Информация

Братья и сестры: как это влияет на опыление?

Братья и сестры: как это влияет на опыление?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

У друга есть два куста вишни (prunus tomentosa). Считается, что Prunus tomentosa частично самооплодотворяется, но выигрывает от перекрестного опыления.

Два куста вишни дали плоды, и мой друг спас мне два семечка. Я сажаю семена в своем доме, который находится в нескольких милях от его, и теперь у меня есть два собственных куста. Они цветут.

Мои кусты вишни - братья и сестры. Как это повлияет на их способность опылять?


В вашем случае, ваши два куста вполне могут быть полукровными (пыльца может поступать от разных доноров), а один (или, может быть, даже оба) куста могут появиться в результате самоопыления. В любом случае, если вид способен к самообразованию, я не понимаю, почему полное спаривание сибсов может вызвать какие-либо проблемы.

Многие виды защищаются от самоопыления. Эти растения считаются несовместимыми. Эволюция генетического механизма, лежащего в основе такой самонесовместимости, хорошо изучена и увлекательна. Статья в Википедии предлагает хороший обзор.


Что такое опыление?

Опыление представляет собой перенос пыльцевых зерен с мужского пыльника цветка на женское рыльце. Цель каждого живого организма, включая растения, - создать потомство для следующего поколения. Один из способов, которым растения могут производить потомство, - это выращивание семян. Семена содержат генетическую информацию для создания нового растения.

Цветы - это инструменты, которые растения используют для выращивания семян. Основные части цветка показаны на схеме ниже.

Семена могут быть получены только тогда, когда пыльца переносится между цветками одного и того же растения. разновидность. Вид определяется как популяция особей, способных свободно скрещиваться друг с другом, но из-за географических, репродуктивных или других препятствий они не скрещиваются с представителями других видов.

Эта оса является специализированным опылителем Пенстемона, цветка, который она посещает или, скорее, спит здесь. Фото доктора Джима Кейна, Лаборатория биологии и систематики пчел Министерства сельского хозяйства США, Логан, Юта.

Как пыльца попадает от одного цветка к другому? Для перемещения пыльцы цветы должны полагаться на переносчиков. Эти векторы могут включать ветер, воду, птиц, насекомых, бабочек, летучих мышей и других животных, посещающих цветы. Мы называем животных или насекомых, которые переносят пыльцу с растения на растение & # 8220поллинаторы & # 8221.

Опыление обычно является непреднамеренным последствием деятельности животных на цветке. Опылитель часто ест или собирает пыльцу из-за своего белка и других питательных свойств или потягивает нектар из цветка, когда пыльцевые зерна прикрепляются к телу животного. Когда животное посещает другой цветок по той же причине, пыльца может упасть на клеймо цветка, что может привести к успешному воспроизведению цветка.

Ссылаясь на анимированное изображение, пыльца с пыльников Цветка 1 откладывается на рыльце Цветка 2. Если на рыльце пыльца может & ldquogerminate, & rdquo, что означает, что & ldquopollen трубка & rdquo формируется на липкой поверхности стигмы и врастает в семяпочка растения.


Братья и сестры: как это влияет на опыление? - Биология

Опыление - важнейший компонент ниши для растений. Концепция ниши может применяться как к занятым, так и незанятым нишам.

Цветочные признаки, связанные с опылением, можно рассматривать как функциональные признаки, которые могут иметь аналогичную или даже лучшую предсказательную способность, чем функциональные признаки в других областях экологии.

Сетевые методы «растение – опылитель» предоставляют возможности для объективного распознавания ниш опыления и могут служить основой для проверки взаимосвязей между нишами и функциональными признаками как цветков, так и опылителей.

В основе специализации систем опыления могут лежать компромиссы, способствующие адаптации к определенным нишам.

Данные свидетельствуют о том, что, как и абиотические ниши, опыление способствует сосуществованию видов в сообществах, влияет на географический ареал растений и объясняет эволюцию репродуктивной изоляции, а также различия в темпах диверсификации между линиями.

Экологические ниши имеют решающее значение для сосуществования и разнообразия видов, но концепция ниши мало используется при изучении роли опылителей в эволюции и воспроизводстве растений. Ниши опыления можно объективно охарактеризовать с помощью признаков опылителей, численности и распределения, а также топологии сети. Мы рассматриваем доказательства того, что цветочные признаки представляют собой адаптации к нишам опыления, где компромиссы в использовании признаков усиливают специализацию ниши. В свою очередь, специализированные ниши опыления потенциально увеличивают скорость видообразования, способствуют сосуществованию видов и ограничивают пределы ареала видов. Связывая исследования адаптации с исследованиями видообразования и сосуществования, ниша опыления обеспечивает организационный принцип для исследований воспроизводства растений и концептуально объединяет эти исследования с областями биологии, в которых нишевая перспектива уже прочно обоснована.


Полученные результаты

Цвет лепестков и цветочный аромат

Цветочная окраска H. fulva был красновато-оранжевым и квалифицировался по стандартной цветовой шкале (SCC) как SCC 21-23 (рис. 1A). Цветок гибридов F1 был желтым, соответствовал SCC 11-15, и поэтому был более желтоватым, чем H. fulva (Рис. 1B, Рис. 2A), но более оранжевого цвета, чем H. citrina (SCC 3–4, рис. 1C). Спектры отражения, показанные на рис. 3 (3A, центральная часть листочков околоцветника, 3B, периферийная часть верхняя, H. citrina центр F1 гибрид нижний, H. fulva) заметно различались между двумя видами при длине волны 525 нм, что соответствует максимальной чувствительности рецептора зеленого цвета у бабочек и мотыльков (Papilio xuthus: 520 нм, [27], Дейлефила эльпенор: 520–525 нм, [28], [29], Manduca sexta: 520 нм, [30]). Спектры отражения цветовых диаграмм SCC 3, 13 и 23 сильно различались на длине волны 525 нм. Спектры отражения периферической части листочков околоцветника сильно различались также на длине волны 360 нм, что соответствует максимальной чувствительности УФ-рецептора бабочек и мотыльков (П. xuthus: 360 нм, [27], Д. Эльпенор: 345–350 нм, [28], [29], М. sexta: 357 нм, [30]). В центральной части эта разница несущественна, так как листочки околоцветника Hemerocallis в центральной части находится нектарный проводник, поглощающий ультрафиолетовый свет. Гибриды F2 показали высокую изменчивость окраски цветков (SCC 3–23, рис. 1D, E, F, рис. 2B). На рис. 4A, B показаны три типичных спектра отражения гибридов F2, DG11, BD3, BC12, квалифицируемых как SCC 3, 13 и 21 соответственно. Коэффициент отражения при 525 нм (y) коррелировал с оценками SCC (x) как y = –1,73x + 49,43 (п& lt0.001 Рис. 4C), а коэффициент отражения при 360 нм также коррелировал с оценками SCC как y = –1,10x + 35,20 (п& lt0.001, рис. 4D). Однако последняя корреляция была более дисперсной, чем первая, и оценки SCC в основном отражают разницу в отражательной способности при 525 нм.

По горизонтальной оси отложена оценка стандартной цветовой диаграммы. Более высокие баллы указывают на красноватый цвет, а меньшие баллы указывают на желтоватый цвет. Оценки на цветной диаграмме от 2 до 13 были классифицированы как желтая группа, а оценки на цветной диаграмме от 14 до 23 были отнесены к желто-оранжевой группе. По вертикальной оси отложено количество растений.

