Millist rolli mängib polüploidsus liikide tekkes. Liikide teke

Sissejuhatus… 3

I. Muutuse vormid… 4

II. Polüplodia roll spetsifikatsioonis… 7

III. Polüploidsuse tähtsus sordiaretuses… 9

Järeldus… 11

Viited… 12

Sissejuhatus

1892. aastal avaldas vene botaanik I.I. Gerasimov uuris temperatuuri mõju rohevetika spirogyra rakkudele ja avastas hämmastava nähtuse – tuumade arvu muutuse rakus. Pärast kokkupuudet madala temperatuuriga või unerohtudega (kloroform ja kloraalhüdraat) täheldas ta rakkude ilmumist nii tuumadeta kui ka kahe tuumaga. Esimene suri peagi ja kahe tuumaga rakud jagunesid edukalt. Kromosoome lugedes selgus, et neid on kaks korda rohkem kui tavarakkudes. Seega avastati genotüübi mutatsiooniga seotud pärilik muutus, s.o. kogu kromosoomide komplekt rakus. See sai nime polüploidsus , ja suurenenud kromosoomide arvuga organismid on polüploidid.

Looduses on hästi välja kujunenud mehhanismid, mis tagavad geneetilise materjali püsivuse säilimise. Iga emarakk, jagunedes kaheks tütarrakuks, jaotab päriliku aine rangelt võrdselt. Sugulise paljunemise käigus moodustub isas- ja emassuguraku ühinemise tulemusena uus organism. Kromosoomide püsivuse säilitamiseks vanematel ja järglastel peab iga sugurakk sisaldama poole vähem kromosoome normaalses rakus. Tõepoolest, kromosoomide arv väheneb poole võrra või, nagu teadlased seda nimetasid, rakkude redutseeriv jagunemine, mille käigus igasse sugurakku siseneb ainult üks kahest homoloogsest kromosoomist. Niisiis sisaldab gameet haploidset kromosoomide komplekti – st. üks igast homoloogsest paarist. Kõik somaatilised rakud on diploidsed. Neil on kaks komplekti kromosoome, millest üks pärineb emalt ja teine ​​isalt. Polüploidsust kasutatakse aretuses edukalt.

I. Muutuse vormid

Muutlikkuse vormide võrdlevad omadused

Variatiivsus on individuaalsete erinevuste esinemine. Organismide varieeruvuse põhjal ilmneb vormide geneetiline mitmekesisus, mis loodusliku valiku toimel muunduvad uuteks alamliikideks ja liikideks. On olemas modifikatsiooni varieeruvus ehk fenotüübiline ja mutatsiooniline ehk genotüüpne.

Polüploidsus viitab genotüübi variatsioonile.

Genotüübiline varieeruvus jaguneb mutatsiooniliseks ja kombinatiivseks. Mutatsioone nimetatakse spasmilisteks ja stabiilseteks muutusteks pärilikkuse ühikutes – geenides, millega kaasnevad muutused pärilikes tunnustes. Mõiste "mutatsioon" võttis esmakordselt kasutusele de Vries. Mutatsioonid põhjustavad tingimata muutusi genotüübis, mis on päritud järglastele ja mis ei ole seotud geenide ristumise ja rekombinatsiooniga.

Mutatsioonid manifestatsiooni olemuse järgi on domineerivad ja retsessiivsed. Mutatsioonid vähendavad sageli elujõulisust või viljakust. Mutatsioone, mis vähendavad järsult elujõulisust, peatavad osaliselt või täielikult arengu, nimetatakse poolsurmadeks, eluga kokkusobimatuid aga surmavateks. Mutatsioonid klassifitseeritakse nende esinemiskoha järgi. Sugurakkudes tekkinud mutatsioon ei mõjuta antud organismi omadusi, vaid avaldub alles järgmises põlvkonnas. Selliseid mutatsioone nimetatakse generatiivseteks. Kui somaatilistes rakkudes geene muudetakse, tekivad sellised mutatsioonid selles organismis ja sugulisel paljunemisel järglastele üle ei kanta. Kuid mittesugulise paljunemise korral, kui organism areneb rakust või rakurühmast, millel on muutunud - muteerunud - geen, võivad mutatsioonid kanduda järglastele. Selliseid mutatsioone nimetatakse somaatilisteks.
Mutatsioonid klassifitseeritakse nende esinemistaseme järgi. On kromosoomi- ja geenimutatsioone. Mutatsioonid hõlmavad ka kariotüübi muutust (kromosoomide arvu muutust).

