Ref-16453 (полиплоидия и получение полиплоидов)

Содержание

Слайд 1

Слайд 2
Уровень возникновения мутаций
Генный
Хромосомный
Геномный
Полиплоидия
Анеуплодия
Внутрихромосомные
Межхромосомные

Слайд 3
Полиплоидия — это изменение числа хромосом, кратное гаплоидному.
В соответствии с этим у растений различают триплоиды (3n), тетраплоиды (4n) и т. д.

Слайд 4
Доказано, что увеличение количества хромосом повышает стойкость растений к патогенным микроорганизмам и некоторым другим неблагоприятным факторам внешней среды, в частности, к радиации. Это объясняется тем, что при повреждении одной или двух гомологичных хромосом остальные такие же остаются нетронутыми. Таким образом, полиплоидные организмы жизнеспособнее диплоидных.

Слайд 5
Механизм возникновения полиплоидии

Слайд 6
Умножение одного и того же гаплоидного числа хромосом (генома) называется автополиплоидией. ( ААА, АААА и т.д.)
Объединение нескольких различных геномов при гибридизации называется  аллополиплоидией (ААВ, ААВВ, АВВ и т.д.)
Анеуплоидия — изменение числа хромосом в диплоидном наборе, т.е. не кратное гаплоидному (2n+1, 2n-1 и т.д.).
Моносомия(уменьшение)
Трисомия(увеличение)
Нуллисомия
(отсутствие)

Слайд 7
Автополиплоидияявляется следствием нерасхождения хромосом при делении клетки: при митозе (тогда возникают митотические полиплоиды) или при мейозе (тогда возникают мейотическиеполиплоиды).
Митотические полиплоиды обычно возникают вследствие нерасхождения хромосом в анафазе: вместо двух ядер образуется одно, в котором число хромосом становится в два раза большим, чем в исходном ядре. Таким образом, из диплоидной клетки (2n, или 2х) образуется тетраплоидная (4n, или 4х). У низших эукариот при дальнейших делениях клеток число хромосом может возрастать, и одно ядро может содержать множество хромосомных наборов (8х…16х…32х; и даже до 4000…6000х, например, в макронуклеусе у инфузорий).

Слайд 8
Аллополиплоидия– увеличение числа хромосом в результате гибридизации
2n=10 2n=16
n=5
x
n=8
F1 : 2n=13 (гаметы с n=1,2,3,…13)
Гибрид – аллополиплоид: 2n=26 (n=13)

Слайд 9
Анеуплоиди́я— изменение кариотипа, при котором число хромосом в клетках не кратно гаплоидному набору (n). Отсутствие в хромосомном наборе диплоидного организма одной хромосомы называется моносомией (2n-1); отсутствие двух гомологичных хромосом — нуллисомией (2n-2); наличие дополнительной хромосомы называется трисомией (2n+1) . Анеуплоидия возникает в результате нарушения сегрегации хромосом в митозе или мейозе. Анеуплоидия вызывает у человека некоторые наследственные синдромы. Анеуплоидия по аутосомам нарушает нормальное эмбриональное развитие и является одной из основных причин спонтанных абортов:1. Анеуплоидия характерна для опухолевых клеток, особенно для клеток сóлидных опухолей. Патологический фенотип при анеуплоидии формируется из-за нарушения дозового баланса генов, при моносомии дополнительный негативный вклад оказывает гемизиготное состояние генов моносомнойхромосомы.
Механизмы возникновения анеуплоидии : нерасхождение хромосом (хромосомы в анафазе отходят к одному полюсу, при этом на каждую гамету с одной лишней хромосомой приходится другая — без одной хромосомы) и «анафазное отставание» (в анафазе одна из передвигаемых хромосом отстаёт от всех других).

