Rola poliploidii. Poliploidia

Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się, czym jest poliploidia. Przyjrzymy się, jaką rolę pełni. Dowiesz się także jakie istnieją rodzaje poliploidii.

Tworzenie się poliploidalności

Przede wszystkim porozmawiajmy o tym, co oznacza to tajemnicze słowo. Komórki lub osobniki posiadające więcej niż dwa zestawy chromosomów nazywane są poliploidami. Komórki poliploidalne powstają z małą częstotliwością w wyniku „błędów” mitotycznych. Dzieje się tak, gdy chromosomy dzielą się i nie zachodzi cytokineza. W ten sposób mogą powstać komórki o dwukrotnie większej liczbie chromosomów (diploidalne). Jeśli po przejściu interfazy ulegną podziałowi, będą mogły dać początek (płciowo lub bezpłciowo) nowym osobnikom, których komórki będą miały dwukrotnie więcej chromosomów niż ich rodzice. W związku z tym proces ich powstawania jest tym, czym jest poliploidia. Rośliny poliploidalne można wytwarzać sztucznie przy użyciu kolchicyny, alkaloidu hamującego tworzenie wrzeciona mitotycznego w wyniku zakłócenia tworzenia mikrotubul.

Właściwości poliploidów

U tych roślin zmienność jest często znacznie węższa niż u pokrewnych diploidów, ponieważ każdy gen jest w nich reprezentowany co najmniej dwukrotnie więcej. Podczas podziału potomstwa osobniki homozygotyczne z jakiegoś powodu będą miały tylko 1/16 zamiast 1/4 u diploidów. (W obu przypadkach przyjmuje się, że częstość występowania alleli recesywnych wynosi 0,50.) Poliploidy charakteryzują się samozapyleniem, co dodatkowo zmniejsza ich zmienność, mimo że spokrewnione diploidy są w przeważającej mierze zapylane krzyżowo.

Gdzie występują poliploidy?

Odpowiedzieliśmy więc na pytanie, czym jest poliploidia. Gdzie można spotkać takie rośliny?

Niektóre poliploidy są lepiej przystosowane do suchych obszarów lub niższych temperatur niż oryginalne formy diploidalne, podczas gdy inne są lepiej przystosowane do określonych rodzajów gleby. Dzięki temu mogą zamieszkiwać miejsca o ekstremalnych warunkach życia, w których najprawdopodobniej zginęliby ich diploidalni przodkowie. Występują z małą częstotliwością w wielu populacjach naturalnych. Łatwiej wchodzą w niepowiązane krzyżówki niż odpowiadające im diploidy. W takim przypadku płodne hybrydy można uzyskać natychmiast. Rzadziej poliploidy pochodzenia hybrydowego powstają w wyniku podwojenia liczby chromosomów w sterylnych hybrydach diploidalnych. To jeden ze sposobów na przywrócenie płodności.

Pierwszy udokumentowany przypadek poliploidii

W ten mniej powszechny sposób powstały poliploidalne hybrydy rzodkiewki i kapusty. Był to pierwszy dobrze udokumentowany przypadek poliploidii. Oba rodzaje należą do rodziny krzyżowych i są ze sobą blisko spokrewnione. U obu gatunków występuje 18 chromosomów, a w pierwszej metafazie mejozy zawsze znajduje się 9 par chromosomów. Z pewnym trudem uzyskano hybrydę między tymi roślinami. W mejozie miał 18 niesparowanych chromosomów (9 z rzodkiewki i 9 z kapusty) i był całkowicie sterylny. Wśród tych roślin hybrydowych spontanicznie utworzył się poliploid, w którym w komórkach somatycznych znajdowało się 36 chromosomów, a w procesie mejozy regularnie tworzyło się 18 par. Innymi słowy, hybryda poliploidalna miała wszystkie 18 chromosomów zarówno rzodkiewki, jak i kapusty i funkcjonowała normalnie. Ta hybryda była dość płodna.

Chwasty poliploidalne

Niektóre poliploidy powstały jako chwasty na obszarach spowodowanych działalnością człowieka, a czasami rozkwitły do zdumiewających poziomów. Dobrze znanym przykładem są mieszkańcy słonych bagien z rodzaju Spartina. Jeden gatunek, S. maritima (na zdjęciu poniżej), występuje na bagnach wzdłuż wybrzeży Europy i Afryki. Inny gatunek, S. alterniflora, został sprowadzony do Wielkiej Brytanii ze wschodniej części Ameryki Północnej około 1800 roku, a następnie szeroko się rozprzestrzenił, tworząc duże lokalne kolonie.

