Фрукты-гибриды не имеют ничего общего с генно-модифицированными экземплярами, это заслуга исключительно селекционеров. Клементины, танжерины, плуоты, пичерины удивительны на слух и превосходны на вкус. Кроме того, они еще и полезны для здоровья. Сложно поверить, но выведенные человеком гибридные растения существовали уже в XVII веке!
«Не ждите милостей от природы»
История селекции берет свое начало еще с неолита, когда человеку приходилось выбирать лучшие семена для дальнейших посевов. Правда, в те времена никто даже и не подозревал, что этот простой метод может изменить растительный мир в полезном человеку направлении. Отборные семена с каждым разом давали больший и лучший урожай, и до XVI века люди довольствовались этим достижением, совершенно не задумываясь о чем-то большем.
В 1694 году немецкий биолог Камерариус публично выступил с идеей искусственного скрещивания различных видов растений, и уже через 23 года английский садовод Фэрчайлд реализовал мечту ученого, получив гибридные гвоздики.
Одним из основоположников искусственного отбора и гибридизации растений был русский ученый И.В. Мичурин. Его не зря называют отцом научной отрасли в сельском хозяйстве, ведь без опытов Мичурина средняя полоса России вряд ли могла бы похвастаться таким обилием плодовых деревьев.
Скрещивая местные растения с их географически удаленными видами, ученый вывел несколько сотен новых сортов плодово-ягодных культур, которые не только отлично приспосабливались к местному климату, но и ничуть не уступали по качеству своим иностранным собратьям из жарких стран.
«Мы не можем ждать милостей от природы; взять их у нее - наша задача!» - под этим девизом жил и работал великий ученый.
Цитрусовая революция
Основной задачей гибридизации было вовсе не создание диковинных фруктов, а борьба с болезнями и улучшение вида в целом. Впрочем, иногда подобные эксперименты заканчивались весьма любопытно: гибридные плоды нередко отличались от оригинала не только по вкусовым качествам, но и по внешнему виду.
Первые программы гибридного разведения были внедрены уже в конце XIX века в Италии, когда от фитофторы погибли все цитрусовые плантации. Примерно в это же время во Флориде сильные заморозки погубили практически весь урожай и апельсинов. В надежде защититься от дальнейших напастей, селекционеры прибегли к помощи гибридизации. Именно из этих экспериментов и получились «улучшенные» виды : клементины, тангоры, минеолы и другие.
Мандарины
Мандарин, насчитывающий в своей истории более 3000 лет, был вывезен из Китая в XIX веке, и с тех пор селекционеры не дают бедному фрукту покоя: он стал основой для стольких гибридов, что упомянуть все их разновидности практически невозможно.
Танжерин - самый распространенный вид, полученный в результате скрещивания мандарина и (горький апельсин). Этот гибрид был назван в честь марокканского порта Танжер, который еще не так давно считался основным пунктом экспорта мандаринов. Танжерины легко отличить по слегка вытянутой форме и пухлой ярко-оранжевой кожуре, которая легко чистится, но довольно резко при этом пахнет.
Клементин - результат скрещивания нескольких видов мандаринов с померанцем. Маленькие ароматные плоды с тонкой кожицей появились уже в XX веке и взяли имя создателя - французского миссионера в Алжире, Клемана Дозье (Clément Dosier).
Тангор , гибрид и мандарина или танжерина, - приплюснутый «почти-апельсин», красно-оранжевого цвета, с толстой пористой кожурой.
Минеолу и танжело получили в результате скрещивания танжерина и . Это довольно крупные фрукты грушевидной формы, сладкие и сочные.
Еще один интересный «потомок» мандарина - юзу. Этот гибрид мандарина и ичангской папеды был привезен в Японию буддийскими монахами около 2500 лет назад и с тех пор успел стать частью национальной культуры наряду с сакурой. Плоды юзу по форме напоминают мандарин, но их желтая кожура больше похожа на лимонную. Правда, она куда более грубая и шероховатая, с неровными выростами.
Эфирное масло юзу широко используют в парфюмерии, а из сока делают разнообразные соусы и напитки. Помимо этого, с плодами юзу можно принимать горячие ванны - японцы утверждают, что эта процедура поможет изгнать злых духов и к тому же сделает кожу гладкой.
Апельсины
Существует великое множество сортов апельсинов, но мало какие из них действительно гибридные. Из-за своей необычной окраски сицилийские апельсины ошибочно считают гибридом помело и мандарина. На самом деле это разновидность обычного апельсина. Кстати сказать, очень богатая натуральными антиоксидантами.
