Полиплоидия, анеуплоидия, гаплоидия. Паолиплоидные ряды. Классификация полиплоидов. Рол полиплоидов в эволюции и селекции

Полиплоидия. Изучение хромосомного состава и культурной флоры показало, что ряд

Важнейших с/х растений представляет собой полиплоидные формы. Они встречаются среди зерновых, плодовых, ягодных, цитрусовых, технических, лекарственных, декоративных и других культур

Когда та или иная с/х культура представлена в производстве видами разной плоидности, то обычно более продуктивны формы с большим числом хромосом. Примерами полиплоидных культурных растений могут также служить: овес (2п = 42), картофель (2п = 48), длинноволокнистый и тонковолокнистый хлопчатник (2п =52), табак (2п = 48) и др. Однако у отдельных культур в природе не обнаружено полиплоидных видов. Так, культурные виды ржи (2п = 14), ячменя (2п = 14), свеклы (2п = 18) представлены только диплоидными формами.

Сравнительно недавно о полиплоидии говорилось лишь в специальной цитологической и генетической литературе. В селекции растений полиплоидию стали применять непосредственно в качестве практического прием для создания новых сортов и гибридов сельскохоз-х культур, после того как нашли эффективный метод получения желаемых полиплоидных форм.

Типы полипоидов. Полиплоиды подразделяют на два основных типа: аутополиплоидыналл о полиплоиды. У первых увеличение числа наборов хромосом происходит за счет одного и того же генома (например, АА + АА = АААА), у вторых - путем суммирования геномов разных видов (А + В = АВ, затем удвоение числа хромосом - ААВВ).

Большой интерес селекционеров к явлению полиплоидии обусловлен тем, что она вызывает глубокие и разносторонние изменения в признаках и свойствах организмов; некоторые из них являются полезными. По внешним признакам полиплоиды обычно характеризуются гигантизмом. Объясняется это прежде всего увеличением у них размеров клеток. Однако, если новое число хромосом больше оптимального, полиплоиды бывают развиты хуже, чем исходные растения. Для различных видов растений обычно характерен свой оптимальный уровень плоидности, после достижения которого при дальнейшем увеличении числа хромосом интенсивность роста растений снижается и начинают проявляться вредные для организма последствия. Этим обусловлена разная реакция различных типов культурных растений на индуцирование у них полиплоидии. Неодинаковая реакция наблюдается у разных генотипов внутри вида.

Установлено следующее: 1) растения с небольшим числом хромосом, лучще реагируют на их удвоение, чем растения с высоким числом хромосом; 2) работа с аллогамными растениями дает лучшие результаты, чем с аутогамными.

Плодовитость искусственно полученных полиплоидов обычно ниже, чем диплоидов. В этом отношении наблюдаются существенные различия между аутополиплоидами и аллополиплоидами. Наиболее сильно фертильность снижается у аутополиплоидов, что связано с нарушениями процесса мейоза. Это затрудняет их практическое использование, особенно у культур, возделываемых для производства семян (зерновые, зерновые бобовые, масличные и др.). Иначе обстоит дело с плодовитостью у аллополиплоидов. У них хромосомы каждого типа представлены парами. Поэтому мейоз протекает в основном нормально и плодовитость снижена меньше, чем у аутополиплоидов.

Существуют разные способы получения полиплоидов. Они основываются на том что некоторые химические соединения, в частности колхицин, оказывают наркотическое действие на делящиеся клетки, препятствуя расхождению в митозе сестринских хромосом к противоположным полюсам и образованию дочерних клеток. В результате клеточная перегородка не образуется и сама клетка не делится. Удвоившиеся хромосомы остаются в одной исходной клетке, которая в результате обладает вдвое большим их количеством, чем нормальная клетка. Когда наркотическое действие проходит, клетка вновь приобретает способность к нормальному делению и дает начало двум тетраплоидным клеткам. Таким образом, в дальнейшем тетраплоидность сохраняется, в итоге образуются ткани, побеги и другие органы с удвоенным числом хромосом. В оплодотворенных цветках развиваются семена. Из них вырастает новое тетраплоидное растение, которое обладает всеми характерными для полиплоидов особенностями.

Наиболее эффективен в этом отношении колхицин. В чистом виде он представляет собой желтовато-белый порошок, легко растворимый в воде, спирте и хлороформе. Применение его дало возможность получать полиплоидные формы практически в неограниченных количествах. Кроме колхицина, для этих целей можно использовать также ценафтен, хлористый сангуинарин, гаммексан, лиидан, закись азота и другие вещества. В селекции обычно применяют колхицин.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АНЕУПЛОИДОВ В СЕЛЕКЦИИ. Анеуплоиды, в частности нуллисомики (2n - 2), моносомики (2n - I), грисомики (2n + 1) и другие формы, вначале не находили практического применения. В настоящее время положение коренным образом изменилось. Создание серий моносомных и трисомных линий открыло совершенно новые возможности для генетического анализа и использования его результатов в селекции. Созданные к настоящему времени серии моносомных линий широко используют для изучения наследования различных признаков у пшеницы с учетом генетического вклада каждой отдельной хромосомы. Это касается, прежде всего таких признаков, как устойчивость растений к наиболее вредоносным заболеваниям, качество зерна, высота стебля и др.