Pszenica

Jedną z najważniejszych poliploidalnych grup roślin można uznać za rodzaj Triticum pszenicy (na zdjęciu poniżej). Najbardziej rozpowszechniona na świecie roślina zbożowa, pszenica chlebowa (T. aestivum), ma 2n = 42. Powstała co najmniej 8 000 lat temu, prawdopodobnie w Europie Środkowej, w wyniku naturalnej hybrydyzacji pszenicy uprawnej, która ma 2n = 28, z dzikie zboża tego samego rodzaju, posiadające 2n = 14. Dzikie zboża prawdopodobnie rosły jako chwast wśród upraw pszenicy. Hybrydyzacja, która dała początek pszenicy chlebowej, mogła nastąpić pomiędzy poliploidami, które pojawiały się od czasu do czasu w populacjach obu gatunków rodzicielskich.

Jest prawdopodobne, że gdy tylko pszenica 42-chromosomalna ze swoimi korzystnymi cechami pojawiła się na polach pierwszych rolników, natychmiast ją zauważyli i wyselekcjonowali do dalszej uprawy. Jedna z jej form rodzicielskich, pszenica uprawna z 28 chromosomami, powstała w wyniku hybrydyzacji dwóch dzikich gatunków z Bliskiego Wschodu z 14 chromosomami. mające 2n = 28, a obecnie są nadal uprawiane razem z 42-chromosomalnymi. Te 28-chromosomalne pszenice są głównym źródłem zboża do produkcji makaronu ze względu na wysoką lepkość zawartego w nich białka. Tę rolę odgrywa poliploidia.

Tritykosekal

Badania prowadzone w ostatnich latach wykazały, że nowe linie uzyskane w drodze hybrydyzacji mogą usprawnić produkcję rolną. Poliploidia jest bardzo szeroko stosowana w hodowli. Szczególnie obiecująca jest Triticosecale, grupa sztucznych hybryd pszenicy (Triticum) i żyta (Secale). Niektóre z nich, łącząc plon pszenicy z bezpretensjonalnością żyta, są najbardziej odporne na rdzę liniową, chorobę wyrządzającą ogromne szkody w rolnictwie. Właściwości te są szczególnie ważne w wysokogórskich regionach tropików i subtropików, gdzie rdza jest główną uprawą pszenicy. Triticosecale jest obecnie uprawiany na dużą skalę i zyskał szeroką popularność we Francji i innych krajach. Najbardziej znana jest 42-chromosomalna linia tej rośliny zbożowej. Uzyskano go poprzez podwojenie liczby chromosomów po hybrydyzacji pszenicy 28-chromosomalnej z żytem 14-chromosomalnym.

Różnorodność poliploidów

W naturze dobiera się je pod wpływem warunków zewnętrznych, a nie na skutek działalności człowieka. Ich pojawienie się jest jednym z najważniejszych mechanizmów ewolucyjnych. Obecnie we florze świata reprezentowanych jest wiele poliploidów (ponad połowa wszystkich gatunków roślin). Wśród nich wiele najważniejszych upraw to nie tylko pszenica, ale także bawełna, banany, ziemniaki i słonecznik. Do tej listy można dodać najpiękniejsze kwiaty ogrodowe - chryzantemy, bratki, dalie.

Teraz wiesz, czym jest poliploidia. Jak widać jego rola w rolnictwie jest bardzo duża.

