Практическая работа. Моделирование репликации ДНК и процессов транскрипции и трансляции у прокариот в норме и в различных типов генных мутации

Мутациями называют внезапные наследствен­ные изменения у отдельных особей, в результате ко­торых организм приобретает новые признаки и свой­ства. Мутационные изменения могут затрагивать са­мые разнообразные признаки и свойства организмов.

Мутации могут быть спонтанными, возникающими в природе, и индуцированными, вызванными воздейст­вием различных факторов, называемых мутагенами. Различают следующие типы мутаций:

1. Генные мутации — наследственные измене­ния, ведущие к появлению новых аллелей и не свя­занные с цитологически доказуемыми перестрой­ками хромосом.

2. Хромосомные мутации — изменения структуры хромосом вследствие их разрывов и пере­строек.

3. Геномные мутации — кратные изменения целых хромосомных наборов (полиплоидия) или из­менения числа хромосом в них (анеуплоидия).

4. Плазменные мутации — изменения цитоплазматических наследственных компонентов.

Задание. 1. Ознакомиться с различными методами получения мутаций у растений. 2. Обработать мутагеном семена ячменя сорта Вйнер.

Материал и оборудование. 1. Семена ячменя сорта Винер. 2. Мутаген этиленимин. 3. Вытяжной шкаф. 4. Сосуд для обра­ботки семян мутагеном.

Пояснения к заданию. Для успешного получения мутаций важно подобрать оптимальные для про­цесса мутирования условия (вид мутагена, его доза, физиологическое состояние организма и т. д.). Повы­шенные дозы мутагенов (как физических, так и хи­мических) снижают долю хозяйственно-ценных мутаций. Оптимальные дозы мутагена специфичны не только для различных видов растений, но и. для от­дельных сортов.

Чаще всего воздействуют мутагеном на семена. Первое поколение растений, полученное от обрабо­танных любым мутагеном семян, обозначается М₁, второе поколение — М₂ и т. д.

Работать следует очень осторожно в вытяжном шкафу, так как. мутагены представляют собой силь­ные яды. Обрабатываемых семян в каждом варианте должно быть столько, чтобы в поле выжило около 1000 растений.

Растения (М₁), выращенные из обработанных му­тагеном семян, часто угнетены, частично или пол­ностью стерильны, но среди них встречаются и внешне вполне нормальные. Для растений М₁ следует созда­вать наиболее благоприятные условия. Отбирают цен­ные мутанты во втором поколении (М₂), так как боль­шинство мутаций, будучи рецессивными, выявляются лишь в М₂.

У пшеницы, ячменя и других злаков в М₂ колосья могут быть генетически различны, и потому для полу­чения семей М₂ семена каждого колоса М₁ высевают отдельно. Семена выявленных в М₂ мутантных расте­ний высевают отдельно для проверки наследования измененных признаков в М₃. Для обнаружения так называемых малых мутаций, т. е. мутаций, фенотипически неотличимых, семена от отдельных растений М₂ высевают для получения М₃, а затем растения М₃ подвергают биометрической обработке по тем или другим показателям. Только в результате такой обра­ботки удается выделить малые мутации, которые имеют большую ценность, так как они касаются та­ких количественных признаков, как урожайность, белковость, масличность и др. Отбирают лучшие по малым мутациям семьи, начиная с М₄. Желательно в М₂ иметь 400—500 семей. Семян, подвергаемых воз­действию мутагена, должно быть в 2—3 раза больше, чем семей в М₂, которые желательно получить, по­скольку растения в М₁ частично гибнут.

Мутабильность сортов различна и зависит от их наследственных особенностей. Обычно в качестве исходного материала для получения мутаций реко­мендуется использовать районированные сорта.