Генетика помидоров

Изменения могут быть глубокими, вызывающими наследственные новообразования,— мутационные и комбинационные (от скрещивания разных сортов). Другие же изменения морфологических, физиологических, биохимических и других особенностей организма происходят закономерно в процессе его индивидуального развития и называются фенотипическими (онтогенетическими). Степень этих изменений определяется наследственностью каждого сорта, организма и зависит от нормы реакции организма на условия произрастания (существования). У одних сортов наблюдается довольно сильная изменчивость по признакам, размерам, форме частей растений при выращивании в разных условиях, другие же сорта обладают устойчивым гомеостазом, т. е. обладают способностью в значительной степени сохранять свой оптимальный фенотип (комплекс внешних признаков) в разных условиях произрастания. Учитывая особенности сорта и создавая определенные условия для развития растений, можно не только значительно повысить урожай культуры, устойчивость к болезням, но и улучшить качество плодов, их размер и т. д. Зная законы наследования признаков и закономерности их изменчивости, можно выводить сорта и гибриды с запрограммированными признаками и свойствами.

Каждый вид растений обладает определенным набором хромосом в ядре клетки, имеющих специфическую химическую и морфологическую структуру. В хромосомах линейно расположены гены; они обеспечивают материальную основу наследственности, преемственность между поколениями. Пользуясь генетической картой, селекционер может точнее подбирать родительские сорта для скрещиваний.

Помидоры имеют 24 хромосомы в соматических клетках, а в половых — 12 хромосом. При скрещивании 12 хромосом материнского сорта соединяются с 12 гомологичными хромосомами отцовского сорта. Гибрид будет иметь 12 пар гомологичных хромосом. Если родительские компоненты были разными в наследственном отношении, то их поколение отличается сложной наследственностью. Учитывая, что в каждой хромосоме имеется несколько генов, которые контролируют соответствующие признаки, то возможности получения гибридов с новыми признаками очень большие. Когда скрещивают чистосортных родителей, то первое гибридное поколение (F₁), как правило, бывает однородным. В F₁ будут развиваться доминантные признаки, т. е. разовьется каждый признак того родителя, который по своей природе является доминирующим (преобладающим). Доминирует обычно более древний признак по своему происхождению или возникновению в филогенезе данного вида: рецессивные же признаки родителей будут находиться в растениях первого поколения в скрытом (подавленном) состоянии.

Наследование многих признаков у помидоров полностью еще не изучено. Одни признаки наследуются независимо при скрещивании разных сортов, другие же — группами, находясь в сцеплении.
Вместе с тем надо иметь в виду, что наследственность родительских сортов  полностью  не реализуется в потомстве. В разных экологических, климатических условиях и на разных, искусственно создаваемых человеком фонах признаки и свойства организма могут проявляться в фенотипе потомства в разной степени. Создавая определенные условия, селекционер может влиять на норму реакции организмов, степень изменчивости признаков в потомстве и повышать возможность отбирать в большем количестве с желательными признаками семенные растения для дальнейшей работы, особенно во втором гибридном поколении. Если скрещивают два чистосортных родителя, то первое гибридное поколение бывает однородным, с признаками того из родителей, которые являются доминантными. Второе поколение (F₂) обычно бывает неоднородным, с закономерным или несколько отклоняющимся от нормы соотношением разных типов растений в популяции в зависимости от генетических особенностей исходных форм.

Во втором поколении отбираются индивидуально растения с запланированными признаками (это родоначальники будущего нового сорта), ценность их проверяется по потомствам в последующих генерациях.

В индивидуальном развитии организмов при половом размножении отражается путь или история развития не только их ближайших родичей, но и всего ботанического вида (филогенез). Однако путь дальних предков протекает у однолетних растений очень быстро в начальных этапах развития; гораздо полнее у них отражается путь развития ближайших родителей с характерными для них признаками и свойствами.

Многие рецессивные признаки сохраняются в скрытом состоянии в течение многих поколений.

При скрещиваниях происходит перекомбинация наследственных факторов и развиваются растения с новыми признаками. Этим можно объяснить факты появления совершенно новых разновидностей в потомствах гибридов, полученных от скрещиваний культурных форм с дикими видами, как, например, штамбовых — от скрещивания помидоров сорта Грунтовый грибовский 1180 X волосистый томат.

В родословной сорта Грунтовый грибовский штамбовых форм нет. Видимо, генотип волосистого вида настолько богат, что при сильной «встряске», происходящей при гибридизации, а тем более при перенесении дикого вида с юга в более северные районы клубок его сложного генотипа стал разматываться и скрытые гены в его наследственности стали проявляться в потомствах.