polüploidsus- kromosoomide arvu suurenemine, mitmekordne haploidne komplekt. Selle kohaselt eristatakse taimedes triploide (3n), tetraploide (4n) jne. Taimekasvatuses on teada üle 500 polüploidi (suhkrupeet, viinamarjad, tatar, piparmünt, redis, sibul jne). Kõik need eristuvad suure vegetatiivse massi poolest ja neil on suur majanduslik väärtus.

Lillekasvatuses täheldatakse suurt hulka polüploide: kui haploidse komplekti ühel algvormil oli 9 kromosoomi, siis selle liigi kultuurtaimedel võib olla 18, 36, 54 ja kuni 198 kromosoomi. Polüploidid arenevad taimede kokkupuutel temperatuuriga, ioniseeriva kiirgusega, kemikaalidega (kolhitsiin), mis hävitavad raku jagunemise spindli. Sellistes taimedes on sugurakud diploidsed ja kui nad ühinevad partneri haploidsete sugurakkudega, tekib sügooti triploidne kromosoomide komplekt (2n + n = Zn). Sellised triploidid ei moodusta seemneid, nad on steriilsed, kuid saagikad. Isegi polüploidid moodustavad seemneid.

II. Polüploidsuse roll spetsifikatsioonis

Taimedes saab polüploidsuse – kromosoomide kahekordistusmutatsioonide abil üsna lihtsalt moodustuda uusi liike. Nii moodustunud uus vorm isoleeritakse vanemliigist paljunemisvõimeliselt, kuid tänu iseviljastumisele suudab ta jätta järglasi. Loomade puhul ei ole see eristamise meetod teostatav, kuna nad ei ole võimelised ise viljastuma. Taimede hulgas on palju näiteid lähedalt seotud liikidest, mis erinevad üksteisest kromosoomide arvu kordselt, mis näitab nende päritolu polüploidsuse järgi. Niisiis on kartulis liike kromosoomide arvuga 12, 24, 48 ja 72; nisus - 14, 28 ja 42 kromosoomiga.

Polüploidid on tavaliselt ebasoodsate mõjude suhtes vastupidavad ja ekstreemsetes tingimustes soodustab looduslik valik nende esinemist. Seega on Svalbardis ja Novaja Zemljas umbes 80% kõrgematest taimeliikidest esindatud polüploidsete vormidega.

Taimedel on veel üks, haruldasem kromosoomide eristamise meetod – hübridisatsioon, millele järgneb polüploidsus. Lähedaselt seotud liigid erinevad sageli oma kromosoomikomplektide poolest ja nendevahelised hübriidid on sugurakkude küpsemisprotsessi rikkumise tõttu steriilsed. Hübriidtaimed võivad aga vegetatiivselt paljuneda üsna pikka aega. Polüploidsuse mutatsioon "tagastab" hübriididele võime seksuaalselt paljuneda. Kultuurploom tekkis sel viisil - türnpuu- ja kirsiploomide hübridiseerimisel koos järgneva polüploidsusega (vt joonist).

III. Polüploidsuse tähtsus sordiaretuses

Paljud kultiveeritud taimed on polüploidsed, st sisaldavad rohkem kui kahte haploidset kromosoomikomplekti. Polüploidide hulgas on palju olulisi toidukultuure; nisu, kartul, üks. Kuna mõned polüploidid on ebasoodsate tegurite suhtes väga vastupidavad ja hea saagikusega, on nende kasutamine ja valik õigustatud.

On meetodeid, mis võimaldavad katseliselt saada polüploidseid taimi. Viimastel aastatel on nende abiga loodud rukki, tatra ja suhkrupeedi polüploidsed sordid.

