1. kérdés Nevezze meg a specifikáció főbb formáit! Mondjon példákat a földrajzi specifikációra!
Attól függően, hogy egy faj milyen izolációs mechanizmusok - térbeli vagy egyéb - keletkezik, a fajok két formáját különböztetjük meg:
1) allopatrikus (földrajzi), amikor a fajok térben elkülönült populációkból származnak;
2) szimpatikus, amikor a fajok egyetlen területen keletkeznek.
A földrajzi fajok kialakulásának egyik példája a gyöngyvirág különböző fajainak megjelenése egy eredeti fajból, amely évmilliókkal ezelőtt élt Európa lombos erdőiben. A gleccser inváziója több részre szakította a gyöngyvirág egyetlen élőhelyét. Az eljegesedéstől megmenekült erdőterületeken őrizték meg: a Távol-Keleten, Dél-Európában és a Kaukázuson túl. Amikor a gleccser visszahúzódott, a gyöngyvirág ismét elterjedt Európa-szerte, új fajt alkotva - egy nagyobb növényt széles korollal, a Távol-Keleten pedig egy vörös levélnyéllel és viaszos bevonattal rendelkező fajt. Így Ausztráliában egyszer a Pachyctphala nemzetséghez tartozó papagájfajták éltek. A száraz időszakban az egységes területet nyugati és keleti zónákra osztották, és idővel a két populáció egyedei morfofiziológiai különbségekre tettek szert, amelyek kizárták a kereszteződést, amikor a terület ismét általánossá vált.
Ez a fajlagosodás lassan megy végbe; ahhoz, hogy teljes legyen, a populációknak több százezer generáción kell keresztülmenniük. A fajképződés ezen formája fizikailag elkülönülő populációkat foglal magában, amelyek genetikailag eltérnek egymástól, végül a természetes szelekció következtében teljesen elszigetelődnek és elkülönülnek egymástól.
2. kérdés: Mi a poliploidia? Milyen szerepe van a fajok kialakulásában?
A poliploidia jelenségének hátterében a következő okok állnak: minden élő szervezettípusnak van egy szigorúan meghatározott kromoszómakészlete. A csírasejtekben minden kromoszóma különbözik. Az ilyen halmazt haploidnak nevezzük, és n betűvel jelöljük. A test sejtjei (szomatikus) általában kettős kromoszómákat tartalmaznak, amelyeket diploidnak (2n) neveznek. Ha az osztódás során megduplázódott kromoszómák nem válnak le leánysejtekké, hanem egy magban maradnak, akkor a kromoszómák számának többszörös növekedésének jelensége következik be, amelyet poliploidiának neveznek. Ez egy diploid ivarsejtet hoz létre, amely egy normál ivarsejttel egyesülve triploid zigótát képez, amelyből triploid organizmus fejlődhet ki. Amikor két diploid ivarsejt egyesül, tetraploid zigóta képződik, ami egy tetraploid organizmus fejlődését eredményezi. Leginkább a növényekre jellemző, de az állatok körében is ismert.
A poliploidia a fajképződés egyik lehetséges módja, és ugyanazon a földrajzi területen élő, korlátokkal nem elválasztott populációkban.
3. kérdés. Mely Ön által ismert növény- és állatfajok keletkeztek kromoszóma-átrendeződések eredményeként?
Új fajok megjelenése kromoszóma-átrendeződések révén történhet spontán módon, de gyakrabban közeli rokon élőlények keresztezése következtében. Például egy 2n = 48-as termesztett szilva úgy jött létre, hogy a sloe-t (n = 16) keresztezték a cseresznyeszilvával (n = 8), amit a kromoszómák számának megkétszerezése követett. Sok gazdaságilag értékes növény poliploid, például burgonya, dohány, gyapot, cukornád, kávé stb. Az olyan növényekben, mint a dohány, a burgonya, a kromoszómák kezdeti száma 12, de vannak 24, 48, 72 kromoszómával rendelkező fajok.
Az állatok közül poliploidok például egyes halfajok (tokhal, cickány stb.), szöcskék, férgekben (földigiliszták és orsóférgek), valamint nagyon ritkán egyes kétéltűekben is megtalálhatók.