(A) Спектры отражения центральной части листочков околоцветника (верхний, H. citrina центр F1 гибрид нижний, H. fulva). (B) Спектры отражения периферической части листочков околоцветника (верхний, H. citrina центр F1 нижний, H. fulva). (C) Спектры отражения трех типичных стандартных цветовых диаграмм (верхняя, SCC = 3, центральная, SCC = 13, нижняя, SCC = 23).

(А) Спектры отражения центральной части листочков околоцветника. Показаны три репрезентативных гибрида F2, DG11 (SCC = 3), BD3 (SCC = 13) и BC12 (SCC = 21). (B) Спектры отражения периферической части листочков околоцветника. (C) Зависимость между оценкой цветовой диаграммы и относительной отражательной способностью при 525 нм центральной части листочков околоцветника. (D) Взаимосвязь между оценкой цветовой диаграммы и относительной отражательной способностью при 360 нм периферической части листочков околоцветника.

Цветы H. fulva имели слабый или не распознаваемый цветочный запах (интенсивность запаха варьировала от 1,1 до 3,8, со средним значением ± стандартная ошибка, 2,30 ± 0,28, n = 49). Цветки F1 имели сладкий аромат (от 19,4 до 31,7, 22,5 ± 1,31, n = 9, рис. 5A), который не был значительно слабее, чем у цветов. H. citrina (От 18,0 до 47,6, 26,8 ± 3,31, n = 9 т тестовое задание, т= 1,22, df = 16, п= 0,23). Цветки F2 имели большой разброс цветочного аромата (от 0,3 до 42, 12,2 ± 1,13, n = 54, рис. 5B). У гибридов F2 не было значимой корреляции между цветом цветка и интенсивностью запаха (коэффициент корреляции продукта-момента Пирсона = –0,0336, п= 0,684, рис.6).

По горизонтальной оси отложена интенсивность цветочного аромата, измеренная портативным измерителем запаха. Измеритель запаха может показывать относительную интенсивность запаха в произвольной шкале. Все наборы данных были измерены одним и тем же измерителем запаха для воспроизводимости. По вертикальной оси отложено количество растений.

По горизонтальной оси отложена оценка стандартной цветовой диаграммы. По вертикальной оси отложена интенсивность цветочного аромата, измеренная с помощью измерителя запаха. Коэффициент корреляции продукта-момента Пирсона равен –0,0336 (п=0.684).

Типы опылителей

Мы организовали три типа экспериментальных групп на экспериментальном поле и наблюдали за кормлением опылителей. В эксперименте 1 экспериментальный набор состоял из 24 и 12 горшков с H. fulva и гибриды F1 соответственно. В эксперименте 2 экспериментальный набор состоял из 24 и 12 горшков с H. fulva и гибриды F2 соответственно. Путем смешивания 12 растений гибридов F1 или F2 с 24 растениями гибридов H. fulva, наши эксперименты имитировали ситуации, в которых мутанты одного или обоих цветов и цветочного запаха появлялись с более низкой частотой в пределах предковой популяции, например H. fulva. В дополнение к этому смешанному массиву мы использовали массив, состоящий только из H. fulva для того, чтобы наблюдать за кормлением бородавок в предковой популяции.

Всего мы наблюдали 930 посещений опылителей в эксперименте 1 и 108 посещений опылителей в эксперименте 2. Посетителями цветов были бабочки-ласточкин хвост (Papilio xuthus, P. memnon thunbergii а также P. helenus nicconicolens), нимфалидные бабочки (Аргирей гипербиус гипербиус), бабочки-шкиперы (Парнара гуттата), бражники (Theretra oldenlandiae а также Т. silhetensis), и пчелы-плотники (Xylocopa appendiculata циркумволанс). Посещения бабочек-парусников и ястребов составили 272 (26,2%) и 520 (50,1%) из 1038 посещений соответственно. Ястребиные ястребы наблюдались исключительно вечером, а другие виды, бабочки и пчелы, наблюдались в дневное время (рис. 7). Бабочки-парусники наблюдались с 9:00 до 19:00. В эксперименте 1 они наблюдали каждый период дня. В эксперименте 2 они часто наблюдались утром. В течение 15 дней эксперимента 1 бабочки-парусники наблюдались 10 дней, бражники - 12 дней (табл. 1) и обе - 9 дней. За эти 9 дней 6,63 ± 2,43 цветков H. fulva за сутки посещали только бабочки, 6,25 ± 2,44 только бражники и 7,13 ± 1,88 как бабочки, так и бражники. Для цветков гибридов F1 0,75 ± 0,25 посещали только бабочки, 6,88 ± 0,52 только бражники и 2,50 ± 0,71 как бабочки, так и бражники. Во время эксперимента 2 бабочки-парусники наблюдались через 8 дней, бражники - через 8 дней и обе - через 5 дней. За эти 5 дней количество H. fulva цветков, посещаемых в день одной или обоими бабочками и ястребами, составило 3,80 ± 1,53 (только бабочки, среднее значение ± стандартная ошибка), 1,20 ± 0,73 (только бражник) и 0,20 ± 0,20 (как бабочки, так и бражники). Количество цветков гибридов F2, посещаемых в день одной или обоими бабочками и бражниками, составляло 0,40 ± 0,24 (только бабочки), 1,80 ± 0,66 (только бражник) и 0 (как бабочки, так и бражники). в H. fulva Только в группе мы наблюдали 6 кормлений и 101 визит боровых в течение 5 дней.

Количество посетителей было объединено в течение периода наблюдения эксперимента 1 (A) и эксперимента 2 (B).

Предпочтение опылителей

Эксперимент 1.

GLMM-анализ данных посещений за период наблюдений показал, что бабочки-парусники значительно предпочитают цветы H. fulva цветкам гибридов F1 (β ± SE = 1.09 ± 0.18, df = 356, z = 5.93, п& lt0.001 Рис. 8A), в то время как бражники имели общую значительную тенденцию предпочитать цветы гибридов F1 цветкам гибридов F1. H. fulva (β ± SE = –0.91 ± 0.08, df = 428, z = –10.81, п& lt0.001 Рис. 8B). Когда данные о посещениях проверялись каждый день, тенденции были значительными только в 3 дня: 21 июля для бабочек-парусников и 28 и 29 июля для бражников из-за меньшего размера выборки (серые столбцы на рис. 8).

Ежедневные результаты (серые столбцы) и общие результаты (черные столбцы) отображаются вдоль горизонтальной оси в порядке даты. Положительный коэффициент регрессии означает, что опылители предпочитают H. fulva. И наоборот, отрицательный коэффициент регрессии означает, что опылители предпочитают гибриды F1 (***, п& lt0.001 **, п& lt0.01 *, п& lt0.05 после поправки Бонферрони, (A) бабочки-парусники, n = 324, (B), бражники, n = 360).

Затем мы проверили, демонстрируют ли опылители значительное постоянство выбора цветков. Частота посещения H. fulva (Hf) и частота посещений F1 были рассчитаны как p и q соответственно ниже. Ожидаемые частоты Hf – Hf, Hf – F1, F1 – Hf и F1 – F1 на основе частоты посещения одного завода составляли p 2, pq, pq и q 2 соответственно. Для бабочек-парусников ожидание, вызванное частотой посещения одного растения, не было отвергнуто, что указывает на отсутствие доказательств постоянства цветков (таблица 2). Что касается боярышников, то ожидания не оправдались: они совершали значительно более гомотипные перемещения от растения к растению (как Hf – Hf, так и F1 – F1), чем ожидалось.

