Heteroza. Heteroza Vprašanja za pregled in naloge

16.09.2023 | Srednješolska izobrazba

Heteroza

Koncept heteroze.

Parjenje v sorodstvu spremlja depresija sorodstva, povečana homozigotnost potomcev v sorodstvu in povečana genetska podobnost potomca s prednikom. Heteroza ima nasprotne biološke in genetske lastnosti.

Spodaj heteroza razumeti superiornost potomcev prve generacije nad starševskimi oblikami v sposobnosti preživetja, vzdržljivosti, produktivnosti, ki se pojavi pri križanju različnih ras, živalskih pasem in conskih tipov.

Fenomen heteroze ali »hibridne moči« je bil opažen v praksi živinoreje že v starih časih, zlasti pri proizvodnji mul s križanjem osla s kobilo. Charles Darwin je prvi podal znanstveno razlago »hibridne moči«, da nastane pri potomcih, ko se križajo nesorodni organizmi. Ta učinek je pojasnil z biološko različnostjo moških in ženskih spolnih celic, ki je posledica vpliva razlik v okolju, v katerem živijo starši.

Genetske teorije heteroze

Izraz " heteroza"je uvedel G. Schell (1914) in razložil prisotnost "hibridne moči" s stanjem heterozigotnosti v genotipu organizma, ki je nastal kot posledica križanja. Hipoteza heteroze, ki so jo oblikovali G. Schell, E East in H. Hayes pojasnjujeta pojav heterozigotnosti s prisotnostjo heterozigotnosti različnih lokusov in posledično nadvlado, to je, ko delovanje heterozigota Ahh manifestacija fenotipa je močnejša kot pri homozigotnem dominantnem genotipu AA(to je učinek dejanja Ahh več akcije AA) Pomen heterozigotnosti so potrdila dela N. P. Dubinina, M. Lernerja in drugih znanstvenikov,

Druga razlaga heteroze, ki sta jo oblikovala Keibl in Pellew (1910), temelji na dejstvu, da pri križanju organizmov, ki v svojem genotipu nosijo različne homozigotne gene, npr. AAbb) in aaBB, y križanih potomcev se recesivni aleli spremenijo v heterozigotno obliko genotipa AaB, pri kateri se odpravijo škodljivi učinki recesivnih genov. Vpliv prevladujočih genov na manifestacijo heteroze je mogoče razložiti s preprostim skupnim učinkom velikega števila prevladujočih genov, to je, da obstaja aditivni učinek.

K. Davenport (1908) in D. Jones (1917) sta predlagala razlago heteroze na podlagi hipoteze o interakciji nealelnih dominantnih genov obeh staršev, kar daje skupni učinek, ki povzroča heterozo.

Identificiran je bil ekološki tip heteroze (Merkuryeva in 1980), ki je posledica procesa aklimatizacije in se kaže pri živalih prve ekološke generacije. Ta vrsta heteroze se je pokazala v povečani proizvodnji mleka potomcev, skotenih v regiji Ryazan od krav Ayrshire, uvoženih iz Finske. V naslednjih generacijah se je mlečnost zmanjšala na raven, ki je ustrezala genetskemu potencialu vnesene skupine krav.

Sodobne ideje o vzrokih heteroze temeljijo na dejstvu, da je heteroza posledica interakcije številnih genov. Njihovo večkratno delovanje vodi do heterotičnega učinka.Ta razlaga se imenuje heteroza ravnovesja (Dobzhansky, 1952). Kasneje so Lerner (1954), NV Turbin (1961-1968) še naprej razvijali to stališče.Po njihovih izjavah je hegeroza posledica delovanja številnih genov, medsebojno uravnoteženih v genomu v procesu evolucije, kar določa optimalno razvoj in prilagodljivost organizma na razmere v okolju.

Če se med križanjem kombinirajo optimalni genomi obeh staršev, imajo potomci prve generacije najugodnejšo kombinacijo genomov, kar vodi do manifestacije heterozisa.Posledično je heterozigotnost, ki spremlja križanje, podvržena pritisku različnih dejavnikov. in s tem ustvari uravnoteženo interakcijo genov v genomu,

V živinorejski praksi včasih opazimo tako imenovani negativni heterozis, ko imajo potomci stopnjo lastnosti pod povprečjem staršev, vendar nekoliko višjo od ravni lastnosti starša, pri katerem je manjša. razviti. Večje kot so razlike v ravni lastnosti starševskih oblik, bolj se povprečna raven lastnosti potomcev približuje ravni lastnosti najslabšega starša. To značilnost dedovanja je opisal Ya L, Glembotsky v zvezi s striženjem volne pri križancih, pridobljenih s križanjem angorskih koz s kozami z grobo dlako. Nastriženost volne križancev prve generacije je bila nekoliko večja kot pri kozah z grobo dlako, vendar bistveno manjša kot pri kozah Angora, pri katerih je bila 4-5-krat večja kot pri kozah z grobo dlako in križankami.

Raziskave za pojasnitev biološke osnove heteroze potekajo na Inštitutu za eksperimentalno biologijo Akademije znanosti Kazahstanske SSR od leta 1962 pod vodstvom akademika F. M. Mukhametgalieva. Rezultati raziskav so povzeti v monografiji A. S. Sareenova (1982), ki lahko služi kot dodatno gradivo za razumevanje heteroze in učinka križanja. V procesu dela je bila določena količina DNA, RNA, proteinov in aktivnost številnih encimov v tkivih in subceličnih strukturah celic (jedra, kromosomi) čistopasemskih in križancev ovac. Ugotovljene so bile značilnosti presnovnih procesov in heteroze pri živalih različnega izvora. Izkazalo se je, da heterotični učinek ni povezan s spremembo količine dedne snovi v posamezni celici, jedru ali kromosomih. Križanje ne povzroči aktivacije prej neaktivnih genov, pridobljenih s kromosomi staršev v križankah, in ne vodi do radikalnega prestrukturiranja presnovnih procesov. Namesto tega obstaja samo stimulacija stopnje intenzivnosti presnovnih procesov. V procesu ontogeneze se ta napetost zmanjša in učinek heteroze pri križancih se zmanjša.

Biokemični učinek heteroze pri križancih se je pokazal v stimulaciji aktivnosti tkivnih encimov (DNAase, RNaze itd.), ki vplivajo na sintezo nukleinskih kislin. Delovanje encimov pri križancih poteka v širšem pH območju okolja, kar poveča ekološko plastičnost križancev in prilagodljivost okoljskim razmeram. Posledično križanje vpliva na mehanizem regulacije encimske aktivnosti.

Sinteza RNK v celičnem jedru in translacija RNK vodene sinteze proteinskih molekul v citoplazmi potekata na višji ravni pri križancih. To je omogočeno z obogatitvijo celičnih jeder z nehistonskimi kromatinskimi proteini, ki so specifičen stimulator aktivnosti genoma. Posledično je križanje spodbudilo sintezo ribosomske RNA, to je pospešilo proces prepisovanja. Domnevajo, da je mogoče s pomočjo biološko aktivnih snovi (hormonov, metabolitov), ki lahko vplivajo na delovanje genetskega aparata, podaljšati učinek heteroze na daljše obdobje ontogeneze.

Obstajajo tudi druge biokemične razlage za heterozo. Menijo, da je glavni razlog za hibridno moč tvorba na kromosomih občutljivih kopij strukturnih genov, ki tvorijo presežek informacij v celicah in določajo visoko združljivost presnovnih procesov (Severin, 1967).

Razlage za učinek heteroze lahko najdemo v predpostavki, da imajo križanci polimorfne vrste beljakovin (izoencimov), ki se v nekaterih lastnostih razlikujejo.

Starševske oblike nimajo polimorfizma encimov, pri križanju pa nastane polimorfizem in število polimorfnih lokusov pri križancih. zato jih je več kot njihovih staršev. To po mnenju nekaterih znanstvenikov (Fincham, 1968; Kirpičnikov, 1974) pojasnjuje učinek prevlade. F. M. Mukhametgaliev (1975) meni, da je medsebojna stimulacija genomov med oploditvijo enakovredna aditivnemu učinku združenih genetskih sistemov in je osnova za pojav heteroze, vendar ni vzrok za nastanek novih lastnosti v genetskem materialu, zato se heteroza kaže v kvantitativnih spremembah značilnosti in ima poligenski tip dedovanja.

Nov pristop k razlagi učinka heteroze je predlagal V. G. Shakhbazov (1968). Meni, da ima heteroza biofizično osnovo, saj med oploditvijo pride do izmenjave električnih nabojev homolognih kromosomov, kar poveča aktivnost kromosomov v hibridnih zigotah. To vodi do kopičenja kislih beljakovin in RNA, poveča razmerje nukleolus-jedro in poveča hitrost mitotične delitve.

Zgornje razlage vzrokov za pojav heterozisnega učinka kažejo na neenotnost znanstvene razlage pojava heterozisnosti, zato problem ostaja za nadaljnje proučevanje in obravnavo. Kljub temu se v živinorejski praksi uporabljajo tehnike selekcije živali za utrjevanje in krepitev učinka heterozisa. Obstaja več tehnik za izračun velikosti učinka heteroze. Razlikuje se tako imenovana prava vrsta heteroze, ki je določena z velikostjo superiornosti lastnosti pri križanih živalih nad obema starševskima oblikama. Druga vrsta heteroze je hipotetična, ko značilnosti križanih potomcev presegajo aritmetično povprečno raven lastnosti obeh staršev.

Če ni podatkov o eni od pasem, iz katerih so pridobljeni križanci, se njihova zmogljivost primerja s starševsko pasmo, izboljšana učinkovitost križancev pa se imenuje ne heterozis, temveč učinek križanja.

