Мутагенез, как метод селекции

Мутагенез - процесс возникновения наследственных изменений (мутаций) под влиянием автогенетических, внешних естественных или искусственных мутагенных факторов.

Мутагенные факторы (мутагены) - это различной природы факторы, естественное наличие или искусственное применение которых вызывает проявление мутаций.

При создании новых сортов при помощи искусственного мутагенеза исследователи используют закон гомологических рядов Н. И. Вавилова. Организм, получивший в результате мутации новые свойства, называют мутантом. Большинство мутантов имеет сниженную жизнеспособность и отсеивается в процессе естественного отбора. Для эволюции или селекции новых пород и сортов необходимы те редкие особи, которые имеют благоприятные или нейтральные мутации.

Естественный мутагенез основан на действии автомутагенов, генов-мутантов и ряда природных факторов, включая экстремальные внешние условия. Однако, частота спонтанного мутирования очень низка. Применяющиеся для искусственного вызывания мутаций мутагенные факторы разделяются на физические и химические.

Физические мутагенные факторы включают различные излучения, температуру, ультразвук и механические воздействия. Главным из них являются электромагнитные (рентгеновские, гамма-, инфракрасные и ультрафиолетовые лучи) и корпускулярные (электроны, или В-частицы, протоны, или j-частицы, нейтроны), радиоактивные излучения. Все перечисленные излучения, являются ионизирующим излучениями. Их действие основано на образовании ионов в облученной ткани (первичное действие) и тепловым возбуждением молекул этой ткани (вторичное действие), вследствие чего пораженные молекулы претерпевают химические изменения, влекущие за собой генетические последствия. Ультрафиолетовые лучи производят только возбуждение молекул, проникающая способность их невелика. Мутагенным эффектом обладают УФ – лучи с длинной волн 2500-2800 А (спектр поглощения ДНК) при облучении пыльцы, спор бактерий.

Химические мутагенные факторы в зависимости от принципа действия разграничиваются на пять групп:

1 ингибиторы предшественников (азотистых оснований) нуклеиновых кислот;

2 аналоги азотистых оснований, включающиеся вместо них в нуклеиновые кислоты;

3 алкилирующие соединения;

4 окислители, восстановители и свободные радикалы;

5 акридиновые красители.

Наиболее эффективными являются алкилирующие мутагены, из числа которых можно назвать N – нитрозоалкилмочевину, этиленимил, диэтилсульфат, 1,4 – бисдиазоацетилбутан, этилметансульфонат и ряд других. Мутагенная эффективность физических и химических мутагенов зависит от многих условий, очень часто от индивидуальных особенностей особей и выживания смутировавших особей или тканей.

Мутации - прерывистые, скачкообразные изменения наследственности, определенным образом влияющие на признаки. Мутации представляют материал для естественного отбора в процессе эволюции.

К мутациям принято относить разного рода генетические преобразования, связанные с ядром и цитоплазмой клетки. Причиной мутации могут быть химические изменения гена, мелкие и крупные перестройки хромосом, изменение числа хромосом, а также изменения органелл цитоплазмы. Отсюда название разных типов мутаций. Генные или точковые мутации затрагивают изменения молекулярной структуры молекулы ДНК. Происходит замена или включение одной пары азотистых оснований, а также выпадении нескольких их пар. Результат действия генных мутаций - образование белка нового типа или отсутствие белка из-за препятствия его синтеза. Мутации, связанные с разрывами и перестройками хромосом, называют хромосомными.

По характеру происхождения мутации разделяются на естественные, или спонтанные, и искусственные (индуцированные, эксперементальные). По генетическому проявлению мутации могут быть доминантными, проявляющимися в гетерозиготном состоянии в поколении их возникновения

расщепляющимися в следующем поколении и рецессивными, проявляющимся, если мутантный ген окажется в гомозиготном состоянии. В зависимости от характера признака или свойства, контролируемого мутантным геном, различаются мутации морфологические, физиологические, биохимические. По относительному влиянию на жизнеспособность и плодовитость организма мутации делятся на полезные, нейтральные и вредные. Если мутация влечет за собой гибель организма, она называется летальной.