Геномни: - полиплоидизация (образуването на организми или клетки, чийто геном е представен от повече от два (3n, 4n, 6n и т.н.) комплекта хромозоми) и анеуплоидия (хетероплоидия) - промяна в броя на хромозомите, която не е множествена хаплоиден набор(виж Инге-Вечтомов, 1989). В зависимост от произхода на хромозомните набори сред полиплоидите се разграничават алополиплоиди, които имат набори от хромозоми, получени чрез хибридизация от различни видове, и автополиплоиди, при които броят на хромозомните набори от собствения им геном се увеличава с кратно на n.

Полиплоидията (на старогръцки πολύς - многоброен, πλοῦς - голям опит и εἶδος - вид) е многократно увеличаване на броя на хромозомите в една еукариотна клетка. Полиплоидията е много по-разпространена сред растенията, отколкото сред животните. Сред двудомните животни е описано при нематоди, по-специално кръгли червеи, както и при редица земноводни. Изкуствената полиплоидия се причинява от отрови, които разрушават вретеното, като например колхицин. Има автополиплоидия и алополиплоидия. Автополиплоидия - наследствена промяна, многократно увеличаване на броя на наборите от хромозоми в клетките на един и същ организъм биологични видове. Въз основа на изкуствена автополиплоидия са синтезирани нови форми и сортове ръж, елда, захарно цвекло и други растения.

за растителни полиплоиди, ди-, три-, тетраплоиди и т.н., имащи съответно две, три, четири и т.н. повторения на един и същи геном. Такива полиплоиди могат да възникнат спонтанно в резултат на полиплоидизация на соматични растителни клетки, което води до мозайки - индивиди, съдържащи както диплоидни, така и полиплоидни тъкани. Често полиплоидни форми се получават от тях чрез вегетативно размножаване различни частирастения.

За изкуствено получаване на полиплоиди се използват агенти, които блокират разминаването на дублирани хромозоми; например, алкалоидът колхицин и други митотични отрови, като винбластин, пречат на полимеризацията на тубулина и по този начин блокират хромозомната сегрегация. Камфорът причинява ендомитотична полиплоидизация в дрождите, срещу които по-специално колхицинът не е ефективен.

Друг начин за възникване на автополиплоиди в растенията е образуването на нередуцирани микро- и макроспори, които могат да възникнат под въздействието на повишаване или понижаване на температурата, действието наркотични веществаи т.н. В тези случаи хромозомите не се конюгират в профаза I и могат да бъдат включени в едно ядро ​​в телофаза I. Тогава това ядро ​​претърпява деление II и образува не четири, а две клетки - диади. Възможно е и нарушение на второто разделение на мейозата. И в двата случая в крайна сметка се образуват нередуцирани диплоидни поленови зърна или яйца.

Обичайно е да се прави разлика между балансирани полиплоиди с четен брой набори от хромозоми: 4i, 6p, 8p и т.н. - и небалансирани полиплоиди с нечетна плоидност: Zp, 5p, In и др. Последните обикновено имат намалена плодовитост, тъй като има е нечетно повторение на всяка хромозома, което създава пречка за тяхното редовно конюгиране и последващо разпределение в мейозата. Този проблем не възниква при балансирани полиплоиди.

Най-често дори плоидността е оптимална; например, опрашването на тетраплоиден сорт ръж с прашец от диплоиден сорт води до образуването на триплоидни ембриони, които умират на ранни етапиразвитие.

Въпреки това, в много растения триплоидите показват признаци на по-голяма мощност и по-висока продуктивност от диплоидите или тетраплоидите.

Във всеки случай, получаването на първична полиплоидна форма винаги означава само началото на процеса на селекция, по време на който чрез кръстосване на полиплоиди и последваща рекомбинация е възможно да се оптимизира експресията на признаците и да се получат хармонично развити растения.

Алополиплоидията е многократно увеличаване на броя на хромозомите в хибридни организми. Възниква при междувидова и междуродова хибридизация. Много растения са естествени полиплоиди. Най-често обаче техните полишуидни серии не са резултат от автополиплоидизация, а следствие от комбинацията на различни геноми чрез хибридизация. Очевидно при хибридизиране на два различни вида, дори и с същото числотрудно е да се очакват хромозоми в получения амфихаплоид нормален курсмейоза. Хромозомната конюгация в профаза I на мейозата ще бъде нарушена поради липсата на хомолози. Ако геномите А и В, обединени в амфихаплоид, се удвоят (AABB), т.е. настъпи полиплоидизация, тогава плодовитостта на такъв амфидиплоид или алотетраплоид ще бъде възстановена, тъй като сега хромозомите могат да образуват нормални двойки по време на конюгация. Всъщност точно това се прави при синтезирането на нови форми чрез далечна хибридизация.