Эксперимент 2.

Все условия взаимодействия между цветом и запахом цветка в анализе GLMM не были значимыми (бабочка-парусник за период наблюдения: β ± SE = –0,18 ± 0,28, df = 279, z = –0,65, п= 0,518 ястреба за период наблюдений: β ± SE = 0,31 ± 0,23, df = 280, z = 1,35, п= 0,177). Таким образом, в этом исследовании окончательные модели не включали условия взаимодействия, а эффекты цвета цветов не зависели от эффектов интенсивности запаха.

У бабочек-парусников значительно выше доля посещений красноватых цветов (β ± SE = 1,02 ± 0,34, df = 280, z = 3,01, п= 0,003 рис. 9A), тогда как у бражников была значительно более высокая доля посещений желтоватых цветов (β ± SE = –0,50 ± 0,16, df = 281, z = –3,03, п= 0,002 (рис. 9В). При анализе каждого дня наблюдения бабочки-парусники также демонстрировали аналогичную, но незначительную тенденцию к предпочтению красных цветов (рис. 9А). С другой стороны, бражники показали большие различия в предпочтениях окраски в течение каждого дня наблюдения (рис. 9B). Что касается цветочного аромата, ни бабочки, ни бражники не проявили значительного предпочтения (бабочки-парусники: β ± SE = 0,08 ± 0,23, z = 0,351, п= 0,726 боярышника: β ± SE = –0,362 ± 0,215, z = –1,68, п= 0,092 Рис. 9C, D).

Серые столбцы представляют ежедневные результаты, а черные столбцы - общие результаты (**, п& lt0.01 *, п& lt0.05 после поправки Бонферрони. панель A, C: бабочки-парусники, n = 285, панель B, D: бражники, n = 286). В цвете цветов (A, B) положительный коэффициент регрессии означает, что опылители предпочитают красноватые цветы желтоватым цветкам. И наоборот, отрицательный коэффициент регрессии означает, что опылители предпочитают желтоватые цветы красноватым цветкам. В цветочном аромате (C, D) положительный коэффициент регрессии означает, что опылители предпочитают цветы с более сильным ароматом. Отрицательный коэффициент регрессии означает, что опылители предпочитают цветы с более слабым запахом.

GLM-анализ влияния освещения на предпочтения боярышника показал, что предпочтение боярышек не зависело от освещенности (β ± SE = 0,128 ± 0,333, х 2 =–0.145, п=0.703).


Влияние агрегации растений, пространственной генетической структуры и происхождения пыльцы на успех опыления пальм, опыляемых в питомниках (Chamaerops humilis)

Предпосылка исследования. Агрегация растений и происхождение пыльцы могут существенно повлиять на успех опыления, измеряемый по зарождению и развитию плодов. Влияние этих переменных должно быть более значительным для растений с узкоспециализированными системами опыления, поскольку предполагается, что пул потенциальных опылителей меньше, чем у растений с универсальными системами опыления, хотя такая возможность редко исследовалась.

Методология. В течение двух сезонов подряд мы использовали полевые наблюдения и эксперименты по ручному опылению пальм, опыляемых в питомниках. Chamaerops humilis оценить влияние происхождения пыльцы и уровня агрегации растений на зарождение плодов (успешное опыление) и развитие плодов. С помощью ядерных микросателлитных маркеров мы также исследовали наличие C. humilis пространственная генетическая структура (SGS) внутри и между двумя популяциями и ее потенциальное влияние на успех опыления.

Основные результаты. Наши эксперименты по ручному опылению не показали влияния происхождения пыльцы на успех опыления и развитие плодов, что согласуется с обнаруженным отсутствием опыления. C. humilis генетическая пространственная структура внутри и между популяциями. Добавление пыльцы немного увеличивало зарождение плодов, независимо от происхождения пыльцы. Мы обнаружили различия в зарождении / развитии плодов на уровне популяции.

Выводы. Наши результаты показывают, что популяции в нашем исследовании не были ограничены качеством пыльцы и что агрегация растений не влияла на зарождение и развитие плодов. В наших популяциях низкий уровень зарождения плодов не коррелировал с качеством пыльцы, полученной соцветиями, и вместо этого может зависеть от выделения ресурсов развивающимся завязям и конкуренции между братьями и сестрами. Процессы, зависящие от плотности, влияют на успех опыления, предположительно через конкуренцию растений за ресурсы. Распространение пыльцы на большие расстояния могло бы компенсировать низкую плотность популяции и ограничить генетический дрейф, таким образом поддерживая высокое генетическое разнообразие в популяциях.


Заключение

Наши результаты демонстрируют еще одну связь между опылением и травоядностью, а именно, через эволюцию пластичности, вызванной травоядными животными. Перекрестный разговор между характеристиками, связанными с защитой и опылением, вероятно, в целом является важным фактором, определяющим пластичность растений, вызванную травоядными животными. Еще более глубокое понимание того, как микроэволюционные процессы приводят к пластичности и как пластичность влияет на эволюцию признаков, в будущем будет достигнуто путем изучения комбинированного эффекта различных биотических и абиотических взаимодействий.


Выводы

Признание родства открывает новое окно в конкуренции среди растений. Разумно предположить, что черты характера, выраженные только в присутствии незнакомцев, могут указывать на конкуренцию или эгоизм, в то время как черты, выраженные в присутствии родственников, могут указывать на сотрудничество или альтруизм (Murphy & Dudley 2009 File и другие. 2012). Однако ответы родства на признание сами по себе не являются доказательством сотрудничества или конкуренции. Как избегание самоопыления (Waldman 1988), так и реакция на «подслушивание» родственников, влияющих на защиту растений (Karban и другие. 2013) иллюстрируют ответы родства на узнавание, которые не могут быть объяснены родственным отбором. Более того, родственные реакции распознавания представляют собой тип фенотипической пластичности, а пластичность может указывать на стресс, различные ресурсы или затраты, являющиеся результатом компромисса с другими чертами (Dudley 2004). Тем не менее, родственные реакции распознавания предлагают целевые черты для изучения того, как растения конкурируют и взаимодействуют, что будет интересно экологам растительного сообщества и может найти применение в селекции сельскохозяйственных культур. Еще слишком рано говорить о том, продемонстрируют ли реакции распознавания родства растений ту широту, которая была обнаружена для отбора родов в поведении животных. Однако ответы на распознавание родственников в размере микоризной сети (Файл и другие. 2012), защита растений (Pearse и другие. 2012 Карбан и другие. 2013), секреция белка (Бадри и другие. 2012), скорость роста пыльцевой трубки (Lankinen 2008) и функциональные характеристики (см. Выше) демонстрируют, что рост вместе с родственниками может влиять на процессы сообщества и экосистемы. Определение того, влияют ли изменения функциональных характеристик на конкурентоспособность, является сложной исследовательской программой, но это необходимый следующий шаг в исследованиях по распознаванию идентичности растений.


ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Посещение цветов

Среднее количество посещений одного цветка за 30 минут для двух основных посетителей цветов, Б. пиросома а также E. tenax, составляли 0,056 ± 0,036 (среднее ± стандартное отклонение) и 0,113 ± 0,076, соответственно, и ни одно из этих значений не коррелировало с погодными факторами, высотой или размером популяции. Однако общая частота посещений двух основных опылителей достоверно коррелировала со средней интенсивностью света (рs = 0.786, п = 0.036, п = 7 рис. 1а). Связь между общим числом посещений и средней температурой была незначительно значимой (рs = 0.750, п = 0.052, п = 7 рис. 1б). Не было значимой связи между частотой посещений и относительной влажностью (рs = 0.571, п = 0.180, п = 7 Рис. 1c) и между частотой посещений и высотой (рs = 0.000, п & gt 0,5, п = 7 рис. 1г), возможно, из-за узкого диапазона высот (всего 210 м). Никакой связи между посещаемостью и численностью населения не существует на туристических объектах (рис. 1e), но в нетронутых местах на посещаемость влияла численность населения (рs = 0.951, п = 0.049, п = 4).

