Тема 9. Полиплоидия

Изучите виды геномных мутаций. Обратите внимание, что при образовании из диплоидного вида гаплоидов, триплоидов, тетраплоидов и т.д. в кариотипе происходят изменения числа хромосом, кратные гаплоидному (n). В то же время, при возникновении анеуплоидов изменяется количество гомологичных хромосом (образование нули -, моно-, три- и тетрасомиков).

Следует иметь в виду, что анеуплоиды жизнеспособны только у полиплоидных видов (пшеницы – 6 n, дурмана - 4n). У диплоидных организмов, как правило, утрата одной хромосомы приводит к гибели, а при появлении трисомиков их развитие существенно нарушается. Так, у человека моносомики погибают на стадии эмбриона, у трисомиков наблюдаются нарушения развития в форме синдромов. Синдром Дауна - классическим пример отклонений в развитии человека, его причиной является трисомия по 21 паре хромосом.

Полиплоидия широко распространена в природе. Обратите внимание на приспособленность полиплоидов к экстремальным условия существовании (высокогорье, тундра и др.).

Во многих случаях полиплоидия приводит к увеличению размеров организмов, это происходит, если уровень плоидности оптимален для вида. Изучите примеры естественных полиплоидных рядов у культурных и диких растений. Обратите внимание, что у древесных растений полиплоидные ряды характерны для родов Alnus, Betula, Tilia, Acer. У голосеменных растений полиплоидия имеет ограниченное распространение, ознакомьтесь с примерами полиплоидов. При искусственном получении тетраплоидов у сосен, лиственниц и елей наблюдалось снижение интенсивности роста.

У разных видов оптимальным может быть разный уровень плоидности. Например, у яблони, малины, осины триплоидные формы имеют более мощные размеры и продуктивность. В природе такие формы размножаются вегетативным вегетативного способом. В растениеводстве такие растения могут быть также размножены путем прививок или за счет специальной системы семеноводства. Например, для получения семян триплоидной свеклы скрещивают ди- и тетраплоидную свеклу.

Полиплоиды могут быть результатом увеличения наборов хромосом одного вида (автополиплоиды) или сочетания геномов разных видов (аллоплоиды). Аллоплоиды представляют собой межвидовые гибриды.

В природе автополиплоиды получаются преимущественно путем слияния нередуцированных гамет (несут 2n хромосом). Дл получения искусственнфых полиплоидов успешно применяют алкалоид колхицин. Этот растительный яд нарушает процесс разделения хромосом между полюсами при делении, в результате получаются 4n –клетки. Изучите успешное применение автополиплоидных форм в селекции ржи, клевера, мяты и других культур.

В природе аллоплоиды образуются путем слияния нередуцированных гамет разных видов. Примерами естественных аллоплоидов являются: твердая и мягкая пшеница, культурная слива, брюква. Ознакомьтесь с работами Г.Д. Карпеченко по созданию первого искусственного аллоплоида рафанобрасики, а также В.Е.Писарева по созданию тритикале.

Ознакомьтесь с новым методом получения аллоплоидов методом соматической гибридизации. Этот метод дает возможность сливать цитоплазму протопластов (клеток без клеточной оболочки). При этом получаются гибридные клетки, несущие диплоидные наборы двух видов, а также гибридная цитоплазма.

Литература: [1 – 128-131]; [2 – с. 71-79].

Вопросы для самопроверки

1. Опишите виды геномных мутаций.

2. Какое влияние на признаки и жизнеспособность организмов могут оказывать геномные мутации?

3. Как проявляется полиплоидия у древесных растений?

4. Что такое автополиплоиды? Как они образуются в природе и как их получают экспериментальным путем?

5. Что такое аллоплоиды? Приведите примеры естественных и искусственных аллоплоидов.