Слайд 10
Трисомия— наличие трёх гомологичных хромосом в кариотипе (например, по 21-й паре, что приводит к развитию синдрома Дауна; по 18-й паре — синдрома Эдвардса; по 13-й паре — синдрома Патау).
Схематическое изображение кариотипа мужчины, страдающего синдромом Дауна. Нерасхождение хромосом 21 в мейозе привело к трисомии по этой хромосоме

Слайд 11
Моносомия — наличие только одной из двух гомологичных хромосом. При моносомии по любой из аутосом нормальное развитие эмбриона невозможно. Единственная совместимая с жизнью моносомия у человека — по хромосоме X — приводит к развитию синдрома Шерешевского—Тернера (45,Х0).
Ребенок с синдромом Шерешевского—Тернера

Слайд 12
Последствия моносомии являются, как правило, более тяжёлыми по сравнению с трисомией. В случае моносомии негативный эффект анеуплоидии обусловлен не только нарушенным дозовым балансом, но и гемизиготным состоянием генов, находящихся на хромосоме, не имеющей пары. Моносомии по аутосомам у человека являются эмбрионально летальными. Моносомия по Х-хромосоме у женщин приводит к синдрому Шерешевского-Тернера.
В случае обширной делеции в какой-либо хромосоме иногда говорят о частичной моносомии

Примером может служить синдром кошачьего крика, причиной которого является утрата части короткого плеча хромосомы 5.

Слайд 13
Спасибо за внимание!

Посмотреть все слайды

Содержание:

В полиплоидия Это тип генетической мутации, заключающийся в добавлении полного набора (полных наборов) хромосом к ядру клетки, образующих гомологичные пары. Этот тип хромосомной мутации является наиболее распространенным среди эуплоидий и характеризуется тем, что в организме содержится три или более полных набора хромосом.

Организм (обычно диплоид = 2n) считается полиплоидным, если он приобретает один или несколько полных наборов хромосом. В отличие от точечных мутаций, хромосомных инверсий и дупликаций, этот процесс является крупномасштабным, то есть он происходит на полных наборах хромосом.

Вместо гаплоида (n) или диплоида (2n) полиплоидный организм может быть тетраплоидом (4n), октоплоидом (8n) или выше. Этот процесс мутации довольно часто встречается у растений и редко встречается у животных. Этот механизм может увеличить генетическую изменчивость сидячих организмов, которые не могут перемещаться.

Полиплоидия имеет большое значение с точки зрения эволюции в определенных биологических группах, где она представляет собой частый механизм для генерации новых видов, поскольку хромосомная нагрузка является наследственным заболеванием.

Появление новых видов

Полиплоидия важна, так как это отправная точка для возникновения новых видов. Этот феномен является важным источником генетической изменчивости, поскольку он дает начало сотням или тысячам дублирующих локусов, которые остаются свободными для получения новых функций.

В растениях это особенно важно и довольно широко распространено. По оценкам, более 50% цветковых растений произошли от полиплоидии

В большинстве случаев полиплоиды физиологически отличаются от исходных видов и благодаря этому могут колонизировать среду с новыми характеристиками. Многие важные виды в сельском хозяйстве (включая пшеницу) представляют собой полиплоиды гибридного происхождения.

Примеры в растениях

Пшеница в культурных растениях играет исключительно важную роль. Существует 14 видов пшеницы, которые эволюционировали путем аллополиплоидии, и они образуют три группы: одну из 14, другую из 28 и последнюю из 42 хромосом. В первую группу входят самые старые виды рода. Т. monococcum Y T. boeoticum.

Вторая группа состоит из 7 видов и, по-видимому, происходит от гибридизации T. boeoticum с видом дикорастущих трав другого рода, называемого Эгилопс. Скрещивание дает сильный стерильный гибрид, который в результате дупликации хромосом может привести к фертильному аллотетраплоиду.

Третья группа из 42 хромосом — это хлебная пшеница, которая, вероятно, возникла в результате гибридизации тертраплоидного вида с другим видом Эгилопс с последующим удвоением хромосомного набора.

Полиплоидия – это увеличение количества хромосомных наборов в клетках растений или животных, которое кратно одинарному числу хромосом.