Bevezetés... 3
I. A változékonyság formái... 4
II. A poliploidia szerepe a fajképzésben... 7
III. A poliploidia jelentősége a növénynemesítésben... 9
Következtetés... 11
Hivatkozások... 12
Bevezetés
1892-ben az orosz botanikus I.I. Gerasimov tanulmányozta a hőmérséklet hatását a Spirogyra zöld alga sejtjeire, és felfedezett egy csodálatos jelenséget - a sejtmagok számának változását. Alacsony hőmérséklet vagy hipnotikumok (kloroform és klorálhidrát) hatását követően mag nélküli, valamint két maggal rendelkező sejtek megjelenését figyelte meg. Az elsők hamarosan elpusztultak, és a kétmagos sejtek sikeresen osztódtak. A kromoszómák megszámlálásakor kiderült, hogy kétszer annyi van belőlük, mint a közönséges sejtekben. Így a genotípus mutációjával összefüggő örökletes változást fedeztek fel, azaz. a sejt teljes kromoszómája. Ez kapta a nevet poliploidia , a megnövekedett számú kromoszómával rendelkező organizmusok pedig poliploidok.
A természetnek jól bevált mechanizmusai vannak, amelyek biztosítják a genetikai anyag állandóságának megőrzését. Minden anyasejt két leánysejtre osztva szigorúan egyenlően osztja el az örökletes anyagot. Az ivaros szaporodás során a hím és női ivarsejtek összeolvadása következtében új szervezet képződik. Annak érdekében, hogy fenntartsák a kromoszómák állandóságát a szülőkben és az utódokban, minden ivarsejtnek fele annyi kromoszómát kell tartalmaznia, mint egy normál sejtben. Valójában a kromoszómák száma felére csökken, vagy ahogy a tudósok nevezik, a sejtosztódás redukciója, amelyben a két homológ kromoszóma közül csak egy kerül az egyes ivarsejtekbe. Tehát az ivarsejt egy haploid kromoszómakészletet tartalmaz - azaz. minden homológ párból egyet. Minden szomatikus sejt mély. Két kromoszómakészletük van, amelyek közül az egyik az anya, a másik az apa testéből származik. A poliploidiát sikeresen alkalmazzák a nemesítésben.
I. A változékonyság formái
A változékonyság formáinak összehasonlító jellemzői
A változékonyság formái | A megjelenés okai | Jelentése | Példák |
|
Nem örökletes módosulás (fenotipikus) | Környezeti feltételek változásai, amelyek következtében a szervezet a genotípus által meghatározott reakciónorma határain belül változik | Alkalmazkodás - alkalmazkodás az adott környezeti feltételekhez, túlélés, utódok megőrzése | A fehér káposzta meleg éghajlaton nem képez káposztafejet. A hegyekbe hozott ló- és tehénfajták csökevényessé válnak |
|
Örökletes (genotipikus) | Mutációs | A külső és belső mutagén tényezők hatása, ami gének és kromoszómák változását eredményezi | Természetes és mesterséges szelekció anyaga, mivel a mutációk lehetnek előnyösek, károsak és közömbösek, dominánsak és recesszívek | A poliploid formák populációban való megjelenése szaporodási izolációjukhoz és új fajok és nemzetségek kialakulásához vezet - mikroevolúció |
Kombinatnaya | Egy populáción belül spontán keletkezik keresztezés során, amikor a leszármazottak új génkombinációkat sajátítanak el. | Új örökletes változások eloszlása egy populációban, amelyek a szelekció anyagául szolgálnak | Rózsaszín virágok megjelenése fehér virágú és piros virágú kankalin keresztezésekor. Fehér és szürke nyulak keresztezésekor fekete utódok jelenhetnek meg |
|
Korrelatív (korrelatív) | A gének azon képessége eredményeként alakul ki, hogy nem egy, hanem kettő vagy több tulajdonság kialakulását befolyásolják | Az egymással összefüggő jellemzők állandósága, a szervezet mint rendszer integritása | A hosszú lábú állatoknak hosszú nyakuk van. Az étkezési répafajtáknál a gyökérnövény, a levélnyél és a levélerek színe következetesen változik |
A variáció az egyéni különbségek előfordulása. Az élőlények változékonysága alapján a formák genetikai sokfélesége jelenik meg, amelyek a természetes szelekció eredményeként új alfajokká, fajokká alakulnak. Megkülönböztetik a módosító vagy fenotípusos és mutációs, vagy genotípusos variabilitást.
A poliploidia genotípus variációra utal.