Експериментите напълно потвърждават теорията на O. Vinge (1917), според която полиплоидните серии в природата възникват чрез хибридизация на видовете и последващото удвояване на двата родителски набора хромозоми. Много растения наистина са алополиплоиди. Например, пшеницата Triticum destivum (2l = 42) има геномна формула: AABBDD, т.е. тя е хексаплоид с три различни генома. Неговите AB геноми съответстват на друг вид пшеница, алотетраплоидния T. dicoccum. Третият геном, D, най-вероятно идва от трева от друг род - Aegilops squarrosa, която има 14 хромозоми.

Често геномите, които изграждат алополиплоидите, съдържат хомоложни гени и цели участъци от хромозоми, които се наричат ​​хомеологични. Хомеологията на хромозомите се разкрива от тяхната способност да претърпят хомеологична конюгация от отделни региони, съдържащи хомоложни гени, което се демонстрира най-добре чрез изучаване на аберантни мейози в амфихаплоиди. Сегрегацията в хомоложни гени в алополиплоидите често има характера на некумулативен или кумулативен полимер.

Нарушения на плоидността при хора:

При хората, както и при по-голямата част от многоклетъчните животни, повечето клетки са диплоидни. Само зрелите полови клетки или гамети са хаплоидни. Нарушенията на плоидността (както анеуплоидията, така и по-рядко полиплоидията) водят до сериозни болестни промени. Примери за анеуплоидия при хора: Синдром на Даун - тризомия на 21-ва хромозома (21-вата хромозома е представена от три копия), Синдром на Клайнфелтер - излишна Х хромозома (XXY), Синдром на Търнър - нулизомия на една от половите хромозоми (X0). Описани са също тризомия на Х-хромозомата и случаи на тризомия на някои други автозоми (в допълнение към 21-вия). Примерите за полиплоидия са редки, но са известни абортивни триплоидни ембриони, триплоидни новородени (продължителността на живота им не надвишава няколко дни) и диплоидно-триплоидни мозайки.

28. Неразпадане на хромозома и нейното генетични последствия(използвайки примера на дрозофила и хората).

Както показа Морган, когато белооките женски плодови мухи се кръстосват с червенооки мъжки, дъщерите се оказват червенооки, а синовете се оказват белооки. Оказва се обаче, че има редки изключения от това правило. При приблизително една от 2 хиляди мухи във F 1 от такова кръстосване цветът на очите се оказва противоположен: бял при женските и червен при мъжките. Бриджис предполага, че появата на редки мухи е възможна поради неразминаване на Х-хромозомите; с други думи, в случаите, когато X хромозомите не се разделят в мейозата към различни полюси, а се изпращат заедно към един от полюсите, което води до образуването на яйца с две X хромозоми и яйца без X хромозоми.

Ако белоока муха произведе яйцеклетка с две X хромозоми и тази яйцеклетка се оплоди от сперма, съдържаща Y хромозома, двете X хромозоми съдържат гена за бели очи. Бриджис предполага, че белооките женски в потомството на кръстоски между червенооки мъжки и белооки женски се развиват от точно такива зиготи. Когато яйцеклетка, която не съдържа нито една X хромозома, се оплоди от спермата на червеноок мъж, носещ X хромозома, тогава зиготата съдържа една X хромозома, носеща гена за червените очи, и никаква Y хромозома. Бриджис предполага, че такива зиготи се развиват в червенооки мъже. С други думи, хипотезата на Бриджис е, че белооките жени, срещащи се с честота 1:2000, получават две X хромозоми от майка си (и Y хромозома от баща си), докато също толкова редките червенооки мъже получават само една бащина Х хромозома хромозома (и следователно са напълно лишени от Y хромозома).

Хипотезата на Бриджис беше спекулативна, но можеше да бъде тествана експериментално чрез изучаване на хромозомните набори на мухи, които представляват изключение от общо правило. Преките наблюдения показват, че клетките на „изключителните“ белооки жени всъщност съдържат две X хромозоми и една Y хромозома, а клетките на „изключителните“ червенооки мъже имат по една X хромозома, докато те изобщо нямат Y хромозома . По този начин е доказано извън всякакво съмнение, че определен ген е локализиран върху определена хромозома.

Мъжките плодови мушици без Y хромозома са нормални на вид, но са стерилни. Женските с две X хромозоми и една Y хромозома са нормални и плодовити. Мостовете преминават през такива жени (XXY) с мъже с нормални червени очи (XY). Той установи, че около 4% от женските в потомството на такива кръстоски имат бели очи, а около 4% от мъжките имат червени очи; останалите 96% от потомството са червенооки женски и мъжки, възникнали отново в резултат на неразпадане на X хромозомите в мейозата при женските. Той нарече това неразпадане вторично, тъй като се среща в потомството на женските в резултат на първично неразпадане на X хромозомите (и следователно притежаващи две X хромозоми и една Y хромозома). Вторичното недизюнкция възниква със скорост около 1:25, а първичната недизюнкция се появява със скорост 1:2000.

