Полиплоидия, их виды у растений.

Полиплоидия.

Явление полиплоидии было открыто русским ученым И. И. Герасимовым еще в 1890 г. Герасимов изучал влияние некоторых наркотических веществ на водоросль спирогиру. При воздействии такими наркотиками, как хлоралгидрат, хлороформ и эфир, у спирогиры нарушался нормальный процесс деления клеток. В результате получались, с одной стороны, безъядерные клетки, а с другой стороны, клетки с двумя ядрами. В то время как безъядерные клетки отмирали, в двуядерных клетках происходили сложные изменения. При делении их ядра могли сливаться, образуя одно с двойным набором хромосом. Подобное явление кратного увеличения числа хромосом Г. Вин-клер предложил называть полиплоидией.

Полиплоидные виды часто встречаются у растений, особенно у цветковых. Существуют роды растений, виды которых образуют правильный ряд, члены которого отличаются кратным увеличением наборов хромосом. Так, виды пшеницы (род Triticum) по числу хромосом могут быть разбиты на три группы: первая группа содержит в соматических клетках 14 хромосом, вторая - 28, третья - 42. В половых клетках число хромосом вдвое меньшее, т. е. равно соответственно 7, 14 и 21 (рис. 82). Все эти числа кратны 7. Число 7 будет основным числом (л) данного полиплоидного ряда; оно соответствует числу хромосом в гаплоидном наборе. Следовательно, виды первой группы будут содержать в соматических клетках два набора (2 п) хромосом (дипло-иды), виды второй группы - четыре набора (4 п) (тетраплоиды), виды третьей группы - шесть наборов (6 п) (гексаплоиды).

Среди животных полиплоидные виды встречаются относительно редко, преимущественно у гермафродитов (дождевые черви) или у форм, способных к партеногенезу (жуки долгоносики), хотя известны отдельные случаи нахождения полиплоидов и в группах, где половой процесс протекает нормально, например у млекопитающих (хомяки).

В настоящее время различают два основных типа полиплоидии: 1) аутополиплоидия и 2) аллополиплоидия.

Аутополиплоидия

возникает в клетках организма в результате нарушений митоза или редукционного деления (мейоза). В соматических клетках удвоение числа хромосом происходит вследствие подавления клеточного деления, в результате чего хромосомы не расходятся в дочерние клетки, а остаются в том же ядре. Соответствующее нарушение

при мейозе приводит к формированию гамет с нередуцированным (диплоидным) числом хромосом. Следовательно, аутополи-плоиды содержат те же гены, что и исходные формы, но в большем числе.

У перекрестноопыляющихся растений (рожь, гречиха, клевер) аутополиплоиды, по сравнению с исходными диплоидами, отличаются более крупными размерами и дают больший выход семенной продукции. Это имеет большое значение для селекции растений. Удвоение хромосом у аутополиплоидов ведет к физиологическим изменениям. У них наблюдается более низкое осмотическое давление, замедление темпа клеточного деления, более длинный вегетационный период, чем у соответствующих диплои-дов.

Аутополиплоидию можно вызвать различными внешними факторами, как химическими, так и физическими. Из химических веществ наиболее эффективным оказался колхицин - сильный яд, получаемый из безвременника (Colchicum autumnale). В настоящее время колхицин широко применяется в селекционной работе для получения полиплоидов. Из физических факторов, вызывающих аутополиплоидию, следует отметить температур, ный фактор (действие повышенных и пониженных температуру В этом отношении обширные опыты были проведены на яйцах тутового шелкопряда (Bombyx mori). Погружение неоплодо-творенных яиц в горячую воду (46°) на 18 минут дает двоякий эффект: во-первых, это воздействие побуждает яйца к партено-генетическому развитию; во-вторых, оно обеспечивает сохранение диплоидного числа хромосом.

Таким путем при помощи тепловой активации отдельных порций яиц можно искусственно поддерживать тетраплоидную пар-теногенетическую расу.

В отличие от аутополиплоидии, аллоплоидия возникает в результате отдаленной гибридизации, т. е. при скрещивании разных видов, иногда относящихся даже к разным родам. Следовательно, при аллоплоидии возникают полиплоидные организмы, наборы хромосом которых происходят от двух или более видов. В результате такого совмещения генотипов возникает принципиально новая форма. Классическим примером такого синтеза новой формы может служить межродовой плодовитый гибрид, полученный Г. Д. Карпеченко от скрещивания редьки (Raphanus sativus) с капустой (Brassica oleracea) (рис. 83). Оба эти вида, относящиеся к разным родам, имеют диплоидное число хромосом, равное 18. При их скрещивании было получено мощное гибридное растение, в клетках которого диплоидное количество хромосом также равнялось 18, из них 9 хромосом редьки и 9 капусты. Гибрид обильно цвел, но не завязывал семян, так как редукционное деление у него протекало ненормально. Гаметы, образующиеся у этого гибрида, имели нарушенное число хромосом (от 0 до 18) и были нежизнеспособными.

Однако в отдельных как женских, так и мужских половых клетках гибрида встречались наборы хромосом обоих видов: 9R + 9B (нередуцированные гаметы). От слияния таких диплоидных гамет было получено семя, из которого выросло аллотетрап-лоидное растение.

Гибрид совмещал в себе некоторые признаки редьки и капусты (см. рис. 83), был плодовит и константен в поколениях. В его соматических клетках имелось 36 хромосом, из них 18 редечных (9R + 9R) и 18 капустных (9В + 9В).

Забавное...

Интересный и умный приспособленец — муравей- Myrmeconema neotropicum — умеет превращаться в ягоду. Обычно брюшко муравья окрашено в черный цвет, но при необходимости оно перекрашивается в красный и сразу напоминать сочную ягоду. Таким хитрым образом насекомое привлекает птиц, которые проглатывают добычу, а вместе с ней — несколько сотен яиц. Этот вид муравьев обитает в Южной и Центральной Америках.