Самый популярный гибрид апельсина - конечно же, грейпфрут . Этот фрукт обнаружили в 1750 году на Барбадосе, и, как ни странно, селекционеры тут вовсе ни при чем - природа постаралась за них, создав грейпфрут путем естественного скрещивания апельсина с помело (хотя по этому поводу ученые до сих пор спорят). Между прочим, название «грейпфрут» появилось неслучайно, ведь плоды растут гроздьями, совсем как виноград! (В переводе с английского grapefruit - виноградный фрукт.)
Грейпфрут, как и все цитрусовые, плод чрезвычайно полезный. К тому же он стимулирует обмен веществ, а значит, практически незаменим в любой диете.
Персики, абрикосы и сливы
Всеми любимые нектарины - вовсе не гибрид персика и сливы, как думают многие, а сорт персика с гладкой кожицей, полученный в результате мутации. Однако гибриды персика все же существуют.
Пичерин (peacherine) - результат скрещивания персика и нектарина, появившийся не так давно. Это довольно большой по размеру плод с гладкой кожей, по вкусу - нечто среднее между нектарином и персиком.
Является, по-видимому, дальнейшее совершенствование существующих культур, выращиваемых на уже освоенных землях. Гибриды - это то, что может сыграть ключевую роль в обеспечении продовольствием. Ведь большинство площадей, пригодных для земледелия, уже занято. При этом увеличение количества используемых на них воды, удобрений и других химикатов во многих местах экономически невозможно. Именно поэтому исключительное значение приобретает улучшение существующих культур. А гибриды - это растения, полученные как раз в результате такого улучшения.
Задача состоит не только в повышении урожайности, но и в увеличении содержания белка и других питательных веществ. Для человека очень важно также качество белков в съедобных (и люди в том числе) должны получать из пищи нужные количества всех незаменимых (т. е. тех, которые они не способны синтезировать сами) аминокислот. Восемь из 20 аминокислот, необходимых человеку, поступают с пищей. Остальные 12 могут быть выработаны им самим. Однако растения с улучшенным в результате селекции белковым составом неизбежно требуют больше азота и других биогенов, чем исходные формы, поэтому не всегда могут выращиваться на неплодородных землях, где нужда в таких культурах особенно велика.
Качество включает не только урожайность, состав и количество белков. Создаются сорта, более устойчивые к болезням и вредителям, благодаря содержащимся в них более привлекательные по форме или окраске плодов (например, яблоки ярко-красного цвета), лучше выдерживающие перевозку и хранение (например, гибриды томатов повышенной лежкости), а также обладающие другими существенными для данной культуры свойствами.
Селекционеры тщательно анализируют имеющееся генетическое разнообразие. Они в течение нескольких десятилетий вывели тысячи улучшенных линий важнейших сельскохозяйственных растений. Как правило, приходится получать и оценивать тысячи гибридов, чтобы отобрать те немногие из них, которые действительно будут превосходить по своим свойствам уже широко разводимые. Например, в США с 1930-х по 1980-е гг. повысилась почти в восемь раз, хотя селекционерами была использована лишь небольшая часть генетического разнообразия этой культуры. Появляются все новые и новые гибриды. Это позволяет эффективнее использовать посевные площади.
Повышение продуктивности кукурузы стало возможным в основном благодаря использованию гибридных семян. Инбредные линии этой культуры (гибридные сами по происхождению) использовались в качестве родительских форм. Из семян, полученных в результате скрещивания между ними, развиваются очень мощные гибриды кукурузы. Скрещиваемые линии высеваются чередующимися рядами, и с растений одной из них вручную срезаются метелки (мужские соцветия). Поэтому все семена на этих экземплярах оказываются гибридными. И они обладают очень полезными для человека свойствами. Путем тщательного подбора инбредных линий можно получить мощные гибриды. Это растения, которые будут пригодны для выращивания в любой требуемой местности. Поскольку признаки гибридных растений одинаковы, их легче убирать. А урожайность каждого из них гораздо выше, чем у неулучшенных экземпляров. В 1935 г. на гибриды кукурузы приходилось менее 1% всей этой культуры, выращиваемой в США, а теперь фактически вся. Сейчас получение значительно более высоких урожаев этой культуры гораздо менее трудоемко, чем раньше.
В течение последних нескольких десятилетий было приложено немало усилий для повышения урожайности пшеницы и других зерновых, особенно в зонах теплого климата. Впечатляющие успехи достигнуты в международных селекционных центрах, расположенных в субтропиках. Когда выведенные в них новые гибриды пшеницы, кукурузы и риса стали выращиваться в Мексике, Индии и Пакистане, это привело к резкому повышению продуктивности сельского хозяйства, получившему название Зеленой революции.