Неразпадането може да е следствие от физическото свързване на X хромозомите, в който случай неразпадането се случва в 100% от случаите.

При хората феноменът на хромозомното неразпадане причинява появата на различни форми на анеуплоидия. Анеуплоидията (на гръцки an + eu + ploos + eidos - отрицателен префикс + доста + множество + видове) е наследствена промяна, при която броят на хромозомите в клетките не е кратен на основния набор. Може да се изрази, например, в присъствието на допълнителна хромозома (n + 1, 2n + 1 и т.н.) или в липсата на каквато и да е хромозома (n - 1, 2n - 1 и т.н.). Анеуплоидия може да възникне, ако хомоложните хромозоми на една или повече двойки не се разделят по време на анафаза I на мейозата. В този случай и двата члена на двойката са насочени към един и същ полюс на клетката и след това мейозата води до образуването на гамети, съдържащи една или повече хромозоми повече или по-малко от нормалното. Това явление е известно като недизюнкция. Когато гамета с липсваща или допълнителна хромозома се слее с нормална хаплоидна гамета, се образува зигота с нечетен брой хромозоми: вместо всеки два хомолога, такава зигота може да има три или само един. Зигота, в която броят на автозомите е по-малък от нормалния диплоиден, обикновено не се развива, но зиготи с допълнителни хромозомипонякога способен на развитие. Но в повечето случаи такива зиготи се развиват в индивиди с изразени аномалии.

Форми: монозомията е наличието само на една от двойката хомоложни хромозоми. Пример за монозомия при хората е синдромът на Търнър, който се характеризира с наличието само на една полова (X) хромозома. Генотипът на такъв човек е X0, полът е женски. Такива жени нямат обичайните вторични полови белези и се характеризират с нисък ръст и близки зърна. Поява сред населението Западна Европае 0,03%.

Тризомията е наличието на три хомоложни хромозоми вместо нормалната двойка.

Най-често срещаната при хората е тризомия 16 (повече от един процент от бременностите). Последицата от тази тризомия обаче е спонтанен аборт през първия триместър.

Сред новородените най-често срещаната е тризомия 21 или синдром на Даун (2n + 1 = 47). Тази аномалия, кръстена на лекаря, който я описва за първи път през 1866 г., е причинена от неразделяне на хромозома 21. Симптомите й включват забавяне умствено развитие, намалена устойчивост към болести, вродени сърдечни аномалии, късо набито тяло и дебел врат, както и характерни гънки на кожата по вътрешни ъглиочи, което създава прилика с представители на монголоидната раса.

Други случаи на автозомно недизюнкция:

Тризомия 18 (синдром на Едуардс)

Тризомия 13 (синдром на Патау)

Спонтанен аборт с тризомия 16

Тризомия 9

Тризомия 8 (синдром на Варкани)

Синдромът на Даун и подобни хромозомни аномалии са по-чести при деца, родени от по-възрастни жени. Точна причинаТова не е известно, но изглежда има нещо общо с възрастта на яйцеклетките на майката.

Случаи на неразпадане на половите хромозоми:

XXX (жените са очевидно нормални, фертилни, понякога забелязани умствена изостаналост, намалена способност за учене, алалия; честота на поява 0,1%)

XXY, синдром на Клайнфелтер (мъже с някои вторични женски полови белези; безплодни; тестисите са слабо развити, малко лицево окосмяване, понякога развиващи се млечни жлези; обикновено ниско нивоумствено развитие)

XYY (високи мъже с различно ниво на умствено развитие;)

Тетразомията (4 хомоложни хромозоми вместо двойка в диплоиден набор) и пентазомията (5 вместо 2) са изключително редки. Примери за тетразомия и пентазомия при хора включват кариотипове XXXX, XXYY, XXXY, XYYY, XXXXX, XXXXY, XXXYY, XYYYY и XXYYY.

29. Пенетрантност – делът на индивидите (в %), при които се е проявил въпросният признак сред всички индивиди от даден генотип.

Експресивността е степента на изразеност на разглеждания признак по отношение на неговата максимална изразеност сред всички индивиди от даден генотип.

Когато се разглежда действието на гена и неговите алели, е необходимо да се вземат предвид не само генните взаимодействия и действието на модифициращите гени, но и модифициращият ефект на средата, в която се развива организмът. Известно е, че цветът на игликата е розов. (P-) - бяло (pp)се унаследява по монохибриден модел, ако растенията се развиват в температурен диапазон 15-25°C. Ако растенията f2отглеждани при температура 30-35°C, тогава всичките им цветове се оказват бели. И накрая, когато се отглеждат F 2 растения при температури около 30 °C, е възможно да се получат различни съотношения от ЗР-:1ррдо 100% растения с бели цветове. Такова променливо съотношение на класовете по време на разделяне в зависимост от условията външна средаили върху условията на генотипната среда (както С. С. Четвериков нарече вариацията на генотипа чрез модифициращи гени) се нарича варира проникване.Тази концепция предполага възможността за проявление или непроявяване на признак в организми, които са идентични по отношение на изследваните генотипни фактори.

