Гаплоидия

Содержание

Клетка — это функциональная единица жизни. Простейшая степень организации органического вещества, способная гарантировать выполнение жизненно важных функций. А человеческое тело, например, является результатом «простого» объединения 30 миллионов миллионов ячеек..

И если каждая из этих клеток является частью головоломки нашего тела, то это благодаря генетическому материалу. К 30 000 генов, организованных в хромосомы, которые позволяют кодировать синтез всех тех белков, которые позволяют клетке выполнять свои физиологические функции и что, в конечном итоге, наше тело функционирует как идеально отлаженный механизм.

Что касается этих хромосом, высокоорганизованных структур ДНК и белков, которые содержат большую часть нашей генетической информации, мы много раз слышали, что наш геном состоит из 23 пар хромосом. Всего 46.

Но это не совсем так. В биологии нет черного и белого. Есть серые. Нюансы, которые показывают нам, что все, что связано с генетикой, подвержено изменениям, которые на самом деле делают эволюцию возможной. И в этом смысле сегодня мы подошли к разговору о различиях между двумя очень важными типами клеток: гаплоидными и диплоидными.

Мы рекомендуем вам прочитать: «4 различия между соматической клеткой и зародышевой клеткой»

Недостатки ЦО

Главный недостаток населения ЦО заключается в том, что выбор не может быть наложен на население. Но при обычном разведении селекцию можно проводить для нескольких поколений: таким образом желаемые признаки могут быть улучшены в популяции.

В гаплоидах, полученных из культуры пыльников, наблюдается, что некоторые растения являются анеуплоидами, а некоторые — смешанными гаплоидно-диплоидными типами. Другой недостаток, связанный с двойной гаплоидией, — это стоимость, связанная с созданием тканевых культур и средств для выращивания. Чрезмерное использование удвоенной гаплоидии может уменьшить генетическую изменчивость селекционной гермоплазмы

Следовательно, необходимо принять во внимание несколько факторов, прежде чем использовать удвоенную гаплоидию в программах разведения

Культура пыльников

Известны несколько методов создания гаплоидов в культуре изолированных тканей растений, имеющих свои преимущества и недостатки: 1 ) использование (введение в культуру) гаплоидных тканей нативного растения (пыльники, пыльцевые зерна, семяпочки); 2) гаплопродукции — создание условий для получения гаплоидной ткани на интактном растении (отдаленная гибридизация, приводящая к элиминации (абортированию) одного из родительских генотипов), а затем доращивание недоразвитого семени или зародыша.

Гут и Магешвари, впервые занявшиеся культурой пыльников, вызвали рост гаплоидных клеток действием кинетина, а рост диплоидных клеток -включением в среду ауксина, индолилуксусной кислоты (ИУК) с кинетином.

В процессе культивирования пыльников в условиях in vitro имеет место андрогенез — развитие эмбриоидов, а затем и растений из мужских половых клеток (микроспор).

Для культивирования пыльников используют среды: Мурасиге-Скуга с 1/2 концентрацией солей, китайские среды, среды с картофельным экстрактом, среду Нич. Ауксины либо вообще не добавляют, либо используют 2,4-Д. Из цитокининов применяют кинетин и 6-БАП. Агар-агар тщательно промывают, так как он содержит вещества, неблагоприятно влияющие на развитие пыльников. Для адсорбции метаболитов, ингибирующих ростовые процессы в культуре тканей, в питательные среды добавляют активированный уголь.

Перед культивированием пыльники выдерживают при температуре 4-6 С в течение 2-8 сут. Изолированные пыльники культивируют либо в темноте, либо при слабом освещении при температуре (25+2) С.

На питательных средах микроспора может образовать каллус или гаплоидный зародыш (сначала формируется 40-50-клеточный проэмбрио). Зародыш в глобулярной стадии разрывает экзину и проходит стадии, аналогичные развитию зиготического зародыша. Пыльца делится, клетки увеличиваются, экзина разрывается и образуется каллус, на котором, варьируя соотношение фитогормонов, можно получить гаплоидные эмбриоиды. Получение гаплоидов биотехнологическими методами позволяет быстро создавать гомозиготные линии, что делает данную технологию весьма ценной для селекции и генетики.