Če povzamemo sodobno razumevanje pojavov inbriding depresije in heteroze, lahko sklepamo o potrebi po uporabi obeh pojavov v praktičnem rejskem delu.

Praktična uporaba heteroze

Za sodobno živinorejo je značilno križanje, ki ga spremlja heterotični učinek, zlasti pri reji jajc in brojlerjev. . Ta sistem vključuje dve glavni stopnji; vzrejo samooplodnih linij ptic z uporabo različnih vrst parjenja v sorodstvu in križanjem (križanjem) linij, da dobimo tako imenovano hibridno ptico, ki izkazuje heterozis. Na primer, na Nizozemskem podjetje Eurybrid dela z dvema križancema piščancev nesnic: "Hisex White" (bela lupina, ki temelji na Leghorns) in "Hisex Brown" (s sodelovanjem Rhode Islanda in New Hampshira z rjavo lupina). Ta dva križanca zasedata vodilni položaj v svetovni proizvodnji jajc.

Delo na ustvarjanju hibridne jajčne in mesne perutnine poteka tudi v naši državi. Za izvedbo selekcije za heterozis se samooplodne linije vzrejajo s parjenjem v skladu s tipom "brat x sestra" za 3-4 generacije ali več, kar združuje s strogim izločanjem nezaželenih osebkov. Od velikega števila vzpostavljenih linij ostane na koncu približno 10-15% linij, s koeficientom parjenja v sorodstvu v povprečju 37,5% (parjenje polnih sorojencev v treh generacijah). Nato se preostale linije križajo med seboj, da se preveri njihova združljivost, nato se najuspešnejše kombinacije pustijo za proizvodno križanje in dobijo se 2-, 3-, 4-linijski hibridi,

Uporaba heterozisnega učinka se uporablja tudi pri delu z drugimi vrstami živali, predvsem v mesni govedoreji, ovčereji, kameljeji in ribogojstvu. Metode za doseganje učinka heteroze so različne. Heteroza se kaže med medvrstnim križanjem živali: pridobivanje mul s križanjem osla s kobilo, vzreja novih heterotičnih pasem s pridobivanjem hibridov s križanjem goveda z zebuji (Santa Gertrude, Beefmaster, Charbray, Bridford - v ZDA; Sao Paulo - v Braziliji ; Haup Holstein - na Jamajki). Pri nas so izvedli oddaljeno hibridizacijo med tanko volno ovco in argali in razvili novo pasmo - arharomerinos. V Kirgiziji in na Altaju so pridobili hibride jaka in simentalskega goveda.

Oddaljeno hibridizacijo spremlja manifestacija heteroze za številne gospodarsko pomembne lastnosti.

Problem pridobivanja in krepitve učinka heteroze ni v celoti rešen. Glavna ovira, ki je ni mogoče premagati, je izguba heterotičnega učinka v drugi generaciji, to pomeni, da se heterozis, pridobljen v prvi generaciji, ne utrdi, ampak se izgubi v naslednjih generacijah, ko se plemenski križi "v sebi". Nekatere metode omogočajo ohranjanje heteroze v več generacijah. Ena najbolj dostopnih in učinkovitih metod je spremenljivo križanje, ki se uporablja v komercialni živinoreji. Hkrati se iz križancev prve generacije, pridobljenih s križanjem matic pasme A s starši pasme B, izolira najboljši del matic in križa s očetom pasme C, križanci druge generacije pa se pridobijo z manifestacija heteroze pri kombinaciji treh pasem (A, B, C). Nato lahko križance druge generacije križamo s očetom pasme D in dobimo kompleksnejše križance, ki predstavljajo dednost prvotne materine pasme A in dednost očetovskih pasem B, C in B. Druge metode niso bile razvite. v živinoreji za ohranitev učinka heteroze.

V praksi sodobne živinoreje je dokazano, da je učinek heteroze raznolik in se izraža v izboljšanju dragocenih gospodarskih lastnosti. Glavni indikatorji heteroze so povečanje embrionalne in postembrionalne sposobnosti preživetja; zmanjšanje stroškov krme na proizvodno enoto; povečanje zgodnje zrelosti, plodnosti, produktivnosti; manifestacija večjih možnosti za prilagajanje spreminjajočim se razmeram in novim elementom tehnologije. Širok razpon heterotičnega učinka, ki se kaže v različnih reakcijskih lastnostih, je odraz fizioloških in biokemičnih procesov, ki jih povzročajo posebnosti genetskega aparata heterotičnih živali.

Uporaba heteroze v rastlinski pridelavi je pomembna tehnika za povečanje produktivnosti rastlin. Pridelek heterotičnih hibridov je za 10-30 % višji od pridelka običajnih sort. Za uporabo ogljikovodikov v proizvodnji so bile razvite stroškovno učinkovite metode pridobivanja hibridno seme n koruzo, paradižnik, jajčevce, papriko, čebulo, kumare, lubenice, buče, sladkorno peso, sirek, rž, lucerno in druge kmetijske pridelke. rastline. Poseben položaj zavzema skupina vegetativno razmnoženih rastlin, v katerih se G. lahko vzpostavi v potomcih, na primer sorte krompirja ter sadnih in jagodičastih pridelkov, vzgojenih iz hibridnih semen. Za uporabo genetike v praktične namene so medsortna križanja homozigotnih sort samoprašnih rastlin, medsortna (medpopulacijska) križanja samoprašnih linij navzkrižnoprašnih rastlin (parna, trilinealna, dvojno kvadrilinealna, večkratna) in sortno-linearna križanja. rabljeno. Prednost določenih vrst križanj za vsak kmetijski proizvod. kulture se ugotavlja na podlagi ekonomske ocene. Odpravo težav pri pridobivanju hibridnih semen lahko olajšamo z uporabo citoplazemske moške sterilnosti (CMS), lastnosti nekompatibilnosti pri nekaterih navzkrižno opraševajočih se rastlinah in drugih dednih značilnosti v zgradbi cveta in socvetja, kar odpravlja visoke stroške kastracije. . Pri izbiri starševskih oblik za pridelavo heterotičnih križancev se ocenjuje njihova kombinacijska sposobnost. Sprva je bila selekcija v tej smeri omejena na izbor najboljših genotipov v smislu kombinacijske vrednosti iz populacij prostoprašnih sort na podlagi parjenje v sorodstvu v obliki prisilnega samooprašitve. Razvite so bile metode za ocenjevanje in povečevanje kombinacijske sposobnosti vrvic in drugih skupin rastlin, ki se uporabljajo za križanje.

Največji učinek pri uporabi G. je bil dosežen na koruzi. Ustvarjanje in uvedba v proizvodnjo hibridov koruze je omogočilo povečanje bruto pridelka zrnja za 20-30% na velikih površinah, ki jih zaseda ta pridelek v različnih državah sveta. Ustvarjeni so bili hibridi koruze, ki združujejo visoke pridelke z dobro kakovostjo semena, odpornostjo na sušo in odpornostjo na različne bolezni. Razmeščeni so heterotični hibridi sirka (Hybrid Early 1, Hybrid Voskhod), heterotični medsortni hibridi sladkorne pese, od katerih je najbolj razširjen hibrid Yaltushkovsky. Za pridobivanje heterotičnih oblik se vedno bolj uporabljajo linije sladkorne pese s sterilnim cvetnim prahom. Pojavi G. so bili ugotovljeni tudi pri številnih zelenjadnicah in oljnicah. Pridobljeni so bili prvi rezultati študije G. v hibridih pšenice prve generacije, ustvarjeni so bili sterilni analogi in obnovitelji plodnosti ter identificirani viri CMS v pšenici.

Metoda je namenjena uporabi v kmetijstvu. Cilj je bistveno povečati učinkovitost hibridizacije posevkov. Heteroza hibridov se pojavi šele v prvi generaciji. Ugotovljeno je bilo, da je oslabitev heteroze v naslednjih generacijah hibrida predvsem posledica prehoda recesivnih letalov, semiletalov in subvitalov v homozigotno stanje in motenj kompleksa ugodno koordinirano delujočih genov. Odprava teh pojavov vodi do utrjevanja heteroze v naslednjih generacijah. Izvaja se s povratnim križanjem hibrida z umetno pridobljenimi absolutno homozigotnimi androgenimi sinovi, po katerem je gensko preoblikovan hibrid skoraj popolnoma očiščen škodljivih genov in hkrati ohrani nedotaknjen kompleks ugodnih genov, ki določajo heterozis. To omogoča popolno ohranitev heteroze v naslednjih industrijskih generacijah, pridobljenih s preprostimi intrahibridnimi križanji, kar je bilo dokazano s poskusi na sviloprejkah. Metoda je namenjena tudi kmetijskim rastlinam, v katerih je možno pridobiti androgene absolutno homozigotne osebke. 3 plače, 4 bol.

