هجين F1
الجيل الهجين الأول (F1 ) هو أول جيل من النسل الناتج عن سلالات أبوية مختلفة تمامًا. [ 1 ] تُستخدم هجائن F1 في علم الوراثة ، وفي التربية الانتقائية ، حيث يُستخدم مصطلح " التهجين F1" . يُكتب المصطلح أحيانًا برمز سفلي، مثل " هجين F1 " . [ 2 ] [ 3 ] تُسمى الأجيال اللاحقة F2 ، F3 ، وهكذا.
ينتج عن تزاوج سلالات أبوية مختلفة تمامًا نمط ظاهري جديد موحد يجمع بين خصائص الأبوين. في تربية الأسماك، غالبًا ما يكون هذان الأبوان نوعين من الأسماك وثيقة الصلة؛ أما في تربية النباتات والحيوانات، فغالبًا ما يكونان سلالتين متماثلتين وراثيًا .
ركز غريغور مندل على أنماط الوراثة والأساس الجيني للتنوع . في تجاربه للتلقيح الخلطي التي شملت أبوين متماثلي الجينات، وجد مندل أن الجيل الأول الناتج كان غير متماثل الجينات ومتسقًا . أظهر النسل مزيجًا من الأنماط الظاهرية من كل من الأبوين، وكانت هذه الأنماط سائدة وراثيًا . أرست اكتشافات مندل المتعلقة بالجيلين الأول والثاني الأساس لعلم الوراثة الحديث.
إنتاج هجائن الجيل الأول
في النباتات
ينتج عن تهجين نباتين مختلفين وراثيًا بذور هجينة . قد يحدث هذا بشكل طبيعي، ويشمل الهجائن بين الأنواع (على سبيل المثال، النعناع الفلفلي هو هجين عقيم من الجيل الأول ناتج عن تهجين النعناع المائي والنعناع الأخضر ). في علم الزراعة ، يُستخدم مصطلح " هجين الجيل الأول" عادةً للإشارة إلى الأصناف الزراعية المُشتقة من صنفين أبويين. تُنتج هذه الهجائن عادةً عن طريق التلقيح المُتحكم فيه ، وأحيانًا عن طريق التلقيح اليدوي . بالنسبة للنباتات الحولية مثل الطماطم والذرة ، يجب إنتاج هجائن الجيل الأول في كل موسم.
لإنتاج كميات كبيرة من هجائن الجيل الأول (F1) ذات النمط الظاهري الموحد، يجب أن يكون للنباتات الأم تأثيرات وراثية متوقعة على النسل. ويضمن التزاوج الداخلي والاختيار لتحقيق التجانس على مدى أجيال متعددة أن تكون السلالات الأم متماثلة الزيجوت تقريبًا. ويعزز التباين بين السلالتين الأمّتين تحسين خصائص النمو والإنتاجية في النسل من خلال ظاهرة قوة الهجين (أو القدرة على التهجين).
تُخضع مجموعتان من سلالات التكاثر ذات الخصائص المرغوبة للتزاوج الداخلي حتى تتجاوز نسبة التماثل الجيني في المجموعة مستوىً معينًا، عادةً 90% أو أكثر. يتطلب هذا عادةً أكثر من 10 أجيال. بعد ذلك، يجب تهجين السلالتين مع تجنب التلقيح الذاتي . ويتم ذلك عادةً في النباتات عن طريق تعطيل أو إزالة الأزهار الذكرية من إحدى المجموعتين، أو الاستفادة من الفروق الزمنية بين إزهار الأزهار الذكرية والأنثوية، أو التلقيح اليدوي. [ 4 ]
في عام 1960، كانت 99% من الذرة ، و95% من بنجر السكر ، و80% من السبانخ ، و80% من عباد الشمس ، و62% من البروكلي ، و60% من البصل المزروعة في الولايات المتحدة من هجائن الجيل الأول (F1). أما الفاصوليا والبازلاء فلا تُهجّن تجارياً لأنها تُلقّح تلقائياً ، والتلقيح اليدوي مكلف للغاية.