В процессе культивирования изолированных пыльников на питательных средах развитие идет двумя путями: либо прямым андрогенезом (образованием эмбриоидов и гаплоидных растений-регенерантов) (рис. 4.16), либо косвенным андрогенезом, когда репродуктивные клетки дедифферен-цируются и переходят к пролиферации, образуя сначала каллус, а затем при пассировании на специальные среды — морфогенный каллус и регенеранты.

Рис. 4.16. Схема формирования андрогенных эмбриоидов

Побеги-регенеранты, полученные из пыльцевых каллусов, неоднородны по ряду морфологических признаков. Это обусловлено гетерогенностью каллусов. Поэтому необходимо проводить цитологическое изучение и каллусов, и растений-регенерантов.

Как показали опыты, таким способом образуются не только гаплоидные, но и диплоидные и полиплоидные растения. Первые формируются из микроспор или из каллуса микроспоры, а диплоиды — из спонтанно удвоенных ядер, из клеток гаплоидного каллуса.

Пыльники капусты благоприятно реагируют на смесь кинетина и 2,4-Д, пыльники риса — на 2,4-Д или 1-нафтилуксусную кислоту (НУК). Исключительно активный рост пыльцы индуцирован у дурмана и рода Brassica кокосовым молоком, а у дурмана — и соком сливы. Эти продукты оказались для названных растений эффективнее, чем какие-либо синтетические индукторы.

У многих видов наилучший выход микроспор обеспечивается при предобработке культивируемых пыльников низкими температурами. У ячменя, например, обработка в течение 7-14 дней при 7 С дает оптимальные результаты.

Каждый тип ячеек выполняет разные функции

В человеческом организме функция диплоидных клеток состоит в том, чтобы поддерживать биологическую систему тела на плаву. Например, соматические клетки дермального и эпидермального слоев находятся в непрерывном росте, так как около 40 000 кератиноцитов (клетки рогового слоя, самого поверхностного) теряются каждую минуту нашей жизни. Деление митозом способствует восстановлению, поддержанию и замене всех тканей тела.

С другой стороны, гаплоидные клетки обладают уже исследованной функцией: половым размножением. Хотя половое размножение намного дороже простого митоза, оно имеет большой эволюционный смысл. Все потомки линии, разделенной митозом, генетически одинаковы, поэтому они обладают одинаковыми способностями перед лицом изменений окружающей среды, а диапазон их адаптационных возможностей минимален.

С другой стороны, виды, которые следуют паттерну полового размножения, представляют собой очень разные экземпляры в пределах одной и той же популяции на генетическом уровне, поскольку ребенок никогда не совпадает с одним из своих родителей, а скорее является комбинацией обоих. Следовательно, существование гаплоидных клеток и образование гамет — это то, что порождает разнообразие планеты на протяжении поколений, в дополнение к адаптивным способностям.

Как вы видели, различия между гаплоидной клеткой и диплоидной клеткой выходят далеко за рамки хромосомного набора. Важно знать различия между клеточными образованиями на микроскопическом уровне, а также применять это в медицинской и эволюционной областях. Оба типа клеток являются двумя важными частями одного механизма: диплоидия поддерживает жизнь, а гаплоидия ее порождает. Оба процесса жизненно важны для поддержания видов, размножающихся половым путем

Оба типа клеток являются двумя важными частями одного механизма: диплоидия поддерживает жизнь, а гаплоидия ее порождает. Оба процесса жизненно важны для поддержания видов, размножающихся половым путем.