Esimest korda sai kodumaine geneetik G. D. Karpetšenko 1924. aastal polüploidsuse alusel viljatusest jagu ja lõi kapsa-haruldase hübriidi.Diploidses komplektis oleval kapsal ja redisel on kummalgi 18 kromosoomi (2n = 18), Vastavalt sellele ka nende sugurakud. igaüks kannab 9 kromosoomi (haploidne komplekt). Kapsa ja redise hübriidil on 18 kromosoomi. Kromosoomide komplekt koosneb 9 "kapsast;" ja 9 "haruldast" kromosoomi. See hübriid on viljatu, kuna kapsa ja redise kromosoomid ei konjugeeri, mistõttu ei saa sugurakkude moodustumise protsess normaalselt kulgeda Kromosoomide arvu kahekordistumise tulemusena tekkis redise ja kapsa kromosoomide kaks täielikku (diploidset) komplekti. viljatu hübriid (36). Selle tulemusena tekkisid normaalsed tingimused meioosi tekkeks: vastavalt kapsa ja redise kromosoomid konjugeeriti üksteisega. Igal sugurakul oli üks haploidne redise ja kapsa komplekt (9 + 9 = 18). Sügootil oli jälle 36 kromosoomi; hübriid sai viljakaks.

Harilik nisu on looduslik polüploid, mis koosneb kuuest seotud teraviljaliikide kromosoomide haploidsest komplektist. Selle esinemise protsessis mängis kauge hübridisatsioon ja polüploidsus; oluline roll.

Polüploidiseerimismeetodi abil lõid kodumaised aretajad rukki-nisu vormi, mida varem looduses ei leitud - tritikale . Tritikale, silmapaistvate omadustega uut tüüpi teravilja loomine on aretuses üks suuremaid saavutusi. Seda aretati kahe erineva perekonna - nisu ja rukki - kromosoomikomplekside kombineerimisel. Tritikale ületab mõlemat vanemat saagikuse, toiteväärtuse ja muude omaduste poolest. Vastupidavus ebasoodsatele mulla- ja kliimatingimustele ning kõige ohtlikumatele haigustele ületab see nisu, mitte halvem kui rukis.

See töö on kahtlemata üks kaasaegse bioloogia hiilgavaid saavutusi.

Praegu loovad geneetikud ja aretajad polüploidsust kasutades uusi teravilja-, puuvilja- ja muude põllukultuuride vorme.

Järeldus

polüploidsus(kreeka keelest polyploos - mitu ja eidos - vaade) - pärilik muutus, mis seisneb kromosoomikomplektide arvu mitmekordses suurenemises keharakkudes. Taimedes laialt levinud (enamik kultuurtaimi on polüploidid. Polüploidiat saab kunstlikult esile kutsuda (näiteks kolhitsiini alkaloid). Paljud polüploidsed taimevormid on suuremate mõõtmetega, mitmete ainete suurenenud sisaldusega ning taimestikust erinevad õitsemis- ja viljaperioodid. algvormid.Polüploidsuse alusel lõi põllukultuuride saagikaid sorte (nt suhkrupeet).

Bibliograafia

1. Bioloogiline entsüklopeedia. / Koostanud S.T. Ismailov. - M.: Avanta +, 1996.

2. Bogdanova T.L. Bioloogia. Toetus ülikoolidesse sisseastumiseks. - M., 1991.

3. Ruzavin G. I. Kaasaegse loodusteaduse kontseptsioonid. - M.: Ühtsus, 2000.

4. Bioloogiline entsüklopeediline sõnastik. - M.: Nõukogude entsüklopeedia, 1989.

Küsimus 1. Millised on spetsifikatsiooni peamised vormid. Tooge näiteid geograafilisest eripärast.

Olenevalt sellest, millised isoleerimismehhanismid - ruumilised või muul viisil - liik tekivad, eristatakse kahte eristumise vormi: 1) allopatriline (geograafiline), kui liigid tekivad ruumiliselt eraldatud populatsioonidest; 2) sümpatriline, kui liigid tekivad ühel territooriumil.