Разработанные в ходе нее удобрения и орошения были использованы во многих развивающихся странах. Каждая культура для получения высоких урожаев требует оптимальных условий произрастания. Внесение удобрений, механизация и орошение — необходимые составляющие Зеленой революции. Из-за особенностей распределения кредитов лишь относительно богатые землевладельцы были в состоянии выращивать новые гибриды растений (зерновых). Во многих регионах Зеленая революция ускорила концентрацию земли в руках немногих наиболее состоятельных собственников. Такое перераспределение имущества не обязательно обеспечивает работой или продовольствием большинство населения этих регионов.
Традиционные методы селекции иногда могут привести к удивительным результатам. Например, гибрид пшеницы (Triticum) и ржи (Secale) тритикале (научное название Triticosecale) приобретает все большее значение во многих районах и, по-видимому, является весьма перспективным. Он был получен путем удвоения числа хромосом у стерильного гибрида пшеницы и ржи в середине 1950-х гг. Дж. О’Мара в Университете шт. Айова с помощью колхицина, вещества, препятствующего образованию клеточной пластинки. Тритикале сочетает высокую урожайность пшеницы с неприхотливостью ржи. Гибрид относительно устойчив к линейной ржавчине — грибковому заболеванию, являющемуся одним из главных урожайность пшеницы. Дальнейшие скрещивания и отбор дали улучшенные линии тритикале для конкретных районов. В середине 1980-х гг. эта культура благодаря высокой урожайности, устойчивости к климатическим факторам и прекрасной соломе, остающейся после уборки, быстро завоевала популярность во Франции, крупнейшем производителе зерна в рамках ЕЭС. Роль тритикале в рационе человека быстро растет.
Интенсивные программы скрещиваний и отбора ведут к сужению генетического разнообразия культурных растений по всем их признакам. По вполне понятным причинам в основном направлен на повышение урожайности, и среди весьма однородного потомства отбираемых строго по этому признаку экземпляров иногда теряется устойчивость к болезням. В пределах культуры растения становятся все более однообразными, так как определенные их признаки выражены сильнее, чем остальные; поэтому более уязвимыми для патогенов и вредителей оказываются посевы в целом. Например, в 1970 г. гельминтоспориоз, грибковое заболевание кукурузы, вызываемое видом Helminthosporium maydis (на фото выше), уничтожило примерно 15 % урожая этой культуры в США, принеся убытки приблизительно в 1 млрд долларов. Эти потери, по-видимому, связаны с появлением новой расы гриба, весьма опасной для некоторых из основных линий кукурузы, широко использовавшихся при получении гибридных семян. У многих коммерчески ценных линий этого растения цитоплазма была идентичной, поскольку при получении гибридной кукурузы неоднократно используются одинаковые пестичные растения.
Для предупреждения такого ущерба необходимо выращивать изолированно и сохранять различные линии важнейших культур, которые, даже если сумма их признаков не представляет экономического интереса, могут содержать гены, полезные в ходе продолжающейся борьбы с вредителями и болезнями.
Поразительных успехов в повышении генетического разнообразия за счет привлечения дикорастущих форм добились селекционеры томатов. Создание коллекции линий этой культуры, осуществленное Чарльзом Риком и его сотрудниками в Калифорнийском университете в Дейвисе, позволило эффективно бороться со многими ее серьезными заболеваниями, в частности, вызываемыми несовершенными грибами Fusarium и Verticillum, а также некоторыми вирусами. Питательная ценность томатов была значительно повышена. Кроме того, гибриды растений стали более устойчивы к засолению и к другим неблагоприятным условиям. Это произошло главным образом за счет систематического сбора, анализа и использования линий дикорастущих томатов для селекции.
Как вы видите, межвидовые гибриды весьма перспективны в сельском хозяйстве. Благодаря им можно улучшить урожайность и качество растений. Следует отметить, что не только в земледелии, но и в животноводстве применяется скрещивание. В результате него, к примеру, появился мул (фото его представлено выше). Это тоже гибрид, помесь осла с кобылой.
Межвидовая гибридизация животных - явление не столь частое, а потому довольно интересное. Межвидовые гибриды животных обычно неспособны производить потомство, так как нарушен процесс формирования половых клеток. Но сами они, помимо необычной внешности, иногда проявляют качества, превосходящие родительские виды (более крупные, более выносливые и т.д.). Такое явление называется гетеро
зис.
Предлагаю вашему вниманию подборку наиболее известных гибридов животных. Дополнительное задание - в конце статьи.