ссылки

1. Альбертс Б., Джонсон А.Д., Льюис Дж., Морган Д., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (2014) Молекулярная биология клетки (6)го Edition). W. W. Norton & Company, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
2. Бесшо, К., Иваса, Ю., Дей, Т. (2015) Эволюционное преимущество гаплоидных и диплоидных микробов в средах с низким содержанием питательных веществ. Журнал теоретической биологии, 383: 116-329.
3. Брукер Р.Дж. (2017). Генетика: анализ и принципы. McGraw-Hill Higher Education, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
4. Goodenough, U. W. (1984) Genetics. W. B. Saunders Co. Ltd, Филадельфия, Пенсильвания, США.
5. Griffiths A.J.F., Wessler R., Carroll S.B., Doebley J. (2015). Введение в генетический анализ (11го ред.). Нью-Йорк: У. Х. Фриман, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
6. Li, Y., Shuai, L. (2017) Универсальный генетический инструмент: гаплоидные клетки. Исследование стволовых клеток и терапия, 8: 197. doi: 10.1186 / s13287-017-0657-4.

Генетика DH-популяции

В методе DH только два типа генотипов встречаются для пары аллелей, A и a, с частотой ½ AA и ½ aa, тогда как в диплоидном методе три генотипы встречаются с частотой ¼ AA, ½ Aa, aa. Таким образом, если AA является желаемым генотипом, вероятность получения этого генотипа выше в гаплоидном методе, чем в диплоидном методе. Если n локусов расщепляются, вероятность получения желаемого генотипа равна (1/2) n гаплоидным методом и (1/4) n диплоидным методом. Следовательно, эффективность гаплоидного метода высока при большом количестве рассматриваемых генов.

Были проведены исследования, сравнивающие метод DH и другие традиционные методы разведения, и был сделан вывод, что принятие удвоенной гаплоидии не приводит к какому-либо смещению генотипов в популяциях, и было обнаружено, что случайные DH даже совместимы с выбранной производимой линией. обычным методом родословной.

Значение/функции гаплоида

Гаплоидное состояние, характеризующееся одним набором хромосом, играет несколько ключевых ролей в биологии, особенно в контексте полового размножения и генетического разнообразия. Вот основные функции гаплоидных клеток:

Половое размножение:Гаплоидные клетки, особенно гаметы (сперматозоиды у мужчин и яйцеклетки у женщин), необходимы для полового размножения. Когда две гаметы сливаются во время оплодотворения, они образуют диплоидную зиготу, гарантируя, что потомство будет иметь правильное количество хромосом.

Генетическое разнообразие:Мейоз, процесс образования гаплоидных гамет, включает генетическую рекомбинацию и независимый ассортимент. Эти события перемешивают аллели и гарантируют, что каждая гамета генетически уникальна. Это генетическое разнообразие имеет решающее значение для адаптивности и эволюции видов.

Уменьшение числа хромосом:Гаплоидное состояние гарантирует, что число хромосом уменьшается вдвое, предотвращая постоянное удвоение хромосом с каждым поколением

Это важно для поддержания постоянного числа хромосом в разных поколениях.

Содействие генетическому обмену:У некоторых организмов гаплоидные клетки могут спариваться или сливаться с клетками разных особей, способствуя генетическому обмену и увеличивая генетическое разнообразие.

Вариант жизненного цикла:Некоторые организмы, например, некоторые водоросли и грибыимеют жизненный цикл, в котором чередуются гаплоидные и диплоидные фазы. Гаплоидная фаза допускает генетические вариации и рекомбинации.

Упрощение генетического анализа:У некоторых грибов, например модельного организма Neurospora сгазза, гаплоидное состояние упрощает генетический анализ

Поскольку в гаплоидной клетке для каждого гена существует только один аллель, эффекты любой генетической мутации можно наблюдать напрямую, без усложнения доминантных или рецессивных взаимодействий.

Образование новых видов:В некоторых случаях, когда гаплоидные клетки не подвергаются слиянию или диплоидные клетки преждевременно подвергаются мейозу, это может привести к образованию организмов с множественными наборами хромосом (полиплоидия). Это может привести к появлению новых видов, особенно у растений.