Geograafilise eristumise näide on eri tüüpi maikellukeste esilekerkimine algsetest liikidest, mis elasid miljoneid aastaid tagasi Euroopa laialehistes metsades. Liustiku pealetung rebis maikellukese üksiku levila mitmeks osaks. See on säilinud jäätumisest pääsenud metsaaladel: Kaug-Idas, Lõuna-Euroopas ja Taga-Kaukaasias. Liustiku taandudes levis maikelluke taas üle Euroopa, moodustades uue liigi – laia võraga suurema taime ja Kaug-Idas – punaste varredega ja lehtedel vahakattega liigi.

Selline spetsifikatsioon toimub aeglaselt; selle lõpuleviimiseks peavad populatsioonid vahetuma sadu tuhandeid põlvkondi. See spetsifikatsioonivorm eeldab, et füüsiliselt eraldatud populatsioonid lahknevad geneetiliselt, muutudes lõpuks loodusliku valiku tõttu täielikult isoleerituks ja üksteisest eristuvaks.

Küsimus 2. Mis on polüploidsus? Millist rolli mängib see liikide kujunemisel?

Polüploidsus on teatud tüüpi mutatsioonimuutus kehas, mille puhul kromosoomide arv suureneb mitmekordselt. See on kõige iseloomulikum taimedele, kuid on tuntud ka loomade seas.

Polüploidsus on üks võimalikest liikide tekkeviisidest, pealegi populatsioonides, mis elavad samas geograafilises piirkonnas ja ei ole eraldatud tõketega.

Küsimus 3. Milline teile teadaolevatest taime- ja loomaliikidest tekkis kromosoomide ümberkorralduste tulemusena?materjali saidilt

Uute liikide tekkimine kromosomaalsete ümberkorralduste tõttu võib toimuda spontaanselt, kuid sagedamini lähisugulaste organismide ristamise tulemusena. Näiteks kultuurploom väärtusega 2n = 48 tekkis türnpuu (n = 16) ristamise teel kirsiploomiga (n = 8), millele järgnes kromosoomide arvu kahekordistumine. Paljud majanduslikult väärtuslikud taimed on polüploidid, näiteks kartul, tubakas, puuvill, suhkruroog, kohv jne. Taimedel nagu tubakas, kartul on kromosoomide esialgne arv 12, kuid leidub liike, millel on 24, 48, 72 kromosoomi.

Loomadest on polüploidid näiteks mõned kalaliigid (tuur, särk jt), rohutirtsud jne.

Kas te ei leidnud seda, mida otsisite? Kasutage otsingut

Sellel lehel on materjalid teemadel:

• isolatsiooni roll spetsifikatsiooniprotsessis
• spetsifikatsiooni näide lastele
• ökoloogilise liigituse näide on
• geograafilise eristamise näited
• vaate ja spetsifikatsiooni test

Polüploidsusmeetodit kasutavad aretajad laialdaselt uute taimesortide loomiseks. Selle protsessi põhiolemus on suurendada kehakudede rakkudes kromosoomikomplektide arvu, mis on ühe (haploidse) kromosoomikomplekti mitmekordne. Selle tulemusena suureneb rakkude endi ja kogu organismi kui terviku suurus. See on polüploidsuse fenotüübiline ilming.

Neid organisme, mille rakkudes on rohkem kui kaks kromosoomikomplekti, nimetatakse polüploidideks. Seega sisaldavad triploidid kolme komplekti, tetraploidid nelja, pentaploidid viit jne. Polüploidid, millel on paaritu hulk kromosoome, on steriilsed, kuna nende sugurakud koos mittetäieliku kromosoomikomplektiga, mis ei ole haploidi kordne, ei jagune. Nad ei anna järglasi. On tõestatud, et kromosoomide arvu suurenemine suurendab taimede vastupanuvõimet patogeensete mikroorganismide ja mõnede muude ebasoodsate keskkonnategurite, eriti kiirguse suhtes. Seda seletatakse asjaoluga, et kui üks või kaks homoloogset kromosoomi on kahjustatud, jäävad ülejäänud puutumata. Seega on polüploidsed organismid elujõulisemad kui diploidsed.

