3. Методы изучения наследственности

Решение селекционной задачи начинается с определения природных возможностей вида. В соответствии с этим неотъемлемой частью селекционного процесса является изучение наследственности.

Для изучения наследственности применяются следующие методы:

• гибридологический;

• цитологический;

• биохимический;

• биофизический;

• математический;

• сочетание перечисленных методов в различных вариантах.

На современном этапе развития лесной селекции и генетики наследственность изучается на разных уровнях организации живой материи: молекулярном, хромосомном, клеточном, организменном, популяционном. В соответствии с этим перечисленные методы объединяют в три группы.

В первую группу включают гибридологический анализ и генеалогический анализ

Гибридологический анализ позволяет установить степень родства изучаемых растений по критерию сходства признаков у родителей и их детей в ряду поколений: наследование признаков ксеро – и мезофитности в семенном потомстве облепихи, наследование признаков голубой окраски хвои в семенном потомстве ели колючей, наследование признаков засухоустойчивости, жаростойкоста, солевыносливости у гибридов тополей, наследование признаков декоративности цветков у роз и т.д. С этой целью скрещивают особи, различающиеся по контрастным (маркерным) признакам, и изучают характер проявления этих признаков в потомстве. Следовательно гибридологический анализ состоит в изучении характера наследования признаков по потомству. В ряде случаев гибридологический анализ называют генетическим анализом.

Генеалогический метод анализа представляет собой один из вариантов генетического анализа. Наследование отдельного маркерного признака или целой группы признаков в этом случае изучается путем передачи его потомству в целых семьях или родственных группах. Существенным моментом метода является составление родословных на несколько поколений предков отдельных особей и целых семей. Понятно, что для работы с древесными растениями, имеющими длительный период до вступления в генеративную фазу, этот метод ограниченно приемлем. Вместе с тем он может с успехом использоваться в работах с видами, вступающими в период плодоношения сравнительно рано. Ограниченность применения метода в лесной селекции обусловлена и отсутствием надежных сведений о предках изучаемых растений (о происхождении плюсовых деревьев).

Во вторую группу относят цитологический, биохимический и биофизический методы, которые служат для изучения материальных носителей наследственности, поскольку преемственность признаков и свойств потомков и предков осуществляется через материальные структуры клетки.

Цитологический анализ призван установить клеточные структуры с наследственным материалом, количество и строение хромосом, место локализации в хромосомах участков с разной активностью. Он возник и совершенствовался параллельно с генетическим анализом. Современные исследования функций отдельных органоидов клетки с применением гистохимических реакций способствовали объединению цитологического и биохимического методов и выведению их на уровень микромолекулярного изучения объектов.

Биохимический метод позволяет вскрыть строение и свойства наследственного вещества (нуклеиновых кислот), их функциональную неоднородность (триплетный код), продукты функционирования генов (ферменты). В сочетании с гибридологическим и цитологическим биохимический метод используется для детального изучения процессов, происходящих в клетках при размножении и онтогенезе, а также для изучения химического строения генетического материала и возникающих в нем изменений.

Биофизические методы достаточно разнообразны и одним из наиболее эффективных оказался метод радиографии, позволяющий изучать тонкую структуру молекулы ДНК и принципы её удвоения.

Третью группу методов объединяет наличие приемов популяционно-генетического анализа, основывающегося на изучении влияния генов и факторов внешней среды на проявление в фенотипе признаков и свойств организмов. Поскольку популяционно-генетические исследования невозможны без широкого применения математического аппарата анализа их часто называют математическими методами.

Математические методы активно привлекаются для оценки различных генетических параметров. Сущность метода состоит в том, что на достаточно репрезентативной выборке особей одного вида (экотипа, популяции, сорта) определяется средняя величина признака и другие статистические параметры (диапазон изменчивости и коэффициент вариации, дисперсия признака и др.). На следующем этапе приемами математического анализа достигают получения оценки достоверности разности между средними величинами параметров сравниваемых объектов (НСР, критерий Тьюки), оценок коэффициентов наследуемости признаков, коэффициентов корреляции признаков родителей и потомков, коэффициентов регрессии признаков потомков по отношению к родителям, комплексной сравнительной оценки популяций и объектов с оценкой степени их статистической удаленности или близости (таксономический анализ Смирнова, расстояние Махаланобиса и др.). Важнейшим элементом математического метода является вычисление доли участия наследственных различий особей (генотипическая варианса) и различий, обусловленных неоднородностью условий произрастания (паратипическая, или экологическая варианса), в проявлении общей фенотипической изменчивости. Показатель, дающий оценку относительной доли участия генотипической вариансы признака в его общей фенотипической вариансе, называют коэффициентом наследуемости. Определение величины коэффициента наследуемости признака с целью оценки пригодности этого признака для целей селекции является основной задачей математического метода

Все перечисленные методы представляют собой арсенал средств селекционных исследований и изучения наследственности.