Izum se nanaša na metode, ki se uporabljajo v kmetijstvu. Dobro poznan naraven način ohranjanja heteroze v naslednjih generacijah je vegetativno razmnoževanje v rastlinah, ki imajo dodatno spolno razmnoževanje. Številne študije s tega področja na drugih rastlinah, ki se niso sposobne vegetativnega razmnoževanja, in živalih niso bile povsem uspešne (1), saj je bila narava heteroze še vedno velika genetska uganka (2). Pravih teoretičnih pristopov k radikalni rešitvi tega pomembnega problema literatura niti ni izrazila. Pri nekaterih živalih je mogoče heterozo popraviti s kloniranjem. Vendar se s to metodo pridobi le nekaj potomcev, ki so enaki materi. Pri sviloprejki se je kloniranje razvilo uspešneje, vendar za praktično uporabo v smislu ohranjanja heterozisa ni sprejemljivo iz dveh razlogov: zaradi visoke delovne intenzivnosti množične proizvodnje partenogenetskih potomcev in manjše produktivnosti ženskega spola, ki sestavljajo klone, v primerjavi z moškimi (3). Obetavne rezultate so avtorji dobili, ko so razvili metodo mejotske partenogeneze in iz partenogenetskih klonov pridobili absolutno homozigotne samce sviloprejk (4). Njihovo povratno križanje s partenogenetskim klonom hibridnega izvora je omogočilo utrditev heterozisa v povratnih generacijah (5). Toda to je bilo odkritje le temeljne možnosti fiksiranja heteroze. Ta metoda ni imela praktičnega pomena in je zato ni bilo mogoče patentirati kot metodo. To je bilo razloženo z dejstvom, da je bilo mogoče homozigotne samce pridobiti samo iz visoko sposobnih partenoklonov samic z visoko nagnjenostjo k partenogenezi. Pri komercialnih pasmah in hibridih je bilo praktično nemogoče pridobiti absolutne homozigote, zato je bila mejotska partenogeneza uporabljena le za izvidniške poskuse, katerih cilj je bil ugotoviti možnost rešitve problema. Iznajdba metode za fiksiranje heteroze pri sviloprejki, primerne za proizvodnjo, je postala mogoča po odkritju avtorjev monospermične androgeneze (1998, neobjavljeno). Bistvo izuma. Heteroza se pojavi šele v prvi generaciji hibrida. V naslednjih generacijah, od druge, močno zbledi. Zato je za vzgojo heterotičnega hibrida potrebno vsakič ponoviti medsortno ali medpasemsko hibridizacijo. Ta postopek je tehnično zapleten in zelo delovno intenziven, za mnoge rastlinske kulture pa preprosto ni izvedljiv, čeprav bi njihovi hibridi, če bi bili pridobljeni, dali presenetljivo visoke pridelke v primerjavi s starševskimi oblikami. To ponazarjajo številne kmetijske rastline. Ti problemi bi bili radikalno rešeni, če bi bilo mogoče razviti učinkovit način za utrjevanje heteroze v naslednjih generacijah. Ta metoda bi hkrati odprla popolnoma nov pristop k ustvarjanju hibridov, ki so še bolj izstopajoči v heterozisu. Znano je, da je vsak industrijski hibrid pridobljen s križanjem ogromne mase posameznikov dveh starševskih oblik. In ti posamezniki so zelo različni v svojih kombinacijskih sposobnostih. Zato je proizvodnja zadovoljna s povprečnim heterozisom za vse posamezne hibride skupaj, od katerih vsak izvira iz zarodnih celic dveh staršev. Čeprav imajo redki posamezni hibridi resnično fantastičen heterozis, se ta v naslednji generaciji nepovratno izgubi. Predlagana metoda bo omogočila utrjevanje tega močnega heterozisa v naslednjih generacijah hibrida in razmnoževanje v neomejenih količinah. Eden od razlogov za heterozis je bil ugoden učinek na razvoj in vitalno aktivnost organizma heterozigotnosti vseh genov na splošno, ne glede na njihovo specifičnost (hipoteza "prekomerne dominacije"). Avtorji so s pomočjo sviloprejk eksperimentalno dokazali, da pride do heteroze zaradi dveh glavnih razlogov. Prvi je integracija v genotip hibridov velikega števila ugodnih genov, usklajenih v svojem delovanju, ki nadzorujejo sposobnost preživetja. Drugi je prehod v heterozigotno stanje ne vseh genov genotipa, temveč le recesivnih detajlov, hemiletalov in subvitalov (4). Na sl. 1 to dokazuje. Posledično je zmanjšanje heteroze v naslednjih generacijah hibridov razloženo predvsem z neizogibnim prehodom nekaterih recesivnih delov in polletalnih delov v homozigotno stanje pri križanju hibrida v njegovih mejah in motnjami kompleksa ugodnih genov, ki povečujejo sposobnost preživetja med mejoza. Zato so avtorji prišli do zaključka, da je heterozis možno utrditi v naslednjih generacijah, če se v celoti ohrani ali celo izboljša kompleks vseh ugodnih genov v hibridnem genotipu in se recesivni letalni in polletalni skoraj v celoti odstranijo iz hibridnega genotipa. genotip. To težavo so avtorji rešili na naslednji način. Kot izhodiščni material sta izbrani dve genetsko oddaljeni pasmi, s križanjem katerih nastanejo najbolj heterotični hibridi. Ti dve pasmi proizvajata serijo posameznih hibridov, od katerih vsak izvira samo od dveh staršev. S primerjalnimi poskusi izberemo 10 najboljših posameznih hibridov glede na heterozisnost. Od vsakega hibrida dobimo absolutno homozigotne potomce z metodo monospermične androgeneze, ki je na voljo rejcem. V ta namen neosemenjene samice katere koli pasme obsevamo z žarki v odmerku 80 kr. Samice se nato parijo s samci posameznih hibridov. Odložena jajca v starosti 60-80 minut po odlaganju pri temperaturi 25 o C segrevajo 210 minut v vodi, segreti na 38 o C. Velika večina absolutnih homozigotov umre na različnih stopnjah razvoja zaradi dejstva, da v haploidni genotip, ki so ga podedovali po očetu, vsebuje veliko letalnih, polletalnih in subvitalnih genov. Ko se jedro pronukleusa diploidizira, preidejo v homozigotno stanje, ki je največkrat nezdružljivo z normalnim razvojem organizma. Preživijo le tisti homozigoti, ki med mejozo niso prejeli ali so prejeli zelo malo škodljivih genov, večinoma šibkega učinka (5). Zrasle absolutno homozigotne osebke povratno križamo z originalnim hibridom in tako dobimo prvo povratno križano generacijo (slika 2). Zorenje prvotnega hibrida in absolutnega homozigota je treba sinhronizirati z odložitvijo začetka rasti prvega za čas, ki je enak trajanju razvojnega cikla izbranega objekta. Preprosti izračuni kažejo, da se pri potomcih povratnega križanja ne morejo pojaviti novi homozigoti močnih škodljivih genov, homozigoti subvitalnih genov, če niso bili izločeni iz preživelih homozigotnih androgenov, pa so potlačeni s kompleksom ugodnih genov, podedovanih od prvotnega hibrida. Zato heterozis obstaja v vseh generacijah povratnega križanja (slika 3). Prvo in naslednje generacije povratnega križanja se obravnavajo popolnoma enako kot pri originalnem hibridu (slika 2). Nadaljnja povratna križanja vodijo, prvič, do skoraj popolne odstranitve podrobnosti in semi-letalov iz hibridnega genotipa in, drugič, do ohranitve številčno prevladujočega dela genov, ki so zagotovili heterozis v prvotnem hibridu. Po 5 ali 6 povratnih križanjih se hibrid, očiščen škodljivih genov, množično razmnožuje z intrahibridnim križanjem. V potomcih, pridobljenih s takšno reprodukcijo, heteroza ne le ostane na ravni prvotnega hibrida, ampak se celo nekoliko poveča (slika 4), kar kaže na popolno rešitev problema fiksiranja heteroze pri sviloprejki. Popolna skupnost genetske osnove heteroze in njene oslabitve pri živalih in rastlinah omogoča, da se ta izum priporoča za utrjevanje heteroze pri kmetijskih rastlinah, pri katerih je mogoče iz hibridov pridobiti absolutno homozigotne posameznike androgenega izvora. Pridobivajo jih s spodbujanjem embrionalnega razvoja haploidnega cvetnega prahu, ki mu sledi preoblikovanje njegovih zarodnih celic v diploidne, ki se razvijejo v žive sposobne plodne rastline. Tehnika se razlikuje glede na biološke značilnosti pridelka. Grafični materiali. sl. 1 A. Prikazana je neposredna povezava med donosom zapredkov sviloprejk - glavnim pokazateljem heterozisa (1) in stopnjami heterozigotnosti (2) genetskih variant hibrida, ki niso očiščeni letalnih in polletnih. Kazalniki donosa in heterozigotnosti prvotnega hibrida prve možnosti (1) se vzamejo za 100%. B. Pokazalo se je, da obstaja popolna odsotnost odvisnosti med donosom kokona (1) in stopnjami heterozigotnosti (2) v genetskih variantah, prečiščenih iz letalnih in polletalnih. To dokazuje nedoslednost hipoteze o "prekomerni dominaciji" heteroze in možnosti ohranjanja heteroze v generacijah povratnega križanja. sl. 2. Shema čiščenja hibridov sviloprejk od recesivnih letalnih in polletnih s povratnim križanjem hibridov z absolutno homozigotnimi samci pasme A in B, pridobljenimi iz njih. F 1, F 2 - hibrid prve in druge generacije. F b1, F b2 - prva in druga generacija povratnega križanja. sl. 3. Sposobnost preživetja izvirne generacije hibrida (1) in povratnega križanja (II), pridobljene po shemi, predstavljeni na sl. 2. sl. 4. Prikazuje indikatorje pogostnosti škodljivih genov v heterozigotnem stanju (1), masi kokona (2), sposobnosti preživetja (3) pri originalnem hibridu (I) in transformiranem hibridu po štirih zaporednih povratnih križanjih s homozigotnimi samci (II), kot tudi v treh zaporednih samooplodnih generacijah (III-V). Vsaka genetska varianta je bila vzrejena hkrati s kontrolnim partenogenetskim hibridom, katerega kazalniki so bili vzeti kot 100%. Pri vseh genskih variantah je heterozis višji kot pri originalnem hibridu, kar kaže na radikalno rešitev problema fiksiranja heterozisa. Stabilno ohranjanje heterozisa v vseh generacijah povratnega križanja je že pokazalo temeljno učinkovitost razvite metode. Toda povratne generacije niso praktične, ker jih je težko pridobiti. Zato so v končnem poskusu na sviloprejkah preučevali možnost fiksiranja heteroze ne v povratnem križanju, ampak v normalnih generacijah. V tem zadnjem poskusu je bil izvirni hibrid najprej izpostavljen štirim povratnim križanjem s homozigotnimi samci. Posledično se je pogostost heterozigotov za letale in pol letale zmanjšala na 6,2 % s 100 % v izvirnem materialu. Nato so bile povratne generacije razmnožene s parjenjem v sorodstvu. Vsaka samooplodna generacija je bila pridobljena s križanjem brata s sestro v vsaki posamezni družini. Posledično se je pogostost škodljivih genov, potlačenih z normalnimi aleli, v prvi inbred generaciji zmanjšala na 4,7, v drugi in tretji pa na 3,5 oziroma 2,6%. Razmnoževanje v sorodstvu izjemno škodljivo vpliva na vse ekonomske kazalce normalnega potomstva v sorodstvu. Toda v našem poskusu ne samo, da ni imel depresivnega učinka na samooplodne potomce, ampak je, nasprotno, privedel do povečanja njegove povprečne teže enega kokona in sposobnosti preživetja v primerjavi s prvotnim, kontrolnim hibridom (slika 4) . Posledično je bil problem fiksiranja heterozisa v hibridih naslednjih generacij radikalno rešen. BIBLIOGRAFSKI PODATKI