A genotípus variabilitást mutációs és kombinatívra osztják. A mutációk az öröklődési egységekben - génekben - bekövetkező hirtelen és stabil változások, amelyek az örökletes jellemzők megváltozását vonják maguk után. A „mutáció” kifejezést először de Vries vezette be. A mutációk szükségszerűen változásokat okoznak a genotípusban, amelyeket az utódok örökölnek, és nem kapcsolódnak a gének keresztezéséhez és rekombinációjához.
A mutációk megnyilvánulásuk természetétől függően lehetnek dominánsak vagy recesszívek. A mutációk gyakran csökkentik az életképességet vagy a termékenységet. Az életképességet élesen csökkentő, a fejlődést részben vagy teljesen leállító mutációkat félig letálisnak, az élettel össze nem egyeztethető mutációkat pedig letálisnak nevezzük. A mutációkat előfordulásuk helye szerint osztják fel. Az ivarsejtekben fellépő mutáció nem befolyásolja az adott szervezet jellemzőit, csak a következő generációban jelenik meg. Az ilyen mutációkat generatívnak nevezzük. Ha a gének megváltoznak a szomatikus sejtekben, az ilyen mutációk jelennek meg ebben a szervezetben, és az ivaros szaporodás során nem terjednek át az utódokra. De ivartalan szaporodás esetén, ha egy szervezet olyan sejtből vagy sejtcsoportból fejlődik ki, amelynek megváltozott - mutált - génje van, a mutációk átadhatók az utódoknak. Az ilyen mutációkat szomatikusnak nevezzük.
A mutációkat előfordulásuk szintje szerint osztályozzák. Vannak kromoszóma- és génmutációk. A mutációk közé tartozik a kariotípus változása is (a kromoszómák számának változása).
Poliploidia- a kromoszómák számának növekedése, többszörös haploid készlet. Ennek megfelelően a növényeket triploidokra (3n), tetraploidokra (4n) stb. különböztetjük meg. A növénytermesztésben több mint 500 poliploid ismert (cukorrépa, szőlő, hajdina, menta, retek, hagyma stb.). Mindegyikük nagy vegetatív tömeggel rendelkezik, és nagy gazdasági értékkel bír.
A virágtermesztésben a poliploidok sokfélesége figyelhető meg: ha a haploid halmaz egyik eredeti formája 9 kromoszómával rendelkezett, akkor az ebbe a fajba tartozó termesztett növények 18, 36, 54 és akár 198 kromoszómával is rendelkezhetnek. A poliploidok a növények hőmérsékletének, ionizáló sugárzásnak és vegyszereknek (kolchicinnek) való kitettsége következtében alakulnak ki, amelyek tönkreteszik a sejtosztódási orsót. Az ilyen növényekben az ivarsejtek diploidok, és ha egy partner haploid csírasejtjeivel egyesülnek, a zigótában triploid kromoszómakészlet jelenik meg (2n + n = 3n). Az ilyen triploidok nem képeznek magokat, sterilek, de nagyon produktívak. A páros számú poliploidok magokat képeznek.
II. A poliploidia szerepe a fajképzésben
A növényekben a poliploidia - egy kromoszómakettőző mutáció - segítségével meglehetősen könnyen kialakulhatnak új fajok. Az így létrejövő új forma reproduktív módon izolálódik a szülőfajtól, de az önmegtermékenyítés révén képes lesz utódokat hagyni. Az állatok számára ez a fajképzési módszer nem kivitelezhető, mivel nem képesek öntermékenyítésre. A növények között számos példa van egymáshoz közeli rokonságban álló fajokra, amelyek több kromoszómában különböznek egymástól, ami a poliploidia eredetére utal. Tehát a burgonyában vannak olyan fajok, amelyek kromoszómáinak száma 12, 24, 48 és 72; búzában - 14, 28 és 42 kromoszómával.
A poliploidok általában ellenállnak a káros hatásoknak, és szélsőséges körülmények között a természetes szelekció kedvez a megjelenésüknek. Így a Spitzbergákon és a Novaya Zemlyán a magasabb rendű növényfajok mintegy 80%-át poliploid formák képviselik.