Pytanie 1. Wymień główne formy specjacji. Podaj przykłady specjacji geograficznej.
W zależności od wyniku jakich mechanizmów izolujących - przestrzennych lub innych - powstaje gatunek, wyróżnia się dwie formy specjacji:
1) allopatryczne (geograficzne), gdy gatunki powstają z populacji oddzielonych przestrzennie;
2) sympatryczny, gdy gatunki powstają na jednym terytorium.
Przykładem specjacji geograficznej jest pojawienie się różnych gatunków konwalii z pierwotnego gatunku, który żył miliony lat temu w lasach liściastych Europy. Inwazja lodowca rozerwała pojedyncze siedlisko konwalii na kilka części. Zachował się na terenach leśnych, które uniknęły zlodowacenia: na Dalekim Wschodzie, w południowej Europie i na Zakaukaziu. Kiedy lodowiec ustąpił, konwalia ponownie rozprzestrzeniła się po Europie, tworząc nowy gatunek - większą roślinę z szeroką koroną, a na Dalekim Wschodzie - gatunek z czerwonymi ogonkami i woskowym nalotem na liściach. Tak więc kiedyś w Australii istniał jeden gatunek papug z rodzaju Pachyctphala. W okresie suchym pojedynczy obszar został podzielony na strefę zachodnią i wschodnią, a z biegiem czasu osobniki obu populacji nabyły różnice morfofizjologiczne, które wykluczyły krzyżowanie się, gdy obszar ten ponownie stał się powszechny.
Specjacja ta zachodzi powoli; aby mogła się zakończyć, populacje muszą przejść setki tysięcy pokoleń. Ta forma specjacji obejmuje fizycznie oddzielone populacje, różniące się genetycznie, ostatecznie ulegające całkowitej izolacji i odrębności od siebie w wyniku doboru naturalnego.

Pytanie 2. Co to jest poliploidia? Jaką rolę odgrywa w powstawaniu gatunków?
Zjawisko poliploidii opiera się na następujących przyczynach: każdy typ żywego organizmu ma ściśle określony zestaw chromosomów. W komórkach rozrodczych wszystkie chromosomy są różne. Zbiór taki nazywa się haploidalnym i oznacza się go literą n. Komórki organizmu (somatyczne) zawierają zwykle podwójny zestaw chromosomów, zwany diploidalnym (2n). Jeśli chromosomy, które uległy podwojeniu podczas podziału, nie rozdzielą się na komórki potomne, ale pozostaną w jednym jądrze, wówczas zachodzi zjawisko wielokrotnego wzrostu liczby chromosomów zwane poliploidią. W ten sposób powstaje diploidalna gameta, która po połączeniu z normalną gametą tworzy triploidalną zygotę, z której może rozwinąć się organizm triploidalny. Kiedy dwie diploidalne gamety łączą się, powstaje tetraploidalna zygota, co daje początek rozwojowi organizmu tetraploidalnego. Jest najbardziej charakterystyczny dla roślin, ale znany jest także wśród zwierząt.
Poliploidia jest jedną z możliwych dróg specjacji i to w populacjach zamieszkujących ten sam obszar geograficzny i nie oddzielonych barierami.

Pytanie 3. Jakie znane Ci gatunki roślin i zwierząt powstały w wyniku rearanżacji chromosomów?
Pojawienie się nowych gatunków w wyniku rearanżacji chromosomów może nastąpić samoistnie, ale częściej następuje w wyniku krzyżowania blisko spokrewnionych organizmów. Na przykład śliwka uprawna o liczbie 2n = 48 powstała ze skrzyżowania tarniny (n = 16) ze śliwką wiśniową (n = 8), po czym nastąpiło podwojenie liczby chromosomów. Wiele cennych gospodarczo roślin to poliploidy, na przykład ziemniaki, tytoń, bawełna, trzcina cukrowa, kawa itp. W roślinach takich jak tytoń, ziemniaki początkowa liczba chromosomów wynosi 12, ale są gatunki z 24, 48, 72 chromosomami.
Wśród zwierząt poliploidami są na przykład niektóre gatunki ryb (jesiotr, bocian itp.), koniki polne, występujące u robaków (dżdżownice i glisty), a także bardzo rzadko u niektórych płazów.

Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się, czym jest poliploidia. Przyjrzymy się, jaką rolę pełni. Dowiesz się także jakie istnieją rodzaje poliploidii.