1. Inge-Vechtomov S.I. 1989. Genetika z osnovami selekcije. M. "Višja šola", na strani 557. 2. Hutt F. 1969. Genetika živali. per. iz angleščine uredil Doktor biologije znanosti Ya.L. Glembotski. M., "Spike", na strani 322. 3. Strunnikov V. A. 1998. Kloniranje živali: teorija in praksa. - Narava, N 7, str. 3 -9. 4. Strunnikov V.A. 1987. Genetske metode za selekcijo in spolno regulacijo sviloprejk. M. VO "Agropromizdat", na strani 35. 5. Strunnikov V.A. 1994. Narava heteroze in nove metode za njeno krepitev. - M. Nauka, 108 str.

ZAHTEVEK

1. Metoda utrjevanja heterozisa hibrida v naslednjih generacijah, vključno z uporabo povratnih križanj z absolutno homozigotnimi samci, označena s tem, da se ohranijo ugodni geni, ki določajo heterozis v genotipu hibrida, in hkrati odstranitev smrtonosnih in polletalnih, povratnih križanj hibridov s tistimi, pridobljenimi iz njih, uporabimo monospermično androgenezo s androgenetskimi absolutno homozigotnimi samci in nato po več povratnih križanjih preklopimo generacije povratnih križanj na konvencionalno množično dvospolno razmnoževanje z intrahibridnimi križanji. 2. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da absolutno homozigotne samce sviloprejk pridobimo z metodo monospermične androgeneze, ki se izvede z obsevanjem jajčec v telesu samice z žarki v odmerku 80 cr, ki sledi parjenju s samci prvotnega osebka. hibridov in segrevanjem obsevanih osemenjenih jajčec v starosti 60 - 80 minut v vodi, segreti na 38 o C, 210 minut. 3. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da se za močno povečanje heterozisa hibridov za industrijsko uporabo heterozis določi le pri posameznih hibridih, ki izvirajo iz dveh staršev, ki sta pokazala največjo heterozis v primerjavi z drugimi sočasno testiranimi hibridi. 4. Metoda po zahtevku 1, označena s tem, da se metoda določanja heterozisa uporablja na hibridih kmetijskih rastlin, pri katerih je mogoče pridobiti androgenetske absolutno homozigotne osebke z različnimi metodami, ki so znane za vsako vrsto stimulacije cvetnega prahu v embrionalni razvoj in pretvorbo. zarodne celice se iz njega razvijejo v absolutno diploidne homozigotne celice, ki se razvijejo v plodne rastline.

HETEROZIS HETEROZIS

(iz grške heteroioze - sprememba, preoblikovanje), "hibridna moč", superiornost hibridov v številnih značilnostih in lastnostih nad starševskimi oblikami. Izraz "G." predlagal J. Schell leta 1914. Praviloma je G. značilen za hibride prve generacije, pridobljene s križanjem nesorodnih oblik: decomp. linije, pasme (sorte) in celo vrste. V nadaljnjih generacijah (medsebojno križanje hibridov) njegov učinek oslabi in izgine. Hipoteza o "prekomerni dominaciji" ali monogeni G. predpostavlja, da so heterozigoti po definiciji. gena so po svojih značilnostih boljši od ustreznih homozigotov. Pojav, ki ponazarja to hipotezo, je interalelna komplementacija. Številne druge hipoteze temeljijo na predpostavki, da ima hibrid večje število dominantnih alelov različnih genov v primerjavi s starševskimi oblikami in interakcijo med temi aleli. Sintetične hipoteze temeljijo na intragenskih in medgenskih interakcijah. O pomembnosti heterozigotnosti kot osnove genetike priča tudi dejstvo, da so v naravnih populacijah posamezniki heterozigoti za veliko število genov. Poleg tega mnogi ostanejo v heterozigotnem stanju. alele, ki imajo, če so homozigoti, škodljive učinke na vitalne znake. G. je pomemben v kmetijstvu. praksi (pri kmetijskih živalih in rastlinah koruza pogosto povzroči povečanje produktivnosti in pridelka: pridelava enostavnih in dvovrstnih hibridov koruze je omogočila povečanje bruto pridelka zrnja za 20-30%), vendar je njena uporaba pogosto ni dovolj učinkovito, ker Problem utrjevanja G. v številnih generacijah še ni rešen. Vegetativno razmnoževanje heterotičnih oblik, poliploidija itd. se obravnavajo kot pristopi k reševanju tega problema. nepravilne oblike spolnega razmnoževanja (apomiksis, partenogeneza itd.).

.(Vir: “Biološki enciklopedični slovar.” Glavni urednik M. S. Gilyarov; Uredniški odbor: A. A. Babaev, G. G. Vinberg, G. A. Zavarzin in drugi - 2. izd., popravljeno - M.: Sov. Enciklopedija, 1986.)

heteroza

(hibridna moč, hibridna moč), superiornost hibridov prve generacije nad starševskimi oblikami v sposobnosti preživetja, pridelku, rodnosti in številnih drugih lastnostih. Da bi dosegli učinek hibridne moči, je pomembno, da za starše izberete nesorodne oblike, ki predstavljajo različne linije, pasme, celo vrste. V praksi so najboljši starševski pari, ki proizvajajo najbolj dragocene hibride, izbrani kot rezultat številnih križanj, ki omogočajo ugotavljanje najuspešnejše združljivosti različnih linij. Ko se zaporedne generacije križajo med seboj, heteroza oslabi in izumre.
Heteroza temelji na močnem povečanju heterozigotnosti pri hibridih prve generacije in superiornosti heterozigoti za določene gene nad ustreznimi homozigoten. Tako je pojav hibridne moči nasproten rezultatu parjenja v sorodstvu - parjenje v sorodstvu kar ima škodljive posledice za potomce. Genetski mehanizem heteroze (ni popolnoma razumljen) je povezan tudi s prisotnostjo v hibridu, v primerjavi s starši, večjega števila prevladujočih genov, ki medsebojno delujejo v ugodni smeri.
Heteroza se pogosto uporablja v kmetijski praksi za povečanje kmetijske produktivnosti. pridelkov in kmetijske produktivnosti živali. V tridesetih letih prejšnjega stoletja Ameriški rejci so dramatično povečali donos koruze z uporabo hibridnih semen. Ena od pomembnih nalog izbor– iskanje načinov za »utrditev« heterozisa, tj. ohranjanje skozi generacije.

.(Vir: "Biologija. Sodobna ilustrirana enciklopedija." Glavni urednik A. P. Gorkin; M.: Rosman, 2006.)

Sopomenke:

Poglejte, kaj je "HETEROSIS" v drugih slovarjih:

Pospeševanje rasti, povečanje velikosti, povečanje vitalnosti in plodnosti hibridov prve generacije v primerjavi s starševskimi oblikami rastlin ali živali. Običajno se heterozis umiri v drugi in naslednjih generacijah. Heteroza je zelo razširjena..... Finančni slovar

Heteroza (prevedena iz grščine kot sprememba, preobrazba) je povečanje sposobnosti preživetja hibridov zaradi dedovanja določenega niza alelov različnih genov od njihovih različnih staršev. Ta pojav je nasprotje sorodstvenega... Wikipedia

- (iz grške heteroioze sprememba, preobrazba), lastnost hibridov prve generacije, da po vitalnosti, plodnosti in drugih lastnostih presežejo najboljše starševske oblike. V drugi in naslednjih generacijah heteroza običajno izzveni. Sodobna enciklopedija

V reji živali in rastlin zavzema posebno mesto pojav hibridne moči oz. heteroza, kar je naslednje.

Pri križanju različnih ras, živalskih pasem in rastlinskih sort ter samooplodnih linij so hibridi F 1 pogosto boljši od prvotnih starševskih organizmov v številnih lastnostih in lastnostih. Medsebojno križanje hibridov vodi do oslabitve tega učinka v naslednjih generacijah. Trenutno je heterozis ugotovljen za vse proučevane vrste.

Čeprav je bil učinek heteroze znan že od antičnih časov, je njegova narava še vedno slabo razumljena. Prva razlaga biološkega pomena heteroze v evoluciji živali in rastlin ter poskus razlage mehanizma tega pojava je pripadal Charlesu Darwinu. Sistematiziral je veliko število dejstev in sam izvajal poskuse za preučevanje heteroze. Po mnenju Charlesa Darwina je heteroza eden od razlogov za biološko koristnost križanja v evoluciji vrst. Navzkrižna oploditev je podprta z naravno selekcijo prav zato, ker služi kot mehanizem za ohranjanje največjega heterozisa,

Poglobljena znanstvena analiza pojava heteroze je postala mogoča šele od začetka 20. stoletja. po odkritju osnovnih genetskih vzorcev. Pri heterozisu se bomo dotaknili njegovega pojavljanja pri križanju pretežno samooplodnih linij iste vrste, saj je v tem primeru lažje pojasniti njegov genetski mehanizem.

