Генетика и селекция лесных, плодовых и декоративных древесных пород, страница 15

4.2   Полиплоидия

Полиплоидия — это явление, при котором в клетках организма содержится более двух гаплоидных наборов хромосом. Полиплоидия гораздо более распространена среди растений, чем среди животных, причем порой встречает­ся очень большое количество хромосом: бывают, например, октопоиды и декапоиды (содержащие хромосом в восемь и десять раз больше гаплоидного набора). Полиплоиды часто больше по размеру и более выносливы, чем их диплоидные «собратья», поэтому данное явле­ние применяется при селекции растений. Полиплоидия может быть вызвана некоторыми химическими веществами, в частности колхицином. Полиплоиды содержат либо умноженное количество хромосом одного вида, либо объединяют в своих клетках хромосомы двух и более видов. Среди животных полиплоидия редка, потому что при этом нарушается механизм полового размножения. Так, например, тетраплоидный организм с половыми хромосомами ХХХХ будет стерильным. (Дженкинс, 2002).

Как и следует ожидать, полная полиплоидия крайне редко встречается и у людей, в таких случаях произойдет либо выкидыш, либо рождение мертвого ребенка. Лишь в единичных случаях младенцам удается прожить несколько часов. Во всех случаях наблюдаются серьезные деформации и наруше­ния жизнедеятельности организма вследствие чрезмерного генетического дисбаланса. В 1960-е годы Д.X.Карр исследовал хромосомный состав 227 выкинутых зародышей. Хромосомные нарушения были обнаружены у 50; два были триплоидами и один - тетраплоидом. В результате подобных исследо­ваний в настоящее время установлено, что приблизительно 15 процентов выкидышей приходится на тришюиды и тетраплоиды. Возникновение полиплоидных эмбрионов у людей трудно объяснить. Хотя слияние нормальной гаплоидной гаметы и диплоидной гаметы вероятно (в таком случае появляется триплоид), но у млекопитающих такое явление наблюдается крайне редко.

Полиплоидия сыграла важную роль в эволюции некоторых видов. Гибридизация между двумя разными видами иногда дает совершенно новый вид. К.Л.Хаскинс в 1930 году и К.Дж.Марчант в 1963 году описали классический случай такого типа эволюции на примере солончаковой травы Spartina. (Дженкинс 2002).

Экспериментальная полиплоидия лесных древесных пород: для искусственного получения полиплоидов используют различные факторы воздействия: физические (температура, ионизирующие излучения), химические (колхицин, хлороформ, закись азота, супермутагены и др.) и механические (декапитация). По способу получения полиплоиды делятся на митотические, мейотические и зиготические (М.Е.Лобашов, 1967; Е.П. Раджаблиидр., 1967; А.И. Колес­ников, 1972; О.С. Машкина, 1995).

Митотические полиплоиды возникают из соматических клеток при воздействии полиплоидогенными веществами (колхицином и др.) на вегетативные части растений (семена, точки роста, проростки и т. п.) при погружении их в раствор, помещении под капли раствора мутагена, наложении на них ватного тампона, инъекции и т.п. (Царев, 2001).

Эффективность полиплоидизации в значительной степени определяется генетическими особенностями обрабатываемого материала, стадией его развития в момент обработки, способами обработки, концентрацией и температурой применяемого раствора, продолжительностью воздействия. Оптимальные условия обработки устанавливают для каждого объекта опытным путем. Метод обработки семян дает лучшие результаты у быстрорастущих растений - осины, тополя и других (Царев, 2001).

Недостаток этого способа — возникновение преимущественно миксоплоидных растений (т.е. особей, содержащих в различном соотношении клетки и ткани разного уровня плоидности, в частности диплоидных и тетраплоидных). При достаточно высоком со­держании диплоидных клеток (до 50% и выше) в таких миксоплоидах появляется опасность их деполиплоидизации, т.е. возвращения растения на исходный диплоидный уровень. Поэтому для сохранения полиплоидной ткани необходима дополнительная работа по расхимериванию, для чего срезают растения на пень, удаляют диплоидные быстрорастущие ветви, стимулируя развитие более медленнорастущих тетраплоидных побегов (Царев, 2001).