Tworzenie się poliploidalności

Przede wszystkim porozmawiajmy o tym, co oznacza to tajemnicze słowo. Komórki lub osobniki posiadające więcej niż dwa zestawy chromosomów nazywane są poliploidami. Komórki poliploidalne powstają z małą częstotliwością w wyniku „błędów” mitotycznych. Dzieje się tak, gdy chromosomy dzielą się i nie zachodzi cytokineza. W ten sposób mogą powstać komórki o dwukrotnie większej liczbie chromosomów (diploidalne). Jeśli po przejściu interfazy ulegną podziałowi, będą mogły dać początek (płciowo lub bezpłciowo) nowym osobnikom, których komórki będą miały dwukrotnie więcej chromosomów niż ich rodzice. W związku z tym proces ich powstawania jest tym, czym jest poliploidia. Rośliny poliploidalne można uzyskać sztucznie przy użyciu kolchicyny, alkaloidu hamującego powstawanie wrzeciona mitotycznego w wyniku zakłócenia tworzenia mikrotubul.

Właściwości poliploidów

U tych roślin zmienność jest często znacznie węższa niż u pokrewnych diploidów, ponieważ każdy gen jest w nich reprezentowany co najmniej dwukrotnie więcej. Podczas podziału potomstwa osobniki homozygotyczne pod względem jakiegoś genu recesywnego będą stanowić tylko 1/16 zamiast 1/4 u diploidów. (W obu przypadkach przyjmuje się, że częstość występowania alleli recesywnych wynosi 0,50.) Poliploidy charakteryzują się samozapyleniem, co dodatkowo zmniejsza ich zmienność, mimo że spokrewnione diploidy są w przeważającej mierze zapylane krzyżowo.

Gdzie występują poliploidy?

Odpowiedzieliśmy więc na pytanie, czym jest poliploidia. Gdzie można spotkać takie rośliny?

Pierwszy udokumentowany przypadek poliploidii

W ten mniej powszechny sposób powstały poliploidalne hybrydy rzodkiewki i kapusty. Był to pierwszy dobrze udokumentowany przypadek poliploidii. Oba rodzaje należą do rodziny krzyżowych i są ze sobą blisko spokrewnione. W komórkach somatycznych obu gatunków znajduje się 18 chromosomów, a w pierwszej metafazie mejozy zawsze znajduje się 9 par chromosomów. Z pewnym trudem uzyskano hybrydę między tymi roślinami. W mejozie miał 18 niesparowanych chromosomów (9 z rzodkiewki i 9 z kapusty) i był całkowicie sterylny. Wśród tych roślin hybrydowych samoistnie utworzył się poliploid, w którym w komórkach somatycznych znajdowało się 36 chromosomów, a w procesie mejozy regularnie tworzyło się 18 par. Innymi słowy, hybryda poliploidalna miała wszystkie 18 chromosomów zarówno rzodkiewki, jak i kapusty i funkcjonowała normalnie. Ta hybryda była dość płodna.

Chwasty poliploidalne

Niektóre poliploidy powstały jako chwasty na obszarach dotkniętych działalnością człowieka i czasami zadziwiająco rozkwitały. Dobrze znanym przykładem są mieszkańcy słonych bagien z rodzaju Spartina. Jeden gatunek, S. maritima (na zdjęciu poniżej), występuje na bagnach wzdłuż wybrzeży Europy i Afryki. Inny gatunek, S. alterniflora, został sprowadzony do Wielkiej Brytanii ze wschodniej części Ameryki Północnej około 1800 roku, a następnie szeroko się rozprzestrzenił, tworząc duże lokalne kolonie.

Pszenica

Jedną z najważniejszych poliploidalnych grup roślin można uznać za rodzaj Triticum pszenicy (na zdjęciu poniżej). Najpopularniejsze zboże na świecie, pszenica chlebowa (T. aestivum), ma 2n = 42. Pszenica chlebowa powstała co najmniej 8 000 lat temu, prawdopodobnie w Europie Środkowej, w wyniku naturalnej hybrydyzacji pszenicy uprawnej, która ma 2n = 28 , z dzikim ziarnem tego samego rodzaju, mającym 2n = 14. Dzikie zboże prawdopodobnie rosło jako chwast wśród upraw pszenicy. Hybrydyzacja, która dała początek pszenicy chlebowej, mogła nastąpić pomiędzy poliploidami, które pojawiały się od czasu do czasu w populacjach obu gatunków rodzicielskich.