Благодаря проведенным исследованиям открываются широкие возможности для генетической инженерии, т. е. манипулирования с отдельными хромосомами или фрагментами хромосом с целью систематического объединения одной особи отдельных хромосом с особо благоприятными наследственными факторами

ГАПЛОИДИЯ И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ В СЕЛЕКЦИИ.

Гаплоиды - это особи обычно диплоидных или аллополиплоидных видов, в соматических клетках которых содержится в 2 раза меньше хромосом, чем у исходных форм. При этом из каждой пары гомологичных хромосом представлена только одна хромосома. Явление гаплоидии (моноплоидии) привлекает все большее внимание селекционеров. Использование гаплоидных растений позволяет решать целый ряд как теоретических, так и практических вопросов гаплоидия у высших растений дает возможность глубже изучать их генетику и эволюцию. Она может быть использована для определения геномного состава видов и уточнения их таксономического положения, изучения влияния дозы геномов в полиплоидных рядах, выяснения происхождения и генетических причин апомиксиса и для решения других вопросов. На этом явлении основаны методы получения из гаплоидов гомозиготных диплоидных линий, а также наиболее удачных рекомбинаций генов при комбинационной селекции. Исследование гаплоидов также имеет большое значение для разработки закономерностей наследовании количественных признаков одного из важных и сложных paзделов генетики, имеющего непосредственную связь с селекцией.

82. Теоретические основы растениеводства и технологий возделывания с/х культур.

Урожай-это продукция которая получена в результате выращивания культуры.

Урожайность- урожай культуры с ед. площади, характеризует способность культуры и сорта давать урожай той или иной величины, определяет уровень ее продуктивности. Потенциальная Ур-ть наиб. ур-ть сорта, обусловленная ее генотипом, кот. может реализоваться при обеспечении растений всеми факторами роста и развития. ДВУ-реальная урожайность.Урожайность в производстве - ур-ть. кот будет получена при использовании той или иной технологии.

Теоретическая основа растениеводства - биология, кот. вскрывает особенности развития растений и дает достаточно полное представление об их требованиях к факторам среды. Управление раетением - это удовлетворение растений различными факторами на каждом этапе его развития. Рост - увеличение размеров и массы. Развитие - качественное изменение структуры и функций отдельных органов растений в онтогенезе, переход из одной фазы в другую. Онтогенез - развитие от семени до семени (у однолетних -от прорастания до отмирания растение). Вег. период - у одн.-от посева до созревания, у мн -от начала весеннего пробуждения до осеннего прекращения роста. Вегетативный период - от всходов до бутонизации. Генеративный период - от начала бутонизации до полного созревания. Органогенез - рост органов. Фаза роста - это условно выбранные периоды онтогенеза, в кот. происходят важные физиологические и морфологические изменения. Фитоценоз – раст. сообщество, многолетний устой сообщества - луговая, лесная растительность. Агроценоз - это одновидовые или многовидовые сообщества растений искусственно созданные человеком. Принципы классификации культурных растений: 1. По относительной продол-ти роста рас-й в высоту: - рас-я короткого периода роста - соцветие развивается в результате дифференциации точки роста; растения длинного периода - соцветие образуется в пазухах листьев (горох, гречиха). 2. По циклу развития в онтогенезе однолет., двулет., многол., однократноплодоносящие (монокарпики), неоднократноплодоносящие (поликарпики). 3. Растения по длине дня или фотопериода: растения длин. (северные широты) и корот. дня. Определены территориальные центры: 1. Уральский, западно- и восточно-сибирские р-ны - специализация зерн. к-ры. 2. Дальне-Восточный – рис, соя, картофель. 3. Северо-западный (Тв обл) - лен-долгунец, картофель. 4 Волго-Вятский - картофель, зерновые, сахарная свекла. 5. Центрально-Черноземный - сах. свекла, подсолнечник, эфиро-масличные, картофель. 6. Поволжье - сах. свекла, картофель, бахчевые, зерновые. 7. Северо-Кавказкий - зерновые, сах.свекла. Классификация факторов внешней среды: 1. нерегулируемые - сумма акт. t, ФАР, сумма осадков, расп-е осадков по декадам, скор-ь ветра, относит, W воздуха, толщина снеж/ покрова, мех. состав почвы.

2. частичнорегулируемые - мин. питание, W почвы, водная и ветровая эрозия, гумусированность почвы, микробиологич активность почвы. 3. регулируемые -культура, сорт, засоренность, пораженность посевов, повреждение насекомыми, рН почвы, аэрация почвы, обеспеченность микроэлементами.