A kromoszóma-speciáció egy másik, ritkább módja a növényekben – hibridizáción keresztül, majd poliploidián keresztül. A közeli rokon fajok gyakran különböznek kromoszómakészleteikben, és a köztük lévő hibridek terméketlenek a csírasejtek érési folyamatának megzavarása miatt. A hibrid növények azonban meglehetősen hosszú ideig létezhetnek, vegetatívan szaporodnak. A poliploidia mutáció „visszaadja” a hibrideknek az ivaros szaporodás képességét. Ily módon - a szilva és a cseresznyés szilva hibridizációja és az azt követő poliploidia révén - keletkezett a termesztett szilva (lásd az ábrát)
III. A poliploidia jelentősége a növénynemesítésben
Sok kultúrnövény poliploid, azaz kettőnél több haploid kromoszómakészletet tartalmaz. A poliploidok között számos fő élelmiszernövény található; búza, burgonya, egy. Mivel egyes poliploidok nagy ellenálló képességgel rendelkeznek a kedvezőtlen tényezőkkel szemben és jó a terméshozamuk, használatuk és szelekciójuk indokolt.
Vannak olyan módszerek, amelyek lehetővé teszik poliploid növények kísérleti előállítását. Az utóbbi években segítségükkel a rozs, a hajdina és a cukorrépa poliploid fajtái jöttek létre.
G. D. Karpechenko hazai genetikus először 1924-ben, a poliploidia alapján legyőzte a terméketlenséget, és káposzta-retek hibridet hozott létre. A diploid halmazban lévő káposztának és reteknek 18 kromoszómája (2n = 18), illetve ivarsejtjei vannak. egyenként 9 kromoszómát hordoznak (haploid készlet). A káposzta és a retek hibridje 18 kromoszómával rendelkezik. A kromoszómakészlet 9 „káposztából” áll; és 9 „ritka” kromoszóma. Ez a hibrid steril, mivel a káposzta és a retek kromoszómái nem konjugálnak, így az ivarsejtek képződési folyamata nem tud normálisan lezajlani, a kromoszómaszám megkétszerezése következtében a steril hibrid két teljes (diploid) retek készletet kapott. és a káposzta kromoszómái (36). Ennek eredményeként kialakultak a meiózis normális feltételei: a káposzta és a retek kromoszómái rendre konjugáltak egymással. Minden ivarsejt egy haploid retket és káposztát tartalmazott (9 + 9 = 18). A zigótának ismét 36 kromoszómája volt; a hibrid termékeny lett.
A kenyérbúza egy természetes poliploid, amely hat haploid kromoszómakészletből áll rokon gabonafajokból. Kialakulásának folyamatában szerepet játszott a távoli hibridizáció és a poliploidia; fontos szerep.
A hazai nemesítők poliploidizációs módszerrel olyan rozs-búza formát hoztak létre, amely korábban nem volt megtalálható a természetben - tritikálé . A tritikálé, egy új, kiemelkedő tulajdonságokkal rendelkező gabonafajta létrehozása az egyik legnagyobb nemesítési eredmény. Két különböző nemzetség - búza és rozs - kromoszómakomplexeinek kombinálásával fejlesztették ki. A tritikálé terméshozamában, tápértékében és egyéb tulajdonságaiban mindkét szülőnél jobb. A kedvezőtlen talaj- és éghajlati viszonyokkal, valamint a legveszélyesebb betegségekkel szembeni ellenálló képességét tekintve jobb, mint a búza, nem rosszabb a rozsnál.
Ez a munka kétségtelenül a modern biológia zseniális vívmányai közé tartozik.
Jelenleg a genetikusok és nemesítők a gabonafélék, gyümölcsök és más termények egyre új formáit hoznak létre poliploidia felhasználásával.
Következtetés
Poliploidia(a görög polyploos - többszörös és eidos - fajokból) - örökletes változás, amely a kromoszómakészletek számának többszörös növekedéséből áll a test sejtjeiben. Növényekben széles körben elterjedt (a kultúrnövények többsége poliploid. A poliploidiát mesterségesen is előidézheti (például a kolchicin alkaloidával). Sok poliploid növényforma nagyobb méretű, számos anyag tartalma megnövekedett, virágzási és termési periódusai eltérőek az ún. Az eredeti formák.A poliploidia alapján a mezőgazdasági növények magas hozamú fajtái (például cukorrépa).
Bibliográfia
1. Biológiai enciklopédia. /Összeállította: S.T. Ismailova. - M.: Avanta+, 1996.
2. Bogdanova T.L. Biológia. Útmutató egyetemekre jelentkezőknek. - M., 1991.
3. Ruzavin G.I. A modern természettudomány fogalmai. - M.: Egység, 2000.
4. Biológiai enciklopédikus szótár. - M.: Szovjet Enciklopédia, 1989.
A cikk elolvasása után megtudhatja, mi a poliploidia. Megnézzük, milyen szerepet játszik. Azt is megtudhatja, hogy milyen típusú poliploidia létezik.
