Проблема получения желаемых мутаций

Проблема получения желаемых типов мутаций - одна из наиболее трудных в биологии. При ее решении исходят из возможности использования определенных воздействий, вызывающих направленные наследственные изменения структурными перестройками хромосом и молекулы ДНК. Сложность здесь заключается прежде всего в неспецифичности строения генов. Каждый из них состоит из одних и тех же четырех азотистых оснований, расположенных в разной последовательности. Это в принципе отрицает возможность специфического мутирования генов.

В природе мутации происходят в разных направлениях. Они случайно возникают у того или иного организма. И все же мутационный процесс в целом подчинен определенной закономерности, и характер возможных мутаций у любого организма обусловлен генетическими факторами. Каждый генотип способен мутировать далеко не в любых пределах и направлениях. Важное значение имеет генетическая природа изменяемого признака, количество генов, их контролирующих. Появление мутаций зависит также от фазы развития организма, вида, дозы и продолжительности воздействия мутагена. Целый ряд многочисленных «сит» определяет возможность проявления потенциальных мутаций.

Полезные мутации появляются очень редко, поэтому мутагенными веществами воздействуют на 2-5 тыс. семян сорта. Среди растений, выращенных из семян, непосредственно обработанных мутагенами, возможно выявить и отобрать лишь доминантные мутации. Но целесообразно отбирать также высокопродуктивные растения для последующего выделения в их потомстве генных мутаций. Рецессивные мутации выявляются только в последующих поколениях (начиная со второго) потомств отобранных семян. Ценные мутации сохраняют для улучшения сорта или используют в скрещиваниях между собой или с другими сортами.

В мире создано свыше 200 сортов различных сельскохозяйственных культур в результате применения химических мутагенов. Они имеют преимущество перед исходными по продуктивности и целому ряду ценных качественных признаков. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте масличных культур впервые в мировой селекции методом химического мутагенеза получен сорт подсолнечника Первенец, масло которого содержит до 75% олеиновой кислоты (по качеству оно не уступает маслу, извлекаемому из плодов вечнозеленого оливкового дерева).

Много мутантных сортов создано у пшеницы, ячменя, сои, кукурузы. С помощью мутагенов получены короткостебельные сорта интенсивного типа, способные при орошении и внесении высоких доз минеральных удобрений давать урожай пшеницы свыше 150 ц с гектара. В Краснодарском институте сельского хозяйства химическим мутагенезом выведены карликовые мутанты из сортов озимой пшеницы Безостая 1 и Мироновская 808. У карликовых мутантов хорошее качество зерна и более высокая зимостойкость. Их широко используют в гибридизации. Украинские ученые обработали диэтилсульфатом семена пшеницы Мироновская Юбилейная и отобрали низкорослые растения, которые стали родоначальниками нового сорта Киянка. Этот сорт полукарликового типа отличается скороспелостью, устойчивостью к полеганию, повышенным на 1-2% содержанием белка, хорошими хлебопекарными качествами. Он превышает районированные сорта по урожаю зерна.

Химический мутагенез оказался эффективным при создании карликовых мутантов риса. Полученные на их основе сорта устойчивы к полеганию, отзывчивы на высокие дозы минеральных удобрений, нечувствительны к продолжительности светового дня, что обеспечивает им высокую пластичность. Мутагенез дал возможность вывести карликовые гибриды кукурузы с повышенной урожайностью, ускоренным созреванием за счет снижения затрат питательных веществ и воды на рост стебля. Такие гибриды можно выращивать при значительно большей густоте стояния растений, а также использовать в повторных посевах.

Созданный химическим мутагенезом сорт ярового ячменя Факел, полученный в результате обработки семян сорта Московский 121, отличается высокой продуктивностью, устойчивостью к полеганию и болезням. Кавказские селекционеры выделили гигантский широколистный толстостебельный мутант овса, и на его основе выведен сорт Зеленый. Он отличается очень высоким урожаем кормовой массы для использования в зеленом конвейере. У томатов получены мутанты, превышающие исходные сорта по дружности созревания плодов и по урожайности, со штамбовой формой куста, карликовые и ряд других типов.