Мул
- гибрид осла и лошади. Этому гибриду уже несколько тысяч лет, его издавна используют в сельском хозяйстве в Средней Азии.
Основная масть мула определяется мастью кобыл. По работоспособности различают два типа мулов — вьючный и упряжной. Мулы могут быть легкие, средней тяжести или даже, когда для скрещивания использовали кобылу ломовой лошади, умеренно тяжелого веса.
М
улы более терпеливы, устойчивы, выносливы и живут дольше, чем лошади, и менее упрямыми, более быстрыми и умными, чем ослы. Кроме того, мулы меньше восприимчивы к заболеваниям и нетребовательны к корму и уходу. Единственный их недостаток - стерильность, т.е. неспособность производить потомство (хотя для самок это неабсолютно).
Дзо (хайнак) - гибрид яка и коровы. Крупнее и сильнее, чем родительские виды. В Монголии и Тибете подобных животных выводят с целью получения молока и мяса. самцы стерильны, самки в редких случаях могут приносить потомство.
Нар - гибрид одногорбого (дромедара) и двугорбого (бактриана) верблюда. Имеет на спине два невысоких и слитых воедино горба. Это хорошо приручаемое, выносливое и сильное животное, соединяющее достоинства родителей. нар может иметь потомство, но во втором поколении могут быть малоценные особи. От скрещивания нара с бактрианом рождается коспак, с дромедаром - кохерт.
Зубробизон
- гибрид зубра и американского бизона. Порода была создана, чтобы объединить характеристики обоих животных и с целью увеличить производство говядины. Зубробизоны дают плодовитое потомство как при скрещивании между собой, так и с представителями исходных видов. Создание зубробизонов оказалось серьезной проблемой для сохранения популяции диких американских бизонов. Большинство современных бизонов генетически является уже зубробизонами, так как появились в результате скрещивания двух видов.Верблюлама - гибрид ламы и верблюда, впервые получен в 1995 году в результате искусственного оплодотворения. У животного короткие уши и длинный верблюжий хвост, копыта сдвоенные, ноги крепкие и длинные. Верблюлама - сильное, но некрупное животное. Горба не имеет, шерсть мягкая и пушистая.
Речь идет о помесях между самцом тигра и самкой лигра/тигрольва или самцом льва и самкой лигра/тигрольва. Самки лигра и тигрольва могут давать потомство. Такие гибриды второго уровня чрезвычайно редки и находятся главным образом в частной собственности.
Саванна
- гибрид дикого сервала и домашней кошки. Сервакот получился красивым и сильным животным. Необычный вид стал популярен среди заводчиков в конце 20 века, а в 2001 году Международная Ассоциация Кошек зафиксировала его как новую зарегистрированную породу. Саванны гораздо более общительные, чем обычные домашние кошки, и их часто сравнивают с собаками благодаря их преданности хозяину. Их можно обучить ходить на поводке и даже приносить брошенные хозяином предметы. Согласно стандартам сервакот должен иметь черные или коричневые пятна, серебристый или черный цвет. Обычно эти животные имеют высокие стоячие уши, длинную тонкую шею и голову, короткий хвост. Глаза у сервакота голубые в детстве и зеленые во взрослой жизни. Весят такие коты от 6 до 14 килограмм. Стоят же они недешево, как для домашних животных - от 600 долларов и выше.Волкособака
- гибрид дикого волка и собаки. Довольно распространенный гибрид. Обычно волка скрещивают с собакой схожего внешнего вида - немецкая овчарка, хаски, маламут. Однако физические и поведенческие характеристики гибридов не всегда соответствуют ожиданиям.Свинья из железного века
- гибрид домашних свиней темворской породы с дикими боровами. Так и получается свинья из железного века. Этот гибрид намного более ручной, нежели дикий боров. Однако и не такой податливый, как обычные домашние свиньи. Получившиеся животные выращиваются ради мяса, которое используется в некоторых специальных сортах колбас и других изделий. Рыба красный попугай. В Азии обожают аквариумных рыбок, постоянно создавая новые виды. Этот вид вывели на Тайване в 1986 году. То, как была получена такая мутация, до сих пор держится в секрете. Ведь это позволяет местным селекционерам продолжать хранить монополию на этих рыбок. Поговаривают, что был скрещен цихлид мидас с рыжим цихлидом. Мальки их серо-черные, но к 5 месяцам они становятся ярко-оранжевыми или розовыми. У нас эту рыбку узнали в 90-х годах, везут ее сюда из Сингапура и других стран Юго-Восточной Азии. Если красного попугая поместить в аквариум, то рыбка может вырасти там до 10-15 сантиметров. Окрас может сильно варьировать, помимо оранжевого цвета возможен также и желтый. В какой-то период своей жизни попугаи могут быть малинового, лилового и ярко-красного цвета. Однако со временем все они приобретают оранжевый окрас. Специалисты советуют кормить эту рыбку специальными кормами с каротином, это поможет усилить яркий красный цвет их тела. Получившийся гибрид имеет также некоторые выраженные анатомические деформации. К примеру, рот выглядит, как узкая вертикальная щель. Из-за этого таких рыб очень трудно кормить, многие из них именно поэтому и умирают преждевременно. - гибрид золотого фазана и алмазного фазана. В результате новая птица получила уникальную расцветку своего оперенияА теперь бонусный вопрос для одиннадцатиклассников:
объясните, почему стерильны межвидовые гибриды животных и как можно преодолеть эту стерильность? (в комментариях)Йошта, плуот, нэши, брокколини, фиолетовый картофель, желтый арбуз и другие успехи селекционеров, приятные на вкус. Каждый год в магазинах появляются все новые и новые гибридные фрукты и овощи, хотя еще совсем недавно обычный банан был для российского покупателя настоящей экзотикой. Гибриды (то есть плоды, появившиеся на свет в результате межвидового скрещивания растений, а вовсе не в результате генетических экспериментов) довольно прочно укрепились на полках магазинов, а такие гибридные фрукты, как нектарины и миниолы, и вовсе, как теперь кажется, были всегда. Однако этими двумя фруктами ассортимент, конечно, не ограничивается. Посмотрим 10 самых любопытных фруктов и овощей, которые появились на свет благодаря селекции.
В селекции растений используется такой метод, как гибридизация. При этом скрещивают организмы, отличающиеся наследственностью, то есть одной и более парами аллелей генов, а следовательно одним или несколькими внешними признаками. Этот метод селекции включает инбридинг (внутривидовую гибридизацию) и аутбридинг (отдаленную, или межвидовую гибридизацию).
Издавна люди наблюдали процесс естественной гибридизации. Так, животные-гибриды – мулы – были известны еще 2000 лет до нашей эры. Впервые искусственную гибридизацию произвел ученый-садовод Т. Фэрчайлд, который скрестил два вида гвоздик. Научные основы генетики были заложены Менделем, который проводил опыты по гибридизации гороха.
Заключается в том, что при оплодотворении происходит слияние двух различных по генотипу половых клеток с образованием зиготы, из которой развивается новый организм, наследующий признаки обоих родителей. Естественная гибридизация происходит в природе, искусственная осуществляется человеком в селекции или с другими целями. При этом у покрытосеменных цветки материнского растения опыляются пыльцой другого вида или сорта.
В селекции растений гибридизация используется чрезвычайно широко. Если данный метод необходим с целью соединения желательных свойств исходных организмов, это «комбинационная селекция». В том случае, когда преследуется цель получения и отбора генотипов более лучшего качества, по сравнению с родительскими формами, говорят о «трансгрессивной селекции».
В растениеводстве распространена гибридизация форм в пределах одного вида, или внутривидовая. В результате использования этого метода было создана большая часть сортов культурных растений. Отдаленная гибридизация является более сложным и трудоемким методом развития гибридов. Основная проблема при получении отдаленных гибридов – несовместимость гамет скрещиваемых форм и стерильность полученных гибридов.
Технологические процессы гибридизации различных сельско-хозяйственных культур существенно различаются между собой. Для получения гибридных форм кукурузы растения двух сортов высевают рядами поочередно, а султаны на материнских растениях срезают за несколько дней до цветения. У культур с перекрестным опылением цветков, например, ржи, используют кастрацию цветков материнских растений. У плодовых деревьев кастрация выполняется за 1-2 дня до того, как распустятся бутоны, а женские цветки изолируют, накрывая марлей. После раскрывания бутонов на рыльца пестиков наносят заранее заготовленную пыльцу. Из гибридных семян выращивают новые растения, помещая семена в специальную питательную среду и обеспечивая благоприятные условия для роста.
Цель использования отдаленной гибридизации (аутбридинга) – получение сортов растений, обладающих ценными урожайными свойствами, устойчивых к заболеваниям и вредителям. Удачными примерами скрещивания различных видов растения служат межвидовые гибриды подсолнечника, отличающиеся иммунитетом к паразитам и болезням и содержащие более 50% масла в семенах; пшеницы с высокой урожайностью и другими ценными качествами; табака высшего качества; картофеля; капусты; редиса, и т.д.