Co je to polyploidie? Jakou roli hraje v chovu av přírodě

Po přečtení tohoto článku se dozvíte, co je polyploidie. Zvažujeme, jakou roli hraje. Zjistíte také, jaké druhy polyploidií existují.

Tvorba polyploidů

Za prvé, řekněte nám o tom, co se rozumí pod pojmem této záhadné slovo. Buňky nebo jedinci s více než dvěma sadami chromozomů se nazývají polyploidy. Polyploidní buňky s nízkou frekvencí jsou výsledkem „chyby“ mitózy. K tomu dochází, když jsou chromozomy dělí, a dojde cytokinesis. Tak buňky mohou být vytvořeny z zdvojnásobit počet chromozomů (diploidů). Jsou-li procházející mezifázi, se podělí, to může vést k (sexuálně nebo asexuálně) nových jedinců, jejichž buňky budou mít dvakrát tolik chromozómů než jejich rodiče. V důsledku toho je proces tvorby - to je polyploidie. Polyploidní rostliny mohou být produkovány s použitím uměle kolchicin - alkaloid potlačování tvorby mitotického vřeténka porušením tvorbu mikrotubulů.

Vlastnosti polyploidů

V těchto rostlinách je variabilita často výrazně užší než variabilita diploidů, jelikož každý gen je reprezentován alespoň ve zdvojených číslech. Při rozštěpení u potomků homozygotních pro některé recesivní gen jedinci by jen 1/16 namísto 1/4 diploidů. (V obou případech se předpokládá, že frekvence recesivní alely je 0,50.) Polyploidie zvláštní samosprášení, což dále snižuje jejich těkavost, a to navzdory skutečnosti, že jejich příbuzné diploidní výhodou křížovou opylovány.

Kde se polyploidy setkávají

Takže jsme odpověděli na otázku, co je polyploidie. A kde se vyskytují takové rostliny?

Některé polyploidy jsou lépe uzpůsobeny k suchým místům nebo nižším teplotám než původní diploidní formy, zatímco jiné jsou lépe přizpůsobeny speciálním typům půd. Kvůli tomu mohou osídlit místa s extrémními podmínkami existence, kdy by jejich diploidní předkové pravděpodobně zahynuli. S malou četností se vyskytují v mnoha přírodních populacích. Jsou lehčí než odpovídající diploidy, vstupují do nesouvisejících křižovatek. V tomto případě lze okamžitě získat plodné hybridy. Méně často se polyploidy hybridního původu tvoří dvojnásobným počtem chromozomů ve sterilních diploidních hybridech. To je jeden ze způsobů, jak obnovit plodnost.

První dokumentovaný případ polyploidie

Bylo to méně obvyklým způsobem, kdy vznikly polyploidní hybridy mezi ředkvičky a zelím. Toto byl první dobře zdokumentovaný případ polyploidie. Oba rody patří k rodině křižovatky a jsou úzce příbuzné. V somatických buněk a u obou druhů je 18 chromozomů a v první metafázi meiózy je vždy nalezeno 9 párů chromozomů. S určitými obtížemi byl mezi těmito rostlinami získán hybrid. V meióze měl 18 nepárových chromozomů (9 z ředkvičky a 9 z kapusty) a byl zcela sterilní. Mezi těmito hybridními rostlinami vznikl spontánně vytvořený polyploid, ve kterém byly v somatických buňkách během meiózy pravidelně vytvořeny 36 chromozomů a 18 párů. Jinými slovy, polyploidní hybrid měl všech 18 chromozomů, jak ředkviček, tak zelí, a fungovali normálně. Tento hybrid byl poměrně plodný.

Polyploidní buriny

Některé polyploidy vznikly jako plevele na místech spojených s lidskými aktivitami a někdy dosáhly úžasné prosperity. Jedním z dobře známých příkladů jsou obyvatelé solných bažin z rodu Spartina. Jeden druh, S. maritima (na obrázku níže), se vyskytuje v bažinách podél břehů Evropy a Afriky. Jiný druh, S. alterniflora, byl představen ve Velké Británii od východu severní Ameriky kolem roku 1800 a následně se rozšířil, vytvářející velké místní kolonie.

Pšenice

Jedna z nejdůležitějších polyploidních skupin rostlin může být považována za rodu Triticum pšenice (na obrázku níže). Nejrozšířenější kultura chleba na světě - měkká pšenice (T. aestivum) - má 2n = 42. Pšenice měkká tam byl nejméně před 8000 lety, pravděpodobně ve střední Evropě, v důsledku přirozené hybridizace pěstovaných pšenice, která se 2N = 28, s divokým obilovin ze stejného druhu, které mají 2n = 14. divokou trávou, zřejmě rostl jako plevel mezi pšenici. Hybridizace, vedla k měkké pšenice, může nastat mezi objeví polyploidie čas od času v populacích obou rodičovských druhů.

Je pravděpodobné, že jakmile se na okraji prvních zemědělců objevila 42-chromozomální pšenice s užitečnými vlastnostmi, okamžitě si ji všimli a vybrali ji pro další kultivaci. Jedna z jeho rodičovských forem, 28-chromozomem pěstovaná pšenice, vznikla jako výsledek hybridizace dvou divokých 14 chromozomů z Blízkého východu. Typy pšenice, s 2n = 28, a nyní pokračuje být kultivovaný spolu s 42-chromozom. Taková 28-chromozomální pšenice je hlavním zdrojem zrna pro výrobu makaronů díky vysoké lepivosti jejich bílkovin. To je role polyploidních her.

Triticosecale

Nedávné studie ukázaly, že nové linie získané hybridizací mohou zlepšit zemědělskou produkci. Polyploidie v chovu se používá velmi široce. Zvláště slibná je Triticosecale, skupina umělých hybridů mezi pšenicí (Triticum) a žito (Secale). Některé z nich, které kombinují produktivitu pšenice s nenáročností žita, jsou nejvíce odolné vůči lineární rezivě - chorobě, která způsobuje velké škody na zemědělství. Tyto vlastnosti jsou zvláště důležité v horských oblastech tropů a subtropů, kde je hlavní hrdza omezující faktor pěstování pšenice. Triticosecale je nyní pěstována ve velkém měřítku a získala širokou popularitu ve Francii a dalších zemích. Řada 42 chromozomů této kultury obilí je nejznámější. Získalo se zdvojnásobením počtu chromozomů po hybridizaci 28-chromozomové pšenice s 14-chromozomálním ražem.

Rozmanitost polyploidů

V přírodě se vybírají pod vlivem vnějších podmínek a nikoli kvůli lidské činnosti. Jejich vznik je jedním z nejdůležitějších evolučních mechanismů. V naší době je ve světové flóře zastoupeno mnoho polyploidů (více než polovina všech rostlinných druhů). Mezi nimi patří mnoho nejdůležitějších plodin - nejen pšenice, ale i bavlny, cukrová třtina, banány, brambory a slunečnice. Do tohoto seznamu můžete přidat nejkrásnější zahradní květiny - chryzantémy, macešky, dahlias.

Nyní víte, co je polyploidie. Jeho role v zemědělství, jak vidíte, je velmi dobrá.