Проникването се изразява чрез съотношението на индивидите, проявяващи изследвания признак сред всички индивиди от същия генотип за контролирания (изследвания) ген.

Степента на изразяване на признака може също да зависи от външната среда и модифициращите гени. Например Drosophila, хомозиготна за алела vgvg(рудиментарни крила), показва тази характеристика по-контрастно с понижаване на температурата. Друг признак на Drosophila е липсата на очи. (око)варира от 0 до 50% от броя на фасетите, характерни за дивия тип мухи.

Степента на проявление на различна черта се нарича изразителност.Експресивността обикновено се изразява количествено в зависимост от отклонението на признака от дивия тип.

И двете понятия - пенетрантност и експресивност - са въведени през 1925 г. от Н. В. Тимофеев-Ресовски, за да се опише различната експресия на гените.

Фактът, че една черта може или не може да се появи при индивиди от даден генотип в зависимост от условията или може да варира в зависимост от различни условиясреда, ни убеждава, че фенотипът е резултат от действието (и взаимодействието) на гените в специфичните условия на съществуване на организма.

Нормата на реакция е способността да се реагира на различни условия на развитие. Скоростта на реакция на генотипа трябва да се вземе предвид както по време на експерименти, така и при отглеждане на нови форми на икономически ценни организми. Липсата на промени в проявата на чертата показва, че използваното въздействие не засяга тази норма на реакция, а смъртта на организма показва, че тя вече е извън нормата на реакция. Селекцията на високопродуктивни форми на растения, животни и микроорганизми до голяма степен представлява селекция на организми с тясна и специализирана норма на реакция към такива външни влияния, като торове, обилно подхранване, характер на отглеждане и др.

По този начин генотипът е система от взаимодействащи гени, които се проявяват фенотипно в зависимост от условията на генотипната среда и условията на живот. Само чрез използването на принципите на менделския анализ можем условно да разложим тази сложна система на елементарни признаци - фени и по този начин да идентифицираме отделни, отделни единици на генотипа - гени.

Причинява се изкуствено (напр. от алкалоида колхицин). Много полиплоидни растителни форми имат повече големи размери, повишено съдържание на редица вещества, различно време на цъфтеж и плододаване от изходните форми. Въз основа на полиплоидията са създадени високопродуктивни сортове селскостопански растения (например захарно цвекло).

Значението на думата полиплоидия според речника на медицинските термини:

полиплоидия(Гръцки polyploos множество видове eidos) - многократно увеличаване на броя на наборите от хромозоми в клетките на тялото. Среща се рядко при животни.

Дефиниция на думата "Полиплоидия" според TSB:

Полиплоидия(от гръцки polеploos - многопътен, - множество и йidos - изглед)
многократно увеличаване на броя на хромозомите в растителни или животински клетки. П. е широко разпространен в растителния свят. Среща се рядко сред двудомните животни, главно при кръгли червеи и някои земноводни.
Соматичните клетки на растенията и животните, като правило, съдържат двоен (диплоиден) брой хромозоми (2 n). една от всяка двойка хомоложни хромозоми идва от майчините, а другата от бащините организми. За разлика от соматичните клетки, зародишните клетки имат намален първоначален (хаплоиден) брой хромозоми (n). В хаплоидните клетки всяка хромозома е единична и няма хомоложна двойка. Хаплоидният брой хромозоми в клетките на организми от един и същи вид се нарича основен или основен, а наборът от гени, съдържащи се в такъв хаплоиден набор, се нарича геном. Хаплоидният брой хромозоми в зародишните клетки възниква поради намаляването (намаляването наполовина) на броя на хромозомите в мейозата и диплоидният брой се възстановява по време на оплождането. (Доста често растенията в диплоидна клетка имат така наречените В хромозоми, в допълнение към една от хромозомите. Тяхната роля е малко проучена, въпреки че царевицата, например, винаги има такива хромозоми.) Броят на хромозомите в различните видове растения е много разнообразен. Така един от видовете папрат (Ophioglosum reticulata) има 1260 хромозоми в диплоидния набор, а в най-филогенетично развитото семейство Asteraceae, видът Haplopappus gracilis има само 2 хромозоми в хаплоидния набор.
При P. се наблюдават отклонения от диплоидния брой хромозоми в соматичните клетки и от хаплоидния брой в репродуктивните клетки. С P. могат да възникнат клетки, в които всяка хромозома е представена три пъти (3 n) - триплоид, четири пъти (4 n) - тетраплоид, пет пъти (5 n) - пентаплоид и др. Организми със съответно многократно увеличение на набора от хромозоми - плоидност - в клетките се наричат ​​триплоиди, тетраплоиди, пентаплоиди и др. или най-общо - полиплоиди.
Многократно увеличаване на броя на хромозомите в клетките може да възникне под въздействието на висока или ниска температура, йонизиращо лъчение, химикали, а в резултат на промени във физиологичното състояние на клетката. Механизмът на действие на тези фактори се свежда до нарушаване на хромозомната сегрегация при митоза или мейоза и образуването на клетки с многократно увеличаване на броя на хромозомите в сравнение с оригиналната клетка. От химични агенти, причинявайки смущенияправилно разделяне на хромозомите, най-ефективният алкалоид е колхицинът, който предотвратява образуването на нишки на вретеното на клетъчното делене. (Чрез третиране на семена и пъпки с разреден разтвор на колхицин лесно се получават експериментални полиплоиди в растенията.) P. може да възникне и в резултат на ендомитоза - удвояване на хромозомите без делене на клетъчното ядро. В случай на неразпадане на хромозомите в митоза (митотичен p.) се образуват полиплоидни соматични клетки, в случай на неразпадане на хромозоми в мейоза (meiotic p.), се образуват зародишни клетки с променен, често диплоиден брой хромозоми (; така наречените нередуцирани гамети). Сливането на такива гамети дава полиплоидна зигота: тетраплоид (4 n) - със сливането на две диплоидни гамети, триплоид (3 n) - със сливането на нередуцирана гамета с нормален хаплоид и др.
Появата на клетки с брой хромозоми 3-, 4-, 5-кратно (или повече) от хаплоидния набор се нарича геномни мутации, а получените форми се наричат ​​еуплоидни. Наред с еуплоидията често се среща анеуплоидия, когато клетките се появяват с промяна в броя на отделните хромозоми в генома (например в захарна тръстика, хибриди от пшеница и ръж и др.). Има автополиплоидия - многократно увеличаване на броя на хромозомите от един и същи вид и алополиплоидия - многократно увеличаване на броя на хромозомите в хибридите при кръстосване на различни видове (междувидова и междуродова хибридизация).
При полиплоидните форми на растенията често се наблюдава гигантизъм - увеличаване на размера на клетките и органите (листа, цветя, плодове), както и увеличаване на съдържанието на редица химикали, промени във времето на цъфтеж и плододаване . Тези характеристики се наблюдават по-често при кръстосано опрашващи се форми, отколкото при самоопрашващи се форми. Икономически полезните качества на полиплоидите отдавна привличат вниманието на селекционерите, което доведе до развитието на работата по изкуственото производство на полиплоиди, които представляват важна променливост и могат да се използват като изходен материал за развъждане (например триплоидно захарно цвекло, тетраплоидно детелина, репички и др.). Често срещан недостатък на автополиплоидите е ниската плодовитост. Въпреки това, след продължителна селекция е възможно да се получат линии с доста висока плодовитост. Добри резултати се получават чрез създаване на изкуствени синтетични популации, съставени от най-плодотворните линии автополиплоиди на някои кръстосано опрашващи се растения, като ръжта.
Алополиплоидите са не по-малко важни в селекцията. Хромозомните набори, които изграждат алополиплоидите, не са еднакви. те се различават по набора от гени, които съдържат, а понякога и по формата и броя на хромозомите. При кръстосване на растения от различни родове, като ръж и пшеница, се появява хибрид с хаплоидния набор на ръжта и хаплоидния набор на пшеницата. Такъв хибрид е стерилен и само удвояването на броя на хромозомите на всяко растение, т.е. получаването на амфидиплоиди, може да нормализира мейозата и да възстанови плодовитостта. Алополиплоидията може да бъде метод за синтезиране на нови форми на базата на хибридизация. Класически пример за такъв синтез е продукцията на G.D.

Полиплоидия , увеличаване на броя на наборите от хромозоми в клетките на тялото, кратно на хаплоидния (единичен) брой хромозоми; вид геномна мутация. Зародишните клетки на повечето организми са хаплоидни (съдържат един набор от хромозоми - n), соматичните клетки са диплоидни (2n). Наричат ​​се организми, чиито клетки съдържат повече от два комплекта хромозоми полиплоиди:

• три комплекта – триплоидни (3n),
• четири – тетраплоид (4n) и др.

Най-често срещаните организми с брой хромозомни набори, кратен на две, са тетраплоиди, хексаплоиди (6 n) и др. Полиплоидите с нечетен брой комплекти хромозоми (триплоиди, пентаплоиди и т.н.) обикновено не произвеждат потомство (стерилни), тъй като половите клетки, които образуват, съдържат непълен набор от хромозоми - не кратен на хаплоидния.