Jest prawdopodobne, że gdy tylko pszenica 42-chromosomalna ze swoimi korzystnymi cechami pojawiła się na polach pierwszych rolników, natychmiast ją zauważyli i wyselekcjonowali do dalszej uprawy. Jedna z jej form rodzicielskich, pszenica uprawna z 28 chromosomami, powstała w wyniku hybrydyzacji dwóch dzikich gatunków z Bliskiego Wschodu z 14 chromosomami. Gatunki pszenicy z 2n = 28 są nadal uprawiane wraz z odmianami z 42 chromosomami. Te 28-chromosomalne pszenice są głównym źródłem zboża do produkcji makaronu ze względu na wysoką lepkość zawartego w nich białka. Tę rolę odgrywa poliploidia.

Tritykosekal

Badania prowadzone w ostatnich latach wykazały, że nowe linie uzyskane w drodze hybrydyzacji mogą usprawnić produkcję rolną. Poliploidia jest bardzo szeroko stosowana w hodowli. Szczególnie obiecująca jest Triticosecale, grupa sztucznych hybryd pszenicy (Triticum) i żyta (Secale). Niektóre z nich, łącząc plon pszenicy z bezpretensjonalnością żyta, są najbardziej odporne na rdzę liniową, chorobę wyrządzającą ogromne szkody w rolnictwie. Właściwości te są szczególnie istotne na wyżynach tropików i subtropików, gdzie rdza jest głównym czynnikiem ograniczającym uprawę pszenicy. Triticosecale jest obecnie uprawiany na dużą skalę i zyskał szeroką popularność we Francji i innych krajach. Najbardziej znana jest 42-chromosomalna linia tej rośliny zbożowej. Uzyskano go poprzez podwojenie liczby chromosomów po hybrydyzacji pszenicy 28-chromosomalnej z żytem 14-chromosomalnym.

Różnorodność poliploidów

W naturze dobiera się je pod wpływem warunków zewnętrznych, a nie na skutek działalności człowieka. Ich pojawienie się jest jednym z najważniejszych mechanizmów ewolucyjnych. Obecnie we florze świata reprezentowanych jest wiele poliploidów (ponad połowa wszystkich gatunków roślin). Wśród nich znajduje się wiele najważniejszych upraw - nie tylko pszenica, ale także bawełna, trzcina cukrowa, banany, ziemniaki i słonecznik. Do tej listy można dodać najpiękniejsze kwiaty ogrodowe - chryzantemy, bratki, dalie.

Teraz wiesz, czym jest poliploidia. Jak widać jego rola w rolnictwie jest bardzo duża.

Rola poliploidii w specjacji. U roślin nowe gatunki można dość łatwo utworzyć za pomocą mutacji podwajających chromosomy poliploidii. Powstała w ten sposób nowa forma zostanie reprodukcyjnie odizolowana od gatunku rodzicielskiego, ale poprzez samozapłodnienie będzie mogła pozostawić potomstwo.

W przypadku zwierząt ta metoda specjacji nie jest możliwa, ponieważ nie są one zdolne do samozapłodnienia. Wśród roślin występuje wiele przykładów blisko spokrewnionych gatunków, które różnią się od siebie wielokrotną liczbą chromosomów, co wskazuje na ich pochodzenie poprzez poliploidię. Tak więc w ziemniakach występują gatunki z liczbą chromosomów równą 12, 24, 48 i 72; pszenica z 14, 28 i 42 chromosomami. Poliploidy są zwykle odporne na niekorzystne wpływy, a w ekstremalnych warunkach dobór naturalny będzie sprzyjał ich powstaniu.

Tak więc na Spitsbergenie i Nowej Ziemi około 80 gatunków roślin wyższych jest reprezentowanych przez formy poliploidalne. Owoce śliwki Owoce śliwki wiśniowej Owoce tarniny Inna, rzadsza metoda specjacji chromosomowej zachodzi u roślin poprzez hybrydyzację, a następnie poliploidię. Blisko spokrewnione gatunki często różnią się zestawami chromosomów, a hybrydy między nimi są bezpłodne z powodu zakłócenia procesu dojrzewania komórek rozrodczych. Rośliny hybrydowe mogą jednak istnieć dość długo, rozmnażając się wegetatywnie.

