Полиплоидия, классификация. Полиплоидные ряды. Экспериментальное получение полиплоидов

Полиплоидия - увеличение числа наборов хромосом в клетках организма, кратное гаплоидному (одинарному) числу хромосом; тип геномной мутации.

Половые клетки большинства организмов гаплоидны (содержат один набор хромосом – n), соматические – диплоидны (2n). Организмы, клетки которых содержат более двух наборов хромосом, называются полиплоидами: три набора – триплоид (3n), четыре – тетраплоид (4n) и т. д. Наиболее часто встречаются организмы с числом хромосомных наборов, кратным двум, – тетраплоиды, гексаплоиды (6 n) и т. д. Полиплоиды с нечётным числом наборов хромосом (триплоиды, пентаплоиды и т. д.) обычно не дают потомства (стерильны), т. к. образуемые ими половые клетки содержат неполный набор хромосом – не кратный гаплоидному.

Полиплоидия может возникнуть при нерасхождении хромосом в мейозе. В этом случае половая клетка получает полный (нередуцированный) набор хромосом соматической клетки (2n). При слиянии такой гаметы с нормальной (n) образуется триплоидная зигота (3n), из которой развивается триплоид. Если обе гаметы несут по диплоидному набору, возникает тетраплоид. Полиплоидные клетки могут возникнуть в организме при незавершённом митозе: после удвоения хромосом деления клетки может не происходить, и в ней оказываются два набора хромосом. У растений тетраплоидные клетки могут дать начало тетраплоидным побегам, цветки которых будут вырабатывать диплоидные гаметы вместо гаплоидных. При самоопылении может возникнуть тетраплоид, при опылении нормальной гаметой – триплоид. При вегетативном размножении растений сохраняется плоидность исходного органа или ткани. В результате полиплоидии у полиплоидов увеличивется размер листьев, генеративных органов, увеличивается длительность вегетативного периода.

У животных полиплоидия встречается очень редко.

Классификация полиплоидов:

Эуплоидия (кратное увеличение числа хромосом):

1. Автополиплоидия - наследственное изменение, кратное увеличение числа наборов хромосом в клетках организма одного и того же биологического вида. На основе искусственной автополиплоидии синтезированы новые формы и сорта ржи, гречихи, сахарной свёклы и других растений.

2. Аллополиплоидия - кратное увеличение количества хромосом у гибридных организмов. Возникает при межвидовой и межродовой гибридизации.

Анеуплоидия (некратное увеличение набора хромосом) - явление, при котором клетки организма содержат число хромосом, некратное гаплоидному.

Полиплоидные ряды – увеличение основного числа хромосом внутри вида, рода, семейства.

Полиплоидный ряд пшеницы: x=7, 2x=14 (однозернянка)

4x=28 (твёрдая пшеницы), 6x=42 (мягкая пшеница).

Картофель:

x=12, 2x=24, 4x=48, 6x=72

Земляника:

x=7, 2x=14 (лесная земляника), 4x=28 (степная земляника), 6x=46 (южная земляника), 8x=56 (садовая земляника), 10x=70 (клубника).

Методы получения:

Физические методы: температура воздействия, облучение (x и γ-лучи), тетраплоиды табака.

Химические методы: эфир, хлороформ, закись азота, колхицин (самый эффективный). Колхицин (C₂₂H₂₅O₆N) – бесцветные кристаллы, обрабатываемые в низких концентрациях (0,01-0,2%). Им обрабатывают проростки семян, бутоны, клубни.

Генетический метод: получение полиплоидов в результате межвидовых и межрядовых скрещиваний.