Полиплоидията може да възникне, когато неразпадане на хромозомите в мейозата. В този случай полова клеткаполучава пълен (нередуциран) набор от хромозоми соматична клетка(2n). Когато такава гамета се слее с нормална (n), се образува триплоидна зигота (3n), от която се развива триплоид. Ако и двете гамети носят диплоидния набор, възниква тетраплоид. Полиплоидните клетки могат да възникнат в тялото, когато непълна митоза: След удвояване на хромозомите клетъчното делене може да не настъпи и завършва с два комплекта хромозоми. В растенията тетраплоидните клетки могат да дадат началото на тетраплоидни издънки, чиито цветове ще произвеждат диплоидни гамети вместо хаплоидни. Самоопрашването може да доведе до тетраплоид, докато опрашването от нормална гамета може да доведе до триплоид. По време на вегетативното размножаване на растенията плоидността на оригиналния орган или тъкан се запазва.

Полиплоидията е широко разпространена в природата, но сред различни групиорганизмите са представени неравномерно. Голяма стойностТози тип мутация възниква в еволюцията на диви и култивирани цъфтящи растения, сред които около 47% от видовете са полиплоиди. Висока степенплоидността е характерна за протозоите - броят на наборите от хромозоми в тях може да се увеличи стотици пъти. Сред многоклетъчните животни полиплоидията е рядка и е по-характерна за видове, които са загубили нормалния полов процес - хермафродити, като земните червеи и видове, при които яйцата се развиват без оплождане (партеногенеза), като някои насекоми, риби, саламандри.

Една от причините, поради които полиплоидията при животните е много по-рядко срещана, отколкото при растенията, е, че растенията могат да се самоопрашват и повечето животни се възпроизвеждат чрез кръстосано оплождане, което означава, че полученият полиплоиден мутант се нуждае от двойка - същият мутант - полиплоид на друг пол. Вероятността за такава среща е изключително ниска. Доста често при животните клетките на отделните тъкани са полиплоидни (например при бозайници - чернодробни клетки).

Полиплоидните растения често са по-жизнеспособни и плодородни от нормалните диплоиди. Тяхната по-голяма устойчивост на студ се доказва от увеличаването на броя на полиплоидните видове във високите географски ширини и планините.

Тъй като полиплоидните форми често имат ценни икономически характеристики, изкуствената полиплоидизация се използва в растениевъдството за получаване на първоначален разплоден материал. За тази цел те използват специални мутагени(алкалоид колхицин), нарушаващ сегрегацията на хромозомите при митоза и мейоза. Получени са добивни полиплоиди от ръж, елда, захарно цвекло и други културни растения; стерилните триплоиди на диня, грозде и банани са популярни поради плодовете си без семена.

Използването на далечна хибридизация в комбинация с изкуствена полиплоидизация позволи на местните учени през 1-вата половина. 20 век за първи път за получаване на плодородни полиплоидни хибриди на растения (G.D. Karpechenko, тетраплоиден хибрид на репичка и зеле) и животни (B.L. Astaurov, тетраплоиден хибрид на копринена буба).

Методът на полиплоидията се използва широко от селекционерите за създаване на нови сортове растения. Същността този процессе състои от увеличаване на броя на комплектите хромозоми в клетките на тъканите на тялото, кратно на единичен (хаплоиден) набор от хромозоми. В резултат на това се увеличава размерът на самите клетки и на целия организъм като цяло. Това е фенотипна проява на полиплоидия.

Тези организми, чиито клетки имат повече от два комплекта хромозоми, се наричат ​​полиплоиди. Така триплоидите съдържат три комплекта, тетраплоидите - четири, пентаплоидите - пет и т.н. Полиплоидите, които имат нечетен набор от хромозоми, са стерилни поради факта, че техните зародишни клетки с непълен набор от хромозоми, а не кратен на хаплоидния, не се делят. Те не дават потомство. Доказано е, че увеличаването на броя на хромозомите повишава устойчивостта на растенията патогенни микроорганизмии някои други неблагоприятни факторивъншна среда, по-специално радиация. Това се обяснява с факта, че ако една или две хомоложни хромозоми са повредени, останалите остават непокътнати. По този начин полиплоидните организми са по-жизнеспособни от диплоидните.

Появата на полиплоидия

Причината е неразделяне на хромозомите по време на мейозата. В този случай зародишната клетка има пълен набор от соматични клетки. Ако такава гамета се слее с нормална, се получава триплоидна зигота, която води до триплоид. При условие, че две гамети съдържат диплоиден набор, тяхното сливане води до образуването на тетраплоид.