Poliploid képződés
Először is beszéljünk arról, mit is jelent ez a titokzatos szó. Azokat a sejteket vagy egyedeket, amelyeknek kettőnél több kromoszómakészletük van, poliploidoknak nevezzük. A poliploid sejtek alacsony gyakorisággal keletkeznek mitotikus „hibák” következtében. Ez akkor fordul elő, amikor a kromoszómák osztódnak, és nem történik citokinézis. Ily módon dupla kromoszómaszámú sejtek (diploidok) jöhetnek létre. Ha az interfázis áthaladása után osztódnak, akkor képesek lesznek (szexuálisan vagy aszexuálisan) új egyedeket hozni, amelyek sejtjei kétszer annyi kromoszómával rendelkeznek, mint a szüleiké. Ennek megfelelően kialakulásuk folyamata a poliploidia. A poliploid növények mesterségesen előállíthatók kolhicin alkalmazásával, egy alkaloiddal, amely elnyomja a mitotikus orsó kialakulását a mikrotubulusok képződésének megzavarása következtében.
A poliploidok tulajdonságai
Ezekben a növényekben a variabilitás gyakran sokkal szűkebb, mint a rokon diploidokban, mivel minden gén legalább kétszer annyian van jelen bennük. Az utódokban való hasadáskor a valamely recesszív génre homozigóta egyedek a diploidok 1/4-e helyett csak 1/16-ot tesznek ki. (Mindkét esetben a recesszív allélok gyakoriságát 0,50-nek feltételezzük.) A poliploidokra jellemző az önbeporzás, ami tovább csökkenti variabilitását, annak ellenére, hogy a rokon diploidok túlnyomórészt keresztbeporzottak.
Hol találhatók poliploidok?
Tehát megválaszoltuk azt a kérdést, hogy mi a poliploidia. Hol találhatók ilyen növények?
Egyes poliploidok jobban alkalmazkodnak száraz területekhez vagy hidegebb hőmérsékletekhez, mint az eredeti diploid formák, míg mások jobban alkalmazkodnak bizonyos talajtípusokhoz. Ennek köszönhetően olyan extrém életkörülményekkel rendelkező helyeken lakhatnak, ahol nagy valószínűséggel meghalnának diploid őseik. Sok természetes populációban alacsony gyakorisággal fordulnak elő. Könnyebben lépnek be egymással nem rokon keresztezésekbe, mint a megfelelő diploidjaik. Ebben az esetben azonnal termékeny hibridek nyerhetők. Ritkábban a hibrid eredetű poliploidok a kromoszómák számának megkettőzésével jönnek létre steril diploid hibridekben. Ez a termékenység helyreállításának egyik módja.
A poliploidia első dokumentált esete
Ezen a kevésbé megszokott módon jöttek létre a retek és a káposzta közötti poliploid hibridek. Ez volt az első jól dokumentált poliploidia eset. Mindkét nemzetség a keresztesvirágúak családjába tartozik, és szorosan összefügg. Mindkét faj szomatikus sejtjében 18 kromoszóma található, és a meiózis első metafázisában mindig 9 kromoszómapár található. Némi nehézségek árán sikerült hibridet hozni e növények között. Meiózisban 18 párosítatlan kromoszómája volt (9 retekből és 9 káposztából), és teljesen steril volt. E hibrid növények között spontán kialakult egy poliploid, amelyben a szomatikus sejtekben 36 kromoszóma volt, és a meiózis folyamata során rendszeresen 18 pár alakult ki. Más szóval, a poliploid hibrid mind a 18 retek és káposzta kromoszómájával rendelkezett, és normálisan működtek. Ez a hibrid meglehetősen termékeny volt.
Poliploid gyomok
Egyes poliploidok gyomnövényként keletkeztek az ember által érintett területeken, és néha elképesztően virágzott. Az egyik jól ismert példa a Spartina nemzetségbe tartozó szikes mocsári lakosok. Az egyik faj, a S. maritima (az alábbi képen), Európa és Afrika partjai mentén található mocsarakban található. Egy másik faj, a S. alterniflora 1800 körül került be Nagy-Britanniába Észak-Amerika keleti részéből, majd széles körben elterjedt, nagy helyi kolóniákat alkotva.