Od začetka tega stoletja potekajo sistematične študije križanj med samooplodnimi linijami na koruzi. Hkrati je G. Schell pokazal, da s križanjem nekaterih linij nastanejo hibridne rastline, ki so bolj produktivne glede na zrnje in vegetativno maso kot prvotne linije in sorte. Predstavljeni so eksperimentalni podatki, ki kažejo nizek donos samooplodnih linij, znatno povečanje pridelka pri F 1 in zmanjšanje pri F 2 med samooprašitvijo rastlin F 1.

V zadnjih 30 letih je v številnih državah, tudi pri nas, setev s hibridnimi semeni postala glavni način pridelave koruze tako za zrnje kot za silažo. Za pridobitev hibridnih semen se najprej ustvarijo samooplodne linije iz najboljših sort, ki ustrezajo zahtevam določenega podnebnega območja (samooplodna linija nastane v 5-6 letih s samooprašitvijo). Pri izbiri linij se ocenjujejo njihove kvalitete in lastnosti, ki jih je treba pridobiti iz bodočega hibridnega organizma. Parjenje v sorodstvu znotraj linij ne more biti učinkovito, če ga ne spremlja selekcija.

Ko so ustvarili veliko število samooplodnih linij, se začnejo križati med njimi. Interlinijske hibride prve generacije ocenjujejo učinek heteroze; Na podlagi tega indikatorja se izberejo linije z najboljšo kombinacijsko vrednostjo, ki se nato množijo v velikem obsegu za proizvodnjo hibridnih semen. Delo na ustvarjanju samooplodnih linij in ocenjevanju njihove kombinacijske vrednosti se nenehno izvaja v rejskih ustanovah. Več dragocenih linij je ustvarjenih, prej je mogoče najti najboljše hibridne kombinacije z zahtevano kombinacijo lastnosti.

Pri pridobivanju hibridnega semena za proizvodne namene seje v vrste izmenično materinske in očetovske izvorne linije, ki pri križanju dajejo največji heterozisni učinek. Da bi zagotovili opraševanje med njimi, se iz matičnih rastlin odstranijo moška socvetja (metlice). Zdaj je bila razvita nova shema za proizvodnjo hibridnih semen z uporabo citoplazemske moške sterilnosti, ki je znatno zmanjšala delovno silo, potrebno za odstranjevanje metlic iz materinskih rastlin. Na ta način dobimo enostavne medvrstne hibride koruze. Ta metoda je načeloma splošna za pridelavo semena hibridov različnih navzkrižno opraševalnih rastlin.

Trenutno se preprosti interlinijski hibridi koruze v kmetijski praksi ne uporabljajo, saj se stroški pridobivanja takšnih semen ne povrnejo. Setev semen dvovrstnih hibridov se zdaj široko uvaja v prakso. Slednji so pridobljeni s križanjem dveh enostavnih hibridov, ki izkazujeta heterozis.

Po mnenju M. I. Khadzhinova in G. S. Galeeva rezultati ocenjevanja produktivnosti različnih hibridov - medsortnih, sortnih in dvojnih interlinearnih - kažejo, da so dvojni interlinearni hibridi najbolj produktivni.

Izbira preprostih hibridov za pridobitev najbolj produktivnih dvojnih hibridov je pomembna faza pri njihovi izbiri. Najboljše rezultate dosežemo s križanjem linij, ki izvirajo iz različnih sort. Torej, na primer, če en preprost hibrid dobimo s križanjem samooplodnih linij dveh sort A X B in drugega s križanjem linij drugih sort C x D, potem dvojni hibrid (A X B) x (C X D) povzroči heterozis pogosteje kot če a dvojni hibrid bi dobili s križanjem preprostih hibridov, ki izvirajo iz linij iste sorte: (A x A 1 x (A 2 x A 3) ali (B x B 1) x (B 2 x B 3).

Za uspešen razvoj hibridnega semenarstva je treba najprej preučiti, kako dolgo je treba izvajati parjenje v sorodstvu, da dobimo homozigotne linije, in drugič razviti metode za hitrejšo oceno njihove kombinacijske vrednosti.

Zdi se, da je vse, kar je bilo povedano v zvezi s koruzo, splošno za proizvodnjo hibridov pri drugih višjih navzkrižno opraševalnih rastlinah, pa tudi pri živalih. Trenutno se v perutninarstvu in prašičereji v številnih državah pogosto uporablja križanje samooplodnih linij, ki izvirajo iz iste ali različnih pasem. Posebej je treba poudariti, da je široka uporaba hibridov v živinoreji mogoča le z visoko stopnjo rejskega dela in prisotnostjo dragocenih pasem, popolnoma jasno pa je, da bodo v večini primerov samooplodne linije v povprečju vedno imele nižje učinkovitost kot sorte. O prisotnosti heterozisa je treba razpravljati le v primeru, ko je interlinijski hibrid boljši ne le od staršev (linij), temveč tudi od sort ali pasem, iz katerih te linije izvirajo.

Kot vemo, geni določajo lastnosti organizma na vseh stopnjah ontogeneze, od trenutka oploditve. Geni oocitnega jedra so sposobni določati lastnosti citoplazme jajčeca že pred oploditvijo. Narava izvajanja genotipa se spreminja glede na lastnosti citoplazme zigote. Tako je manifestacija heteroze v hibridu odvisna tudi od lastnosti citoplazme. Vloga citoplazme pri določanju heteroze je dokazana na naslednji način. Pri recipročnem križanju dveh linij A x B in B x A se heterozis za enake lastnosti pogosto pojavi pri križancih le enega od križancev in se ne pojavi pri hibridih drugega.

Manifestacija heteroze je posledica individualnega razvoja hibrida. Med ontogenezo se izvaja neenakomerno. Na nekaterih stopnjah ontogeneze se heteroza manifestira po nekaterih značilnostih, na drugih pa po drugih ali samo po nekaterih. Tako lahko v zgodnji starosti isti hibrid kaže heterozis glede na hitrost rasti posameznih delov telesa in povečano odpornost proti boleznim, lahko pa ne obstaja, na primer, glede odpornosti na neugodne temperature. Heteroza zaradi te lastnosti se lahko pojavi kasneje.

Na manifestacijo heteroze močno vplivajo tudi okoljski dejavniki, v katerih se hibridni organizem razvija. Obstaja razlog za domnevo, da je heterozis v smislu sposobnosti preživetja in odpornosti na bolezni bolje odkrit v okoljskih razmerah, ki niso ugodne za razvoj. Celo Charles Darwin je predlagal, da je heteroza pri hibridih posledica širše norme prilagoditvenih reakcij. Raziskave zadnjih let so pokazale, da je za hibride F 1 v primerjavi s samooplodnimi linijami značilna večja pestrost presnovnih procesov, sodelovanje večjega števila različnih metabolitov, rastnih snovi in encimov. Heteroza se ne manifestira samo v celotnem organizmu, ampak tudi na celični ravni.

Razjasnitev genetskih mehanizmov heteroze ostaja nerešen problem. Trenutno obstajajo tri hipoteze, ki poskušajo pojasniti pojav heteroze:

heterozigotno stanje za številne gene,
interakcija dominantnih ugodnih genov,
naddominacija - heterozigot je superioren homozigotom.

Kot smo že povedali, pri križanju homozigotnih samooplodnih linij hibridi prve generacije pridobijo heterozigotno stanje za številne gene. V tem primeru je učinek škodljivih recesivnih mutantnih alelov potlačen s prevladujočimi aleli obeh staršev. Shematično je to mogoče predstaviti na naslednji način: ena sorodna linija v homozigotnem stanju ima recesivni alel enega gena aaBB, druga pa drug gen AAbb. Vsak od teh recesivnih genskih alelov v homozigotnem stanju določa določeno pomanjkljivost, ki zmanjšuje sposobnost preživetja samooplodne linije. Pri križanju linij aaBB X AAbb hibrid združuje dominantne alele obeh genov (AaBb). F 1 hibridi bodo pokazali ne samo heterozis, ampak tudi uniformnost v navedenih genih. V F 2 bo število posameznikov z dvema dominantnima genoma v heterozigotnem stanju le 4/16, zato niso vsi posamezniki heterotični. V nadaljnjih generacijah se število heterozigotov zmanjšuje, število homozigotov pa povečuje. Zaradi teh razlogov heteroza v naslednjih generacijah zbledi. To je shema ene od genetskih hipotez heteroze.

Dali smo primer z dvema genoma, vendar fiziološke lastnosti določa ogromno število genov. Poleg tega je napačno domnevati, da imajo dominantni aleli vedno pozitiven učinek, recesivni pa negativno vplivajo na sposobnost preživetja organizma in njegovo produktivnost. Prevladujoči aleli divjega tipa bodo bolj verjetno imeli ugoden učinek kot recesivni. To je mogoče razložiti z dejstvom, da so neugodne dominantne mutacije podvržene strožji selekciji - izločene so že v zigoti in v embrionalnih fazah, s selekcijo pa se ohranijo samo ugodne. In ker se sama lastnost genske prevlade razvija pod nadzorom selekcije, se izkaže, da so aleli divjega tipa bolj ugodni za organizem. Zato lahko izbor dominantnih alelov v hibridni kombinaciji bolj verjetno zagotovi heterozis. Če bi heterozo povzročil preprost nabor dominantnih alelov, prisotnih v populaciji, bi bilo ta nabor enostavno sestaviti s serijo križanj in pridobiti heterotične kombinacije. Zelo možno je, da so bile nekatere pasme in sorte razvite prav s križanjem in kombiniranjem linij z nizom ugodnih dominantnih alelov. Toda doslej ni bilo mogoče popraviti heteroze v hibridni kombinaciji F 1, to je pridobiti oblike, ki se ne razdelijo na F 2.