Гаметы в основном гаплоидны (имеют один набор хроматид), соматические – диплоидны. Если клетки живого организма содержат больше 2 наборов хромосом, то его называют полиплоидом. Триплоиды включают 3 набора, тетраплоиды – 4, пентаплоиды – 5. Особи, с нечетным набором хромосом, не могут давать потомства. Это связано с тем, что их гаметы не имеют полного набора хромосом и не способны к делению.

Механизмы полиплоидии и ее значение в эволюции

Одним из основных механизмов полиплоидии является неправильное разделение хромосом в процессе митоза или мейоза. Если хромосомы не расходятся в процессе деления клетки, они остаются в одной клетке и образуют дополнительные наборы хромосом. Это может привести к образованию полиплоидных клеток или организмов.

Еще одним механизмом полиплоидии является гибридизация, когда особи двух разных видов скрещиваются и создают гибриды с дополнительными наборами хромосом. Гибридные организмы обычно неспособны к воспроизведению, но иногда их потомки могут стать полиплоидными, что дает возможность новым видам формироваться.

Значение полиплоидии в эволюции заключается в том, что она может способствовать появлению новых видов. Дополнительные наборы хромосом в полиплоидных клетках приводят к увеличению количества генов и изменению генетического материала. Это позволяет организмам приспосабливаться к новым условиям среды, устойчиво переживать неблагоприятные факторы и создавать потомство с новыми признаками и возможностями.

Еще примеры

Вот некоторые примеры полиплоидии у растений и животных. Ученые предположили, что две трети цветущих растений являются полиплоидами. Большинство папоротников и трав – это полиплоиды, а также картофель, яблоки, клубника. Бананы представляют собой интересный пример. Бананы являются триплоидами, и обычно триплоидные организмы не могут воспроизводить себя, то есть они стерильны. Это означает, что вы не можете получить семена бананов, чтобы посеять больше бананов. Фермеры отрезают побеги со стороны растения, прежде чем они производят фрукты и заканчивают свой цикл, и высаживают новое поколение.

Что такое полиплоидия? Это наследуемое состояние, обладающее более чем двумя полными наборами хромосом. Полиплоиды распространены среди растений, а также среди определенных групп рыб и амфибий. Например, некоторые саламандры, лягушки и пиявки являются полиплоидами. Многие из этих полиплоидных организмов хорошо адаптированы к окружающей среде.

Примеры полиплоидии в природе

1. Растения:

• Пшеница: одним из примеров полиплоидии у растений является создание новых сортов пшеницы путем скрещивания различных видов. Некоторые из них содержат двойной, тройной или даже четверной набор хромосом.
• Картофель: многие сорта картофеля отличаются полиплоидией. Некоторые примеры включают Карлу, Бинцу и Рэд Бор.
• Бамбук: полиплоидия также обычна у некоторых видов бамбука. Например, тигровая бамбуковая сорняк (Phyllostachys nigra ‘Henonis’) является триплоидным.

2. Животные:

• Рыбы: у некоторых видов рыб наблюдается полиплоидия. Например, американский осетр (Polyodon spathula) и атлантический лосось (Salmo salar) имеют полиплоидные формы.
• Земноводные: полиплоидия также встречается у некоторых видов земноводных. Например, тритоны мексиканские (Ambystoma mexicanum) способны иметь различные уровни полиплоидии.
• Жуки: некоторые виды жуков также могут быть полиплоидными, например, жук-оястр (Drosophila melanogaster).

3. Человек:

• Синдром Дауна: самый известный пример полиплоидии у человека — это Синдром Дауна, который вызван наличием дополнительной 21-й хромосомы.
• Синдром Клайнфельтера: другой пример полиплоидии у человека, вызванный наличием дополнительной хромосомы, — Синдром Клайнфельтера (XXY).
• Триплоидия: редкий случай полиплоидии у человека — это наличие трех наборов хромосом вместо двух. Триплоидные плоды часто имеют аномалии развития и не могут выжить.

