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.