Экспериментальный мутагенез и его использование в селекции От

Экспериментальный мутагенез и его использование в селекции От лат. mutatio - изменения Мутация - наследственное изменение генотипа

Мутационный процесс постоянно протекает в природе Мутации (по генетическому проявлению) доминантные (проявляются сразу же в 1 -й год) рецессивные (не проявляются пока при образовании зиготы не встретятся 2 гаметы, каждая из которых несет мутировавший ген). Мутации (по характеру возникновения): спонтанные индуцированные 1. Спонтанные мутации возникают самопроизвольно на протяжении всей жизни организма под действием естественных факторов (частота - 10 − 9 … 10 − 12 на нук-леотид за клеточную генерацию). 2. Индуцированные мутации - наследуемые изменения генома, возникающие в результате мутагенных воздействий в искусственных (экспериментальных) условиях или при неблагоприятных воздействиях окружающей среды.

Естественные мутации Причины индукции спонтанных мутаций 1. Естественный радиоактивный фон 2. Случайные повреждения хромосом и генов (во время деления хромосом и репликации ДНК) 3. Перемещение по геному МГЭ (вызывают 80% мутаций) Естественные мутации обладают низкой частотой (на 1 тыс. – 1… 2 шт. ) и их трудно обнаружить Миниатюрные розы - результат мутации китайской розы Большинство мутаций вредные и нейтральные, отдельные - полезные Ценные мутантные формы можно выделить и быстро размножить Ex: кукуруза Опейк -2, Флаури-2, ячмень Хайпроли, пшеница Norin-10

Мутагенные факторы способны увеличить частоту мутаций Мутагенные факторы: Ш Физические Ш рентгеновское и j-излучения у/ф лучи лазерные лучи Ш Химические Ш Ш органические – колхицин неорганические - диметилсульфат, этиленимин, нитрозометилмочевина и др. Ш Ш Главные направления индуцированного мутагенеза 1. 2. 3. Получение исходного материала для отбора; Исправление у существующих сортов некоторых дефектов; Для решения конкретных задач (увеличение рекомбинации генов, разрывов нежелательных сцеплений, трансгеноза)

Классификация мутаций Ш генные (точковые) Ш хромосомные Ш геномные. Генные мутации Изменение первичной структуры ДНК генов. Происходят замены, делеции и вставки одного или нескольких нуклеотидов, транслокации, дупликации и инверсии различных частей гена. Гетич еские последствия точковых мутаций: • сохранение смысла кодона • изменение смысла кодона ( миссенс- и нонсенс-мутации) «Склеивание» листьев и лепестков у кресс-салата

Хромосомные мутации Внутрихромосомные (делеции, дупликации, инверсии) Межхромосомные (транслокации) При хромосомных мутациях происходят: 1. Изменение числа отдельных хромосом в геноме (анеуплоидия), 2. Крупные перестройки структуры отдельных хромосом - хромосомные аберрации (делеции или дупликации), 3. Изменение ориентации сегментов хромосом в отдельных хромосомах (инверсии), 4. Перенос части генетического материала из одной хромосомы в другую (транслокации).

Геномные мутации Образование организмов, геном которых представлен 4 n, 6 n и т. д. ). В зависимости от происхождения различают: Полиплоидия Ш Аллополиплоидия (объединение при гибридизации целых неродственных геномов), Ш Аутополиплоидия (характерно адекватное увеличение числа хромосом собственного генома, кратное 2 n). Ш Гаплоидия (кратное основному уменьшение числа хромосом)

Особенности передачи мутаций Способ размножения растений Передача мутаций потомству 1. Семенное Передаются мутации, возникшие в зародышевых клетках или в клетках, из которых образуются генеративные клетки. 2. Вегетативное Мутации в соматических клетках передаются вегетативному потомству ( образуются мутантные клоны).

Наследование количественных признаков Ген 1 Признак Ген 2 (урожайность, Ген 3 длина стебля) Ген 4 Полигенный характер наследования Мутацию одного гена трудно выявить , эффект может быть приписан влиянию среды В селекционном отношении микромутации очень полезны

• • • На генном уровне изменения первичной структуры ДНК генов под действием мутаций менее значительны, чем при хро-мосомных мутациях, однако генные мутации встречаются более часто. В результате генных мутаций происходят замены, делеции и вставки одного или нескольких нуклеотидов, транслокации, дупликации и инверсии различных частей гена. В том случае, когда под действием мутации изменяется лишь один нуклеотид, говорят о точковых мутациях. Поскольку в состав ДНК входят азотистые основания только двух типов — пурины и пиримидины, все точковые мутации с заменой оснований разделяют на два класса: транзиции (замена пурина на пурин или пиримидина на пиримидин) и трансверсии (замена пурина на пиримидин или наоборот). Из-за вырожденности генетического кода могут быть три генетических последствия точковых мутаций: сохранение смысла кодона (синонимическая замена нуклеотида), изменение смысла кодона, приводящее к замене аминокислоты в соответствующем месте полипептидной цепи (миссенс-мутация) или образование бессмысленного кодона с преждевременной терминацией (нонсенс-мутация). В генетическом коде имеются три бессмысленных кодона: амбер — UAG, охр — UAA и опал — UGA. В соответствии с этим получают название и мутации, приводящие к образованию бессмысленных триплетов (например амбер-мутация). По влиянию на экспрессию генов мутации разделяют на две категории: мутации типа замен пар оснований и типа сдвига рамки считывания (frameshift). Последние представляют собой делеции или вставки нуклеотидов, число которых не кратно трем, что связано с триплетностью генетического кода. Первичную мутацию иногда называют прямой мутацией, а мутацию, восстанавливающую исходную структуру гена, — обратной мутацией, или реверсией. Возврат к исходному фенотипу у мутантного организма вследствие восстановления функции мутантного гена нередко происходит не за счет истинной реверсии, а вследствие мутации в другой части того же самого гена или даже другого неаллельного гена. В этом случае возвратную мутацию называют супрессорной. Генетические механизмы, благодаря которым происходит супрессия мутантного фенотипа, весьма разнообразны.