Czym jest poliploidia? Jaką rolę odgrywa w hodowli i przyrodzie

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

Tworzenie się poliploidów

Po pierwsze, porozmawiajmy o czymoznacza to tajemnicze słowo. Komórki lub osoby z więcej niż dwoma zestawami chromosomów nazywa się poliploidami. Poliploidalne komórki o małej częstotliwości powstają w wyniku "błędów" mitozy. Dzieje się tak, gdy chromosomy dzielą się, a cytokinezy nie występują. W ten sposób mogą tworzyć się komórki z podwójną liczbą chromosomów (diploidów). Jeśli po przejściu przez interfazę dzielą się, mogą rodzić (seksualnie lub bezpłciowo) nowe osoby, których komórki będą miały dwa razy więcej chromosomów niż ich rodzice. Odpowiednio, proces ich powstawania jest tym, czym jest poliploidia. Rośliny poliploidalne można uzyskać sztucznie za pomocą kolchicyny - alkaloidu, który hamuje tworzenie wrzeciona mitotycznego w wyniku przerwania tworzenia mikrotubul.

Właściwości poliploidów

Często występuje zmienność w tych roślinachznacznie więcej niż powiązane diploidy, ponieważ każdy gen jest w nich reprezentowany co najmniej w podwójnej liczbie. W przypadku podziału na potomstwo, homozygotycznego pod kątem jakiegoś recesywnego genu, osobnicy będą mieli tylko 1/16 zamiast 1/4 dla diploidów. (W obu przypadkach przyjmuje się, że częstotliwość alleli recesywnych wynosi 0,50.) Poliploidy charakteryzują się samozapyleniem, co dodatkowo zmniejsza ich zmienność, pomimo faktu, że powiązane diploidy przeważnie zapylają się krzyżowo.

Gdzie spotykają się poliploidy

Odpowiedzieliśmy więc na pytanie, czym jest poliploidia. I gdzie występują takie rośliny?

Niektóre poliploidy są lepiej przystosowane do wyschnięciamiejsca lub niższe temperatury niż oryginalne formy diploidalne, podczas gdy inne są lepiej dostosowane do określonych rodzajów gleb. Z tego powodu mogą osiedlić się w miejscach o ekstremalnych warunkach egzystencji, w których ich przodkowie diploidalne zapewne umarłby. Z niewielką częstotliwością występują w wielu naturalnych populacjach. Są lżejsze niż odpowiadające im diploidy, wchodzą w niepowiązane skrzyżowania. W tym przypadku można uzyskać natychmiastowe hybrydy. Mniej pochodzenie polieuploidia hybrydowy utworzona przez podwojenie liczby chromosomów w diploidalnej sterylnych hybrydy. Jest to jeden ze sposobów na przywrócenie płodności.

Pierwszy udokumentowany przypadek poliploidii

Jest to właśnie taki mniej popularny sposób, w jaki się formujepoliploidalne hybrydy między rzodkiewką a kapustą. Był to pierwszy dobrze udokumentowany przypadek poliploidii. Oba rodzaje należą do rodziny krzyżowców i są blisko spokrewnione. W komórkach somatycznych obu typów znajduje się 18 chromosomów, a 9 par chromosomów znajduje się zawsze w pierwszej metafazie mejozy. Z pewnymi trudnościami uzyskano hybrydę między tymi roślinami. W mejozie miał 18 niesparowanych chromosomów (9 z rzodkiewki i 9 z kapusty) i był całkowicie sterylny. Wśród tych hybrydowych roślin spontanicznie powstały poliploidy, w których w komórkach somatycznych było 36 chromosomów, a 18 par regularnie powstawało podczas mejozy. Innymi słowy, poliploidalna hybryda posiadała wszystkie 18 chromosomów, zarówno rzodkiewki, jak i kapustę, i funkcjonowały one normalnie. Ta hybryda była dość płodna.

Chwasty polyploidalne

Niektóre poliploidy powstały w wyniku chwastówmiejsca związane z ludzką działalnością, a czasem osiągały niesamowity dobrobyt. Jednym z dobrze znanych przykładów 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 wprowadzony do Wielkiej Brytanii ze wschodu Ameryki Północnej około 1800 roku, a następnie szeroko rozprzestrzenił się, tworząc duże lokalne kolonie.

Pszenica

Jedna z najważniejszych grup roślin poliploidalnychmożna uznać za rodzaj pszenicy Triticum (na zdjęciu poniżej). Najbardziej powszechne w uprawie świat zboża - pszenicy miękkiej (T. aestivum) - ma 2n = 42. Pszenica miękka pochodzi co najmniej 8000 lat temu, prawdopodobnie w Europie Środkowej, w wyniku naturalnej hybrydyzacji uprawianej pszenicy, która 2n = 28, z dzikich zbóż tego samego rodzaju, mając 2n = 14. Dzika trawa prawdopodobnie rosła jak chwast wśród upraw pszenicy. Hybrydyzacja, prowadzących do powstania miękkiej pszenicy, może wystąpić między poliploidalność pojawia się od czasu do czasu w populacji obu gatunków rodzicielskich.

Jest prawdopodobne, że zaraz po 42-chromosomowympszenica z jej przydatnymi cechami pojawiła się na marginesie pierwszych rolników, od razu ją zauważyła i wybrała do dalszej uprawy. Jedna z jej form rodzicielskich, pszenica uprawiana na 28 chromosomach, powstała w wyniku hybrydyzacji dwóch dzikich 14 chromosomów z Bliskiego Wschodu. Gatunki pszenicy posiadające 2n = 28, a obecnie są nadal uprawiane wraz z 42-chromosomem. Taka 28-chromosomowa pszenica jest głównym źródłem ziarna do produkcji makaronów ze względu na wysoką kleistość ich białka. Taka jest rola poliploidii.

Triticosecale

Badania w ostatnich latach wykazały, że nowelinie uzyskane przez hybrydyzację mogą poprawić produkcję rolną. Poliploidia w hodowli jest szeroko stosowana. Szczególnie obiecująca jest Triticosecale, grupa sztucznych mieszańców między pszenicą (Triticum) i żyta (Secale). Niektóre z nich, łączące produktywność pszenicy z bezpretensjonalnością żyta, są najbardziej odporne na rdzeniową rdzę - chorobę, która powoduje ogromne szkody w rolnictwie. Właściwości te są szczególnie ważne w góralskich obszarach tropikalnych i subtropikalnych, gdzie rdzeń jest głównym czynnikiem ograniczającym uprawę pszenicy. Triticosecale jest obecnie uprawiana na dużą skalę i zyskała szeroką popularność we Francji i innych krajach. Najbardziej znana jest linia 42-chromosomowa tej kultury zbożowej. Uzyskano ją przez podwojenie liczby chromosomów po hybrydyzacji pszenicy 28-chromosomowej z żylem 14-chromosomowym.

Różnorodność poliploidów

W naturze są wybierani pod wpływem czynników zewnętrznychwarunki, a nie z powodu działalności człowieka. Ich pojawienie się jest jednym z najważniejszych mechanizmów ewolucyjnych. W naszych czasach wiele poliploidów jest reprezentowanych w światowej florze (ponad połowa wszystkich gatunków roślin). Wśród nich wiele najważniejszych upraw - nie tylko pszenica, ale także bawełna, trzcina cukrowa, banan, ziemniaki i słonecznik. Do tej listy możesz dodać najpiękniejsze kwiaty ogrodowe - chryzantemy, bratki, dalie.

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