Polüploidsuse tekkimine

Esinemise põhjuseks on kromosoomide mittelahkumine meioosis. Sel juhul on sugurakul täielik somaatiliste rakkude komplekt. Kui selline sugurakk ühineb tavalise sugurakuga, saadakse triploidne sügoot, mis tekitab triploidi. Eeldusel, et kaks sugurakku sisaldavad diploidset komplekti, viib nende liitmine tetraploidi moodustumiseni.

Samuti võivad polüploidsed organismid ilmneda mittetäieliku mitoosiga. Seega, kui rakk pärast kahekordistamist ei jagune, saadakse tetraploid. Tetraploidsed sügoodid on tetraploidsete võrsete eelkäijad ja õied moodustavad haploidsete asemel diploidseid sugurakke. Isetolmlemisel võib moodustuda tetraploid ja normaalsel sugurakuga tolmeldamisel võib tekkida triploid. Kui taim paljuneb vegetatiivselt, säilib algne ploidsus. Looduses on polüploidsus laialt levinud, kuid erinevate taime- ja loomaorganismide koosluste seas on see ebaühtlaselt esindatud. Seda tüüpi mutatsioonid mängivad olulist rolli looduslike ja kultiveeritud katteseemnetaimede evolutsioonilistes transformatsioonides, mille hulgas on umbes 50% liikidest polüploidid.

Kuna polüploidseid taimi iseloomustavad väärtuslikud majanduslikud omadused, kasutatakse taimekasvatuses aretusmaterjali saamiseks kunstlikku polüploidiseerimist. Selleks kasutatakse aretuses spetsiaalseid mutageene, näiteks kolhitsiini, mis rikub kromosoomide segregatsiooni meioosi ja mitoosi korral.

Ligikaudu 80% praegu olemasolevatest erinevat tüüpi kultuurtaimede sortidest on polüploidid. Nende hulka kuuluvad köögivilja- ja puuviljakultuurid, teraviljad, tsitrusviljad, tehnilised, dekoratiiv- ja ravimtaimed. Ilmekas näide polüploidsuse tulemusest on triploidne suhkrupeet, millel on erinevalt tavalisest suurem vegetatiivse massi saak ja suuremad juurviljad koos suurenenud suhkrusisalduse ja vastupidavusega erinevatele haigustele. Kuid triploidsed taimed ei anna järglasi. Seetõttu saavad aretajad hübriidseemneid saada ainult tetraploidsete ja diploidsete vormide ristamise teel. Triploidhübriidide tõestatud steriilsuse tõttu saadi arbuusi, viinamarjade ja banaanide seemneteta viljad, mille järele on suur nõudlus.

On olemas järgmised polüploidsuse tüübid: autopolüploidsus ja allopolüploidsus. Esimest tüüpi on kirjeldatud eespool. Allopolüploidsuses ühendasid teadlased kunstliku polüploidsuse meetodi kauge hüdridisatsiooniga. Nii saadi viljakad taimede hübriidid, näiteks redis ja kapsas, nisu ja rukis, nisu ja nisuhein. Nendel hübriididel on kõrge saagikus, külmakindlus, tagasihoidlikkus ja haiguskindlus.

Polüploidsuse roll spetsifikatsioonis. Taimedes saab kromosoomide kahekordistumise polüploidsete mutatsioonide abil uusi liike üsna lihtsalt moodustada. Nii moodustunud uus vorm isoleeritakse vanemliigist paljunemisvõimeliselt, kuid tänu iseviljastumisele suudab ta jätta järglasi.

Loomade puhul ei ole see eristamise meetod teostatav, kuna nad ei ole võimelised ise viljastuma. Taimede hulgas on palju näiteid lähedalt seotud liikidest, mis erinevad üksteisest kromosoomide arvu kordselt, mis näitab nende päritolu polüploidsuse järgi. Niisiis on kartulis liike, mille kromosoomide arv on 12, 24, 48 ja 72, nisus, millel on 14, 28 ja 42 kromosoomi. Polüploidid on tavaliselt ebasoodsate mõjude suhtes vastupidavad ja ekstreemsetes tingimustes soodustab looduslik valik nende esinemist.

