Полиплоиды: типы полиплоидов и их применение в селекции

ПОЛИПЛОИДИЯ (от греч. polyploos — многократный и eidos — вид) — наследственное изменение, заключающееся в кратном увеличение числа наборов хромосом в клетках организма, кратное гаплоидному (одинарному) числу хромосом; тип геномной мутации. Половые клетки большинства организмов гаплоидны (содержат один набор хромосом — n), соматические — диплоидны (2n). Организмы, клетки которых содержат более двух наборов хромосом, называются полиплоидами: три набора — триплоид (3n), четыре — тетраплоид (4n) и т. д. Наиболее часто встречаются организмы с числом хромосомных наборов, кратным двум, — тетраплоиды, гексаплоиды (6 n) и т. д. Полиплоиды с нечётным числом наборов хромосом (триплоиды, пентаплоиды и т. д.) обычно не дают потомства (стерильны), т. к. образуемые ими половые клетки содержат неполный набор хромосом — не кратный гаплоидному.

Иногда встречаются в естественных условиях (картофель, табак, томаты).

Широко распространена у растений (большинство культурных растений — полиплоиды.).

Полиплоидия может быть вызвана искусственно (например, алкалоидом колхицином). У многих полиплоидных форм растений более крупные размеры, повышенное содержание ряда веществ, отличные от исходных форм сроки цветения и плодоношения. На основе полиплоидии созданы высокоурожайные сорта сельскохозяйственных растений (напр., сахарной свеклы).

Когда та либо другая с/х культура представлена в производстве видами разной плоидности, то традиционно наиболее продуктивны формы с огромным числом хромосом. Примерами полиплоидных культурных растений могут также служить: овес (2п = 42), картофель (2п = 48), длинноволокнистый и тонковолокнистый хлопчатник (2п =52), табак (2п = 48) и др. Но у отдельных культур в природе не найдено полиплоидных видов. Так, культурные виды ржи (2п = 14), ячменя (2п = 14), свеклы (2п = 18) представлены лишь диплоидными формами. Сравнимо не так давно о полиплоидии говорилось только в специальной цитологической и генетической литературе. В селекции растений полиплоидию стали использовать конкретно в качестве практического прием для сотворения новейших видов и гибридов сельскохоз-х культур, опосля того как отыскали действенный способ получения хотимых полиплоидных форм.

Типы полипоидов.

Полиплоиды подразделяют на два главных типа: аутополиплоидия (внутривидовая) и аллополиплоидия (межвидовая). У первых повышение числа наборов хромосом происходит за счет 1-го и такого же генома (к примеру, АА + АА = АААА), у вторых — методом суммирования геномов различных видов (А + В = АВ), потом удвоение числа хромосом — ААВВ.

Полиплоидные растения часто более жизнеспособны и плодовиты, чем нормальные диплоиды. О их большей устойчивости к холоду свидетельствует увеличение числа видов-полиплоидов в высоких широтах и в высокогорьях.

Поскольку полиплоидные формы часто обладают ценными хозяйственными признаками, искусственную полиплоидизацию применяют в растениеводстве для получения исходного селекционного материала. С этой целью используют специальные мутагены (напр., алкалоид колхицин), нарушающие расхождение хромосом в митозе и мейозе. Получены урожайные полиплоиды ржи, гречихи, сахарной свёклы и др. культурных растений; стерильные триплоиды арбуза, винограда, банана популярны благодаря бессемянным плодам.

Гаплоиды — это особи традиционно диплоидных либо аллополиплоидных видов, в соматических клеточках которых содержится в 2 раза меньше хромосом, чем у начальных форм. При всем этом из каждой пары гомологичных хромосом представлена лишь одна хромосома. Явление гаплоидии (моноплоидии) завлекает все большее внимание селекционеров. Внедрение гаплоидных растений дозволяет решать целый ряд как теоретических, так и практических вопросцев гаплоидия у высших растений дает возможность поглубже учить их генетику и эволюцию. Она быть может применена для определения геномного состава видов и уточнения их таксономического положения, исследования влияния дозы геномов в полиплоидных рядах, выяснения происхождения и генетических обстоятельств апомиксиса и для решения остальных вопросцев. На этом явлении основаны способы получения из гаплоидов гомозиготных диплоидных линий, также более успешных рекомбинаций генов при комбинационной селекции. Исследование гаплоидов также имеет огромное значение для разработки закономерностей наследовании количественных признаков 1-го из принципиальных и сложных paзделов генетики, имеющего конкретную связь с селекцией. 3].

Значение полиплоидии в селекции растений.

Многие культурные растения полиплоидны, т. е. содержат более двух гаплоидных наборов хромосом. Среди полиплоидов оказываются многие основные продовольственные культуры; пшеница, картофель, онес. Поскольку некоторые полиплоиды обладают большой устойчивостью к действию неблагоприятных факторов и хорошей урожайностью, их использование и селекции оправдано.

Существуют методы, позволяющие экспериментально получать полиплоидиые растения. За последние годы с их помощью созданы полиплоидные сорта ржи, гречихи, сахарной свеклы.

Впервые отечественный генетик Г. Д. Карпеченко в 1924 г. на основе полиплоидии преодолел бесплодие и создал капустно-редечный гибрид Капуста и редька в диплоидном наборе имеют по 18 хромосом (2п = 18), Соответственно их гаметы несут по 9 хромосом (гаплоидный набор). Гибрид капусты и редьки имеет 18 хромосом. Хромосомный набор слагается из 9 «капустных;» и 9 «редечных» хромосом. Этот гибрид бесплоден, так как хромосомы капусты и редьки не конъюгируют, поэтому процесс образования гамет не может протекать нормально, В результате удвоения числа хромосом в бесплодном гибриде оказались два полных (диплоидных) набора хромосом редьки и капусты (36). Вследствие этого возникли нормальные условия для мейоза: хромосомы капусты и редьки соответственно конъюгнровали между собой. Каждая гамета несла по одному гаплоидному набору редьки и капусты (9 + 9 = 18). В зиготе вновь оказалось 36 хромосом; гибрид стал плодовитым.

Мягкая пшеница — природный полиплоид, состоящий из шести гаплоидных наборов хромосом родственных видов злаков. В процессе ее возникновения отдаленная гибридизация и полиплоидия играли; важную роль.

Методом полиплоидизацни отечественные селекционеры создали ранее не встречавшуюся в природе ржано-пшеничную форму — тритикале. Создание тритикале — нового вида зерновых, обладающего выдающимися качествами, одно из крупнейших достижений селекции. Он был выведен благодаря объединению хромосомных комплексов двух различных родов — пшеницы и ржи. Тритикале по урожайности, питательной ценности и другим качествам превосходит обоих родителей. По устойчивости к неблагоприятным почвенно-климатическим условиям и наиболее опасным болезням она превосходит пшеницу, не уступая ржи.

Эта работа, несомненно, относится к числу блестящих достижений современной биологии.[2].

В настоящее время генетики и селекционеры создают всё новые формы злаков, плодовых и других культур с использованием полиплоидии.