هجينة F2
تفتقر هجائن الجيل الثاني (F2)، الناتجة عن التلقيح الذاتي أو الخلطي لنباتات الجيل الأول (F1)، إلى تجانس الجيل الأول، على الرغم من أنها قد تحتفظ ببعض الصفات المرغوبة، ويمكن إنتاجها بتكلفة أقل لعدم الحاجة إلى التلقيح اليدوي أو أي تدخلات أخرى. وتقدم بعض شركات البذور بذور الجيل الثاني بأسعار أقل، خاصةً في نباتات الزينة ، حيث يكون التجانس أقل أهمية. [ 5 ]
في الحيوانات
يمكن أن تحدث عمليات التزاوج من الجيل الأول (F1) في الحيوانات بين سلالتين متماثلتين وراثيًا أو بين نوعين أو نوعين فرعيين وثيقي الصلة. في الأسماك مثل أسماك البلطي ، يُستخدم مصطلح التزاوج من الجيل الأول (F1) للإشارة إلى التزاوج بين فردين مختلفين تم اصطيادهما من البرية، ويُفترض أنهما ينتميان إلى سلالتين وراثيتين مختلفتين. [ 6 ]
البغال هي هجينة من الجيل الأول ناتجة عن تزاوج الخيول (الأفراس) والحمير (الذكور)؛ أما تزاوج الجنس الآخر فينتج عنه هجائن . ومع ذلك، فإن هذه النسل تكون عقيمة في أغلب الأحيان.
اليوم، تُصنّف بعض السلالات الهجينة بين الحيوانات الأليفة والبرية ، مثل قط البنغال وقط السافانا ، حسب رقم جيلها. قط السافانا الهجين من الجيل الأول (F1) هو نتاج تزاوج قط السرفال الأفريقي مع قط منزلي. [ 7 ]
كما هو موضح في المجلة الدولية لدراسات الحيوانات والبيولوجيا، هناك أربعة أسباب لتهجين الأنواع:
- صغر حجم السكان
- تجزئة الموائل وإدخال الأنواع
- التهجين البشري
- التداخلات البصرية والكيميائية والصوتية
قد ينتج صغر حجم التجمعات السكانية عن عدم كفاية الموائل الطبيعية أو تدميرها، مما يدفع الأنواع إلى الهجرة إلى موائل أخرى، وبالتالي قد يؤدي ذلك إلى انخفاض فرص التزاوج، وقد يتسبب في التزاوج بين أنواع مختلفة. [ 8 ] يمكن أن يكون تجزئة الموائل وإدخال الأنواع من صنع الإنسان أو ناتجًا عن عوامل طبيعية مثل إزالة الغابات، والتصحر ، والتخثث، والتوسع الحضري، واستخراج النفط من المياه، مما يُحدث تغييرات في النظام البيئي تدفع الحيوانات إلى الهجرة أو البحث عن بيئات جديدة. [ 9 ] ثالثًا، التهجين البشري المنشأ، وهو "التهجين الاصطناعي أو الذي يقوده الإنسان"، يدعمه الباحثون لدراسة "التوافق التناسلي بين الأنواع". [ 10 ] أخيرًا، تُعد الإشارات البصرية والكيميائية والصوتية المتداخلة هي ما يدفع الأنواع إلى إرسال إشارات جنسية من خلال التمييز بين الجنس نفسه والجنس الآخر، مما يؤدي إلى التهجين. [ 11 ]
المزايا
- التجانس وإمكانية التنبؤ: تُظهر جينات النسل الأول (F1) من النباتات أو الحيوانات الناتجة عن سلالات نقية متماثلة الزيجوت تنوعًا محدودًا، مما يجعل نمطها الظاهري موحدًا، وهو أمر جذاب للغاية للعمليات الميكانيكية ويسهل إدارة التجمعات السكانية بدقة. بمجرد معرفة خصائص التهجين، فإن تكرار هذا التهجين يُعطي النتيجة نفسها.
- أداء أفضل: بما أن معظم الأليلات تُشفّر نسخًا مختلفة من البروتين أو الإنزيم ، فإن وجود نسختين مختلفتين من هذا الأليل يعني وجود نسختين مختلفتين من الإنزيم. وهذا يزيد من احتمالية وجود النسخة المثلى من الإنزيم ويقلل من احتمالية حدوث خلل وراثي .
تتمثل مزايا تهجين الأنواع في: 1) تطور سلالات جديدة بين الأنواع، 2) قوة الهجين، 3) زيادة طول العمر والمناعة ضد الأمراض (دوبي، أ. 2019). ويوضح دوبي كل ميزة على النحو التالي: 1) تنشأ السلالة الجديدة بين الأنواع نتيجة تزاوج نوعين متميزين. 2) تُعرَّف قوة الهجين بأنها اكتساب النوع صلابةً وديناميكيةً وقوةً أكبر من آبائه. وأخيرًا، 3) يمكن أن تتمتع الهجائن بعمر أطول ومناعة عالية ضد الأمراض (دوبي، أ. 2019).