Nii on Svalbardis ja Novaja Zemljas polüploidsete vormidega esindatud umbes 80 liiki kõrgemaid taimi. Ploomi viljad Kirsi ploomi viljad Okka viljad Taimedel on veel üks, haruldasem meetod kromosoomide eristamiseks hübridisatsiooni teel, millele järgneb polüploidsus. Lähedaselt seotud liigid erinevad sageli oma kromosoomikomplektide poolest ja nendevahelised hübriidid on sugurakkude küpsemisprotsessi rikkumise tõttu steriilsed. Hübriidtaimed võivad aga vegetatiivselt paljuneda üsna pikka aega.

Polüploidsuse mutatsioon taastab hübriidide võime seksuaalselt paljuneda. Just sel viisil tekkis kultuurploom türnpuu- ja kirsiploomide hübridiseerimisel järgneva polüploidsusega, vt joonis 1. III. Polüploidsuse tähtsus sordiaretuses Paljud kultuurtaimed on polüploidsed, st sisaldavad rohkem kui kahte haploidset kromosoomikomplekti. Polüploidide hulgas on palju peamisi toidukultuure - nisu, kartul, nisu. Kuna mõned polüploidid on ebasoodsate tegurite suhtes väga vastupidavad ja hea saagikusega, on nende kasutamine ja valik õigustatud.

On meetodeid, mis võimaldavad katseliselt saada polüploidseid taimi. Viimastel aastatel on nende abiga loodud rukki, tatra ja suhkrupeedi polüploidsed sordid. Esimest korda sai kodumaine geneetik G. D. Karpetšenko 1924. aastal polüploidsuse alusel viljatuse jagu ja lõi kapsa-haruldase hübriidi.Diploidses komplektis olevatel kapsal ja redisel on kummalgi 18 kromosoomi 2n 18. Vastavalt sellele kannavad nende sugurakud 9 haploidi. kromosoomid.

Kapsa ja redise hübriidil on 18 kromosoomi. Kromosoomikomplekt koosneb 9 kapsast ja 9 haruldasest kromosoomist. See hübriid on steriilne, kuna kapsa ja redise kromosoomid ei konjugeeri, mistõttu ei saa sugurakkude moodustumise protsess normaalselt kulgeda Kromosoomide arvu kahekordistumise tulemusena tekkis redise ja kapsa 36 kaks täielikku diploidset kromosoomikomplekti. viljatu hübriid.Selle tulemusena tekkisid normaalsed tingimused kapsa kromosoomi meioosiks ja redis konjugeeriti vastavalt omavahel.

Iga suguraku kandis ühte haploidset redise ja kapsa komplekti 9 9 18. Sigootil osutus jällegi 36 kromosoomi, hübriid muutus viljakaks. Harilik nisu on looduslik polüploid, mis koosneb kuuest seotud teraviljaliikide kromosoomide haploidsest komplektist. Selle tekkimise protsessis mängisid olulist rolli kaughübridisatsioon ja polüploidsus. Kodumaised aretajad lõid polüploidiseerimismeetodil tritikale rukki-nisu vormi, mida varem looduses ei leitud.

Tritikale, silmapaistvate omadustega uut tüüpi teravilja loomine on aretuses üks suuremaid saavutusi. Seda aretati kahe erineva nisu ja rukki perekonna kromosoomikomplekside kombineerimisel. Tritikale ületab mõlemat vanemat saagikuse, toiteväärtuse ja muude omaduste poolest. Vastupidavus ebasoodsatele mulla- ja kliimatingimustele ning kõige ohtlikumatele haigustele ületab see nisu, mitte halvem kui rukis. See töö on kahtlemata üks kaasaegse bioloogia hiilgavaid saavutusi.

Praegu loovad geneetikud ja aretajad polüploidsust kasutades täiesti uusi teravilja-, puuvilja- ja muude põllukultuuride vorme.