Mutacja poliploidalności przywraca zdolność mieszańców do rozmnażania płciowego. W ten sposób powstała uprawna śliwka poprzez hybrydyzację tarniny i śliwki wiśniowej z późniejszą poliploidią, patrz ryc. III. Znaczenie poliploidii w hodowli roślin Wiele roślin uprawnych jest poliploidalnych, to znaczy zawiera więcej niż dwa haploidalne zestawy chromosomów. Wśród poliploidów znajduje się wiele głównych roślin spożywczych: pszenica, ziemniaki i onece. Ponieważ niektóre poliploidy charakteryzują się dużą odpornością na niekorzystne czynniki i dobrym plonowaniem, ich zastosowanie i selekcja są uzasadnione.

Istnieją metody umożliwiające eksperymentalne otrzymanie roślin poliploidalnych. W ostatnich latach za ich pomocą powstały poliploidalne odmiany żyta, gryki i buraków cukrowych. Po raz pierwszy krajowy genetyk G.D. Karpechenko w 1924 r. na podstawie poliploidii przezwyciężył niepłodność i stworzył hybrydę kapusty i rzodkiewki w zestawie diploidalnym, każdy ma po 18 chromosomów 2n 18. Odpowiednio ich gamety zawierają 9 chromosomów. każdy, zbiór haploidalny.

Hybryda kapusty i rzodkiewki ma 18 chromosomów. Zestaw chromosomów składa się z 9 kapusty i 9 rzadkich chromosomów. Hybryda ta jest sterylna, ponieważ chromosomy kapusty i rzodkiewki nie łączą się, więc proces tworzenia gamet nie może przebiegać normalnie. W wyniku podwojenia liczby chromosomów sterylna hybryda zawierała dwa kompletne diploidalne zestawy chromosomów rzodkiewki i kapusty. 36. W rezultacie powstały normalne warunki dla mejozy odpowiednio sprzężonych ze sobą chromosomów kapusty i rzodkiewki.

Każda gameta zawierała jeden haploidalny zestaw rzodkiewki i kapusty 9 9 18. Zygota ponownie miała 36 chromosomów, hybryda stała się płodna. Pszenica chlebowa jest naturalnym poliploidem, składającym się z sześciu haploidalnych zestawów chromosomów pokrewnych gatunków zbóż. W procesie jego powstawania ważną rolę odegrała hybrydyzacja odległa i poliploidia. Stosując metodę poliploidyzacji, krajowi hodowcy stworzyli żyto-pszenicę w postaci pszenżyta, która wcześniej nie występowała w przyrodzie.

Stworzenie pszenżyta, nowego rodzaju zboża o wyjątkowych właściwościach, jest jednym z największych osiągnięć hodowli. Został opracowany poprzez połączenie kompleksów chromosomowych z dwóch różnych rodzajów pszenicy i żyta. Pszenżyto przewyższa obojga rodziców pod względem plonów, wartości odżywczej i innych cech. Pod względem odporności na niekorzystne warunki glebowo-klimatyczne i najgroźniejsze choroby przewyższa pszenicę, a nie ustępuje żyto. Praca ta niewątpliwie zalicza się do najwspanialszych osiągnięć współczesnej biologii.

Obecnie genetycy i hodowcy tworzą nowe formy zbóż, owoców i innych upraw wykorzystując poliploidię.

Koniec pracy -

Ten temat należy do działu:

Poliploidia

Te pierwsze wkrótce obumarły, a komórki posiadające dwa jądra pomyślnie się podzieliły. Po zliczeniu chromosomów okazało się, że jest ich dwa razy więcej niż w zwykłych komórkach. Zatem.. Każda komórka macierzysta, podzielona na dwie komórki potomne, podlega ścisłej dystrybucji.. Zatem gameta zawiera haploidalny zestaw chromosomów - tj. po jednym z każdej pary homologicznej. Wszystkie komórki somatyczne...

Jeśli potrzebujesz dodatkowych materiałów na ten temat lub nie znalazłeś tego czego szukałeś, polecamy skorzystać z wyszukiwarki w naszej bazie dzieł:

Co zrobimy z otrzymanym materiałem:

Jeśli ten materiał był dla Ciebie przydatny, możesz zapisać go na swojej stronie w sieciach społecznościowych:

Metoda poliploidii jest szeroko stosowana przez hodowców do tworzenia nowych odmian roślin. Istotą tego procesu jest zwiększenie liczby zestawów chromosomów w komórkach tkanek organizmu, będącej wielokrotnością pojedynczego (haploidalnego) zestawu chromosomów. W rezultacie następuje wzrost wielkości samych komórek i całego organizmu jako całości. Jest to fenotypowy przejaw poliploidii.