отношения между общей частотой посещений (среднее количество посещений опылителей на цветок за 30 минут) двух основных опылителей (± стандартное отклонение) и (а) интенсивностью света, (б) температурой, (в) относительной влажностью, (г) высотой и (д) численность популяции (значения рs а также п показаны для значимых или незначительно значимых корреляций Спирмена). Насекомые редко посещали популяцию C во время наблюдений за опылением, и данные для этой популяции не были включены в статистический анализ, следовательно, здесь семь популяций.

отношения между общей частотой посещений (среднее количество посещений опылителей на цветок за 30 мин) двух основных опылителей (± стандартное отклонение) и (а) интенсивностью света, (б) температурой, (в) относительной влажностью, (г) высотой и (д) численность популяции (значения рs а также п показаны для значимых или незначительно значимых корреляций Спирмена). Насекомые редко посещали популяцию C во время наблюдений за опылением, и данные для этой популяции не были включены в статистический анализ, следовательно, здесь семь популяций.

Количество соцветий также существенно и положительно повлияло на посещения опылителей (п <0,001, степени свободы (df) = 62 (рис. 2а). Тем не менее, количество посещений одного цветка за 30 минут существенно не отличалось среди дисплеев разного размера (п = 0,625, df = 62 рис. 2б).

влияние размера цветочного дисплея на (а) общее количество посещений и (б) общую частоту посещений (среднее количество посещений опылителей на один цветок за 30 минут для двух основных опылителей).

влияние размера цветочного дисплея на (а) общее количество посещений и (б) общую частоту посещений (среднее количество посещений опылителей на один цветок за 30 минут для двух основных опылителей).

В целом погодные факторы на обоих склонах во время наблюдений за опылением (п & gt 0.1). Существенной разницы в посещаемости туристических объектов и нетронутых участков не было (п & gt 0,5).

Во время наблюдений за посетителями цветов насекомые редко посещали популяцию C, и, следовательно, данные для этой популяции не были включены в статистический анализ.

Тесты на самосовместимость

Стигмы были восприимчивыми на протяжении четырех фаз цветения, даже в период бутонизации (6,90%) в этой фазе пыльники не распадались, поэтому пыльца была нежизнеспособной (рис. 3). Наибольшая жизнеспособность как рыльц, так и пыльцы была в период среднего расхождения, когда проводилось ручное опыление. Скорость роста пыльцевых трубок от самоопыления и перекрестного опыления была примерно одинаковой (рис. 4). Рост самих пыльцевых трубок (рис. 5а) не задерживался в этом стиле, и они превратились в семяпочки в течение 12 часов, как пыльцевые трубки наружу (рис. 5b).

восприимчивость стигмы и окрашиваемость пыльцы в четырех фазах цветения (± стандартное отклонение). Четыре фазы цветения были разделены в соответствии со степенью расхождения пыльников: время бутонизации (лепестки были закрыты), раннее расхождение (раскрылось <50% пыльников), среднее расхождение (расщепление всех пыльников) и последующее расхождение (вся пыльца рассеялась и рассыпалась). цвет пыльника изменился на черный или коричневый).

восприимчивость стигмы и окрашиваемость пыльцы в четырех фазах цветения (± стандартное отклонение). Четыре фазы цветения были разделены в соответствии со степенью расхождения пыльников: время бутонизации (лепестки были закрыты), раннее расхождение (раскрылось <50% пыльников), среднее расхождение (расщепление всех пыльников) и последующее расхождение (вся пыльца рассеялась и рассыпалась). цвет пыльника изменился на черный или коричневый).

средняя длина (± стандартное отклонение) само- и перекрестно-пыльцевых трубок в стилях в часы после искусственного опыления.

средняя длина (± SD) само- и перекрестно-пыльцевых трубок в стилях в часы после искусственного опыления.

пыльцевые трубки, прорастающие в семяпочки через 12 часов после (а) самоопыления и (б) перекрестного опыления при увеличении × 100 (PT: пыльцевая трубка Ovu: семяпочки).

пыльцевые трубки, прорастающие в семяпочки через 12 часов после (а) самоопыления и (б) перекрестного опыления при увеличении × 100 (PT: пыльцевая трубка Ovu: семяпочки).

Параметры системы сопряжения

Четыре проанализированных полиморфных аллозимных локуса часто демонстрировали высокий уровень вариабельности, от трех до пяти аллелей на локус в популяции. Как показано в Таблице 2, популяции преимущественно скрещивались с ауткроссингом со значительно различающейся скоростью ауткроссинга по множеству локусов (тм) (ANOVA df = 7, 8000 F = 2006 п & lt 0,001) (за исключением между популяциями D и E и между популяциями B и H) в диапазоне от 0,589 ± 0,078 (среднее ± стандартное отклонение) до 0,846 ± 0,077. Скорость мультилокусного ауткроссинга сильно зависела от размера популяции (рs = 0.929, п = 0.003, п = 8) (рис. 6а), но не высоту (рис. 6б). Не было очевидной связи между тм и посещаемость туристических объектов (рис. 6c), но в нетронутых местах, тм очевидно, повлияла общая посещаемость двух опылителей (рs = 0.953, п = 0.047, п = 4). Статистически значимой разницы между туристической зоной и нетронутой территорией в г. тм (п & gt 0,5).

параметры системы сопряжения восьмерки Родиола dumulosa популяции (SD указаны в скобках) a

тмтsтмтsрпFРазмер квартала (1 /рп)
А 0.846 (0.077) 0.841 (0.070) 0.003 (0.018) 0.262 (0.070) 0.000 (0.000) 3–4
B 0.818 (0.063) 0.752 (0.069) 0.066 (0.022) 0.377 (0.067) 0.000 (0.000) 2–3
C 0.602 (0.076) 0.478 (0.083) 0.124 (0.018) 0.528 (0.117) 0.000 (0.000) 1–2
D 0.764 (0.063) 0.730 (0.062) 0.033 (0.017) 0.285 (0.061) 0.000 (0.000) 3–4
E 0.760 (0.050) 0.730 (0.052) 0.030 (0.015) 0.249 (0.048) 0.000 (0.000) 4–5
F 0.642 (0.063) 0.636 (0.059) 0.007 (0.017) 0.107 (0.039) 0.000 (0.000) 9–10
грамм 0.589 (0.078) 0.553 (0.082) 0.036 (0.022) 0.367 (0.087) 0.000 (0.000) 2–3
ЧАС 0.805(0.066) 0.768 (0.064) 0.037 (0.023) 0.111 (0.035) 0.000 (0.000) 9
тмтsтмтsрпFРазмер квартала (1 /рп)
А 0.846 (0.077) 0.841 (0.070) 0.003 (0.018) 0.262 (0.070) 0.000 (0.000) 3–4
B 0.818 (0.063) 0.752 (0.069) 0.066 (0.022) 0.377 (0.067) 0.000 (0.000) 2–3
C 0.602 (0.076) 0.478 (0.083) 0.124 (0.018) 0.528 (0.117) 0.000 (0.000) 1–2
D 0.764 (0.063) 0.730 (0.062) 0.033 (0.017) 0.285 (0.061) 0.000 (0.000) 3–4
E 0.760 (0.050) 0.730 (0.052) 0.030 (0.015) 0.249 (0.048) 0.000 (0.000) 4–5
F 0.642 (0.063) 0.636 (0.059) 0.007 (0.017) 0.107 (0.039) 0.000 (0.000) 9–10
грамм 0.589 (0.078) 0.553 (0.082) 0.036 (0.022) 0.367 (0.087) 0.000 (0.000) 2–3
ЧАС 0.805(0.066) 0.768 (0.064) 0.037 (0.023) 0.111 (0.035) 0.000 (0.000) 9