D. Jones je leta 1917 predlagal dodatek k navedeni hipotezi. Po D. Jonesu se različni geni, ki dajejo heterozo v kombinaciji, nahajajo v isti skupini povezav: na primer AbcdE - v enem in s tem aBCDe - v drugem homolognem kromosomu. Prav ta okoliščina z vidika D. Jonesa otežuje izbiro popolnoma homozigotnih oblik v F 2 za ugodne prevladujoče gene, ki dajejo kombinaciji heterozis. Za izvedbo takšne kombinacije dominantnih alelov je potrebno, da v tem kromosomskem paru AbcdE//aBCDe pride do minimalnega dvojnega crossing overja, ki bi privedel do nastanka kromosoma s samo dominantnimi aleli ABCDE. Majhna verjetnost hkratnega pojava takega dogodka v več kromosomih je po D. Jonesu razlog, ki otežuje utrjevanje heteroze. Hibrid F 1 vsebuje vse te dominantne alele in zato kaže heterozis.

To je shema za razlago heteroze po drugi hipotezi - hipotezi o interakciji prevladujočih ugodnih genov, ki jo včasih imenujemo tudi hipoteza nabora kumulativnih dominantnih alelov, sama heteroza pa mutacijska. Ta hipoteza na splošno temelji na ideji preprostega seštevka učinka dominantnih alelov s komplementarnim učinkom.

Tretja hipoteza temelji na dejstvu, da je heterozigotno stanje alelov boljše od homozigotnega (AA< Aa >aa). Tu lahko domnevamo ugodno transpozicijo divjih in mutantnih alelov, ki nekako povečajo učinek genov. Ta razlaga heteroze se imenuje hipoteza o nadvladi.

Nobene od treh hipotez ni mogoče šteti za edino pravilno. Zdaj je prezgodaj dajati prednost enemu ali drugemu. Verjetno se bodo vsi izkazali za pravilne, vendar za različne primere. Verjetno ima vsak mehanizem, ki ga predvidevajo te hipoteze, vlogo pri določanju hibridne moči. Heteroza je kompleksen pojav tako v smislu mehanizma njegovega nastanka kot manifestacije v ontogenezi.

Očitno je končni sklep o genetskih mehanizmih heteroze mogoče narediti šele, ko se razkrije slika interakcije genov v genetskem sistemu na biokemični in molekularni ravni. Kot že vemo, zatiranje manifestacije mutacij s pomočjo supresorjev omogoča popravljanje motenj v delovanju gena in njegovih alelov. Možno je, da je pojav heteroze skupni rezultat dela ne glavnih genov, ki določajo razvoj značilnosti organizma, temveč niza supresivnih genov v genotipu. Pomembna točka pri preučevanju heteroze je preučevanje razmerij v plazmi.

Glavna naloga uporabe heteroze pri vzreji je njena utrditev, to je ohranitev učinka heteroze pri razmnoževanju hibrida. Rešitev tega problema je zasnovana v več vidikih: prvič, utrjevanje heterozisa s prehodom hibridnega organizma iz spolnega razmnoževanja v apomiktično, kar je očitno mogoče pri nekaterih rastlinah; drugič, konsolidacija heteroze s prenosom diploidnega hibrida, ki kaže heterozis, v poliploidno stanje. V tem primeru bo heterozigotna kombinacija genov trajala dlje.

Pri vegetativno razmnoženih rastlinah ohranjanje dragocenih hibridnih kombinacij, pridobljenih spolno, poteka z vegetativnim razmnoževanjem (potaknjenci, cepljenje, gomolji itd.).

Obstaja še vrsta drugih načinov ohranjanja heteroze skozi več generacij, vendar vsi še niso dovolj razviti in preizkušeni.

Podrobna rešitev odstavka 32 pri biologiji za učence 10. razreda, avtorji V. I. Sivoglazov, I. B. Agafonova, E. T. Zakharova. 2014

Ne pozabite!

Kaj je selekcija?

Navedite primere pasem živali in sort rastlin, ki jih poznate.

Sorte jabolk Antonovka, hruške Severyanka, pasme psov: rotvajler, miniaturni pudelj, škotski ovčar.

Preglejte vprašanja in naloge

1. Kaj je selekcija?

Selekcija (iz latinščine selectio - selekcija) je veda o ustvarjanju novih in izboljšanju obstoječih rastlinskih sort, pasem živali in sevov mikroorganizmov. Obenem selekcijo razumemo kot proces ustvarjanja sort, pasem in sevov. Teoretična osnova selekcije je genetika.

2. Kaj imenujemo pasma, sorta, vrsta?

Pasma, sorta ali vrsta je skupek osebkov iste vrste, ki jih je umetno ustvaril človek in za katere so značilne določene dedne lastnosti.

5. Kakšne težave se pojavijo pri izvajanju medvrstnih križanj?

Oddaljena hibridizacija vključuje križanje različnih vrst. V rastlinjaštvu je s pomočjo oddaljene hibridizacije nastala nova žitna kultura - tritikala, hibrid rži in pšenice. Ta pridelek združuje številne lastnosti pšenice (visoke pekovske lastnosti) in rži (zmožnost rasti na slabih peščenih tleh). Klasičen primer medvrstnih hibridov v živinoreji je mula, pridobljena s križanjem osla s kobilo, ki je bistveno boljša od svojih staršev v vzdržljivosti in zmogljivosti. V Kazahstanu je s križanjem divjih gorskih ovc argali s tanko volno ovco nastala znamenita pasma ovc argali. Vendar pa ima uporaba medvrstnih križanj določene težave, saj se nastali hibridi pogosto izkažejo za neplodne (sterilne) ali nizkoplodne. Sterilnost hibridov je povezana z odsotnostjo parnih homolognih kromosomov. Zaradi tega je proces konjugacije nemogoč. Zato se mejoza ne more dokončati in ne nastanejo zarodne celice.

6. Ali se v vaši regiji pridelujejo in uporabljajo medvrstni hibridi? Z dodatnimi viri informacij ugotovite, katere vrste so križanci organizmov, kot so bester, honorik, hinny in raphanobrassica. Kakšen interes imajo za kmetijstvo?

pomisli! Ne pozabite!

2. Zakaj vsaka regija potrebuje svoje sorte rastlin in pasme živali? Katere sorte in pasme so značilne za vašo regijo? Kakšne so njihove značilnosti in prednosti?

Ker so okoljske razmere v različnih regijah različne, je treba sorte in pasme prilagoditi posebnim razmeram. Značilnosti rastlinske pridelave na Južnem Uralu

3. Izmed najrazličnejših živalskih vrst, ki živijo na Zemlji, smo ljudje za udomačitev izbrali relativno malo vrst. Kaj misliš, da to pojasni?

Proces udomačevanja divjih živali se začne z umetno selekcijo posameznih osebkov, da ustvarijo potomce z določenimi značilnostmi, potrebnimi za človeka. Posamezniki so običajno izbrani zaradi določenih zaželenih lastnosti, vključno z zmanjšano agresijo do ljudi in pripadnikov lastne vrste. V zvezi s tem je običajno govoriti o ukrotitvi divje vrste. Namen udomačitve je uporaba živali v kmetijstvu kot rejna žival ali kot hišni ljubljenček. Če je ta cilj dosežen, lahko govorimo o udomačeni živali. Udomačitev živali korenito spremeni pogoje za nadaljnji razvoj vrste. Naravni evolucijski razvoj nadomesti umetna selekcija po vzrejnih kriterijih. Tako se v okviru udomačitve spremenijo genetske lastnosti vrste.

4. Heteroza običajno ne traja v naslednjih generacijah in izzveni. Zakaj se to dogaja?

Pri križanju različnih pasem živali ali rastlinskih sort, pa tudi med medvrstnimi križanji v prvi generaciji se sposobnost preživetja hibridov poveča in opazimo močan razvoj. Pojav superiornosti hibridov v njihovih lastnostih starševskih oblik se imenuje heteroza ali hibridna moč. V prvi generaciji se pojavi, v drugi pa izzveni.

5. Zakaj mislite, da se ligri skotijo le v živalskih vrtovih in jih v naravi ne najdemo? Pojasnite svoje stališče.

Ligri - medvrstni hibridi med levom in tigrico - izgledajo kot ogromni levi z zamegljenimi črtami. Zato njegovi starši pripadajo istemu biološkemu rodu panterjev, a različni vrsti. Po videzu se opazno razlikuje od svojega nasprotnega hibrida tigrola. Je največji predstavnik družine mačk, ki trenutno obstaja. Izgleda kot velikanski lev z zamegljenimi črtami. Ligrov v divjini ne najdemo predvsem zato, ker imajo levi in tigri malo možnosti, da bi se srečali v divjini: sodobno območje razširjenosti leva vključuje predvsem srednjo in južno Afriko (čeprav ima Indija zadnjo preživelo populacijo azijskih levov), medtem ko je tiger izključno azijskega videza. . Zato pride do križanja vrst, ko živali dolgo živijo v isti ogradi ali kletki (na primer v živalskem vrtu ali cirkusu), vendar le 1-2% parov ustvari potomce, zato ni več kot dva. ducat ligrov na svetu danes.

