Was ist Polyploidie? Welche Rolle spielt es in der Zucht und in der Natur?

Nach dem Lesen dieses Artikels erfahren Sie, was Polyploidie ist. Wir werden überlegen, welche Rolle es spielt. Sie werden auch herausfinden, welche Arten von Polyploidie es gibt.

Bildung von Polyploiden

Lasst uns zuerst darüber redenist mit diesem geheimnisvollen Wort gemeint. Zellen oder Individuen mit mehr als zwei Chromosomensätzen werden Polyploide genannt. Polyploide Zellen mit einer geringen Häufigkeit entstehen als Folge von "Fehlern" der Mitose. Dies geschieht, wenn sich die Chromosomen teilen und eine Zytokinese nicht auftritt. Auf diese Weise können sich Zellen mit einer doppelten Anzahl von Chromosomen (Diploiden) bilden. Wenn sie, nachdem sie durch die Interphase gegangen sind, teilen, können sie neue Individuen, deren Zellen doppelt so viele Chromosomen wie ihre Eltern haben, gebären (sexuell oder asexuell). Dementsprechend ist der Prozess ihrer Bildung, was Polyploidie ist. Polyploide Pflanzen können künstlich mit Hilfe von Colchicin-einem Alkaloid, das die Bildung der mitotischen Spindel als Folge der Störung der Bildung von Mikrotubuli unterdrückt unterdrückt werden.

Eigenschaften von Polyploiden

Variabilität in diesen Pflanzen ist oftviel mehr als die verwandten Diploiden, da jedes Gen in ihnen mindestens in doppelter Anzahl vertreten ist. Bei der Teilung in Nachkommen, die für ein rezessives Gen homozygot sind, werden die Individuen nur 1/16 anstelle von 1/4 für Diploiden sein. (In beiden Fällen wird die Häufigkeit der rezessiven Allele mit 0,50 angenommen.) Die Polyploiden zeichnen sich durch Selbstbestäubung aus, was ihre Variabilität weiter reduziert, obwohl die verwandten Diploiden bevorzugt kreuzbestäuben.

Wo sich die Polyploiden treffen

Also, wir haben die Frage beantwortet, was Polyploidie ist. Und wo kommen solche Pflanzen vor?

Einige Polyploiden sind besser zum Trocknen geeignetOrte oder niedrigere Temperaturen als die ursprünglichen diploiden Formen, während andere besser für bestimmte Arten von Böden geeignet sind. Dadurch können sie Orte mit extremen Existenzbedingungen bevölkern, in denen ihre diploiden Vorfahren am wahrscheinlichsten gestorben wären. Mit einer kleinen Häufigkeit treten sie in vielen natürlichen Populationen auf. Sie sind leichter als die entsprechenden Diploiden, treten in nicht verwandte Übergänge ein. In diesem Fall können fruchtbare Hybride sofort erhalten werden. Weniger häufig werden Polyploide hybrider Herkunft durch Verdopplung der Chromosomenzahl in sterilen diploiden Hybriden gebildet. Dies ist eine der Möglichkeiten, die Fruchtbarkeit wiederherzustellen.

Der erste dokumentierte Fall von Polyploidie

Es ist genau so ein weniger gebräuchlicher Wegpolyploiden Hybriden zwischen Rettich und Kohl. Dies war der erste gut dokumentierte Fall von Polyploidie. Beide Arten gehören zur Familie der Kreuzblütler und sind eng verwandt. In somatischen Zellen beider Typen gibt es 18 Chromosomen und 9 Chromosomenpaare werden immer in der ersten Metaphase der Meiose gefunden. Mit einiger Schwierigkeit wurde ein Hybrid zwischen diesen Pflanzen erhalten. In der Meiose hatte er 18 ungepaarte Chromosomen (9 aus Rettich und 9 aus Kohl) und war völlig steril. Unter diesen Hybridpflanzen bildeten sich spontan polyploide, in denen in somatischen Zellen 36 Chromosomen und 18 Paare regelmäßig während der Meiose gebildet wurden. Mit anderen Worten, das polyploide Hybrid hatte alle 18 Chromosomen, sowohl Radieschen als auch Kohl, und sie funktionierten normal. Dieser Hybrid war ziemlich produktiv.