Töö lõpp -

See teema kuulub:

polüploidsus

Esimene suri peagi ja kahe tuumaga rakud jagunesid edukalt. Kromosoome lugedes selgus, et neid on kaks korda rohkem kui tavarakkudes. Seega .. Iga emarakk, jagunedes kaheks tütarrakuks, jaotab rangelt .. Seega sisaldab sugurakk haploidset kromosoomide komplekti – st. üks igast homoloogsest paarist. Kõik somaatilised rakud

Kui vajate sellel teemal lisamaterjali või te ei leidnud seda, mida otsisite, soovitame kasutada otsingut meie tööde andmebaasis:

Mida teeme saadud materjaliga:

Kui see materjal osutus teile kasulikuks, saate selle sotsiaalvõrgustikes oma lehele salvestada:

Pärast selle artikli lugemist saate teada, mis on polüploidsus. Me kaalume, millist rolli see mängib. Samuti saate teada, mis tüüpi polüploidsus on.

Polüploidne moodustumine

Kõigepealt räägime sellest, mida selle salapärase sõna all mõeldakse. Rakke või isendeid, millel on rohkem kui kaks kromosoomikomplekti, nimetatakse polüploidideks. Väikese sagedusega polüploidsed rakud tekivad mitoosi "vigade" tagajärjel. See juhtub siis, kui kromosoomid jagunevad ja tsütokineesi ei toimu. Nii saab moodustada topeltarvuga kromosoome (diploide). Kui nad jagunevad pärast interfaasi läbimist, võivad nad tekitada (seksuaalselt või aseksuaalselt) uusi isendeid, kelle rakkudes on kaks korda rohkem kromosoome kui nende vanematel. Sellest lähtuvalt on polüploidsus nende moodustumise protsess. Polüploidseid taimi on võimalik saada kunstlikult, kasutades kolhitsiini – alkaloidi, mis pärsib mikrotuubulite moodustumise kahjustuse tagajärjel mitootilise spindli teket.

Polüploidide omadused

Nendes taimedes on varieeruvus sageli palju kitsam kui seotud diploididel, kuna iga geen on neis esindatud vähemalt kaks korda. Järglastes jagunedes on mõne retsessiivse geeni suhtes homosügootseid isendeid diploidide puhul 1/4 asemel vaid 1/16. (Mõlemal juhul eeldatakse, et retsessiivse alleeli sagedus on 0,50.) Polüploidid kalduvad isetolmlema, vähendades veelgi nende varieeruvust, hoolimata asjaolust, et seotud diploidid valdavalt risttolmlevad.

Kust leidub polüploide?

Niisiis, me vastasime küsimusele, mis on polüploidsus. Kust neid taimi leidub?

Mõned polüploidid on paremini kohanenud kuivade kohtade või jahedamate temperatuuridega kui algsed diploidsed vormid, samas kui teised on paremini kohanenud teatud mullatüüpidega. Seetõttu võivad nad asustada äärmuslike elutingimustega kohti, kus nende diploidsed esivanemad tõenäoliselt sureksid. Neid leidub paljudes looduslikes populatsioonides harva. Neid on kergem sõlmida mitteseotud ristanditega kui nende vastavaid diploide. Sel juhul võib kohe saada viljakad hübriidid. Harvemini tekivad hübriidse päritoluga polüploidid steriilsete diploidsete hübriidide kromosoomide arvu kahekordistamisel. See on üks viise viljakuse taastamiseks.

Esimene dokumenteeritud polüploidsuse juhtum

Sel, vähem tavalisel viisil, tekkisid redise ja kapsa polüploidsed hübriidid. See oli esimene hästi dokumenteeritud polüploidsuse juhtum. Mõlemad perekonnad kuuluvad ristõieliste sugukonda ja on omavahel tihedalt seotud. Mõlema liigi somaatilistes rakkudes on 18 kromosoomi ja meioosi esimeses metafaasis leitakse alati 9 paari kromosoome. Mõne raskusega saadi nende taimede vahel hübriid. Meioosis oli tal 18 paaritut kromosoomi (9 redisest ja 9 kapsast) ning ta oli täiesti steriilne. Nende hübriidtaimede hulgast tekkis spontaanselt polüploid, millel oli somaatilistes rakkudes 36 kromosoomi ja meioosi käigus tekkis regulaarselt 18 paari. Teisisõnu, polüploidsel hübriidil olid kõik 18 nii redise kui ka kapsa kromosoomi ja need toimisid normaalselt. See hübriid oli üsna viljakas.

