5. Полиплоидия и ее использование в селекции. Полиплоидные сорта.

Полиплоиды— растения, имеющие два и более наборов хромосом по сравнению с нормальным для данной культуры. Полиплоиды обычно отличаются более крупным ростом, высоким содержанием тех или иных веществ. Например, полиплоидные сорта сахарной свеклы имеют повышенное содержание сахара. Получают полиплоиды путем обработки точек роста растения раствором колхицина. Практическое значение полиплоиды приобрели в производстве сахарной свеклы, где имеются полиплоидные сорта. Интересные результаты получены в селекции бессемянных арбузов. Обычные сорта арбузов имеют два набора хромосом (дипло-ид). После обработки колхицином в клетках растений формируется 4 набора (тетраплоид). Скрещивая тетраплоид и диплоид, получаем триплоид — организм с тремя наборами хромосом. Такие растения не образуют семян, но плоды завязываются нормально.

Человек давно использует полиплоидию для выведения высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных растений. Сначала это делалось бессознательно: просто размножали самые крупные экземпляры, дающие много зерна или же особенно крупные плоды. С появлением генетики выяснилось, что такие гиганты – природные полиплоиды и, следовательно, их отбор – это выделение полиплоидного сорта из предкового, диплоидного вида. Тогда полиплоиды стали размножать.

ПОЛИПЛОИДИЯ, увеличение числа наборов хромосом в клетках организма, кратное одинарному числу хромосом; это тип геномной мутации. Половые клетки большинства организмов гаплоидны (одинарные) (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.

Полиплоидия возникает в следующих случаях:

1. Неравное расхождение хромосом к полюсам в анафазе.

2. Деление ядра без деления клетки.

3. Удвоение хромосом без их разделения в силу того, что центромеры утрачивают свойство взаимного отталкивания.

Использование в селекции ебаной полиплоидии

Все факторы, влияющие на митоз и мейоз, могут вызвать полиплоидию:

изменение температуры, влияние радиации, действие наркотиков, механические воздействия - удаление точки роста стебля у растений. Особенно популярным является колхицин – алкалоид, выделяемый из растения безвременника осеннего – Colchicum autumnale. Колхицином обрабатывают точки роста растений. Колхицин парализует механизм расхождения хромосом к полюсам, но не препятствует их репродукции.

Полиплоидия используется селекционерами с целью получения межвидовых гибридов и их закрепления. Не секрет, что это этот метод очень перспективен: у растений полиплоиды обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Эти растения лучше приспосабливаются и чаще выживают. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.

Полиплоидизация обусловливает повышенное содержание ценных химических веществ (например, некоторых важных для фармацевтической промышленности органических соединений у мака опийного) или, наоборот, уменьшает синтез тех или иных нежелательных для человека соединений (например, соединения азота у полиплоидной свеклы). Полиплоиды могут приобретать и другие ценные признаки, например, повышение устойчивости к заболеваниям и др.

Вместе с тем искусственно получаемые полиплоиды имеют пониженную фертильность. Каждое семя у полиплоида крупнее, чем у исходной формы, но количество семян на растении, как правило, меньше. Причины этого кроются в основном в нарушении мейоза.

Мейо́з — деление ядра клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. С уменьшением числа хромосом в результате мейоза в жизненном цикле происходит переход от диплоидной фазы к гаплоидной. Восстановление плоидности (переход от гаплоидной фазы к диплоидной) происходит в результате полового процесса.

Однако это препятствие преодолимо. Полиплоид не является готовым сортом — он требует дальнейшей тщательной селекции. В настоящее время хозяйственно ценные полиплоиды получены у ряда сельскохозяйственных культур: сахарной свеклы, проса, мака, льна, редиса, кукурузы, земляники и др.