Също така полиплоидните организми могат да се появят по време на незавършена митоза. Така че, ако след удвояването на клетките няма клетъчно делене, тогава резултатът е тетраплоид. Тетраплоидните зиготи са предшествениците на тетраплоидните издънки и диплоидните гамети ще се образуват в цветята вместо хаплоидните. При самоопрашване може да се образува тетраплоид, а при нормално опрашване от гамета - триплоид. Ако растението се размножава вегетативно, първоначалната плоидност се запазва. IN дивата природаПолиплоидията е широко разпространена, но е неравномерно представена сред различните съобщества от растителни и животински организми. Този тип мутация играе важна роляв еволюционните трансформации на диви и култивирани покритосеменни растения, сред които около 50% от видовете са полиплоиди.

Тъй като полиплоидните растения се характеризират с ценни икономически свойства, изкуствената полиплоидизация се използва в растениевъдството за получаване на разплоден материал. За тази цел при селекцията се използват специални мутагени, например колхицин, който нарушава сегрегацията на хромозомите при мейоза и митоза.

Приблизително 80% от съществуващите в момента сортове от различни видове култивирани растения са полиплоиди. Те включват зеленчукови и овощни култури, зърнени култури, цитрусови плодове, промишлени, декоративни и лечебни растения. Ярък пример за резултата от полиплоидията е триплоидното захарно цвекло, което за разлика от обикновеното захарно цвекло има по-висок добив на вегетативна маса и по-големи размери на кореноплодите, съчетани с повишеното им съдържание на захар и устойчивост на различни заболявания. Но триплоидните растения не дават потомство. Следователно животновъдите могат да получат хибридни семена само чрез кръстосване на тетраплоидни и диплоидни форми. Благодарение на доказана стерилност на триплоидни хибриди са получени безсеменни плодове от диня, грозде и банани, които са много търсени.

Има следните видове полиплоидия: автополиплоидия и алополиплоидия. Първият тип е описан по-горе. При алополиплоидията учените комбинираха метода на изкуствената полиплоидия с дистанционна хидризация. По този начин са получени плодородни хибриди на растения, например репички и зеле, пшеница и ръж, пшеница и житна трева. Тези хибриди имат високи добиви, студоустойчивост, непретенциозност и устойчивост на болести.

Какво е полиплоидия? Вероятно всеки знае, че човек получава 23 хромозоми от баща си и майка си при зачеването. Хората могат да бъдат наречени диплоиди („ди“ означава „два“ и „плоид“, което означава „означава“, отнасящи се до хромозоми или части от ДНК), защото получават само два комплекта. Всеки организъм с повече от два комплекта хромозоми се нарича полиплоиден. Кои са някои примери за полиплоидия при растения, животни и хора? Какви видове има?

Какво е полиплоидия?

Самият термин "полиплоидия" означава наличието на много пълни набори от генетична информация. Повечето същества, които се размножават по полов път, имат четно числохромозоми: един комплект от майка и един комплект от баща. Важно е да запомните, че тези комплекти са подобни, но не са идентични.

Клетките използват цялата генетична информация, съхранявана в тях. Поради това полиплоидните живи същества имат повече високи нива"дози" на всеки произведен ген, обикновено водещи до по-големи клетки, големи размерии увеличаване на потомството.

Видове полиплоидия

Защото учените обичат специфичен език, те създадоха много термини, за да опишат плоидността или броя на наборите от генетична информация. Можете да използвате термина "полиплоидия" като съществително име и "полиплоид" като прилагателно. Между другото, това правило важи за всички условия за различни видовеплоидност.

Ето някои от най-често срещаните видове:

• Хаплоид означава, че има само един набор от хромозоми, но организмът все още може да се възпроизвежда. Бактерии и др едноклетъчни организмиобикновено хаплоидни. Понякога се срещат многоклетъчни хаплоидни същества, които обикновено са насекоми или други безгръбначни.
• Моноплоидът се отнася до критерия за наличие на два комплекта хромозоми, но случайно получаване само на един. Моноплоидите обикновено са стерилни, тоест не са способни да се размножават.
• Диплоид означава, че създанието има два комплекта хромозоми. Това е най-често срещаният тип за същества, които използват сексуално размножаване. Хората, животните, растенията и гъбите могат да бъдат диплоидни. Диплоидията може да се появи само през част от времето. Например дрождените клетки обикновено са хаплоидни, но могат да се комбинират по полов път, за да станат диплоидни. Бозайниците обикновено са диплоидни, но може да имат определени клетки или видове тъкани, които са полиплоидни, като чернодробни клетки или мускулни клетки.
• Триплоид означава да имаш три комплекта хромозоми, докато тетраплоид означава да имаш четири комплекта хромозоми. На теория тази конвенция за именуване продължава за неопределено време.
• Анеуплоидията, от друга страна, описва грешен брой хромозоми. Това е като книга с допълнителни глави или по-лошо, липсващи глави.

