АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
МУНИЦИПАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ГОРОДА ДОЛГОПРУДНОГО
ЛИЦЕЙ №11 «ФИЗТЕХ»
X научно-практическая конференция
Старт в инновации
Межвидовая гибридизация тыквенных
Автор работы: Сысцов Ефим, Кураксин Дмитрий, Зверев Андрей, 7 класс
Научный руководитель:
2014 г.
Оглавление
Введение
Областью исследования является селекция, а именно гибридизация (переопыление). В данном случае межвидовая гибридизация тыквенных (огурец, тыква, кабачок, мамордика). Мы выбрали эту тему исследования так как она нас заинтересовала своей необычностью. Нам был интересен и процесс исследования, и сам результат. Нам понравилось, что удалось почувствовать себя настоящими учёными и провести эксперимент по скрещиванию разных видов экзотических тыквенных культур. Начали мы своё исследование с того, что рассмотрели под микроскопом пыльцу каждого из растений. Затем перенесли пыльцу с одних цветов на другие. И в конце концов получили плоды, из которых будем выделять семена.
Тыквенные – семейство двудольных растений. Большинство тыквенных (всех их насчитывается более 600 видов) – однолетние или многолетние травы, перезимовывающие при посредстве корневых клубней или нижних частей стебля, и лишь немногие из них кустарники и полукустарники. Это овощные и бахчевые культуры, возделываемые ради съедобных плодов (огурец, тыква, арбуз), получения из семян масла (масличные сорта арбуза), волокон (люффа), посуды (лагенария – бутылочная, или посудная, тыква). Тыквенные относятся к числу первых растений, введенных человеком в культуру. Виды тыквы играли важную роль в земледелии древних цивилизаций Южной и Центральной Америки. Огурец издавна возделывали в Индии и Китае.
Тыквенные предоставляют человеку не только витамины и микроэлементы, но и мощную антиоксидантную и гормональную защиту.
Удивительно, но в тыквенных культурах кроме сладости очень ценится горечь, которая обусловлена алкалоидами группы кукурбитацинов. Эта горечь целебная: она предупреждает диабет, рак, подагру, ревматизм, болезни селезенки, печени, а также способствует пищеварению. И первым высоко ценимым овощем является момордика, она же гойя, или горькая дыня. Момордика широко распространена во всем тропическом и субтропическом поясе, причем известна под разными названиями: африканский огурец, душистая груша, горькое яблоко, горькая тыква, гуфа. В незрелом состоянии она действительно горька, а в спелом – горечь мякоти ослабляется, а семена в красной сочной оболочке очень приятны на вкус. Момордика очень красива, цветы её имеют приятный запах, очень похожий на запах жасмина, настоящая находка для ландшафтного дизайна. В наших условиях она быстро растет, не имеет вредителей и болезней.
Что же такое скрещивание или гибридизация? Гибридизация, скрещивание организмов, различающихся наследственностью, т. е. одной или большим числом пар аллелей (состояний генов), а следовательно, — одной или большим числом пар признаков и свойств. Скрещивание особей, принадлежащих к разным видам либо ещё менее родственным таксономическим категориям, называют отдалённой гибридизацией. Скрещивание подвидов, сортов или пород называют внутривидовой гибридизацией. Возможность искусственного получения гибридов впервые предположил немецкий учёный Р. Камерариус (1694): впервые искусственную гибридизацию осуществил английский садовод Т. Фэрчайлд, скрестив в 1717 разные виды гвоздик. Опытами по гибридизации гороха Грегор Мендель заложил научные основы генетики. Огромное число опытов по гибридизации провёл и Чарльз Дарвин.
Сущность этого метода заключается в слиянии при оплодотворении генотипически различных половых клеток и развитии из зиготы нового организма, сочетающего наследственные задатки родительских особей.
Опыление у растений это перенос пыльцы с пыльников на рыльце пестика у покрытосеменных или на семяпочку у голосеменных растений. После опыления из пылинок развиваются пыльцевые трубки, доставляющие мужские половые клетки — спермии — к яйцеклетке, находящейся в семяпочке, где происходит оплодотворение и развитие зародыша. У покрытосеменных существует 2 способа опыления — перекрёстное и самоопыление. При перекрёстном опылении пыльца с одного цветка переносится на рыльце пестика другого, находящегося на той же особи или на другой. При самоопылении пыльца с тычинок переносится на рыльце пестика того же цветка. В результате перекрёстного опыления в случае, если пыльца попадает с цветка другого растения, зародыш обладает признаками обоих родителей. При самоопылении обогащения наследственности у дочернего организма, как правило, не происходит. Поэтому перекрёстное опыление имеет преимущество перед самоопылением. Однако многим видам растений свойственно только самоопыление. Цветки у них всегда обоеполые, пыльники созревают одновременно с пестиками, и пыльца из них легко попадает на рыльце.
Цель работы
Целью работы было получение межвидовых гибридов.
Задачи работы
1. Подобрать виды для скрещивания.