6. Ali menite, da se pri vzreji živali lahko uporablja množična selekcija? Dokažite svoje mnenje.

Se ne uporablja. množična selekcija je selekcija po fenotipu. Posameznik - po genotipu. Proizvajalci pri živalih so posamezniki z natančno opredeljenim rodovnikom, tj. genotip za želene lastnosti je precej znan. In značilnosti živali - potreben je čas za spolno zrelost, majhno število potomcev (v primerjavi z rastlinami - zdaj se lahko šteje za rešen problem - umetna oploditev, nadomestne samice) in nezmožnost nespolnega razmnoževanja.

7. S pomočjo dodatne literature in internetnih virov pripravite sporočilo ali predstavitev o zgodovini selekcije od pradavnine do danes.

Selekcija kot metoda razvoja pasem domačih živali in sort kulturnih rastlin obstaja že dolgo. Pred približno 8000-9000 leti se je s pojavom poljedelstva na Bližnjem vzhodu, kasneje v Evropi in Aziji začel razvoj rastlinstva in živinoreje. Od takrat so se ljudje začeli ukvarjati z umetno selekcijo, da bi vzgojili pasme živali in sorte rastlin z gospodarsko vrednimi lastnostmi. Prve vzrejne dejavnosti, znane pred skoraj 6000 leti v Elamu (Mezopotamija), lahko sodimo po podobi rodovnika konj, ki jo najdemo na pečatu. Obstaja tudi podatek, da so Arabci že dolgo pred novim časom uporabljali umetno opraševanje datljevih palm. Rimski imperij je ohranil dokumente, ki podrobno opisujejo tehnike vzreje živali. V delih znanstvenikov starodavne Kitajske in starega Rima obstajajo navedbe o pomenu izbire klasov pri žitih in podana so priporočila za izvedbo takšne izbire.

Sprva so bile rejske dejavnosti omejene na selekcijo. Bila je nezavedne narave in je trajala dolgo (10-15 let). Rejce so brez teoretične podlage vodili izkušnje in intuicija. Upoštevali so koristne lastnosti starševskih osebkov, vendar niso mogli izvesti ciljne selekcije. Rezultati križanja so se pogosto izkazali za nepričakovane in pričakovana lastnost pri potomcih ni bila najdena. Kljub temu so neznani rejci pustili zapuščino številnih dragocenih sort kulturnih rastlin in pasem domačih živali. Na primer, številne najboljše sorte bombaža, ki se zdaj gojijo v Rusiji in ZDA, so si izposodili od kmetov starih mehiških vasi. Z metodo nezavedne selekcije so na nekaterih območjih Pskova vzgojili sorte vlaknatega lanu: nizko rastoče rastline so uporabljali za gospodinjske potrebe, semena visokih pa za setev. Znane so sorte zimske (npr. Krymka, Poltavka, Sandomirka) in spomladanske (Ulka, Girka, Syr-Bidai itd.) Pšenice z dragocenimi gospodarskimi lastnostmi, vzrejene v starih časih.

Selekcija na gospodarsko koristne lastnosti in lastnosti brez upoštevanja mehanizmov njihove dednosti in variabilnosti pa je pogosto dala nezaželene rezultate. Na primer, izbira videza ovc iz fine volne za anketiranje je privedla do pojava kriptorhidizma; odstranjevanje pegaste dlake na vratu romanovskih ovc je oslabilo njihovo vitalnost; Povečanje rasti dlak pri ovcah je spremljalo zmanjšanje njihove teže. Ni bilo mogoče razviti čiste linije Wyandottes (pasma kokoši) z glavnikom v obliki vrtnice; Kljub izločitvi piščancev z glavniki v obliki listov so se pojavili v potomcih. Očitno je bila pasma sestavljena iz generalozigotov za ta gen, saj so imeli homozigoti zmanjšano plodnost.

Vse to je kazalo, da želenega rezultata brez teoretičnega znanja ni mogoče doseči. Od konca 18. - začetka 19. stoletja. Delo rejcev je bilo že znanstveno. Glavna naloga vzreje je bila študija genetike lastnosti, kot sta produktivnost živali in donos rastlin. Reševanje selekcijskih problemov je nemogoče brez znanja, povezanega z genetsko analizo, to je brez poznavanja vrste dedovanja lastnosti (dominantna ali recesivna), vrste dominantnosti, narave dedovanja (avtosomno ali spolno vezano, neodvisno ali vezano), vrsta in narava interakcije genov v ontogenezi . Žlahtnitelji bi morali posvetiti posebno pozornost problemom razmerja med genotipom in okoljem, saj sta ekspresivnost in prodornost proučevanih lastnosti v veliki meri odvisna od dejavnikov slednjega.

8. Ali obstajajo v vaši regiji vzrejne postaje ali centri? Kakšne raziskave delajo? Kakšni so njihovi dosežki? Skupaj z učiteljem organizirajte ekskurzijo na takšno postajo.

Raziskovalni inštitut za vrtnarstvo in gojenje krompirja Yu-U, Čeljabinsk

Eh, jabolko, ranetočka ...

Leta 1931 je bila na pobudo I. V. Michurina ustanovljena prva znanstvenoraziskovalna ustanova za vrtnarstvo na Južnem Uralu - Uralska conska sadno-jagodna poskusna postaja. Organizator te postaje je bil Valery Pavlovich Yarushin.

In že naslednje leto so se začele znanstvene raziskave o izbiri in izbiri sort, primernih za gojenje v težkih razmerah v regijah Čeljabinsk in Kurgan, vključno s takratnimi regijami Kamyshlovsky in Kamensk-Uralsky v današnji regiji Sverdlovsk. Znanstveniki so začeli raziskovati in zbirati najboljše oblike sadja in jagodičja vzhodno od Uralskega pogorja. Leta 1934 so zaposleni na postaji registrirali veliko območje divjih češenj - 2270 hektarjev - v gozdni dači Karagai (Annensky Bor). Istega leta je znanstvena ekspedicija pod vodstvom doktorja kmetijskih znanosti E. P. Syubarova (BelSRRI sadjarstva) in čeljabinskega znanstvenika M. N. Salamatova pregledala goščave divjih stepskih češenj v okrožjih Verkhneufaleysky in Poltava v regiji Chelyabinsk. Istočasno so bile uvožene obsežne zbirke sliv iz Daljnega vzhoda, Kanade, Severne Amerike, osrednje Rusije, Povolžja in slive Karzin iz Sibirije. Iz izbranega materiala leta 1937 so znanstveniki identificirali sorte in predlagali prvi uralski sortiment jagodičja.

V tistih letih je med ljudmi in agronomsko znanostjo veljalo, da je zaradi ostrega podnebja z mrzlimi in dolgimi zimami vrtnarjenje na Uralu nemogoče. Južnouralski znanstveniki so potrebovali le dvajset let - glede na standarde vzreje zelo kratek čas - da so ovrgli to splošno razširjeno mnenje. Zahvaljujoč izbiri in preučevanju novih sort sadja in jagodičja na poskusni postaji v Čeljabinsku se je vrtnarstvo pri nas začelo hitro razvijati.

Prvi kolektivni vrtovi v regiji so se pojavili kmalu po vojni. Leta 1948 so bili ustanovljeni Traktorosad, Družba v Metalurškem okrožju, Lokomotiv v Sovetskem okrožju in vrtovi Magnitogorske železarne in jeklarne. Pred njihovim videzom je potekal dolg in oster boj v hodnikih takratne vlade z nasprotniki ustvarjanja takšnih vrtov. Kljub temu se je kolektivno vrtnarjenje razvilo in se še razvija. Trenutno vrtnarji pridelajo večino sadja in zelenjave.

Do začetka 50. let so naši znanstveniki zbrali in preučili 442 sort jablan, vključno z 210 sortami uralsko-sibirske selekcije. Prve sorte poskusne postaje sadja in jagodičja, ki so bile uradno izdane z avtorskimi certifikati, so bile jablane. Osnova predvojnega asortimana so bili domači ranetki. Odlikujejo jih prilagodljivost uralskemu in sibirskemu podnebju, visok donos in majhna velikost plodov, ki tehtajo od 15 do 50 g.Starejša generacija se še vedno spominja teh svetlih, lepih jabolk Ranetki - Lyubimets, Anisik Omsky, Ponikloe. Takrat so se zdele kot ultimativne sanje, še posebej za otroke. Toda do 60. let je imel inštitut že 25 conskih sort: 14 jablan, 4 hruške, 4 slive in 3 jagodičevja.

Leta 1964 se je Uralska območna poskusna postaja za sadje in jagodičje preimenovala v postajo za vzrejo sadja in zelenjave v Čeljabinsku. I. V. Michurina. Do takrat je v regiji že uspešno deloval specializiran sklad "Plodoprom", ki ga je vodil Vsevolod Ivanovič Nazarov. Tesno sodelovanje med znanostjo in proizvodnjo, strast in entuziazem zaposlenih so povzdignili hortikulturo Južnega Urala v neslutene višine. S podporo regionalnih voditeljev so bile ustvarjene sadne drevesnice: "Smolinsky" v predmestju Čeljabinska, "Michurinsky" v Kartalyju, "Raduzhny" v Magnitogorsku, "Tyubelyassky" v rudarski coni. V sadnih drevesnicah Smolinsky in Michurinsky so bila organizirana državna mesta za testiranje sort.

Takrat so v 50-ih in 60-ih letih na kolektivnih in državnih kmetijah, ki se nahajajo pod MTS, ustanovili majhne vrtove od 20 do 100 hektarjev. Nekateri izmed njih so preživeli do danes. Na vrhuncu razvoja vrtnarstva v regiji so javni vrtovi zasedali površino 8 tisoč hektarjev, sama industrija pa je bila na splošno donosna.