По сути, гаплоидные клетки — это не просто биологическая диковинка, они имеют основополагающее значение для процессов воспроизводства, генетического разнообразия и эволюции. Их роли подчеркивают сложный баланс и сложность, присущие сфере генетики и клеточной биологии.

Особые случаи

Триплоидия

Триплоидия связана с размножением покрытосеменных растений . Одно из ядер пыльцевого зерна (гаплоид) соединяется с ядром, которое осталось диплоидным яйцеклетки, и дает начало резервной ткани семени — белку. Это феномен двойного оплодотворения .

Существуют также триплоидные растения, такие как сорт бананового дерева, используемого для употребления в пищу человеком, или определенные сорта яблони . Эти растения стерильны и их можно размножать только вегетативным способом. Существует также триплоидная клональная колония Lomatia tasmanica .

Есть также триплоидные животные, но этот генетический статус жизнеспособен только в определенных группах, таких как актиноптериги . Таким образом, обычно выращивают форель и триплоидных устриц , которые имеют преимущество в том, что они бесплодны и позволяют потребителям, особенно устрицам, избегать употребления летом животных, насыщенных спермой или яйцеклетками.

Полиплоидия

Некоторые виды сохранили и зафиксировали в своем геноме одну или несколько дополнительных дупликаций своих хромосом: это явление полиплоидии. Таким образом, нагрузка ДНК в клетке значительно увеличивается. Это может касаться животных (например, плодовых мух) или растений.

Пшеница гексаплоидна ( Triticum aestivum ) и имеет очень большой геном (16000 МБ), что в 127 раз превышает геном модельного растения ( Arabidopsis thaliana ). Другие виды, такие как некоторые устрицы, являются тетраплоидными.

Аномалии плоидности

Во время оплодотворения или эмбрионального развития могут появиться отклонения в количестве хромосом.

Аберрантная эуплоидия — это аномалия в количестве полных наборов хромосом.

Анеуплоидии является отсутствие или избыток конкретной хромосоме. В трисомии являются анеуплоидии.

В карповой Squalius быстрянки распространены в Испании и Португалии подарках анеуплоидия, как правило , триплоидный , который также может производить диплоидные яйца или путем гибридизации с родственными видами, тетраплоидом.

Случай многих животных

У животных правило состоит в том, что мейоз — это gamética. То есть гаметы вырабатываются мейозом. Организм, обычно диплоидный, будет генерировать набор специализированных клеток, которые вместо деления себя митозом будут делать это путем мейоза и в конечном итоге.

Таким образом, полученные гаметы являются конечным пунктом назначения этой клеточной линии. Есть исключения, конечно.

Например, у многих насекомых самцы этого вида являются гаплоидными, потому что они являются продуктом развития при митотическом росте неоплодотворенных яиц. Когда они достигают зрелого возраста, они также производят гаметы, но путем митоза.

Плоидность и фаза жизненного цикла

См. Жизненный цикл (биология)

Жизненный цикл с доминирующей диплоидией, называемый диплофазным

У организмов с диплоидно-доминантным жизненным циклом большинство клеток диплоидны, за исключением гамет .

У большинства животных (включая человека ) преобладает диплоидная фаза.

Доминирующий жизненный цикл гаплоидии, называемый гаплофазным.

Организмы с гаплоидно-доминантным жизненным циклом состоят в основном из гаплоидных клеток, как и гаметы. Диплоидная фаза практически ограничена зиготой, полученной в результате оплодотворения.

Многие грибы , некоторые водоросли являются примерами организмов с доминирующей гаплоидной фазой.

Смешанный жизненный цикл, называемый гаплодиплофазным

Есть также организмы со сбалансированным смешанным жизненным циклом (некоторые зеленые нитчатые водоросли имеют эквивалентную гаплоидную фазу и диплоидную фазу) или несбалансированные.