2. Исследовать пыльцу разных растений.
3. Провести скрещивание между различными видами тыквенных.
4. Получить семена в результате переопыления.
Мы решили писать доклад о межвидовой гибридитации тыквенных. Для этого нам нужно было провести опыт по скрещиванию различных растений. Поэтому мы поехали в Тимирязевскую академию, где есть большая коллекция овощных культур. Мы пошли в теплицу и выбрали для опыления такие растения как: огурец, кабачок, тыква и момордика, так как все они относятся к семейству тыквенных. Но мы решили не просто провести переопыление и посмотреть что получится. Разные растения уже давно растут рядом, но мы не видим, чтобы они все свободно переопылялись в природе и давали семена. Мы решили выяснить, почему так происходит, и как возможную причину решили рассмотреть различия в пыльце растений.
За неделю мы собирали пыльцу разных растений, используя скотч. Затем мы рассмотрели эти образцы под микроскопом и сравнили их с пыльцой тыквенных растений. Они различались. Причём пыльца берёзы, клёнов и ивы отличалась от пыльцы тыквенных гораздо сильнее, чем пыльца тыквенных различалась между собой (рис.1, 2, 3, 4, 5). Пропорции пыльцы на фотографиях сохранены.
Рис. 1. Пыльца тыквы. Рис. 2. Пыльца кабачка.
Рис. 3. Пыльца огурца. Рис. 4. Пыльца ивы.
Рис. 5. Пыльца клёна.
Суть нашей работы посмотреть на получившиеся растения в результате скрещивания. Соответственно мы опыляли: огурцом кабачок, кабачком тыкву, тыквой огурец и момордикой огурец. Мы брали пыльцу с одного растения и переносили на другое. Теперь мы немного расскажем о нашем способе опыления. Мы взяли тычинку (это мужской орган растения) на котором и была пыльца упомянутых ранее растений и нанесли ее на пестики (орган женского растения).
В результате скрещивания мы надеемся, что семена завяжутся, и в дальнейшем мы сможем получить гибриды. Для нас это очень интересно, собственно, поэтому мы и выбрали эту работу.
Методы исследования:
Всю собранную пыльцу мы рассматривали под микроскопом.
1. Искусственное переопыление.
Имеется два основных типа опыления: Самоопыление, когда растение опыляется собственной пыльцой. Перекрёстное опыление требует участия посредника, который бы доставил пыльцевые зёрна от тычинки к рыльцу пестика.
2. Оценка качества цветков.
Цветы должны быть определенного пола. Пыльцу с мужского растения надо переносить на женское, цветы не должны быть старыми, а также они должны быть распустившимися и не должны быть поврежденными, в противном случае переопыление не произойдет. Например, если гусеница съест пол цветка, то скрещивание не получится.
3. Оценка плодов.
Внешне можно определить, что плод созрел по определенным признакам. Например, плод кабачка должен быть крупным, а его кожура твердой. Если опыления не произошло и семена не завязались, плод тоже не развивается (рис. 6). Или огурца, он же, должен быть желтым и достаточно мягким. Внутренне же можно узнать, что плод созрел по семенам, если они есть и выделяются из плода (рис. 7). Как раз вот это мы и проделали.
Рис. 6. Растение кабачка, на котором не завязался плод после опыления.
А) 
Б)
Рис. 7. Плоды огурца.
А) Семена завязались, опыление прошло успешно. Б) Семена не завязались.
Заключение
В результате мы наблюдаем разную реакцию цветков на опыление. При опылении цветка кабачка пыльцой огурца, тыквой, мамордикой и лагенарией, во всех случаях завязывания семян не произошло и завязи опали. При опылении цветка огурца пыльцой лагенарии, плод не опал, вырос и внутри завязались семена. Ещё один плод огурца завязался при опылении тыквой. Остальные скрещивания не дали результатов.
Однако мы не до конца можем быть уверены в том, что переопыление прошло успешно, и семена будут нести в себе признаки лагенарии. Есть вероятность, что опыление произошло случайно. Переопыление могло произойти из-за внешних факторов, например насекомое (пчела) могло перенести пыльцу.
Вывод
По результатам работы мы можем сделать вывод, что переопыление произошло успешно, но мы не можем утверждать что получили межвидовые гибриды, поскольку опыление могло произойти случайно. Для уточнения результатов нужно провести проверку полученных семян.
Список литературы:
1. Пыженков огурца Западной Европы и США и использование его в селекции (Российская академия с.-х. наук). Использование гетерозиса у овощных и бахчевых культур, ВИР, т. 145. – Л., 1991.
2. , «Комбинационная способность линий огурца при выращивании в открытом и защищённом грунте», Доклады ТСХА. Вып. 278. – М.: ФГОУ ВПО РГАУ – МСХА им. Тимирязева, 2006. с. 491-496.
3. Савченко анализ в сетевых пробных скрещиваниях.- Мн.: Наука и техника, 198с.
4. , , Генетика популяций и количественных признаков. Москва: КолосС, 2007.