Полиплоидия при растенията

При кои организми се среща полиплоидия? Най-често се наблюдава в растителното царство. Хиляди години на селективно отглеждане и отглеждане на растения са довели до създаването на плодородни хранителни растения, които обикновено са тетраплоидни и хексаплоидни.

Когато сравнявате диплоидни и тетраплоидни сортове от един и същи вид растение, много често тетраплоидните растения стават все по-продуктивни. Полиплоидията в развъждането играе много важна роля в наше време.

Полиплоидия при животни

Сред животните често се наблюдава при риби и земноводни. Като цяло има генетично отклонение за броя на плоидността при животните. Бастуни с различен брой хромозоми или хромозоми, съдържащи грешни хромозоми, обикновено не успяват да създадат потомство.

Какво е полиплоидия? Което конкретни примериМоже ли да се появи видообразуване при растенията и животните?

Триплоиди

Преди да разберем полиплоидията, трябва да разберем малко за това как телата създават нови клетки. Всички човешки клетки са диплоидни, така че когато се създават гамети, те трябва да бъдат хаплоидни или да имат само един набор от хромозоми, за да бъде новият организъм отново диплоиден. По време на този процес обаче понякога нещата се объркват. Най-често срещаното явление е, че понякога една нова гамета получава две копия от хромозоми. Това може да се случи, когато женските произвеждат яйца. Когато яйцеклетка с два комплекта хромозоми се слее с нормален хаплоиден сперматозоид, получената клетка има три комплекта хромозоми, което означава, че е триплоидна.

Сега всяка клетка в този нов организъм ще бъде триплоидна. За повечето животни това е изключително вредно и тялото няма да оцелее. Растенията са склонни да понасят по-добре полиплоидията и дори да процъфтяват с такива интензивни генетични промени.

Още примери

Ето някои примери за полиплоидия при растения и животни. Учените предполагат, че две трети цъфтящи растенияса полиплоиди. Повечето папрати и треви са полиплоиди, както и картофите, ябълките и ягодите. Бананите представляват интересен пример. Бананите са триплоиди и обикновено триплоидните организми не могат да се възпроизвеждат, което означава, че са стерилни. Това означава, че не можете да получите семена от банани, за да засадите повече банани. Земеделските производители отрязват издънки отстрани на растението, преди да произведат плодове и да завършат своя цикъл, и да засадят ново поколение.

Какво е полиплоидия? Това е наследствено състояние, което има повече от два пълни комплекта хромозоми. Полиплоидите са често срещани сред растенията, както и сред някои групи риби и земноводни. Например, някои саламандри, жаби и пиявици са полиплоиди. Много от тези полиплоидни организми са добре адаптирани към околната среда.

Полиплоидни предци

Има много по-малко видове полиплоидни животни, отколкото растения. Точната причина за това не е напълно известна. Някои учени смятат, че това може да се дължи на повишената сложност на структурата на животинските организми в сравнение с растенията. Други предполагат, че полиплоидията може да попречи на образуването на гамети, деленето на клетките или регулирането на генома. Все пак има някои изключения. Примери за полиплоидия в животинското царство са риби, влечуги и насекоми.

Всъщност скорошни открития от геномни изследвания показват, че много видове, които в момента са диплоидни, включително хората, са произлезли от полиплоидни предци. Тези видове, които са преживели древни генотипни дублации и след това редукция на генома, се наричат ​​палеополиплоиди.

Предимства на полиплоидията

IN голям брой полиплоидни клеткирастенията, рибите и жабите очевидно трябва да имат някои предимства. Общ примерпри растенията е наблюдението на хибридна жизненост или хетерозис, при което полиплоидното потомство на двама диплоидни предшественици е по-енергично и здраво от всеки от двамата диплоидни родители. Има няколко възможни обяснения за това наблюдение. Първият е, че принудителното сдвояване на хомоложни хромозоми предотвратява рекомбинацията между геномите на оригиналните предшественици, като ефективно поддържа хетерозиготността през поколенията.

Тази хетерозиготност предотвратява натрупването на рецесивни мутации в геномите на следващите поколения, като по този начин поддържа хибридната жизненост. На другите важен факторе излишъкът от гени в растителните клетки. Тъй като полиплоидното потомство има два пъти повече копия на всеки отделен ген, потомството е защитено от вредните ефекти на рецесивните мутации. Това е особено важно по време на етапа на гаметофита.

Друго предимство, осигурено от изобилието на гени, е способността за разнообразяване на генната функция във времето. С други думи, допълнителни копия на гени, които не са необходими за нормална функцияорганизмът може да се окаже използван по нови и напълно различни начини, което води до нови възможности. Те играят почти решаваща роля в еволюционния избор. Полиплоидите са важни за произхода на нови растителни видове.