опросник-тест

Каково число хромосом гаплоидных клеток у человека?а) 23б) 46в) 92г) 12

Покажи ответ

Какая из следующих клеток человека является гаплоидной?a) Мышца клетокб) костные клеткив) Сперматозоидыг) клетки кожи

Покажи ответ

В каком процессе из диплоидной клетки образуются гаплоидные клетки?а) митозб) мейозв) Бинарное делениеd) многообещающий

Покажи ответ

В жизненном цикле какого из следующих организмов чередуются гаплоидные и диплоидные фазы?а) Млекопитающиеб) Птицыв) Водорослиг) рептилии

Покажи ответ

Что из перечисленного НЕ является функцией гаплоидных клеток?бесполое размножениеб) Генетическое разнообразиев) восстановление клетокг) Уменьшение числа хромосом

Покажи ответ

У каких из следующих организмов самцы обычно гаплоидны?а) Млекопитающиеб) Рыбав) Пчелыг) Земноводные

Покажи ответ

Если гаплоидное число растения равно 10, каково его диплоидное число?а) 5б) 10в) 20г) 40

Покажи ответ

Какая фаза жизненного цикла у мхов гаплоидна?а) спорофитб) Гаметофитв) Зиготаг) Семена

Покажи ответ

Какое из следующих событий приводит к образованию гаплоидных клеток?а) репликация ДНКb) цитокинезв) Разделение сестринских хроматидг) Разделение гомологичных хромосом

Покажи ответ

В каком из следующих процессов две гаплоидные клетки объединяются с образованием диплоидной клетки?а) митозб) мейозв) Оплодотворениег) почкование

Покажи ответ

Случай многих растений

У большинства растений жизненный цикл характеризуется чередованием поколений. Этими поколениями, чередующимися в жизни растения, являются поколение спорофитов (‘2n’) и поколение гаметофитов (‘n’).

Когда происходит слияние гамет ‘n’ с образованием диплоидной зиготы ‘2n’, образуется первая клетка спорофита. Это будет делиться последовательно по митозу, пока растение не достигнет репродуктивной стадии.

Здесь, мейотическое деление определенной группы ‘2n’ клеток приведет к набору ‘n’ гаплоидных клеток, которые сформируют так называемый гаметофит, мужской или женский.

Гаплоидные клетки гаметофитов не являются гаметами. Напротив, позже они будут разделены, чтобы дать начало соответствующим мужским или женским гаметам, но посредством митоза.

Возможности гаплоидных технологий

Гаплоидные растения представляют интерес для генетики и селекции, так как каждый ген у гаплоида представлен единственным аллелем и рецессивные аллели у таких растений проявляются наряду с доминантными. Фенотип гаплоида полностью отражает их генотип, поэтому среди таких растений удобно отбирать формы с ценными мутациями.

Гаплоидная технология, отдаленная гибридизация с последующей эмбриокультурой, клеточная селекция, клональное микроразмножение, основанные на культивировании клеток, тканей и органов, уже вносят реальный вклад в селекцию растений.

Гаплоидные технологии значительно расширяют возможности селекции

Главное преимущество выращивания растений из пыльцы — быстрое создание чистых линий, что особенно важно для двудомных видов и облигатных перекрестников. Для планируемых скрещиваний селекционеры могут поддерживать родительские формы в культуре ткани вегетативно

В селекции на гетерозис создание линий не требует нескольких лет инбридинга.

Выращивание гаплоидов in vitro позволяет получать гомозиготные константные линии из гетерозисных гибридных популяций в короткие сроки и тем самым ускорять отбор положительных вариантов. Возможна оценка перспективных популяций на ранних этапах селекционного процесса.

К тому же гаплоидные клетки удобны для решения многих задач теоретического плана и для генно-инженерных манипуляций. От изучения гаплоидных клеточных линий генетики надеются получить более точные данные о природе генных мутаций и цитоплазматической наследственности.