4. Грибы:

• Вешенка: один из известных пример высших грибов с полиплоидией — это вешенка (Agaricus bisporus), которая часто используется в пищу.
• Перечная маслята: другой пример гриба с полиплоидией — это перечная маслята (Russula persanguinea).

5. Бактерии:

Escherichia coli: у бактерии Escherichia coli наблюдается полиплоидия в виде множественных копий генома, что может быть полезно при условиях изменчивого окружающего мира.

Это лишь некоторые примеры полиплоидии в природе, и они позволяют нам лучше понять разнообразие этого явления в различных организмах. Полиплоидия является важным фактором эволюции и размножения различных видов и может иметь значительные последствия для их адаптации к изменяющимся условиям среды.

Типы мутации генома

Полиплоидия

→ Основная статья : Полиплоидия

При полиплоидии все хромосомы хромосомного набора не двойные (диплоидные), а множественные (то есть, по крайней мере, тройные / триплоидные). Часто это вызвано отсутствием шпиндельного аппарата .

Экономичное удобство использования

Полиплоидия часто встречается у сельскохозяйственных культур . С одной стороны, это может быть ошибка или совпадение, с другой (и гораздо чаще) это преднамеренное увеличение хромосом по вине человека . Благодаря генной инженерии сельскохозяйственные культуры (особенно пшеница ) теперь даже выращиваются в виде гексаплоидов (6 наборов геномов) или даже октаплоидов (8 наборов геномов) из-за более высокой урожайности. Более высокий урожай генетически модифицированных культур можно объяснить увеличением размера клетки. Это увеличение, в свою очередь, можно объяснить тем фактом, что каждый геном выполняет свою собственную задачу. Поскольку геном теперь доступен 8 раз в октаплоидии, соответствующая задача также выполняется 8 раз.

Ситуация у человека

Эта форма мутации генома может также произойти в организме человека, но летальность на эмбрионах составляет 100%. Такая мутация генома никоим образом не может пережиться человеком. Человеческий организм может выжить только при изменении или умножении одной хромосомы ; однако здесь встречаются одни из самых тяжелых нарушений (см. анеуплоидия).

Анеуплоидия

→ Основная статья : Анеуплоидия

Анеуплоидия — всегда порочный процесс. Умножение только одной хромосомы не приводит к желаемым изменениям. Добавление отдельных хромосом всегда приводит к уродству.

При анеуплоидии количество отдельных хромосом увеличивается или уменьшается, что объясняется нарушениями во время деления клеток. Причиной обычно является неправильное разделение хромосом во время деления клеток ( неразрывность ). Самый известный пример — синдром Дауна у людей.

В людях

В отличие от полиплоидии (см. Выше), добавление отдельных хромосом (так называемая трисомия ) не обязательно приводит к выкидышу . Произойдет выкидыш или нет, а также тип физического изменения зависит от пораженной хромосомы. Однако в некоторых случаях следует ожидать серьезных физических и психических нарушений (в зависимости от местоположения трисомии) .

Без немедленного аборта могут быть полностью затронуты следующие хромосомы:

• Трисомия 8
• Трисомия 13 (синдром Патау)
• Трисомия 18 (синдром Эдвардса)
• Наиболее известна трисомия 21 (синдром Дауна)

Во всех трех упомянутых трисомиях встречаются (как правило) самые тяжелые нарушения работы внутренних органов и головного мозга. Пораженные младенцы обычно имеют выраженную задержку в развитии как на физическом, так и на умственном уровне. Люди с трисомией 13 и 18 редко достигают возраста 10 лет. В отличие от трисомии 21 (которая в основном характеризуется умственной отсталостью), вступление во взрослую жизнь никогда не наблюдалось (никогда не регистрировалось) с этими формами трисомии. Несмотря на огромный прогресс в медицине, из-за массивного повреждения органов, связанного с трисомией 13 и 18, более позднее вхождение этих младенцев во взрослую жизнь в ближайшие несколько лет практически невозможно.