Búza
Az egyik legfontosabb poliploid növénycsoport a búza Triticum nemzetsége (az alábbi képen). A világ legelterjedtebb gabonanövénye, a kenyérbúza (T. aestivum) 2n = 42. A kenyérbúza legalább 8000 évvel ezelőtt keletkezett, valószínűleg Közép-Európában, a termesztett búza természetes hibridizációjának eredményeként, amelynek 2n = 28 , azonos nemzetséghez tartozó vadon termő gabonával, amelynek 2n = 14. A vadon élő gabona valószínűleg gyomként nőtt a búzanövények között. A kenyérbúzát eredményező hibridizáció mindkét szülőfaj populációiban időről időre megjelenő poliploidok között történhetett.
Valószínűleg amint megjelent a 42 kromoszómás búza jótékony tulajdonságaival az első gazdák szántóföldjein, azonnal felfigyeltek rá, és kiválasztották a további termesztésre. Egyik szülőformája, a 28 kromoszómális termesztett búza két, a Közel-Keletről származó vadon élő, 14 kromoszómális faj hibridizációjának eredményeként jött létre. A 2n = 28-as búzafajtákat a 42 kromoszómával rendelkező búzafajták mellett továbbra is termesztik. Ezek a 28 kromoszómát tartalmazó búzák a tésztagyártás fő gabonaforrásai, fehérjéjük nagy ragadóssága miatt. Ez a poliploidia szerepe.
Triticosecale
Az elmúlt évek kutatásai kimutatták, hogy a hibridizációval nyert új vonalak javíthatják a mezőgazdasági termelést. A poliploidiát nagyon széles körben használják a tenyésztésben. Különösen ígéretes a Triticosecale, a búza (Triticum) és a rozs (Secale) mesterséges hibridjeinek csoportja. Némelyikük a búza hozamát a rozs igénytelenségével ötvözi a legellenállóbb a mezőgazdaságban nagy károkat okozó betegséggel, a vonalrozsdával szemben. Ezek a tulajdonságok különösen fontosak a trópusi és szubtrópusi hegyvidékeken, ahol a rozsda a búzatermesztést korlátozó fő tényező. A triticosecale-t ma már nagy mennyiségben termesztik, és széles körben elterjedt Franciaországban és más országokban. A leghíresebb ennek a gabonatermésnek a 42 kromoszómális vonala. A kromoszómák számának megkettőzésével kapták, miután 28 kromoszómás búzát hibridizáltak 14 kromoszómás rozsszal.
A poliploidok sokfélesége
A természetben külső körülmények hatására választódnak ki, és nem az emberi tevékenység miatt. Felbukkanásuk az egyik legfontosabb evolúciós mechanizmus. Napjainkban számos poliploid képviselteti magát a világ flórájában (az összes növényfaj több mint fele). Köztük sok a legfontosabb növény – nem csak a búza, hanem a gyapot, a cukornád, a banán, a burgonya és a napraforgó is. Ehhez a listához hozzáadhatja a legszebb kerti virágokat - krizantém, árvácskák, dáliák.
Most már tudod, mi a poliploidia. A mezőgazdaságban betöltött szerepe, mint látható, nagyon nagy.
Bevezetés................................................. ...................................................... ............... 3
I. A változékonyság formái................................................ ..................................... 4
II. A poliploidia szerepe a fajképzésben................................................ ........ ...... 7
III. A poliploidia jelentősége a növénynemesítésben................................................ ......... 9
Következtetés................................................. ................................................... tizenegy
Bibliográfia................................................................ .................................. 12
Bevezetés
1892-ben az orosz botanikus I.I. Gerasimov tanulmányozta a hőmérséklet hatását a Spirogyra zöld alga sejtjeire, és felfedezett egy csodálatos jelenséget - a sejtmagok számának változását. Alacsony hőmérséklet vagy hipnotikumok (kloroform és klorálhidrát) hatását követően mag nélküli, valamint két maggal rendelkező sejtek megjelenését figyelte meg. Az elsők hamarosan elpusztultak, és a kétmagos sejtek sikeresen osztódtak. A kromoszómák megszámlálásakor kiderült, hogy kétszer annyi van belőlük, mint a közönséges sejtekben. Így a genotípus mutációjával összefüggő örökletes változást fedeztek fel, azaz. a sejt teljes kromoszómája. Ez kapta a nevet poliploidia , a megnövekedett számú kromoszómával rendelkező organizmusok pedig poliploidok.