• Египет внешняя политика кратко

    

• Дворяне московские определение кратко

    

• Программа пропаганды здорового образа жизни в школе

    

• Структура волевого действия в психологии кратко

    

• Городское самоуправление и купеческие организации история россии кратко

Гаплоидные клетки содержат только один набор хромосом, диплоидные клетки — два

В этом главное отличие гаплоидии от диплоидии. Диплоидная клетка содержит в своем ядре набор парных хромосом, в которых находится вся генетическая информация человека, половина отца и половина матери. В случае человека существует 23 пары хромосом, 22 аутосомных и одна половая (XX и XY), которые включают около 25 000 различных генов. Из 46 хромосом, существующих в ядре клетки, 23 происходят от одного родителя, а 23 — от другого.

С другой стороны, гаплоидная клетка (n) — это клетка, которая содержит только одну хромосому каждого типа. В случае человеческих гамет (яйцеклеток и сперматозоидов) ядро ​​клетки содержит только 23 хромосомы. Объяснение простое: если бы каждая гамета была диплоидной, на стыке, образующем зиготу, полученные клетки имели бы все больше и больше хромосом:

1. Гаплоидная клетка (n) + Гаплоидная клетка (n) = Диплоидная клетка (2n).
2. Диплоидная клетка (2n) + Диплоидная клетка (2n) = Тетраплоидная клетка (4n).
3. Тетраплоидная клетка (4n) + Тетраплоидная клетка (4n) = Клетка с 8 наборами хромосом (8n).

Таким образом, если бы гаплоидные клетки не существовали во время полового размножения, всего за 3 поколения у человека было бы 46 хромосом. Дублирование одной хромосомы, когда она не соприкасается, уже может быть фатальным, поэтому этот механизм генетического накопления был бы несовместим с жизнью.

Использование гаплопродюссеров и отдаленной гибридизации при получении гаплоидных тканей

Отдаленная гибридизация — важный метод формообразования и улучшения существующих сортов. Основная его проблема — низкая совместимость или полная несовместимость скрещиваемых видов. Для ее преодоления эффективны различные модификации методов культуры тканей: своевременное изолирование и доращивание гибридных зародышей на питательных средах; каллусогенез при культивировании незрелых гибридных зародышей и регенерация растений из каллусных тканей.

Недостатки отдаленной гибридизации можно превратить в достоинства и использовать их в позитивных целях, например, для получения гаплоидных тканей. Дело в том, что при отдаленной гибридизации очень часто образуется неполноценный (гаплоидный) потомок, поскольку генотип одной из родительских форм часто не сливается с другим родительским геномом и абортируется.

Для ячменя успешно используется метод гаплопродукции на основе межвидовой гибридизации культурного ячменя (Н. vulgare) с луковичным — Н. bulbosum.

Показаны преимущества этого метода в сравнении с культурой пыльников. Существенное влияние на эффективность гаплопродукции оказывает ряд факторов: генотип исходных форм, степень дифференцировки незрелых гибридных зародышей, обработка гибридных колосьев растворами физиологически активных веществ, сроки посева и опыления исходных форм, состав питательных сред для доращивания зародышей способы колхицинирования и др.

Для получения гаплоидов пшеницы материнскими формами служат сорта и линии яровой и озимой пшеницы, в качестве опылителей используют Т. timopheevi, T. militinae, Т. tuigidum, Т. dicoccum, овес Ae. ovata, Ae. triaristata, рожь Памирская и др. — источники комплексной устойчивости к болезням и абиотическим стрессам, высокобелковости. В зависимости от комбинации завязываемость зерен варьирует от 0 до 66,4 %. In vitro прорастает от 5 до 100 % зародышей, регенерация зеленых растений составляет от 5 до 93,8 %. Использование таких подходов — действенный инструмент обогащения генофонда культурных растений и создания новых сортов.