Polyploidie-Unkräuter

Einige Polyploiden entstanden als Unkraut inOrte, die mit menschlichen Aktivitäten verbunden sind, und manchmal erreichten sie erstaunlichen Wohlstand. Eines der bekanntesten Beispiele sind die Bewohner von Salzwiesen aus der Gattung Spartina. Eine Art, S. maritima (Bild unten), kommt in Sümpfen entlang der Küsten Europas und Afrikas vor. Eine andere Art, S. alterniflora, wurde um 1800 aus dem Osten Nordamerikas nach Großbritannien eingeführt und verbreitete sich später weitläufig und bildete große lokale Kolonien.

Weizen

Eine der wichtigsten polyploiden Pflanzengruppenkann die Gattung Triticum Weizen (Bild unten) betrachtet werden. Die am weitesten verbreitete Brotkultur der Welt - Weichweizen (T. aestivum) - hat 2n = 42. Weichweizen entstand vor mindestens 8000 Jahren wahrscheinlich in Mitteleuropa als Ergebnis der natürlichen Hybridisierung von kultiviertem Weizen mit 2n = 28, mit Wildgras der gleichen Gattung, mit 2n = 14. Wildgras wuchs wahrscheinlich wie ein Unkraut unter den Getreidepflanzen. Hybridisierung, die zu Weichweizen führte, konnte zwischen Polyploiden auftreten, die von Zeit zu Zeit in Populationen beider Elternarten auftraten.

Es ist wahrscheinlich, dass sobald die 42-chromosomaleWeizen mit seinen nützlichen Eigenschaften erschien an den Rändern der ersten Bauern, sie bemerkten es sofort und wählten es für weitere Kultivierung aus. Eine seiner Elternformen, 28-Chromosom-kultivierter Weizen, trat als Ergebnis der Hybridisierung von zwei wilden 14-Chromosom-Spezies aus dem Nahen Osten auf. Weizenarten mit 2n = 28, und jetzt weiterhin zusammen mit 42-Chromosom kultiviert werden. Ein solcher 28-chromosomaler Weizen ist aufgrund der hohen Klebrigkeit seines Proteins die Hauptquelle für Getreide zur Herstellung von Makkaroni. Dies ist die Rolle, die Polyploidie spielt.

Triticosecale

Studien in den letzten Jahren haben das neu gezeigtLinien, die durch Hybridisierung erhalten werden, können die landwirtschaftliche Produktion verbessern. Polyploidie in der Zucht wird sehr häufig verwendet. Besonders vielversprechend ist die Triticosecale - eine Gruppe von künstlichen Hybriden zwischen Weizen (Triticum) und Roggen (Secale). Einige von ihnen, die die Produktivität von Weizen mit der Unprätentiosität von Roggen kombinieren, sind am widerstandsfähigsten gegen linearen Rost - eine Krankheit, die der Landwirtschaft großen Schaden zufügt. Diese Eigenschaften sind besonders wichtig in den Hochlandgebieten der Tropen und Subtropen, wo Rost der Hauptfaktor ist, der den Anbau von Weizen begrenzt. Triticosecale wird jetzt in großem Maßstab angebaut und hat in Frankreich und anderen Ländern große Popularität erlangt. Die 42-Chromosom-Linie dieser Kornkultur ist am bekanntesten. Es wurde durch Verdopplung der Anzahl der Chromosomen nach Hybridisierung von 28-Chromosom-Weizen mit 14-Chromosom-Roggen erhalten.

Die Vielfalt der Polyploiden

In der Natur werden sie unter dem Einfluss von externen ausgewähltBedingungen und nicht wegen menschlicher Aktivitäten. Ihre Entstehung ist einer der wichtigsten evolutionären Mechanismen. In unserer Zeit sind viele Polyploiden in der Flora der Welt vertreten (mehr als die Hälfte aller Pflanzenarten). Unter ihnen viele der wichtigsten Kulturen - nicht nur Weizen, sondern auch Baumwolle, Zuckerrohr, Bananen, Kartoffeln und Sonnenblumen. Zu dieser Liste können Sie die schönsten Gartenblumen hinzufügen - Chrysanthemen, Stiefmütterchen, Dahlien.

Jetzt wissen Sie, was Polyploidie ist. Seine Rolle in der Landwirtschaft ist, wie Sie sehen können, sehr groß.