Мутации, возникающие под влиянием природных факторов внешней среды, называют спонтанными. За последнее время создано много мутаций индуцированных, т. е. путем воздействия на организмы разными мутагенами — химическими веществами, ионизирующей радиацией, экстремальными температурами и пр.

Мутации — один из видов изменчивости в результате реакции генотипа при развитии организма на Действие повреждающего, но не губительного фактора.

Проростки и молодые организмы на ранних этапах развития, и особенно гибридного происхождения, отличаются наибольшей изменчивостью или отзывчивостью на действия мутагенов. Резкие нарушения в развитии организмов легко отличимы, но бывают и незначительные изменения, так называемые микромутации, которые накапливаются в потомствах и затем могут быть выделены путем отбора семенных растений в последующих поколениях.

Получаемые мутанты в большинстве случаев не являются готовыми формами для использования их в производстве, а служат исходным материалом для выведения новых оригинальных сортов.
Полиплоидия, т. е. изменение числа хромосом в клетке, является важным источником получения исходных организмов для селекционных целей. Изменение числа хромосом возможно как в направлении увеличения набора хромосом, т. е. получения полиплоидов, так и в направлении уменьшения половинным набором (п), или гаплоидов.

Полиплоидные помидоры можно получать разными способами: воздействием на точки роста стебля, корневой системы, на зачатки бутонов экстремальными температурами, ионизирующими излучениями, химическими веществами (колхицином, аценафтеном и др.), механическими воздействиями (декапитация и др.) путем межвидовых скрещиваний.

Метод декапитации состоит в следующем: растения (сорта, гибрида) в фазе трех — пяти настоящих листьев обезглавливают и обрезанные пеньки с корнями держат под рамами или полиэтиленовой пленкой во влажном воздухе при температуре 18—23°; пасынки регулярно удаляют. Через некоторое время на месте среза образуется наплыв (каллус) с большим количеством побегов. Их вырезают и распикировывают. Среди окорененных растений выделяют некоторые с мясистыми широкими листьями и более темной окраской. При анализе их срезов под микроскопом можно выделить экземпляры от 1 до 5% с удвоенным набором хромосом (4п = 48), т. е. тетраплоидные. Если срезы обработать колхицином (0,01—0,05%), то процент побегов на каллусе с увеличенным набором хромосом значительно возрастает.

Интересно отметить, что  при  половом  размножении полиплоидов из гибридов в F₂ наблюдаются заметные отклонения от норм расщепления, установленных для диплоидов.
Плоды тетраплоидных помидоров более мясистые, содержат больше Сахаров, меньше семян. От скрещивания тетраплоидов с диплоидными (нормальными, 2п) формами получаются триплоиды, бессемянные — партенокарпические, которые можно размножать только вегетативно.

Гаплоидные формы можно получить в результате отдаленней межвидовой гибридизации при опылении цветков стерильной пыльцой (убитой лучами рентгена и др.), под воздействием необычной температуры (без оплодотворения яйцеклеток), а также применяя культуру тканей —выращивая растения из пыльцевых зерен (гаплоидный набор хромосом).

В практике получена партенокарпическая форма помидоров при отдаленной межвидовой вегетативно-половой гибридизации. При размножении в плодах появляется небольшое количество семян к концу вегетации; плоды же первых сборов бессемянные. Сорт этот получил название Северянин. Он очень урожаен, с крупными мясистыми плодами среднераннего срока созревания. Партенокарпия этого сорта обусловлена физиологической несовместимостью пыльцевых трубок и яйцеклеток завязи; завязь развивается благодаря стимуляции ее веществами, приносимыми пыльцой, попадающей на рыльце пестика. Пыльца сорта Северянин хорошо прорастает и оплодотворяет яйцеклетки других сортов, отличающихся выходом большого количества семян. Также и в плодах Северянина образуется много, семян, если цветки этого сорта опылять фертильной пыльцой другого сорта.

Таким образом, зная наследственность разных сортов, закономерности в развитии помидоров, можно путем воздействия на растения определенными факторами, в том числе и гибридизацией, усиливать направленную изменчивость у помидоров. Это дает селекционеру большую возможность выделить семенные растения с желательными признаками и свойствами; овощеводу же производственнику может принести большой эффект как в повышении урожаев, более раннего созревания плодов, улучшения вкусовых и технологических качеств плодов, так и в отношении повышения устойчивости помидоров к болезням и к неблагоприятным условиям.