тм, коэффициент ауткроссинга мультилокусной популяции тs, коэффициент ауткроссинга популяции с одним локусом тмтs, двупородный инбридинг рп, корреляция перекрещивающегося отцовства (доля братьев и сестер с одним и тем же отцом) и F, коэффициенты инбридинга материнских родителей. Размер района рассчитывался как величина, обратная величине рп.

параметры системы сопряжения восьмерки Родиола dumulosa популяции (SD указаны в скобках) a

тмтsтмтsрпFРазмер квартала (1 /рп)
А 0.846 (0.077) 0.841 (0.070) 0.003 (0.018) 0.262 (0.070) 0.000 (0.000) 3–4
B 0.818 (0.063) 0.752 (0.069) 0.066 (0.022) 0.377 (0.067) 0.000 (0.000) 2–3
C 0.602 (0.076) 0.478 (0.083) 0.124 (0.018) 0.528 (0.117) 0.000 (0.000) 1–2
D 0.764 (0.063) 0.730 (0.062) 0.033 (0.017) 0.285 (0.061) 0.000 (0.000) 3–4
E 0.760 (0.050) 0.730 (0.052) 0.030 (0.015) 0.249 (0.048) 0.000 (0.000) 4–5
F 0.642 (0.063) 0.636 (0.059) 0.007 (0.017) 0.107 (0.039) 0.000 (0.000) 9–10
грамм 0.589 (0.078) 0.553 (0.082) 0.036 (0.022) 0.367 (0.087) 0.000 (0.000) 2–3
ЧАС 0.805(0.066) 0.768 (0.064) 0.037 (0.023) 0.111 (0.035) 0.000 (0.000) 9
тмтsтмтsрпFРазмер квартала (1 /рп)
А 0.846 (0.077) 0.841 (0.070) 0.003 (0.018) 0.262 (0.070) 0.000 (0.000) 3–4
B 0.818 (0.063) 0.752 (0.069) 0.066 (0.022) 0.377 (0.067) 0.000 (0.000) 2–3
C 0.602 (0.076) 0.478 (0.083) 0.124 (0.018) 0.528 (0.117) 0.000 (0.000) 1–2
D 0.764 (0.063) 0.730 (0.062) 0.033 (0.017) 0.285 (0.061) 0.000 (0.000) 3–4
E 0.760 (0.050) 0.730 (0.052) 0.030 (0.015) 0.249 (0.048) 0.000 (0.000) 4–5
F 0.642 (0.063) 0.636 (0.059) 0.007 (0.017) 0.107 (0.039) 0.000 (0.000) 9–10
грамм 0.589 (0.078) 0.553 (0.082) 0.036 (0.022) 0.367 (0.087) 0.000 (0.000) 2–3
ЧАС 0.805(0.066) 0.768 (0.064) 0.037 (0.023) 0.111 (0.035) 0.000 (0.000) 9

тм, коэффициент ауткроссинга мультилокусной популяции тs, коэффициент ауткроссинга популяции с одним локусом тмтs, двупородный инбридинг рп, корреляция перекрещивающегося отцовства (доля братьев и сестер с одним и тем же отцом) и F, коэффициенты инбридинга материнских родителей. Размер района рассчитывался как величина, обратная величине рп.

взаимосвязи между мультилокусными оценками скорости ауткроссинга (± SD) и (a) размером популяции, (b) высотой и (c) общей частотой посещений (среднее количество посещений опылителя на цветок за 30 минут) двух опылителей ( ценности рs а также п показаны для значительной корреляции Спирмена).

взаимосвязи между мультилокусными оценками скорости ауткроссинга (± SD) и (a) размером популяции, (b) высотой и (c) общей частотой посещений (среднее количество посещений опылителя на цветок за 30 минут) двух опылителей ( ценности рs а также п показаны для значительной корреляции Спирмена).

Может существовать генетическая субструктура, приводящая к некоторой степени двупародительского инбридинга. Этот инбридинг был обнаружен по разнице между мультилокусными (тм) и однолокусный (тs) самоопыления (Ritland and Jain 1981). Разница между тм а также тs существовали во всех популяциях, в диапазоне от 0,003 ± 0,018 (среднее ± стандартное отклонение) до 0,124 ± 0,018, хотя не было значимой связи между размером популяции и двупародительским инбридингом, самый высокий уровень двупародительского инбридинга был обнаружен в самой маленькой популяции (C) и в больших популяциях. обычно имели более низкий уровень инбридинга между двумя родителями.

Корреляции перекрещенного отцовства (рп) были умеренно высокими во всех популяциях. Он не очень реагировал на размер популяции, но самый низкий рп значения были обнаружены в двух самых больших популяциях (F и H), а наибольшее значение наблюдалось в самой маленькой популяции (C). «Отцовский брачный пул» (размер квартала), то есть количество самцов, которые могли обеспечить пыльцу вокруг восприимчивой самки, рассчитывался как величина, обратная величине рп (Ритланд 1989). В более крупных группах у братьев и сестер больше возможностей иметь разных отцов в более крупном районе.

Оценка депрессии инбридинга была получена косвенно из данных электрофореза. Он был рассчитан на основе коэффициента инбридинга родителей и потомства и коэффициента самоопыления популяции, предполагая, что исследуемая популяция поддерживает равновесие. F в каждом взрослом поколении (Ritland 1990). Коэффициенты инбридинга материнских родителей (F Таблица 2) были равны нулю в общей популяции, что означает, что δ = 1, т.е. инбридинговая депрессия, вероятно, была сильной.


Абстрактный

Опосредованное животными опыление имеет важное значение в репродуктивной биологии растений и часто связано с синдромами опыления, набором цветочных признаков, таких как цвет, запах, форма или содержание нектара. Селекция опылителями часто считается ключевым фактором в эволюции цветков и видообразовании растений. Наша цель - идентификация и характеристика генетических изменений, которые вызвали эволюцию синдромов дивергентного опыления у близкородственных видов растений. Мы делаем упор на АНТОЦИАНИН2 (AN2), четко определенная mybфактор транскрипции, который является основным детерминантом вариации цвета цветов между Петуния целая а также Петуния подмышечная. Анализ вариации последовательности в AN2 в дикой природе П. аксилларис образцы показали, что аллели с потерей функции возникали независимо как минимум пять раз. Анализ последовательности ДНК был дополнен функциональными анализами предпочтения опылителей с использованием генетических интрогрессий и трансгенных растений. Эти результаты показывают, что AN2 является основным фактором, определяющим привлекательность опылителей. Следовательно, изменения в одном гене вызывают серьезный сдвиг в биологии опыления и подтверждают мнение о том, что адаптация цветкового растения к новому типу опылителей может включать ограниченное количество генов с большим эффектом. Идентификация генов и анализ молекулярной эволюции в сочетании с поведенческими и экологическими исследованиями могут в конечном итоге раскрыть эволюционную генетику синдромов опыления.