Если трисомия затронула половые хромосомы (гоносомы) , последствия для пораженных обычно менее драматичны. Такие серьезные нарушения, как, например, при трисомии 21, еще не наблюдались при трисомии гоносом. Часто имеет место ограниченная фертильность (фертильность) (иногда приводящая к бесплодию (бесплодие) ). Однако возможность создания эрекции и полового акта не ограничена. В некоторых случаях (особенно при синдроме Якобса, «синдроме сверхчеловека») наблюдается даже повышенное половое влечение (либидо) . Типичные для мужчин модели поведения (например, повышенная готовность к агрессии) также связаны с патологически повышенным уровнем тестостерона . Возможны следующие трисомии гоносом:

• XXY синдром (синдром Клайнфельтера)
• Синдром XYY (синдром Якобса)
• Синдром тройной Икс (супер женский синдром)

Сравнительно незначительные эффекты трисомии гоносомы можно объяснить конкретным размером хромосомы. Чем больше хромосома, тем большие части организма она кодирует. Половые хромосомы — это самые маленькие хромосомы, обнаруженные в геноме человека, и поэтому они кодируют только очень небольшие участки кода гена человека.

Следующие хромосомы жизнеспособны, если хромосома была повреждена только частично (частично) . Если поражена вся хромосома, плод не сможет выжить.

• Трисомия 3q
• Трисомия 9p
• Трисомия 10р
• Трисомия 12p

Если поражена другая хромосома, это неизбежно приводит к выкидышу, поскольку эмбрион нежизнеспособен.

Примеры в растениях

Пшеница в культурных растениях играет исключительно важную роль. Существует 14 видов пшеницы, которые эволюционировали путем аллополиплоидии, и они образуют три группы: одну из 14, другую из 28 и последнюю из 42 хромосом. В первую группу входят самые старые виды рода. Т. monococcum Y T. boeoticum.

Вторая группа состоит из 7 видов и, по-видимому, происходит от гибридизации T. boeoticum с видом дикорастущих трав другого рода, называемого Эгилопс. Скрещивание дает сильный стерильный гибрид, который в результате дупликации хромосом может привести к фертильному аллотетраплоиду.

Третья группа из 42 хромосом — это хлебная пшеница, которая, вероятно, возникла в результате гибридизации тертраплоидного вида с другим видом Эгилопс с последующим удвоением хромосомного набора.

Полиплоидия — (от греч. polyploos — многократный и eidos — вид) , изменчивость, связанная с кратным увеличением числа наборов хромосом в клетках растений или (значительно реже) животных. Термин был предложен в 1916 году немецким ученым Винклером, изучавшим образцы аномальных (химерных) тканей у паслена.

Соматические клетки растений и животных содержат диплоидное, или двойное (2n), число хромосом, половые клетки (гаметы) — уменьшенное вдвое, или гаплоидное (n), число хромосом. При полиплоидии наблюдаются отклонения от диплоидного числа хромосом в соматических клетках и от гаплоидного — в половых; могут возникать клетки, в которых каждая хромосома представлена трижды (Зn — триплоиды) , четырежды (4n — тетраплоиды) , пять раз (5n — пентаплоиды) и т. д. Полиплоидия возникает в результате нарушения расхождения хромосом в процессе деления клеток в фазе митоза или мейоза (значительно реже) под действием физических и химических факторов.

Природная полиплоидность достаточно широко распространена в растительном мире. До 75% арктический флоры – полиплоиды, так же велик процент полиплоидов в пустынных и высокогорных регионах. Т. е. полиплоидия напрямую коррелирует с устойчивостью растений к экстремальным условиям обитания.

Под термином полиплоидия объединяют несколько типов мутаций. Мы назовем лишь 3 из них:

Автополиплоидия — результат кратного увеличения гаплоидного набора хромосом одного вида.

Аллополиплоидия — результат объединения наборов хромосом разных видов после образования межвидовых гибридов.