Organizmy, których komórki mają więcej niż dwa zestawy chromosomów, nazywane są poliploidami. Zatem triploidy zawierają trzy zestawy, tetraploidy - cztery, pentaploidy - pięć itd. Poliploidy posiadające nieparzysty zestaw chromosomów są sterylne, ponieważ ich komórki rozrodcze z niekompletnym zestawem chromosomów, a nie wielokrotnością haploidalnego zestawu chromosomów, nie dzielą się. Nie dają potomstwa Udowodniono, że wzrost liczby chromosomów zwiększa odporność roślin na mikroorganizmy chorobotwórcze i niektóre inne niekorzystne czynniki środowiskowe, w szczególności na promieniowanie. Wyjaśnia to fakt, że jeśli jeden lub dwa homologiczne chromosomy zostaną uszkodzone, reszta pozostaje nienaruszona. Zatem organizmy poliploidalne są bardziej żywotne niż organizmy diploidalne.

Pojawienie się poliploidii

Przyczyną jest brak dysjunkcji chromosomów podczas mejozy. W tym przypadku komórka zarodkowa ma pełny zestaw komórek somatycznych. Jeśli taka gameta łączy się z normalną, powstaje triploidalna zygota, dając początek triploidowi. Pod warunkiem, że dwie gamety zawierają zestaw diploidalny, ich fuzja prowadzi do powstania tetraploidalnego.

Organizmy poliploidalne mogą również pojawić się podczas niedokończonej mitozy. Tak więc, jeśli po podwojeniu komórek nie następuje podział komórek, wówczas wynikiem jest tetraploid. Zygoty tetraploidalne są prekursorami pędów tetraploidalnych, a gamety diploidalne utworzą się w kwiatach zamiast haploidalnych. W przypadku samozapylenia może powstać tetraploid, a przy normalnym zapyleniu przez gametę - triploid. Jeśli roślina rozmnaża się wegetatywnie, pierwotna ploidia zostaje zachowana. W naturze poliploidia jest szeroko rozpowszechniona, ale jest nierównomiernie reprezentowana w różnych zbiorowiskach organizmów roślinnych i zwierzęcych. Ten typ mutacji odgrywa ważną rolę w ewolucyjnych przemianach dzikich i uprawnych roślin okrytozalążkowych, wśród których około 50% gatunków to poliploidy.

Ponieważ rośliny poliploidalne charakteryzują się cennymi właściwościami gospodarczymi, w uprawie roślin stosuje się sztuczną poliploidyzację w celu uzyskania materiału hodowlanego. W tym celu w selekcji stosuje się specjalne mutageny, np. kolchicynę, która zakłóca segregację chromosomów w mejozie i mitozie.

Około 80% obecnie istniejących odmian różnych typów roślin uprawnych to poliploidy. Należą do nich uprawy warzyw i owoców, zboża, owoce cytrusowe, rośliny przemysłowe, ozdobne i lecznicze. Uderzającym przykładem skutku poliploidii jest burak cukrowy triploidalny, który w odróżnieniu od buraków cukrowych zwykłych charakteryzuje się większym plonem masy wegetatywnej i większymi rozmiarami roślin okopowych, w połączeniu ze zwiększoną zawartością cukru i odpornością na różne choroby. Ale rośliny triploidalne nie rodzą potomstwa. Dlatego hodowcy mogą uzyskać nasiona hybrydowe jedynie poprzez krzyżowanie form tetraploidalnych i diploidalnych. Dzięki udowodnionej sterylności mieszańców triploidalnych uzyskano bezpestkowe owoce arbuza, winogron i bananów, na które istnieje duże zapotrzebowanie.

Wyróżnia się następujące rodzaje poliploidii: autopoliploidia i allopoliploidia. Pierwszy typ opisano powyżej. W przypadku allopoliploidii naukowcy połączyli metodę sztucznej poliploidii ze zdalnym uwodnieniem. W ten sposób uzyskano płodne mieszańce roślin, na przykład rzodkiewki i kapusty, pszenicy i żyta, pszenicy i trawy pszenicznej. Hybrydy te mają wysokie plony, odporność na zimno, bezpretensjonalność i odporność na choroby.