العيوب
- تُعدّ الميزة الرئيسية للهجائن من الجيل الأول (F1) في الزراعة عيبًا في الوقت نفسه. فعند استخدام أصناف الجيل الأول (F1) كآباء، يختلف نسلها (الجيل الثاني F2) اختلافًا كبيرًا فيما بينها. بعض أصناف الجيل الثاني (F2) غنية بالجينات المتماثلة، كما هو الحال في أجدادها، وهذه تفتقر إلى قوة الهجين. من وجهة نظر منتج البذور التجاري الذي لا يرغب في أن يقوم عملاؤه بإنتاج بذورهم بأنفسهم عن طريق حفظ البذور ، يُعدّ هذا التنوع الجيني السمة المرغوبة.
- يُعدّ كلٌّ من التزاوج الداخلي وتهجين السلالات الأصلية للهجين مكلفًا، نظرًا للوقت وعدد الأجيال اللازمة، مما يُترجم إلى سعر أعلى بكثير. ولا تُظهر جميع أنواع المحاصيل تأثيرًا هجينًا عاليًا بما يكفي لتعويض هذا العيب.
- تنضج هجائن الجيل الأول (F1) في الوقت نفسه عند زراعتها في نفس الظروف البيئية. تنضج جميعها في آن واحد، ويمكن حصادها آليًا بسهولة أكبر. غالبًا ما تكون الأصناف التقليدية والسلالات المحلية أكثر فائدة للبستانيين لأنها تُنتج محصولًا على مدى فترة زمنية أطول، مما يجنبهم فائض المحصول أو نقصه.
في المقابل، قد تعود هذه القيود إلى الانقراض الجيني و/أو انخفاض اللياقة الناتج عن التزاوج الخارجي. يوضح دوبي أن الانقراض الجيني قد ينتج عن "تجمعات هجينة"، مشيرًا إلى درجات التهجين المختلفة. [ 12 ] أما انخفاض اللياقة الناتج عن التزاوج الخارجي فهو "التزاوج بين مجموعات سكانية متباعدة جينيًا"، مما يؤدي إلى انخفاض قدرة الهجائن على التكيف والعزلة، وبالتالي انخفاض معدل التكاثر. [ 13 ]
انظر أيضاً
- التهجين العكسي
- قوة الهجين ("التفوق الهجين")
- نبات متوارث
مراجع
- ↑ مارشال س. رانج؛ كام باترسون، محرران. (2006). مبادئ الطب الجزيئي . دار هومانا للنشر. ص 58. ISBN 978-1-58829-202-5.
- ↑ بيتر أبراموف وروبرت ج. طومسون (1994). ملخصات المختبر في علم الأحياء - الجزء السادس . ماكميلان. ص 497. ISBN 978-0-7167-2633-3.
- ↑ ويليام إرنست كاسل وغريغور مندل (1922). علم الوراثة وتحسين النسل: كتاب مدرسي لطلاب علم الأحياء وكتاب مرجعي لمربي الحيوانات والنباتات . مطبعة جامعة هارفارد. ص 101.
طبعة فرعية
. - ↑ التلقيح اليدوي
- ↑ لورانس د. هيلز (1987). "الجيل الثاني والأصناف الملقحة تلقيحاً مفتوحاً" . الزراعة من البذور (مجلة تربية البذور من تومسون ومورغان) . 1 (2).
- ↑ "دليل لاختيار وتربية أسماك السيكلد عالية الجودة" . bigskycichlids.com.
- ↑ "ما هي قطة سافانا من الجيل الأول؟" . www.f2savannahcat.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24-05-2024 .
- ↑ دوبي، أ. 2019
- ↑ دوبي، أ. 2019
- ↑ غرابنشتاين وتايلور، 2018
- ↑ غرابنشتاين وتايلور، 2018
- ↑ دوبي، أ. 2019
- ↑ دوبي، أ. 2019
روابط خارجية
- ريتشارد أ. غراتسيني (1997). "انخفاض الخصوبة الناتج عن التزاوج الداخلي وقوة الهجين" . علم الوراثة لحفظ البذور .
- البذور: الكتاب السنوي للزراعة 1961. وزارة الزراعة الأمريكية. مؤرشف من الأصل بتاريخ 11 نوفمبر 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 سبتمبر 2013 .
- علم الزراعة
- علم الوراثة الكلاسيكي
- تكاثر النباتات
- إدارة التلقيح
- تربية