polüploidsed umbrohud

Mõned polüploidid on tärganud umbrohuna inimtegevusega seotud kohtades ja mõnikord on nad märkimisväärselt õitsenud. Üks tuntud näide on sooalade sooasukad perekonnast Spartina. Üks liik, S. maritima (alloleval pildil), on leitud Euroopa ja Aafrika rannikul asuvatest soodest. Teine liik, S. alterniflora, toodi Suurbritanniasse Põhja-Ameerika idaosast umbes 1800. aasta paiku ja levis seejärel laialdaselt, moodustades suuri kohalikke kolooniaid.

Nisu

Üheks olulisemaks polüploidseks taimerühmaks võib pidada nisu perekonda Triticum (alloleval pildil). Maailma levinuimal teraviljakultuuril, pehmel nisul (T. aestivum) on 2n = 42. Pehme nisu tekkis vähemalt 8000 aastat tagasi, arvatavasti Kesk-Euroopast kultiveeritud nisu loodusliku hübridisatsiooni tulemusena, millel on 2n = 28, sama perekonna loodusliku teraviljaga, mille 2n = 14. Metsik rohi kasvas arvatavasti nisukultuuride seas nagu umbrohi. Pehme nisu tekitanud hübridiseerumine võis toimuda mõlema vanemaliigi populatsioonides aeg-ajalt esinevate polüploidide vahel.

Tõenäoliselt niipea, kui esimeste põllumeeste põldudele ilmus 42-kromosoomiline nisu oma kasulike omadustega, märkasid nad seda kohe ja valisid selle edasiseks kasvatamiseks. Üks selle vanemvorme, 28-kromosoomiline kultiveeritud nisu, sai alguse kahe Lähis-Ida metsiku 14-kromosoomilise liigi hübridisatsioonist. Nisuliike, mille 2n = 28, kasvatatakse jätkuvalt koos 42 kromosoomiga. Need 28-kromosoomilised nisud on nende valgu suure kleepuvuse tõttu pasta tootmise peamine teraviljaallikas. Seda rolli mängib polüploidsus.

triticosecale

Viimaste aastate uuringud on näidanud, et hübridiseerimise teel saadud uued liinid võivad parandada põllumajanduslikku tootmist. Polüploidsust kasutatakse aretuses laialdaselt. Eriti paljutõotav on Triticosecale, nisu (Triticum) ja rukki (Secale) inimtekkeliste hübriidide rühm. Mõned neist, ühendades nisu produktiivsuse ja rukki vastupidavuse, on kõige vastupidavamad lineaarsele roostele, mis põhjustab põllumajandusele suurt kahju. Need omadused on eriti olulised troopika ja subtroopika mägismaal, kus rooste on peamine nisu kasvatamist piirav tegur. Triticosecale kasvatatakse nüüd laialdaselt ja see on Prantsusmaal ja teistes riikides laialdaselt populaarseks saanud. Kõige kuulsam on selle teravilja 42-kromosoomiline liin. See saadi kromosoomide arvu kahekordistamisel pärast 28 kromosoomiga nisu hübridiseerimist 14 kromosoomilise rukkiga.

Polüploidide mitmekesisus

Looduses valitakse need välja välistingimuste mõjul, mitte inimtegevuse tõttu. Nende tekkimine on üks olulisemaid evolutsioonimehhanisme. Tänapäeval on maailma taimestikus esindatud palju polüploide (üle poole kõigist taimeliikidest). Nende hulgas on palju tähtsamaid põllukultuure – mitte ainult nisu, vaid ka puuvill, suhkruroog, banaan, kartul ja päevalilled. Sellesse loendisse saate lisada enamiku kaunitest aia lilledest - krüsanteemid, pansikad, daaliad.

Nüüd teate, mis on polüploidsus. Selle roll põllumajanduses, nagu näete, on väga suur.