Многие цветочные черты, кажется, адаптированы к определенным опылителям. AN2 - это четко определенный mybфактор транскрипции, который является основным детерминантом вариации цвета цветов между двумя Петуния разновидность. Трансформация одного вида с помощью AN2 из другого вызвала переключение предпочтений опылителей, предполагая, что адаптация к новому опылителю может включать ограниченное количество генов большого эффекта.


Важность генетического разнообразия

Авторское право 1999 г., Национальная ассоциация садоводов.
Все права защищены.

Мы говорили о генетическом разнообразии, но почему это так важно и как оно соотносится с нашей общей темой полового размножения растений.?

Sexual reproduction is critical for maintaining genetic diversity within a species because it combines the parents’ genetic material, resulting in offspring with unique genetic blueprints—different from either parent.

Genetic diversity is important for two reasons.

First of all, when a population of an organism contains a large gene pool—that is, if the genetic blueprints of individuals in the population vary significantly—the group has a greater chance of surviving and flourishing than a population with limited genetic variability.

Why is this so? Because some of the individuals may have inherited traits making them particularly resistant to disease or tolerant of cold, for example. Or they may possess other traits that increase their chance for survival. In nature, the "fittest" individuals succeed and go on to reproduce—Darwin termed this process "natural selection." Suppose there’s an outbreak of a disease that threatens to wipe out an entire species. The more genetic variability there is within that species, the higher the likelihood that at least some of the individuals will be resistant, and will survive.

In the lab, plant breeders take advantage of these genetic variants to improve existing plants and create new varieties. Through cross breeding they strive to breed in disease resistance, superior fruit production, increased cold tolerance, or other desirable traits.

Genetic diversity also reduces the incidence of unfavorable inherited traits. In a small, isolated population of organisms, individuals may be forced to breed with close relatives. When this happens, the genetic makeup of the individuals becomes more and more uniform, and genetic flaws become increasingly more common. This phenomenon is called inbreeding.

When closely related organisms (siblings or cousins, for example) interbreed, any genetic weaknesses that are hidden in the parents can be multiplied in the offspring. For example, animals can be carriers of a gene for an inherited disease, but not show any symptoms. If they mate with a partner who is also a carrier, then the offspring may exhibit symptoms of the disease. (We’ll talk more about inherited traits next week.) In an inbred population, chances are greater that carriers will interbreed. Over time, the entire population is weakened.

In summary, genetic diversity strengthens a population by increasing the likelihood that at least some individuals will be able to survive major disturbances, and by making the group less susceptible to inherited disorders.


СОДЕРЖАНИЕ

Offspring of biologically related persons are subject to the possible effects of inbreeding, such as congenital birth defects. The chances of such disorders are increased when the biological parents are more closely related. This is because such pairings have a 25% probability of producing homozygous zygotes, resulting in offspring with two recessive alleles, which can produce disorders when these alleles are deleterious. [14] Because most recessive alleles are rare in populations, it is unlikely that two unrelated marriage partners will both be carriers of the same deleterious allele however, because close relatives share a large fraction of their alleles, the probability that any such deleterious allele is inherited from the common ancestor through both parents is increased dramatically. For each homozygous recessive individual formed there is an equal chance of producing a homozygous dominant individual — one completely devoid of the harmful allele. Contrary to common belief, inbreeding does not in itself alter allele frequencies, but rather increases the relative proportion of homozygotes to heterozygotes however, because the increased proportion of deleterious homozygotes exposes the allele to natural selection, in the long run its frequency decreases more rapidly in inbred populations. In the short term, incestuous reproduction is expected to increase the number of spontaneous abortions of zygotes, perinatal deaths, and postnatal offspring with birth defects. [15] The advantages of inbreeding may be the result of a tendency to preserve the structures of alleles interacting at different loci that have been adapted together by a common selective history. [16]

Malformations or harmful traits can stay within a population due to a high homozygosity rate, and this will cause a population to become fixed for certain traits, like having too many bones in an area, like the vertebral column of wolves on Isle Royale or having cranial abnormalities, such as in Northern elephant seals, where their cranial bone length in the lower mandibular tooth row has changed. Having a high homozygosity rate is problematic for a population because it will unmask recessive deleterious alleles generated by mutations, reduce heterozygote advantage, and it is detrimental to the survival of small, endangered animal populations. [17] When deleterious recessive alleles are unmasked due to the increased homozygosity generated by inbreeding, this can cause inbreeding depression. [18]

There may also be other deleterious effects besides those caused by recessive diseases. Thus, similar immune systems may be more vulnerable to infectious diseases (see Major histocompatibility complex and sexual selection). [19]

Inbreeding history of the population should also be considered when discussing the variation in the severity of inbreeding depression between and within species. With persistent inbreeding, there is evidence that shows that inbreeding depression becomes less severe. This is associated with the unmasking and elimination of severely deleterious recessive alleles. However, inbreeding depression is not a temporary phenomenon because this elimination of deleterious recessive alleles will never be complete. Eliminating slightly deleterious mutations through inbreeding under moderate selection is not as effective. Fixation of alleles most likely occurs through Muller's ratchet, when an asexual population's genome accumulates deleterious mutations that are irreversible. [20]

Despite all its disadvantages, inbreeding can also have a variety of advantages, such as reducing the recombination load, [21] and allowing the expression of recessive advantageous phenotypes. It has been proposed that under circumstances when the advantages of inbreeding outweigh the disadvantages, preferential breeding within small groups could be promoted, potentially leading to speciation. [22]

Autosomal recessive disorders occur in individuals who have two copies of an allele for a particular recessive genetic mutation. [23] Except in certain rare circumstances, such as new mutations or uniparental disomy, both parents of an individual with such a disorder will be carriers of the gene. These carriers do not display any signs of the mutation and may be unaware that they carry the mutated gene. Since relatives share a higher proportion of their genes than do unrelated people, it is more likely that related parents will both be carriers of the same recessive allele, and therefore their children are at a higher risk of inheriting an autosomal recessive genetic disorder. The extent to which the risk increases depends on the degree of genetic relationship between the parents the risk is greater when the parents are close relatives and lower for relationships between more distant relatives, such as second cousins, though still greater than for the general population. [24]

Children of parent-child or sibling-sibling unions are at an increased risk compared to cousin-cousin unions. [25] : 3 Inbreeding may result in a greater than expected phenotypic expression of deleterious recessive alleles within a population. [26] As a result, first-generation inbred individuals are more likely to show physical and health defects, [27] [28] including:

  • Reduced fertility both in litter size and sperm viability
  • Increased genetic disorders
  • Fluctuating facial asymmetry
  • Lower birth rate
  • Higher infant mortality and child mortality[29]
  • Smaller adult size
  • Loss of immune system function
  • Increased cardiovascular risks[30]

The isolation of a small population for a period of time can lead to inbreeding within that population, resulting in increased genetic relatedness between breeding individuals. Inbreeding depression can also occur in a large population if individuals tend to mate with their relatives, instead of mating randomly.