A természetnek jól bevált mechanizmusai vannak, amelyek biztosítják a genetikai anyag állandóságának megőrzését. Minden anyasejt két leánysejtre osztva szigorúan egyenlően osztja el az örökletes anyagot. Az ivaros szaporodás során a hím és női ivarsejtek összeolvadása következtében új szervezet képződik. Annak érdekében, hogy fenntartsák a kromoszómák állandóságát a szülőkben és az utódokban, minden ivarsejtnek fele annyi kromoszómát kell tartalmaznia, mint egy normál sejtben. Valójában a kromoszómák száma felére csökken, vagy ahogy a tudósok nevezik, a sejtosztódás redukciója, amelyben a két homológ kromoszóma közül csak egy kerül az egyes ivarsejtekbe. Tehát az ivarsejt egy haploid kromoszómakészletet tartalmaz - azaz. minden homológ párból egyet. Minden szomatikus sejt mély. Két kromoszómakészletük van, amelyek közül az egyik az anya, a másik az apa testéből származik. A poliploidiát sikeresen alkalmazzák a nemesítésben.
I. A változékonyság formái
A változékonyság formáinak összehasonlító jellemzői
| A változékonyság formái |
A megjelenés okai |
Jelentése |
Példák |
||
| Nem örökletes módosulás (fenotipikus) |
Környezeti feltételek változásai, amelyek következtében a szervezet a genotípus által meghatározott reakciónorma határain belül változik |
Alkalmazkodás - alkalmazkodás az adott környezeti feltételekhez, túlélés, utódok megőrzése |
A fehér káposzta meleg éghajlaton nem képez káposztafejet. A hegyekbe hozott ló- és tehénfajták csökevényessé válnak |
||
| Örökletes (genotipikus) |
Mutációs |
A külső és belső mutagén tényezők hatása, ami gének és kromoszómák változását eredményezi |
Természetes és mesterséges szelekció anyaga, mivel a mutációk lehetnek előnyösek, károsak és közömbösek, dominánsak és recesszívek |
A poliploid formák populációban való megjelenése szaporodási izolációjukhoz és új fajok és nemzetségek kialakulásához vezet - mikroevolúció |
|
| Kombinatnaya |
Egy populáción belül spontán keletkezik keresztezés során, amikor a leszármazottak új génkombinációkat sajátítanak el. |
Új örökletes változások eloszlása egy populációban, amelyek a szelekció anyagául szolgálnak |
Rózsaszín virágok megjelenése fehér virágú és piros virágú kankalin keresztezésekor. Fehér és szürke nyulak keresztezésekor fekete utódok jelenhetnek meg |
||
| Korrelatív (korrelatív) |
A gének azon képessége eredményeként alakul ki, hogy nem egy, hanem kettő vagy több tulajdonság kialakulását befolyásolják |
Az egymással összefüggő jellemzők állandósága, a szervezet mint rendszer integritása |
A hosszú lábú állatoknak hosszú nyakuk van. Az étkezési répafajtáknál a gyökérnövény, a levélnyél és a levélerek színe következetesen változik |
||
A variáció az egyéni különbségek előfordulása. Az élőlények változékonysága alapján a formák genetikai sokfélesége jelenik meg, amelyek a természetes szelekció eredményeként új alfajokká, fajokká alakulnak. Megkülönböztetik a módosító vagy fenotípusos és mutációs, vagy genotípusos variabilitást.
A poliploidia genotípus variációra utal.
A genotípus variabilitást mutációs és kombinatívra osztják. A mutációk az öröklődési egységekben - génekben - bekövetkező hirtelen és stabil változások, amelyek az örökletes jellemzők megváltozását vonják maguk után. A „mutáció” kifejezést először de Vries vezette be. A mutációk szükségszerűen változásokat okoznak a genotípusban, amelyeket az utódok örökölnek, és nem kapcsolódnak a gének keresztezéséhez és rekombinációjához.
A mutációk megnyilvánulásuk természetétől függően lehetnek dominánsak vagy recesszívek. A mutációk gyakran csökkentik az életképességet vagy a termékenységet. Az életképességet élesen csökkentő, a fejlődést részben vagy teljesen leállító mutációkat félig letálisnak, az élettel össze nem egyeztethető mutációkat pedig letálisnak nevezzük. A mutációkat előfordulásuk helye szerint osztják fel. Az ivarsejtekben fellépő mutáció nem befolyásolja az adott szervezet jellemzőit, csak a következő generációban jelenik meg. Az ilyen mutációkat generatívnak nevezzük. Ha a gének megváltoznak a szomatikus sejtekben, az ilyen mutációk jelennek meg ebben a szervezetben, és az ivaros szaporodás során nem terjednek át az utódokra. De ivartalan szaporodás esetén, ha egy szervezet olyan sejtből vagy sejtcsoportból fejlődik ki, amelynek megváltozott - mutált - génje van, a mutációk átadhatók az utódoknak. Az ilyen mutációkat szomatikusnak nevezzük.
