Hva er polyploidi? Hvilken rolle spiller det i avl og natur

Etter å ha lest denne artikkelen, vil du lære hva polyploidi er. Vi vil vurdere hvilken rolle den spiller. Du vil også finne ut hva slags polyploidi det er.

Formasjon av polyploider

Først og fremst, la oss snakke om hva som menes med dette mystiske ordet. Celler eller personer med mer enn to sett med kromosomer kalles polyploider. Polyploide celler med liten frekvens oppstår som følge av "feil" i mitose. Dette skjer når kromosomene deler seg, og cytokinesis forekommer ikke. Dermed kan celler med et doblet antall kromosomer (diploider) dannes. Hvis de, etter at de har gått gjennom interfasen, deler, kan de gi fødsel (seksuell eller aseksuell) til nye individer hvis celler vil ha dobbelt så mange kromosomer som deres foreldre. Følgelig er prosessen med deres dannelse hva polyploidi er. Polyploide planter kan oppnås kunstig ved hjelp av kolchicin-alkaloid, som undertrykker dannelsen av den mitotiske spindelen som et resultat av mikrotubulasjonsdannelsesforstyrrelser.

Egenskaper av polyploider

I disse plantene er variabiliteten ofte betydelig smalere enn den for relaterte diploider, siden hvert gen er tilstede i det minste i fordoblet antall. Når splittelse i avkom, homozygot for noen recessive gen, vil individene være bare 1/16 i stedet for 1/4 for diploider. (I begge tilfeller antas frekvensen av de recessive allelene å være 0,50.) Polyploidene er karakterisert ved selvbestøvning, noe som ytterligere reduserer deres variabilitet, til tross for at de tilhørende diploider fortrinnsvis kryssbestemmer.

Hvor polyploider møtes

Så, vi svarte på spørsmålet, hva er polyploidi. Og hvor skjer slike planter?

Noen polyploider er bedre tilpasset tørkeplasser eller lavere temperaturer enn de originale diploide former, mens andre er bedre egnet til bestemte jordtyper. På grunn av dette kan de fylle steder med ekstreme forhold for eksistens, der deres diploide forfedre mest sannsynlig ville ha dødd. Med en liten frekvens forekommer de i mange naturlige populasjoner. De er lettere enn de tilsvarende diploider, inngår i ikke-relaterte kryssinger. I dette tilfellet kan produktive hybrider umiddelbart oppnås. Mindre ofte dannes polyploider av hybrid opprinnelse ved å fordoble antall kromosomer i sterile diploide hybrider. Dette er en av måtene å gjenopprette fruktbarhet.

Det første dokumentert tilfellet av polyploidi

På denne måten ble mindre vanlige, polyploide hybrider mellom rødd og kål dannet. Dette var det første veldokumenterte tilfellet av polyploidi. Begge slekten tilhører familien av cruciferous og er nært beslektet. I somatiske celler av begge typer er det 18 kromosomer, og 9 par kromosomer finnes alltid i den første metafasen av meiose. Med noen vanskeligheter ble det oppnådd en hybrid mellom disse plantene. I meiose hadde han 18 uparrede kromosomer (9 fra radise og 9 fra kål) og var helt steril. Blant disse hybridplanter dannet spontant en polyploid, hvor det var 36 kromosomer i somatiske celler og 18 par ble regelmessig dannet under meiose. Med andre ord hadde den polyploide hybrid alle 18 kromosomer, både reddiker og kål, og de fungerte normalt. Denne hybrid var ganske flink.

Polyploidi-ugress

Noen polyploider oppstod som ugress på steder knyttet til menneskelige aktiviteter, og noen ganger oppnådde de fantastisk velstand. Et av de kjente eksemplene er innbyggerne i saltmyrer av slekten Spartina. En art, S. maritima (bildet nedenfor), forekommer i myrer langs kysten av Europa og Afrika. En annen art, S. alterniflora, ble introdusert til Storbritannia fra øst i Nord-Amerika rundt 1800 og spredte seg derfor bredt for å danne store lokale kolonier.

hvete

En av de viktigste polyploide gruppene av planter kan betraktes som slekten Triticum hvete (bildet nedenfor). Den mest utbredte brødkulturen i verden - myk hvete (T. aestivum) - har 2n = 42. Myk hvete stod for minst 8000 år siden, sannsynligvis i Sentral-Europa, som et resultat av naturlig hybridisering av dyrket hvete med 2n = 28, med vilt gress Av samme slekt, å ha 2n = 14. Vilt gress vokste sannsynligvis som en luke blant hveteavlinger. Hybridisering, som ga opphav til myk hvete, kan forekomme mellom polyploider som fremkom fra tid til annen i populasjoner av begge foreldrester.

Det er sannsynlig at så snart 42-kromosomhveden med sine nyttige egenskaper opptrådte på de første bøndene, så merket de umiddelbart og valgte den til videre dyrking. En av foreldreskjemaene, 28-kromosomkultivert hvete, oppsto som et resultat av hybridisering av to vill 14-kromosomarter fra Midt-Østen. Hvete arter som har 2n = 28, og nå fortsetter å bli dyrket sammen med 42-kromosom. Slike 28-kromosomhvete er den viktigste kilden til korn for makaroniproduksjon på grunn av den høye klebrigheten av proteinet deres. Dette er rollen som polyploidy spiller.

Triticosecale

Nylige studier har vist at nye linjer oppnådd ved hybridisering kan forbedre landbruksproduksjonen. Polyploidi i avl brukes mye. Spesielt lovende er Triticosecale - en gruppe av menneskeskapte hybrider mellom hvete (Triticum) og rug (Secale). Noen av dem, som kombinerer hvetens produktivitet med upretensiøsiteten til rug, er mest motstandsdyktige mot lineær rust - en sykdom som forårsaker stor skade på landbruket. Disse egenskapene er spesielt viktige i høylandet i tropene og subtropene, hvor rust er den viktigste faktoren som begrenser dyrkingen av hvete. Triticosecale er nå vokst i stor skala og har fått stor popularitet i Frankrike og andre land. 42-kromosomlinjen i denne kornkulturen er mest kjent. Det ble oppnådd ved å fordoble antall kromosomer etter hybridisering av 28-kromosomhvede med 14-kromosom-rug.

Mangfoldet av polyploider

I naturen er de valgt under påvirkning av ytre forhold, og ikke på grunn av menneskelige aktiviteter. Deres fremvekst er en av de viktigste evolusjonære mekanismene. I vår tid er mange polyploider representert i verdens flora (mer enn halvparten av alle plantearter). Blant dem er mange av de viktigste avlinger - ikke bare hvete, men også bomull, sukkerrør, banan, poteter og solsikke. Til denne listen kan du legge til de vakreste hagen blomster - krysantemum, pansies, dahlias.

Nå vet du hva polyploidi er. Dens rolle i landbruket, som du ser, er veldig bra.