Анеуплоидия — увеличение или уменьшение числа хромосом основного набора, не кратное гаплоидному. В зависимости от того, произошло уменьшение или увеличение используют соответственно приставки гипо- и гипер-. Например, гипердиплоиды — трисомики (2n +1) и тетрасомики (2n + 2), гиподиплоиды — моносомики (2n — 1) и нуллисомики (2n — 2). Пример анеуплоидии – болезнь Дауна у человека.

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. В настоящее время большинство сельскохозяйственных культур – полиплоиды. Это пшеница, тритикале, кукуруза, картофель, хлопчатник, сахарный тростник, бессемянные арбузы и многие другие. Пример природной полиплоидии – алыча, гибрид терна и дикой сливы, полученный тысячелетия назад в результате естественной гибридизации.

Кофе пьете? Растения, дающие эти плоды — полиплоиды Цветок папоротника искали? Почти все папоротники полиплоиды.

Полиплоидия – это увеличение количества хромосомных наборов в клетках растений или животных, которое кратно одинарному числу хромосом.

Гаметы в основном гаплоидны (имеют один набор хроматид), соматические – диплоидны. Если клетки живого организма содержат больше 2 наборов хромосом, то его называют полиплоидом. Триплоиды включают 3 набора, тетраплоиды – 4, пентаплоиды – 5. Особи, с нечетным набором хромосом, не могут давать потомства. Это связано с тем, что их гаметы не имеют полного набора хромосом и не способны к делению.

Эволюционные преимущества полиплоидных организмов

В случае изменения окружающей среды полиплоидные организмы могут подстраиваться к новым условиям более успешно благодаря увеличенной гибкости в геноме. Вместо того чтобы ждать мутаций, создающих новые полезные свойства, полиплоидные организмы могут использовать уже существующие гены, находящиеся в дополнительных копиях, для адаптации к новой среде.

Благодаря повышенной генетической вариабельности, полиплоидные организмы также имеют больше шансов выжить в условиях экологической конкуренции. Повышенное фенотипическое разнообразие может дать отдельным особям преимущество в избежании врагов или конкуренции за пищу и ресурсы.

Полиплоидия также способна повысить жизнеспособность популяции, уменьшая риск вымирания из-за инбридинга и гибридизации с близкими видами. Дополнительные наборы хромосом предотвращают потерю генетической информации при скрещивании с диплоидными организмами.

Более того, полиплоидные организмы имеют возможность быстро эволюционировать и адаптироваться к переменным условиям среды. Больше генетических комбинаций и повышенная вариабельность позволяют полиплоидам проводить более сильный отбор и быстрее приспосабливаться.

Таким образом, полиплоидия является эволюционным преимуществом для многих организмов, позволяя им лучше адаптироваться к изменяющейся среде и увеличивая их выживаемость и разнообразие.

Почему возникают полиплоидные клетки: основные причины

Полиплоидные клетки, в отличие от диплоидных (имеющих два комплекта хромосом), содержат более двух полных комплектов хромосом. Причины их возникновения могут быть разнообразными и включать как естественные, так и искусственные факторы.

Естественные причины полиплоидии могут включать спонтанные ошибки при митозе или мейозе, так называемые анафазные ошибки, когда хромосомы не разделяются равномерно между дочерними клетками. Это может привести к образованию клеток с аберрационным числом хромосом — полиплоидных клеток.

Также полиплоидия может быть вызвана ошибками в процессе слияния гаплоидных гамет (вместо слияния двух гамет с одним комплектом хромосом, могут слиться гаметы с двумя комплектами хромосом, что приводит к образованию полиплоидных зигот).

Искусственными причинами возникновения полиплоидных клеток могут быть химические, физические или генетические манипуляции. Например, применение колхицина — вещества, которое блокирует деление клеток в метафазе митоза, может привести к образованию полиплоидных клеток.

Полиплоидные клетки могут также возникать в результате хромосомных перестроек, таких как неправильные перекрестиные хромосомы или геномные катастрофы. Эти факторы могут изменять структуру и количество хромосом в клетках, приводя к появлению полиплоидии.