Дигаплоиды столового картофеля получают путем опыления сортов пыльцой примитивных культурных диплоидных видов, способных индуцировать гаплопартеногенез. Из пыльцы полученных дигаплоидов в культуре микроспор отбирают формы со спонтанно удвоенными наборами хромосом и выраженными благоприятными генами, которые затем попарно скрещивают между собой. Слитые протопласты гибридов, сочетающие благоприятные гены, дают тетраплоиды с заданным генотипом.

Установлены некоторые причины нежизнеспособности гибридных семян. Удачным развитием этих работ стало использование метода эмбриокультуры для повышения эффективности отдаленной гибридизации.

Для получения в культуре гаплоидных тканей фертильных растений регенерантов вводится дополнительный этап — удвоение хромосом.

История

Первое сообщение о гаплоидном растении было опубликовано Blakeslee et al. (1922) в Datura stramonium. Впоследствии гаплоиды были зарегистрированы у многих других видов. Гуха и Махешвари (1964) разработали метод культивирования пыльников для получения гаплоидов в лаборатории. Получение гаплоидов путем широкого скрещивания было зарегистрировано для ячменя (Kasha and Kao, 1970) и табака (Burk et al., 1979). Табак, рапс и ячмень являются наиболее чувствительными видами для продуцирования удвоенных гаплоидов. Методологии удвоения гаплоидов в настоящее время применены к более чем 250 видам.

Производство удвоенных гаплоидов

Двойные гаплоиды могут быть произведены in vivo или in vitro. Гаплоидные эмбрионы образуются in vivo в результате партеногенеза, псевдогамии или элиминации хромосом после широкого скрещивания. Гаплоидный эмбрион спасают, культивируют, а удвоение хромосом дает удвоенные гаплоиды. Методы in vitro включают гиногенез (культура яичников и цветков) и андрогенез (культура пыльников и микроспор). Андрогенез — предпочтительный метод. Другой метод получения гаплоидов — широкое скрещивание. У ячменя гаплоиды могут быть получены путем широкого скрещивания с родственными видами Hordeum bulbosum; оплодотворение нарушается, но на ранних стадиях развития семян хромосомы H. bulbosum удаляются, оставляя гаплоидный эмбрион. В табаке (Nicotiana tabacum ) широко используется широкое скрещивание с Nicotiana africana. Когда N. africana используется для опыления N. tabacum, выживает от 0,25 до 1,42 процента потомства, и его можно легко идентифицировать как гибриды F1 или материнские гаплоиды. Хотя эти проценты кажутся небольшими, огромный урожай крошечных семян и ранняя гибель большинства сеянцев дают значительное количество жизнеспособных гибридов и гаплоидов в относительно небольших почвенных контейнерах. Этот метод межвидового опыления служит практическим способом получения гаплоидов N. tabacum из семян, либо в качестве альтернативного метода, либо в качестве дополнительного метода к культивированию пыльников.

Примеры гаплоидов

Гаплоидные клетки у людей

На протяжении всей вашей жизни клетки вашего тела являются диплоидными, за некоторыми исключениями. Ваша мать и отец произвели гаметы, гаплоидные клетки, которые соединились, чтобы произвести первую клетку вашего тела. Эта одноклеточная зигота реплицировала обе копии ДНК, а затем разделилась на две идентичные дочерние клетки, Клетки продолжали размножаться и делиться, пока не образовали небольшой шарик, бластулу, которая начала складываться и дифференцироваться в различные части тела. Клетки в вашем теле останутся диплоидными, так как они продолжают реплицироваться через митоз, Однако ваши репродуктивные органы будут служить особой цели. Вместо того, чтобы копировать себя через митоз, определенные части тканей будут подвергаться мейоз, В отличие от митоза, мейоз делит гомологичные хромосомы и уменьшает плоидность созданных дочерних клеток. Эти специальные гаметы, яйцеклетки и сперма теперь являются единственными гаплоидными клетками в вашем теле. Они готовы, чтобы найти гамета противоположного пола и производят новую зиготу.

