Вопрос 33. Изменение числа хромосом: гаплоидия, автополиплоидия, аллоплоидия, анеуплоидия

Изменения числа хромосом возникают в результате нарушения клеточного деления.

Если ошибка происходит во время особой разновидности клеточного деления, при котором образуются яйцеклетки и сперматозоиды, то возникают аномальные половые клетки, что ведет к рождению потомства с хромосомной патологией. Хромосомный дисбаланс может быть как количественным, так и структурным.

Гаплоидия, противоположное полиплоидии явление, заключающееся в кратном уменьшении числа хромосом у потомства в сравнении с материнской особью. Г., как правило, -- результат развития зародыша из редуцированных (гаплоидных) гамет или из функционально равноценных им клеток путём апомиксиса, т. е. без оплодотворения.

Автополиплоидия (от авто- и полиплоидия), кратное увеличение в клетках ор ганизма исходного, характерного для вида набора хромосом. А. имеет значение в онтогенезе растений и животных, а также в филогенезе (видообразовании), главным образом у растений; у животных же -- при партеногенезе.

Аллоплоидия возникает в результате отдаленной гибридизации, т. е. при скрещивании разных видов, иногда относящихся даже к разным родам. Следовательно, при аллоплоидии возникают полиплоидные организмы, наборы хромосом которых происходят от двух или более видов. В результате такого совмещения генотипов возникает принципиально новая форма.

Анеуплоидия, гетероплоидия, явление, при котором клетки организма содержат изменённое число хромосом, не кратное гаплоидному набору. Отсутствие в хромосомном наборе диплоида одной хромосомы называют моносомией, а двух гомологичных хромосом - нуллисомией; наличие дополнительной гомологичной хромосомы называют трисомией. Организмы с такими изменениями числа хромосом называют соответственно моносомиками, нуллисомиками и трисомиками. Основной механизм возникновения анеуплоидии - нерасхождение и потери отдельных хромосом в митозе и мейозе. Вследствие нарушения баланса хромосом анеуплоидия приводит к понижению жизнеспособности и нередко к гибели анеуплоидов, особенно у животных (анеуплоидия лежит в основе ряда хромосомных болезней). В генетическом анализе с помощью анеуплоидии (скрещивая мутантов с анеуплоидами по определенным хромосомам) определяют, в какой группе сцепления находится исследуемый ген.

Вопрос 34. Автоплоидия. Пониженная плодовитость автополиплоидов и методы ее повышения. Использование автополиплоидов в селекции растений

Аутоплоидия - нормальное состояние клеток живого организма, при котором каждая клетка обладает набором хромосом, содержащим гомологичные пары, позволяющие клеткам нормально делиться.

Автополипоиды - организмы получающиеся в результате кратного увеличения гаплоидного набора хромосом одного и того же вида. Он может быть четным и нечетным. Следовательно автополипоиды могут быть со сбалансированным и несбалансированным числом генов.

Перевод растений сильно усложняет механизм наследования, так как увеличивается количества хромосом и генов контролирующие разные признаки.

Таким образом, одна из отрицательных особенностей искусственно получаемых автополиплоидов - пониженная их плодовитость - объясняется различными аномалиями в микро- и макрогенезе, приводящими к созданию мало жизнеспособных гамет с несбалансированным числом хромосом.

При селекционной работе с автотетраплоидами, как и с любыми другими типами полиплоидов, обязательно следует проводить цитологические исследования. В отличие от искусственных естественные автополиплоиды имеют высокую плодовитость. Это связано с тем, что автополиплоиды, возникшие в природе, прошли через длительный отбор, который сохранял те из них, которые были хорошо приспособлены к условиям среды и имели сбалансированный мейоз.

Для получения искусственного полиплоида на делящуюся клетку воздействуют химическими веществами, которые разрушают веретено деления (например, колхицином). Удвоившиеся хромосомы при этом не расходятся к полюсам клетки и остаются в одном ядре. Таким образом получают клетки с двойным, тройным и более набором хромосом.

Основные методы селекции - отбор и гибридизация. Отбор, проводимый человеком, называют искусственным. Известны две формы искусственного отбора: стихийный и методический.

В селекции и сельском хозяйстве широко используют гетерозис - явление повышения жизнестойкости, увеличения размеров гибридов. Для получения гетерозиса отбирают особей с интересующими человека признаками, проводят в ряде поколений самоопыление (или близкородственное скрещивание) и выводят чистые гомозиготные линии. Затем особи из чистых линий скрещивают между собой и опытным путем определяют, при скрещивании каких именно линий возникает гетерозис. Средняя урожайность различных культур при гетерозисе увеличивается на 15-30%. Однако в последующих поколениях гетерозис затухает.

Дело в том, что при скрещивании чистых гомозиготных линий (АА x аа) образуются гибриды, гетерозиготные по многим генам (Аа). Вредные рецессивные мутации при этом не проявляются, и возникает гетерозис. В дальнейшем при скрещивании гибридов между собой (Аа x Аа) в потомстве вновь появляются гомозиготы, и гетерозис затухает.

В селекции используют также мутагенез - искусственное получение мутаций путем воздействия на растения, животных и микроорганизмы ионизирующей радиацией или некоторыми химическими веществами.