Many individuals in the first generation of inbreeding will never live to reproduce. [31] Over time, with isolation, such as a population bottleneck caused by purposeful (assortative) breeding or natural environmental factors, the deleterious inherited traits are culled. [6] [7] [32]

Island species are often very inbred, as their isolation from the larger group on a mainland allows natural selection to work on their population. This type of isolation may result in the formation of race or even speciation, as the inbreeding first removes many deleterious genes, and permits the expression of genes that allow a population to adapt to an ecosystem. As the adaptation becomes more pronounced, the new species or race radiates from its entrance into the new space, or dies out if it cannot adapt and, most importantly, reproduce. [33]

The reduced genetic diversity, for example due to a bottleneck will unavoidably increase inbreeding for the entire population. This may mean that a species may not be able to adapt to changes in environmental conditions. Each individual will have similar immune systems, as immune systems are genetically based. When a species becomes endangered, the population may fall below a minimum whereby the forced interbreeding between the remaining animals will result in extinction.

Natural breedings include inbreeding by necessity, and most animals only migrate when necessary. In many cases, the closest available mate is a mother, sister, grandmother, father, brother, or grandfather. In all cases, the environment presents stresses to remove from the population those individuals who cannot survive because of illness. [ нужна цитата ]

There was an assumption [ кем? ] that wild populations do not inbreed this is not what is observed in some cases in the wild. However, in species such as horses, animals in wild or feral conditions often drive off the young of both sexes, thought to be a mechanism by which the species instinctively avoids some of the genetic consequences of inbreeding. [34] In general, many mammal species, including humanity's closest primate relatives, avoid close inbreeding possibly due to the deleterious effects. [25] : 6

Examples Edit

Although there are several examples of inbred populations of wild animals, the negative consequences of this inbreeding are poorly documented. [ нужна цитата ] In the South American sea lion, there was concern that recent population crashes would reduce genetic diversity. Historical analysis indicated that a population expansion from just two matrilineal lines was responsible for most of the individuals within the population. Even so, the diversity within the lines allowed great variation in the gene pool that may help to protect the South American sea lion from extinction. [35]

In lions, prides are often followed by related males in bachelor groups. When the dominant male is killed or driven off by one of these bachelors, a father may be replaced by his son. There is no mechanism for preventing inbreeding or to ensure outcrossing. In the prides, most lionesses are related to one another. If there is more than one dominant male, the group of alpha males are usually related. Two lines are then being "line bred". Also, in some populations, such as the Crater lions, it is known that a population bottleneck has occurred. Researchers found far greater genetic heterozygosity than expected. [36] In fact, predators are known for low genetic variance, along with most of the top portion of the trophic levels of an ecosystem. [37] Additionally, the alpha males of two neighboring prides can be from the same litter one brother may come to acquire leadership over another's pride, and subsequently mate with his 'nieces' or cousins. However, killing another male's cubs, upon the takeover, allows the new selected gene complement of the incoming alpha male to prevail over the previous male. There are genetic assays being scheduled for lions to determine their genetic diversity. The preliminary studies show results inconsistent with the outcrossing paradigm based on individual environments of the studied groups. [36]

In Central California, sea otters were thought to have been driven to extinction due to over hunting, until a small colony was discovered in the Point Sur region in the 1930s. [38] Since then, the population has grown and spread along the central Californian coast to around 2,000 individuals, a level that has remained stable for over a decade. Population growth is limited by the fact that all Californian sea otters are descended from the isolated colony, resulting in inbreeding. [39]

Cheetahs are another example of inbreeding. Thousands of years ago the cheetah went through a population bottleneck that reduced its population dramatically so the animals that are alive today are all related to one another. A consequence from inbreeding for this species has been high juvenile mortality, low fecundity, and poor breeding success. [40]

In a study on an island population of song sparrows, individuals that were inbred showed significantly lower survival rates than outbred individuals during a severe winter weather related population crash. These studies show that inbreeding depression and ecological factors have an influence on survival. [20]

In December of 2005 one of the more prominant cases of inbreedding was recorded.A subject by the name 'Toby Barker', was born to his parents.His parents were siblings and of Arein decent.The child was born with multple deformities and blue.Some of the deformaties noted were autism and extra digits on the childs hands and feet.

A measure of inbreeding of an individual A is the probability F(A) that both alleles in one locus are derived from the same allele in an ancestor. These two identical alleles that are both derived from a common ancestor are said to be identical by descent. This probability F(A) is called the "coefficient of inbreeding". [41]

Another useful measure that describes the extent to which two individuals are related (say individuals A and B) is their coancestry coefficient f(A,B), which gives the probability that one randomly selected allele from A and another randomly selected allele from B are identical by descent. [42] This is also denoted as the kinship coefficient between A and B. [43]

A particular case is the self-coancestry of individual A with itself, f(A,A), which is the probability that taking one random allele from A and then, independently and with replacement, another random allele also from A, both are identical by descent. Since they can be identical by descent by sampling the same allele or by sampling both alleles that happen to be identical by descent, we have f(A,A) = 1/2 + F(A)/2. [44]

Both the inbreeding and the coancestry coefficients can be defined for specific individuals or as average population values. They can be computed from genealogies or estimated from the population size and its breeding properties, but all methods assume no selection and are limited to neutral alleles.

There are several methods to compute this percentage. The two main ways are the path method [45] [41] and the tabular method. [46] [47]

Typical coancestries between relatives are as follows:

  • Father/daughter or mother/son → 25% ( 1 ⁄ 4 )
  • Brother/sister → 25% (
  • 1 ⁄ 4 )
  • Grandfather/granddaughter or grandmother/grandson → 12.5% (
  • 1 ⁄ 8 )
  • Half-brother/half-sister, Double cousins → 12.5% (
  • 1 ⁄ 8 )
  • Uncle/niece or aunt/nephew → 12.5% (
  • 1 ⁄ 8 )
  • Great-grandfather/great-granddaughter or great-grandmother/great-grandson → 6.25% (
  • 1 ⁄ 16 )
  • Half-uncle/niece or half-aunt/nephew → 6.25% (
  • 1 ⁄ 16 )
  • First cousins → 6.25% (
  • 1 ⁄ 16 )

Wild animals Edit

    females regularly mate with their fathers and brothers. [48] : North Carolina State University found that bedbugs, in contrast to most other insects, tolerate incest and are able to genetically withstand the effects of inbreeding quite well. [49] females prefer to mate with their own brothers over unrelated males. [1] : 'It turns out that females in these hermaphrodite insects are not really fertilizing their eggs themselves, but instead are having this done by a parasitic tissue that infects them at birth,' says Laura Ross of Oxford University's Department of Zoology. ‘It seems that this infectious tissue derives from left-over sperm from their father, who has found a sneaky way of having more children by mating with his daughters.' [50]
  • Adactylidium: The single male offspring mite mates with all the daughters when they are still in the mother. The females, now impregnated, cut holes in their mother's body so that they can emerge to find new thrips eggs. The male emerges as well, but does not look for food or new mates, and dies after a few hours. The females die at the age of 4 days, when their own offspring eat them alive from the inside. [51]

Semi-domestic animals Edit

Domestic animals Edit

Breeding in domestic animals is primarily assortative breeding (see selective breeding). Without the sorting of individuals by trait, a breed could not be established, nor could poor genetic material be removed. Homozygosity is the case where similar or identical alleles combine to express a trait that is not otherwise expressed (recessiveness). Inbreeding exposes recessive alleles through increasing homozygosity. [55]

Breeders must avoid breeding from individuals that demonstrate either homozygosity or heterozygosity for disease causing alleles. [56] The goal of preventing the transfer of deleterious alleles may be achieved by reproductive isolation, sterilization, or, in the extreme case, culling. Culling is not strictly necessary if genetics are the only issue in hand. Small animals such as cats and dogs may be sterilized, but in the case of large agricultural animals, such as cattle, culling is usually the only economic option.