Гаплоидные дроны у насекомых

Многие вид У насекомых есть особая система определения пола, которая опирается на плоидность вовлеченного человека. Проверьте диаграмму ниже, представляющую системы размножения у многих пчел и муравьев. Королева может быть найдена в верхнем левом углу. Королева и все рабочие пчелы – диплоидные организмы. Эти пчелы выполняют большую часть работы в колонии, включая сбор пищи, выращивание молоди и избавление от мертвых.

Справа от королевы находится гаплоидный дрон. У этого мужского насекомого одна простая задача: нести сперму в другие колонии. Королевы каждой колонии используют эту сперму для оплодотворения своих яиц, которые также являются гаплоидными. Объединение двух гаплоидных клеток создает диплоидную клетку. Как правило, эти диплоидные личинки развиваются в средних рабочих пчел. Однако, если кормить «маточным молочком», рабочий превратится в королеву. Специальная пища активирует различные пути, которые делают работницу больше и позволяют ей откладывать яйца. Как только улей установлен, старая королева родит преемника и оставит улей вместе со многими рабочими, чтобы создать новый улей. Новая королева должна дождаться оплодотворения гаплоидным гулом, прежде чем уложить новых рабочих.

Редукция и удвоение хромосом: генетическая перспектива

Хромосомная динамика, особенно редукция и удвоение, играют ключевую роль в обеспечении генетической стабильности и преемственности между поколениями. Эти процессы являются неотъемлемой частью как митоза, так и мейоза, основных механизмов деления клеток в организмах.

1. Удвоение хромосом при мейозе: В контексте мейоза удвоение хромосом является необходимым условием для обеспечения того, чтобы образующиеся гаметы сохраняли видоспецифическое число хромосом. В отсутствие этого удвоения каждая из четырех дочерних клеток, образующихся после мейоза, будет обладать лишь четвертью хромосом родительской клетки. Такой сценарий был бы пагубным, поскольку слияние этих гамет привело бы к появлению потомства только с половиной необходимого хромосомного содержания, что сделало бы его гаплоидным. Такие гаплоидные особи не только будут генетически отличаться от своих диплоидных предков, но также станут бесплодными и не смогут продолжить свою линию.
2. Удвоение хромосом при митозе: Митоз, ответственный за общий клеточный рост и восстановление, требует удвоения хромосом, чтобы гарантировать, что две образовавшиеся дочерние клетки унаследуют полный хромосомный набор от родительской клетки. Неудача в этом процессе удвоения привела бы к образованию дочерних клеток только с половиной хромосомного содержания. Такой хромосомный дефицит может спровоцировать генетические аномалии и мутации, ставящие под угрозу здоровье и жизнеспособность организма.
3. Редукция хромосом при мейозе: Редукция хромосом является квинтэссенцией мейоза, гарантируя, что гаметы являются гаплоидными и содержат половину хромосомного содержания диплоидных соматических клеток. Если бы это сокращение удалось обойти, гаметы сохранили бы диплоидное состояние. Следовательно, их слияние во время оплодотворения приведет к появлению потомства с тетраплоидным (4n) хромосомным набором, что фактически приведет к появлению отдельного вида. Такие тетраплоидные особи были бы генетически несовмещены с диплоидными членами своей популяции.
4. Последствия хромосомных аномалий в митозе: При митотических делениях любая аберрация редукции хромосом приведет к образованию дочерних клеток с тетраплоидным хромосомным набором. Такие клетки были бы генетически несовместимы с диплоидными клетками организма, что потенциально могло бы привести к аномалиям развития и заболеваниям.

Подводя итог, можно сказать, что процессы редукции и удвоения хромосом являются генетическими гарантиями, обеспечивающими сохранение видоспецифичного числа хромосом и предотвращение генетических нарушений. Их тщательная оркестровка подчеркивает точность и сложность клеточного воспроизводства, подчеркивая хрупкий баланс, лежащий в основе жизни.