В целом, механизмы и причины возникновения полиплоидии сложны и требуют дополнительных исследований

Однако, понимание этих причин имеет важное значение для понимания эволюционных и генетических процессов, а также для развития новых подходов в медицине и сельском хозяйстве

Аллополиплоидия

Аллополиплоидия — это форма полиплоидии, в которой присутствуют наборы хромосом разных видов. При скрещивании двух видов обычно получается бесплодное потомство, поскольку спаривание хромосом обычно нарушается у межвидовых гибридов и, следовательно, мейоз не может протекать правильно. Некоторые хромосомы все еще правильно спариваются и называются гомологичными. Некоторые хромосомы больше не полностью гомологичны и больше не спариваются в мейозе. Их называют гомеологичными .

У таких гибридов , особенно у растений, может происходить полиплоидизация хромосомного набора, которая затем переходит в аллополиплоидию. Если эта полиплоидизация происходит после скрещивания двух нормальных диплоидных родителей, говорят о полиплоидной гибридной породе. Он содержит два гомозиготных двойных набора хромосом. Если хромосомы родительских видов достаточно различны, дублированные хромосомы отца и матери могут спариваться, потомство снова становится фертильным и создается постоянный гибридный вид. Они ведут себя цитологически и генетически как диплоиды. Если хромосомы родителей очень похожи, могут возникнуть проблемы со спариванием хромосом во время мейоза, а потомство бесплодно или имеет ограниченную фертильность.

При скрещивании двух тетраплоидных видов образуется еще один тетраплоид, так называемый «аддитивный ублюдок», который, в отличие от полиплоидного ублюдка, является гетерозиготным . Такие виды называются амфидиплоидами.

Аллополиплоидия довольно часто встречается у некоторых родов растений. Примеры: Nicotiana , хлопок ( Gossypium ), паслен ( Solanum ), некоторые крестоцветные овощи , например Б. рапс и многие сладкие травы . Хорошо известным примером является пшеница , где есть диплоидные виды ( еинкорн ), аллотетраплоидные виды, такие как полба , эммер и твердая пшеница, и даже аллогексаплоидные виды ( семенная пшеница ). В последних участвуют три типа. У пшеницы известно более 40 различных аллополиплоидных форм, а у табака — около 60. Их число хромосом колеблется от 36 до 144.

Улучшение садоводства

У растений полиплоидия может возникать в результате нескольких различных явлений, возможно, наиболее частыми из которых являются ошибки в процессе мейоза, приводящие к образованию диплоидных гамет.

Более 40% культурных растений являются полиплоидными, включая люцерну, хлопок, картофель, кофе, клубнику, пшеницу, среди прочего, без связи между одомашниванием и полиплоидией растений.

Поскольку колхицин применялся как агент, вызывающий полиплоидию, он использовался в сельскохозяйственных культурах в основном по трем причинам:

-Для создания полиплоидии у некоторых важных видов, как попытка получить лучшие растения, так как у полиплоидов обычно есть фенотип, в котором наблюдается заметный рост «гигабайт» из-за того, что имеется большее количество клеток. Это позволило добиться заметных успехов в садоводстве и в области генетического улучшения растений.

-Для полиплоидизации гибридов и восстановления фертильности таким образом, чтобы некоторые виды были переработаны или синтезированы.

-И, наконец, как способ передачи генов между видами с разной степенью плоидности или внутри одного и того же вида.

Различные типы полиплоидии

• Аутополиплоидия: в этом случае полиплоидные организмы содержат несколько наборов хромосом одного вида. Это может происходить в результате самооплодотворения или самоопыления.
• Аллополиплоидия: здесь полиплоидные организмы содержат два или более наборов хромосом различных видов. Аллополиплоидия часто возникает в результате скрещивания различных видов и может приводить к образованию новых гибридных видов.
• Тетраплоидия: это тип полиплоидии, при котором организм содержит четыре набора хромосом в каждой клетке. Тетраплоидия может возникать при ошибочном делении клеток или в результате скрещивания различных видов.
• Гексаплоидия: в этом случае организм содержит шесть наборов хромосом в каждой клетке. Гексаплоидия может быть результатом мутаций или ошибок в процессе деления клеток.