V petdesetih letih so se začela dela na znanstveni podpori gojenja krompirja tudi pri nas. Do začetka 80. let prejšnjega stoletja je Čeljabinska postaja za vzrejo sadja in zelenjave poimenovana po. I. V. Michurina je imela 29 lastnih sort sadja in jagodičevja ter krompirja, vključenih v državni register žlahtniteljskih dosežkov, odobrenih za uporabo.

Znanstveniki postaje so pri žlahtnjenju rastlin začeli uporabljati svetovno zbirko oblik sadnih in jagodičja ter krompirja iz Vsezveznega inštituta za rastlinstvo in drugih raziskovalnih ustanov, vključno s tujimi. V selekcijski proces je bil vključen genski sklad, uvedene so bile nove tehnologije reje, ki so omogočile skrajšanje selekcijskega postopka, povečala pa se je tudi usposobljenost visoko usposobljenega kadra. Znanstveni razvoj znanstvenikov Južnega Urala se je začel izvajati na kmetijah Čeljabinsk, Kurgan, Kustanai, Orenburg in drugih regijah v Republiki Baškortostan.

Novo ime - novi cilji

Novembra 1991 je s sklepom vlade Ruske federacije Čeljabinska poskusna postaja za sadje in zelenjavo poimenovana po. I. V. Michurina je bil preoblikovan v Južnouralski raziskovalni inštitut za pridelavo sadja, zelenjave in krompirja. Ni se spremenilo samo ime. Inštitutu so bili zastavljeni resnejši cilji in usmeritve raziskovalne dejavnosti. Poleg izbire sadnih in jagodičja ter krompirja je življenje zahtevalo ustvarjanje novih, varčnih z viri, okolju prijaznih tehnologij za izbiro in gojenje teh pridelkov, znanstvene raziskave o hibridizaciji, pa tudi proizvodnjo elitnih sadik novih rastlin. obetavne sorte hortikulturnih pridelkov in semena krompirja na zdravi osnovi brez virusov z uporabo biotehnologije.

V celotnem obdobju delovanja inštituta, začenši z Uralsko območno sadno-jagodičevsko postajo, so čeljabinski rejci ustvarili več kot 200 sort sadja in jagodičja, 18 sort krompirja, razvili tehnologije za industrijsko in ljubiteljsko vrtnarjenje, tehnologije za pridelavo krompirja s pridelkom do 70 t/ha.

V preteklih letih je bilo v državni register selekcijskih dosežkov odobrenih za uporabo 110 sort. O nivoju raziskovalnega dela priča podatek, da ima danes inštitut več kot 100 avtorskih listin in patentov za sorte in izume.

Prvič na Južnem Uralu so bili ustvarjeni modeli intenzivnih sort sadja, jagodičevja in krompirja do leta 2020, razvite so bile selekcijske sheme za produktivnost, zimsko odpornost, vklj. odpornost cvetja na spomladanske zmrzali, kakovost izdelka, odpornost. Inštitut ima bogat genski sklad hortikulturnih rastlin, ki šteje 64 tisoč hibridnih rastlin, vklj. 39 - sadni pridelki, 25 tisoč sadik jagodičevja. Količina hibridnih križancev znaša 45 tisoč cvetov.

Znanstvene raziskave o selekciji in kmetijski tehnologiji vrtnarskih pridelkov in krompirja potekajo v ustvarjalnem sodelovanju z vodilnimi raziskovalnimi inštituti in poskusnimi postajami v Rusiji, bližnji in daljni tujini.

Danes ima inštitut vzrejni vrt s površino več kot 100 hektarjev. Tu je koncentrirana glavna znanstvena dejavnost rejcev Južnega Urala.

Jablana. Prvič v svetovni praksi vrtnarstva so žlahtnitelji inštituta po izvirno razviti metodi razvili sorte naravnih pritlikavih dreves z višino drevesa 1,5-2,5 m, pri razmnoževanju na klonskih vegetativno razmnoženih podlagah postanejo naravne pritlikave ( 0,8-1,5 m).

Hruška je neverjeten pridelek na Uralu. Sadje vsako leto. Plodovi so okusni, sladki, primerni za predelavo. Vključitev izbranih oblik hruške Ussuri v žlahtnjenje je omogočila ustvarjanje sort, za katere je značilna visoka zimska trdnost in produktivnost, visoke okusne lastnosti sadja, monogenska odpornost na krastavost in poljska odpornost na hruškovo pršico.

Marelica in sliva. Vzrejene so bile lokalne sorte in identificirane izbrane oblike, za katere je značilna povečana prezimna trdnost sadnih brstov in kakovostni plodovi.

Češnja. Eksperimentalni podatki so bili zbrani za ustvarjanje genotipov, odpornih na kokomikozo. Nadaljuje se izolacija donorjev z genom za monorezistenco na kokomikozo in identifikacija oblik stepske češnje s terensko odpornostjo na kokomikozo. V ta namen in za dopolnitev zbirke so bile izvedene ekspedicije za pregled rastlin divjih češenj na ozemlju Baškirije, Čeljabinske in Kurganske regije. Izbrane so bile oblike stepskih in gozdnih češenj, ki so bile odporne na kokomikozo, debeloplodne in dobrega okusa po sadju.

Jagodičevje. Raziskave se izvajajo pri izbiri novih sort, ki so odporne na neugodne okoljske dejavnike, zelo zimsko odporne, s povečano odpornostjo cvetov na spomladanske zmrzali, visoko produktivne in z odlično kakovostjo plodov. Sestavljeni so bili modeli optimalne sorte pridelkov jagodičja ob upoštevanju tehnoloških zahtev vzreje za obdobje 2020–2025. Razvite so bile tehnologije za gojenje šipkov, kosmulj, kovačnikov, ribeza in tehnologije za razmnoževanje ribeza v filmskih rastlinjakih.

Vrnite mu nekdanji sijaj

Reforme, izvedene v ruskem kmetijskem sektorju od začetka 90. let, so se izkazale za uničujoče za vrtnarstvo. Kot veja nacionalnega gospodarstva je tako rekoč prenehala obstajati. Le v regiji Čeljabinsk se je delež industrijskega vrtnarjenja zmanjšal s 65 % na 1 %. Sadnih nasadov skorajda ni več, sadne drevesnice poskusne pridelave so praktično prenehale delovati, njihovi proizvodi pa zadovoljujejo povpraševanje na trgu le za 12-15 %.

V regiji ni ciljno usmerjenega programa za razvoj industrijskega vrtnarstva, ki bi temeljil na zanesljivih materialih iz popisa nasadov in novih dosežkih znanstvenih ustanov v zadnjih letih.

To ni krivda znanosti. Znanstveniki iz Južnouralskega raziskovalnega inštituta za vrtnarstvo in pridelavo krompirja so že večkrat predlagali oblikovanje znanstvene podlage za oživitev industrije. Stanje makroekonomije in birokratski konzervativizem pa ne dajeta možnosti za napredek. Pričakovanje, da bo kolektivno ljubiteljsko vrtnarjenje (tj. zasebni sektor) nadomestilo izgube industrijskega vrtnarjenja, ni upravičeno. Da, in ne more se upravičiti. Kljub dejstvu, da UUNIIPOK letno proizvede več kot 60 tisoč sadik sadja in jagodičja za prebivalstvo, zasebni sektor trpi zaradi pomanjkanja sadilnega materiala, zlasti novih sort, katerih potreba je pokrita s 47-50%. To nišo skušajo zapolniti mali proizvajalci sadik - zasebni trgovci. Toda kakovost njihovega sadilnega materiala pogosto ne zdrži kritik v vseh pogledih.

Ali je v novih gospodarskih razmerah realno oživiti komunalno vrtnarjenje?

Precej, pravijo znanstveniki in rejci Južnega Urala. A za to je na državni in regionalni ravni po njihovem mnenju treba rešiti najbolj pereča vprašanja:

Od površin pod vrtovi od začetka priprave ozemlja do začetka obroditve sadov prekličite zemljiški davek

Povratno nameniti kapitalske naložbe za zasaditev trajnih nasadov

V industrijskih podjetjih v regiji organizirajte proizvodnjo posebne opreme za vrtnarjenje

Potrebni so zakoni za zaščito domačih proizvajalcev na lastnem trgu

Spodbujanje malih podjetij k organizaciji predelave vrtnarskih proizvodov

V sistemu poklicnega izobraževanja je potrebno organizirati usposabljanje za hortikulturo

Zelo pomembno je tudi združevanje znanstvenega potenciala uralskih kmetijskih znanstvenikov. Za te namene je treba ustanoviti Uralski znanstveni in metodološki center s sedežem v Čeljabinsku. Prednosti takšne zveze so ogromne. Dokaz za to je koordinacijski svet za krompir, ustanovljen aprila 2000 na pobudo Državne znanstvene ustanove YuUNIPOK na prostovoljni osnovi. Inštituti za gojenje krompirja so v 8 letih skupnega dela izvedli močno mobilizacijo genskega sklada, razširili zbirke, se dogovorili o kombinacijah križanj, redno izmenjujejo informacije, izvorni in plemenski material. Praksa koordinacijskega sveta je pokazala, da je ta oblika dela izjemno učinkovita, sposobna preživeti in si zato zasluži razvoj in izboljšave.

Začelo se je tudi združevanje hortikulturnih ustanov. Večstranski sporazum je bil podpisan med šestimi znanstvenimi ustanovami Urala in sosednjih regij - Državna znanstvena ustanova YuUNIIPOK, BashNIISKH, Udmurtski raziskovalni inštitut za kmetijstvo, Kostanajski raziskovalni inštitut za kmetijstvo, Kazahstanski raziskovalni inštitut za kmetijstvo, Eksperimentalna postaja Karabalik.

Kmetijska znanost danes preživlja težke čase, vendar je živa in pripravljena prispevati k oživitvi kmetijske proizvodnje, vključno z južnouralskim industrijskim vrtnarstvom.