С тем чтобы искусственным образом вызвать наследуемые изменения в растениях, применяется физическое или химическое воздействие. Ионизирующее излучение является широко используемым средством физического воздействия для обработки семян и других растительных материалов сельскохозяйственных культур для создания наследуемых мутаций.
Хотите узнать больше о деятельности МАГАТЭ? Подпишитесь на нашу ежемесячную электронную рассылку, чтобы быть в курсе самых важных новостей, получать аудио- и видеоматериалы и многое другое.
Индуцирование мутаций
Естественные способы индукции генетического разнообразия применялись на протяжении многих тысячелетий с целью улучшения качеств основных продовольственных культур. Однако частота таких мутаций недостаточна для удовлетворения нынешних потребностей. Одним из самых важных достижений в истории генетики стало открытие того факта, что мутации могут вызываться химическими или физическими мутагенами (воздействиями, изменяющими генетический материал организма). Индуцирование мутаций вкупе с обнаружением мутаций – ключевой элемент мутационной селекции, которая уже более 70 лет является ключевым инструментом в арсенале селекционеров растений, стремящихся повысить генетическое разнообразие растений и получить новые линии мутантов с улучшенными характеристиками.
МАГАТЭ совместно с ФАО помогает государствам-членам разрабатывать и внедрять технологии, основанные на ядерных, которые оптимизируют практику индуцирования мутаций с целью наращивания темпов растениеводства и сохранения природных ресурсов.
Облучение для индуцирования наследуемых генетических изменений
Мутации, спонтанные или индуцированные, как правило, являются результатом крупных делеций, инверсий или транслокаций хромосом или точечных мутаций (тип мутации, которая вызывает единичное изменение, инсерцию или делецию генетического материала) в ДНК. Физические мутагены чаще всего приводят к изменениям хромосом и крупным делециям ДНК, тогда как химические мутагены обычно вызывают точечные мутации.
Степень мутации также зависит от ткани, продолжительности и дозы экспозиции. Именно мутации ДНК, как правило, представляют наибольший интерес для селекционеров. Однако не менее важными являются мутации, которые изменяют структуру хромосом таким образом, что увеличивается количество рекомбинантных явлений (появление потомства с комбинациями признаков, отличающихся от признаков каждого из родителей) и нарушают нежелательные взаимосвязи.
Физические мутагены, преимущественно ионизирующие излучения, могут кратно увеличивать скорость появления естественных мутаций в диапазоне от 1 тысячи до 1 миллиона, и они широко применяются для индуцирования наследуемых генетических изменений. Более 70 процентов индуцированных и выпущенных в обращение мутантных сортов культур были разработаны с использованием физических мутагенов. С 1960-х годов гамма-лучи стали наиболее часто используемым средством мутагенного воздействия при мутационной селекции растений.
Семена или другие пропагулы растений (такие как пыльца, споры или черенки стебля) обычно обрабатываются в течение нескольких секунд или минут с помощью источника излучения на основе кобальта-60 или в рентгеновских аппаратах. Могут подвергаться облучению целые растения или саженцы – в гамма-теплице, либо в гамма-поле. Этот процесс называется хроническим облучением. В случае если полученные мутации не восстанавливаются с помощью собственных механизмов клеточной репарации, возникает наследуемая мутация.
За последние два десятилетия зарекомендовало себя в качестве действенного и уникального мутагена облучение ионным пучком. Другие виды мутагенного облучения, такие как рентгеновское излучение, α- и β-частицы, быстрые нейтроны или ультрафиолетовое излучение, также показали свою пригодность для индуцирования мутации растений, будь то в отношении конкретных материалов, либо в отношении конкретных целей. Одним из примеров является использование быстрых нейтронов для индуцирования крупных делеций генетического материала.