Каждый из этих типов полиплоидии имеет свои особенности и механизмы возникновения. Изучение различных типов полиплоидии позволяет понять, как происходят изменения в геноме и какие последствия это может иметь для организмов и их развития.

Полиплоидия у растений

Существование более чем одного генома в одном ядре сыграло важную роль в происхождении и эволюции растений, будучи, возможно, наиболее важным цитогенетическим изменением в видообразовании и эволюции растений. Растения были воротами к знаниям о клетках с более чем двумя наборами хромосом на клетку.

С самого начала подсчета хромосом было замечено, что большое количество диких и культурных растений (включая некоторые из наиболее важных) полиплоидны. Почти половина известных видов покрытосеменных (цветковых) являются полиплоидными, как и большинство папоротников (95%) и самые разнообразные мхи.

Присутствие полиплоидии у голосеменных растений редко и сильно варьирует в группах покрытосеменных. В целом, было указано, что полиплоидные растения очень легко приспосабливаются, поскольку могут занимать места обитания, которые не могли быть у их диплоидных предков. Более того, полиплоидные растения с большим количеством геномных копий накапливают большую «изменчивость».

В пределах растений, возможно, аллополиплоиды (более распространенные в природе) играли фундаментальную роль в видообразовании и адаптивном излучении многих групп.

Плюсы и минусы

Полиплоидия у растений часто может проявляться в жизнеспособность увеличилась, так как транскрипции в биосинтезе белка может иметь место более тесно параллельно и , следовательно , производство белков, например , Б. ферменты, возможно быстрее. У животных обычно идет речь о летальных изменениях генома. Как уже было описано (см. Выше), полиплоидия у человека исключена, так как приводит к гибели плода на раннем сроке беременности.

Родители с разной степенью плоидности обычно не могут производить совместимые половые клетки (исключения см. В разделе о в статье о хромосомах). Следовательно, полиплоидизация часто выступает в качестве генетического барьера для видообразования . Это также делает возможным появление новых видов без географической изоляции, то есть симпатрического видообразования .

Влияние хроматидных некорректностей на полиплоидию

Однако, в некоторых случаях, происходит некорректная разделение хроматид, что может привести к полиплоидии. Хроматидные некорректности могут возникать вследствие ошибок в процессе репликации ДНК, дефектов структуры хромосом или других генетических аномалий.

Хроматидные некорректности могут проявляться в виде делеций, инверсий, дупликаций и транслокаций хромосом. В случае, если такие некорректности происходят во время митоза, это может привести к формированию анеуплоидных клеток, содержащих неправильное количество хромосом. Если такие клетки продолжают размножаться, они могут образовать тканевую или организменную мозаику с клетками разного плоидного числа.

Кроме того, хроматидные некорректности могут возникать и в процессе мейоза. Некорректное разделение хроматид в мейотических клетках может приводить к образованию гамет с неправильным числом хромосом. При слиянии таких гамет с нормальными гаметами, может образоваться зигота с неправильным плоидным числом, что приводит к возникновению полиплоидии у потомства.

Таким образом, хроматидные некорректности могут оказывать значительное влияние на возникновение полиплоидии у клеток организма. Понимание причин и механизмов возникновения этих некорректностей может помочь в разработке методов предотвращения и лечения генетических заболеваний, связанных с полиплоидией.

Заключение

Полиплоидия (от греч. polyploos — многократный и eidos — вид) — наследственное изменение, заключающееся в кратном увеличении числа наборов хромосом в клетках организма. Широко распространена у растений (большинство культурных растений — полиплоиды. Полиплоидия может быть вызвана искусственно (например, алкалоидом колхицином). У многих полиплоидных форм растений более крупные размеры, повышенное содержание ряда веществ, отличные от исходных форм сроки цветения и плодоношения. На основе полиплоидии созданы высокоурожайные сорта сельскохозяйственных растений (напр., сахарной свеклы).