Полиплоидия и получение полиплоидов

Реферат на тему

[pic]

Подготовила Удинцова С., 11 «Б»

Введение

В 1892 году русский ботаник И.И. Герасимов исследовал влияние

температуры на клетки зеленой водоросли спирогиры и обнаружил удивительное

явление — изменение числа ядер в клетке. После воздействия низкой

температурой или снотворным (хлороформом и хлоралгидратом) он наблюдал

появление клеток без ядер, а также с двумя ядрами. Первые вскоре погибали,

а клетки с двумя ядрами успешно делились. При подсчете хромосом оказалось,

что их вдвое больше, чем в обычных клетках. Так было открыто наследственное

изменение, связанное с мутацией генотипа, т.е. всего набора хромосом в

клетке. Оно получило название полиплоидии, а организмы с увеличенным числом

хромосом — полиплоидов.

В природе хорошо отлажены механизмы, обеспечивающие сохранение

постоянства генетического материала. Каждая материнская клетка при делении

на две дочерние строго распределяет наследственное вещество поровну. При

половом размножении новый организм образуется в результате слияния мужской

и женской гаметы. Чтоб сохранилось постоянство хромосом у родителей и

потомства, каждая гамета должна содержать половину числа хромосом обычной

клетки. И в самом деле, происходит уменьшение в два раза числа хромосом,

или, как назвали ученые редукционное деление клетки, при котором в каждую

гамету попадает только одна из двух гомологичных хромосом. Итак, гамета

содержит гаплоидный набор хромосом - т.е. по одной от каждой гомологичной

пары. Все соматические клетки диплоидны. У них два набора хромосом, из

которых один поступил от материнского организма, а другой от отцовского.

Полиплоидия успешно используется в селекции.

Явление полиплоидии.

Явление изменения числа хромосом в клетке называют полиплоидией.

Некоторые определения: гаплоидным (n) набором хромосом называют такой

набор, в котором из каждой пары гомологичных хромосом представлена только

одна. Он несет в себе часть наследственной информации родителей.

Совокупность генов в гаплоидном наборе называют геном. Полиплоидия

возникает в следующих случаях:

1. Неравное расхождение хромосом к полюсам в анафазе.

2. Деление ядра без деления клетки.

3. Удвоение хромосом без их разделения в силу того, что центромеры

утрачивают свойство взаимного отталкивания.

Организмы, у которых произошло умножение целых гаплоидных наборов,

называют собственно полиплоидами или эуплоидами. Полиплоиды, у которых

число хромосом не является кратным гаплоидному, называют гетероплоидами или

анеуплоидами. Если организм имел n = 4 хромосомам, 2n = 8, то тетраплоид

имеет 16 хромосом. Если диплоид был гомозиготным, тетраплоид тоже будет

гомозиготой. Если диплоид был гетерозиготным, тетраплоид – тоже

гетерозиготный.

Полиплоидизация может возникать в результате митоза – это соматическая

полиплодия.

Если удвоение геномов происходит в первом делении зиготы – такая

полиплоидия называется мейотической и все клетки зародыша будут

полиплоидными.

Г. Винклер (1916) – впервые описал полиплоиды томатов и паслена. К

настоящему времени установлено, что 1/3 всех покрытосеменных растений

являются полиплоидами. Группа родственных видов, у которых наборы хромосом

составляют ряд возрастающего кратного увеличения числа хромосом, называется

полиплоидным рядом. Рассмотрим данную ниже таблицу.

|Род |Основное гаплоидное |Число хромосом у |

| |число хромосом. |видов данного рода. |

|Пшеница |7 |14, 28, 42 |

|Пырей |7 |14, 28, 42, 56, 70 |

|Овес |7 |14, 28, 42 |

|Роза |7 |14, 21, 28, 35, 42, |

| | |56, 70 |

|Земляника |7 |14, 28, 42, 56, 70, |

| | |84, 98 |

|Люцерна |8 |16, 32, 48 |

|Сахарный тростник |8 |48, 56, 64, 72, 80, |

| | |96, 112, 120 |

|Свекла |9 |18, 36, 54, 72 |

|Хризантема |9 |18, 27, 36, 45, 54, |

| | |63, 72, 81, 90 |

|Щавель |10 |20, 40, 60, 80, 100, |

| | |120, 200 |

|Хлопчатник |13 |26, 52 |

Таблица 1. Полиплоидные ряды у покрытосеменных растений.

Соматическая полиплоидия распространена у всех видов, а зиготическая –

главным образом у растений. У животных она встречается у червей (земляных и

аскарид), а так же очень редко у некоторых амфибий. Очень широко

распространена частичная полиплоидизация клеток некоторых тканей. Она

свойственна всем изученным классам животных и растений. Например, у

млекопитающих много полиплоидных клеток находят в печени, сердце, среди

пигментных клеток.

Искусственное получение полиплоидов.

Человек давно использует полиплоидию для выведения высокопродуктивных

сортов сельскохозяйственных растений. Сначала это делалось бессознательно:

просто размножали самые крупные экземпляры, дающие много зерна или же

особенно крупные плоды. С появлением генетики выяснилось, что такие гиганты

– природные полиплоиды и, следовательно, их отбор – это выделение

полиплоидного сорта из предкового, диплоидного вида. Тогда полиплоиды стали

размножать.

Все факторы, влияющие на митоз и мейоз, могут вызвать полиплоидию:

изменение температуры, влияние радиации, действие наркотиков, механические

воздействия – пасынкование, декапитация (удаление точки роста стебля у

растений). Особенно популярным является колхицин – алкалоид, выделяемый из

растения безвременника осеннего – Colchicum autumnale. Колхицином

обрабатывают точки роста растений или инъецируют его животным в водном

растворе.

Колхицин парализует механизм расхождения хромосом к полюсам, но не

препятствует их репродукции.

У растений встречается и другой, более редкий способ хромосомного

видообразования — путем гибридизации с последующей полиплоидией.

Близкородственные виды часто различаются своими хромосомными наборами, и

гибриды между ними получаются бесплодными вследствие нарушения процесса

созревания половых клеток. Гибридные растения, тем не менее, могут

существовать довольно продолжительное время, размножаясь вегетативно.

Мутация полиплоидии «возвращает» гибридам способность к половому

размножению. Именно таким образом — путем гибридизации терна и алычи с

последующей полиплоидией — возникла культурная слива.

Полиплоидия используется селекционерами с целью получения межвидовых

гибридов и их закрепления. Не секрет, что это этот метод очень

перспективен: у растений полиплоиды обладают большей массой вегетативных

органов, имеют более крупные плоды и семена. Эти растения лучше

приспосабливаются и чаще выживают. Многие культуры представляют собой

естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной

гречихи, сахарной свеклы.

Использованная литература

1. «Общая и молекулярная генетика», курс лекций для студентов 3-го

курса, И.Ф. Жимулева, 2001 г.

2. Биологический энциклопедический словарь юного биолога, Москва

«Педагогика», 1986 г.