The issue of casual breeders who inbreed irresponsibly is discussed in the following quotation on cattle:

Meanwhile, milk production per cow per lactation increased from 17,444 lbs to 25,013 lbs from 1978 to 1998 for the Holstein breed. Mean breeding values for milk of Holstein cows increased by 4,829 lbs during this period. [57] High producing cows are increasingly difficult to breed and are subject to higher health costs than cows of lower genetic merit for production (Cassell, 2001).

Intensive selection for higher yield has increased relationships among animals within breed and increased the rate of casual inbreeding.

Many of the traits that affect profitability in crosses of modern dairy breeds have not been studied in designed experiments. Indeed, all crossbreeding research involving North American breeds and strains is very dated (McAllister, 2001) if it exists at all. [58]

The BBC produced two documentaries on dog inbreeding titled Pedigree Dogs Exposed а также Pedigree Dogs Exposed: Three Years On that document the negative health consequences of excessive inbreeding.

Linebreeding Edit

Linebreeding is a form of inbreeding. There is no clear distinction between the two terms, but linebreeding may encompass crosses between individuals and their descendants or two cousins. [54] [59] This method can be used to increase a particular animal's contribution to the population. [54] While linebreeding is less likely to cause problems in the first generation than does inbreeding, over time, linebreeding can reduce the genetic diversity of a population and cause problems related to a too-small gene pool that may include an increased prevalence of genetic disorders and inbreeding depression. [ нужна цитата ]

Outcrossing Edit

Outcrossing is where two unrelated individuals are crossed to produce progeny. In outcrossing, unless there is verifiable genetic information, one may find that all individuals are distantly related to an ancient progenitor. If the trait carries throughout a population, all individuals can have this trait. This is called the founder effect. In the well established breeds, that are commonly bred, a large gene pool is present. For example, in 2004, over 18,000 Persian cats were registered. [60] A possibility exists for a complete outcross, if no barriers exist between the individuals to breed. However, it is not always the case, and a form of distant linebreeding occurs. Again it is up to the assortative breeder to know what sort of traits, both positive and negative, exist within the diversity of one breeding. This diversity of genetic expression, within even close relatives, increases the variability and diversity of viable stock.

Laboratory animals Edit

Systematic inbreeding and maintenance of inbred strains of laboratory mice and rats is of great importance for biomedical research. The inbreeding guarantees a consistent and uniform animal model for experimental purposes and enables genetic studies in congenic and knock-out animals. In order to achieve a mouse strain that is considered inbred, a minimum of 20 sequential generations of sibling matings must occur. With each successive generation of breeding, homozygosity in the entire genome increases, eliminating heterozygous loci. With 20 generations of sibling matings, homozygosity is occurring at roughly 98.7% of all loci in the genome, allowing for these offspring to serve as animal models for genetic studies. [61] The use of inbred strains is also important for genetic studies in animal models, for example to distinguish genetic from environmental effects. The mice that are inbred typically show considerably lower survival rates.

Effects Edit

Inbreeding increases homozygosity, which can increase the chances of the expression of deleterious recessive alleles and therefore has the potential to decrease the fitness of the offspring. With continuous inbreeding, genetic variation is lost and homozygosity is increased, enabling the expression of recessive deleterious alleles in homozygotes. The coefficient of inbreeding, or the degree of inbreeding in an individual, is an estimate of the percent of homozygous alleles in the overall genome. [63] The more biologically related the parents are, the greater the coefficient of inbreeding, since their genomes have many similarities already. This overall homozygosity becomes an issue when there are deleterious recessive alleles in the gene pool of the family. [64] By pairing chromosomes of similar genomes, the chance for these recessive alleles to pair and become homozygous greatly increases, leading to offspring with autosomal recessive disorders. [64]

Inbreeding is especially problematic in small populations where the genetic variation is already limited. [65] By inbreeding, individuals are further decreasing genetic variation by increasing homozygosity in the genomes of their offspring. [66] Thus, the likelihood of deleterious recessive alleles to pair is significantly higher in a small inbreeding population than in a larger inbreeding population. [65]

The fitness consequences of consanguineous mating have been studied since their scientific recognition by Charles Darwin in 1839. [67] [68] Some of the most harmful effects known from such breeding includes its effects on the mortality rate as well as on the general health of the offspring. [69] Since the 1960s, there have been many studies to support such debilitating effects on the human organism. [66] [67] [69] [70] [71] Specifically, inbreeding has been found to decrease fertility as a direct result of increasing homozygosity of deleterious recessive alleles. [71] [72] Fetuses produced by inbreeding also face a greater risk of spontaneous abortions due to inherent complications in development. [73] Among mothers who experience stillbirths and early infant deaths, those that are inbreeding have a significantly higher chance of reaching repeated results with future offspring. [74] Additionally, consanguineous parents possess a high risk of premature birth and producing underweight and undersized infants. [75] Viable inbred offspring are also likely to be inflicted with physical deformities and genetically inherited diseases. [63] Studies have confirmed an increase in several genetic disorders due to inbreeding such as blindness, hearing loss, neonatal diabetes, limb malformations, disorders of sex development, schizophrenia and several others. [63] [76] Moreover, there is an increased risk for congenital heart disease depending on the inbreeding coefficient (See coefficient of inbreeding) of the offspring, with significant risk accompanied by an F =.125 or higher. [27]

Prevalence Edit

The general negative outlook and eschewal of inbreeding that is prevalent in the Western world today has roots from over 2000 years ago. Specifically, written documents such as the Bible illustrate that there have been laws and social customs that have called for the abstention from inbreeding. Along with cultural taboos, parental education and awareness of inbreeding consequences have played large roles in minimizing inbreeding frequencies in areas like Europe. That being so, there are less urbanized and less populated regions across the world that have shown continuity in the practice of inbreeding.

The continuity of inbreeding is often either by choice or unavoidably due to the limitations of the geographical area. When by choice, the rate of consanguinity is highly dependent on religion and culture. [65] In the Western world some Anabaptist groups are highly inbred because they originate from small founder populations and until [ требуется разъяснение ] today [ когда? ] marriage outside the groups is not allowed for members. [ нужна цитата ] Especially the Reidenbach Old Order Mennonites [77] and the Hutterites stem from very small founder populations. The same is true for some Hasidic and Haredi Jewish groups.

Of the practicing regions, Middle Eastern and northern Africa territories show the greatest frequencies of consanguinity. [65] The link between the high frequency and the region is primarily due to the dominance of Islamic populations, who have historically engaged in familyline relations. [68] However, inbreeding culture in Middle East didn't begin with Islam, having roots in ancient Egypt and Mesopotamia.

Among these populations with high levels of inbreeding, researchers have found several disorders prevalent among inbred offspring. In Lebanon, Saudi Arabia, Egypt, and in Israel, the offspring of consanguineous relationships have an increased risk of congenital malformations, congenital heart defects, congenital hydrocephalus and neural tube defects. [65] Furthermore, among inbred children in Palestine and Lebanon, there is a positive association between consanguinity and reported cleft lip/palate cases. [65] Historically, populations of Qatar have engaged in consanguineous relationships of all kinds, leading to high risk of inheriting genetic diseases. As of 2014, around 5% of the Qatari population suffered from hereditary hearing loss most were descendants of a consanguineous relationship. [78]


Смотреть видео: ПРЕМЬЕРА! Я все начну сначала - Мелодрама 2020. (June 2022).