A mutációkat előfordulásuk szintje szerint osztályozzák. Vannak kromoszóma- és génmutációk. A mutációk közé tartozik a kariotípus változása is (a kromoszómák számának változása).
Poliploidia- a kromoszómák számának növekedése, többszörös haploid készlet. Ennek megfelelően a növényeket triploidokra (3n), tetraploidokra (4n) stb. különböztetjük meg. A növénytermesztésben több mint 500 poliploid ismert (cukorrépa, szőlő, hajdina, menta, retek, hagyma stb.). Mindegyikük nagy vegetatív tömeggel rendelkezik, és nagy gazdasági értékkel bír.
A virágtermesztésben a poliploidok sokfélesége figyelhető meg: ha a haploid halmaz egyik eredeti formája 9 kromoszómával rendelkezett, akkor az ebbe a fajba tartozó termesztett növények 18, 36, 54 és akár 198 kromoszómával is rendelkezhetnek. A poliploidok a növények hőmérsékletének, ionizáló sugárzásnak és vegyszereknek (kolchicinnek) való kitettsége következtében alakulnak ki, amelyek tönkreteszik a sejtosztódási orsót. Az ilyen növényekben az ivarsejtek diploidok, és ha egy partner haploid csírasejtjeivel egyesülnek, a zigótában triploid kromoszómakészlet jelenik meg (2n + n = 3n). Az ilyen triploidok nem képeznek magokat, sterilek, de nagyon produktívak. A páros számú poliploidok magokat képeznek.
II. A poliploidia szerepe a fajképzésben
A növényekben a poliploidia - egy kromoszómakettőző mutáció - segítségével meglehetősen könnyen kialakulhatnak új fajok. Az így létrejövő új forma reproduktív módon izolálódik a szülőfajtól, de az önmegtermékenyítés révén képes lesz utódokat hagyni. Az állatok számára ez a fajképzési módszer nem kivitelezhető, mivel nem képesek öntermékenyítésre. A növények között számos példa van egymáshoz közeli rokonságban álló fajokra, amelyek több kromoszómában különböznek egymástól, ami a poliploidia eredetére utal. Tehát a burgonyában vannak olyan fajok, amelyek kromoszómáinak száma 12, 24, 48 és 72; búzában - 14, 28 és 42 kromoszómával.
A poliploidok általában ellenállnak a káros hatásoknak, és szélsőséges körülmények között a természetes szelekció kedvez a megjelenésüknek. Így a Spitzbergákon és a Novaya Zemlyán a magasabb rendű növényfajok mintegy 80%-át poliploid formák képviselik.
A kromoszóma-speciáció egy másik, ritkább módja a növényekben – hibridizáción keresztül, majd poliploidián keresztül. A közeli rokon fajok gyakran különböznek kromoszómakészleteikben, és a köztük lévő hibridek terméketlenek a csírasejtek érési folyamatának megzavarása miatt. A hibrid növények azonban meglehetősen hosszú ideig létezhetnek, vegetatívan szaporodnak. A poliploidia mutáció „visszaadja” a hibrideknek az ivaros szaporodás képességét. Ily módon - a szilva és a cseresznyés szilva hibridizációja és az azt követő poliploidia révén - keletkezett a termesztett szilva (lásd az ábrát)
III. A poliploidia jelentősége a növénynemesítésben
Sok kultúrnövény poliploid, azaz kettőnél több haploid kromoszómakészletet tartalmaz. A poliploidok között számos fő élelmiszernövény található; búza, burgonya, egy. Mivel egyes poliploidok nagy ellenálló képességgel rendelkeznek a kedvezőtlen tényezőkkel szemben és jó a terméshozamuk, használatuk és szelekciójuk indokolt.
Vannak olyan módszerek, amelyek lehetővé teszik poliploid növények kísérleti előállítását. Az utóbbi években segítségükkel a rozs, a hajdina és a cukorrépa poliploid fajtái jöttek létre.
G. D. Karpechenko hazai genetikus először 1924-ben, a poliploidia alapján legyőzte a terméketlenséget, és káposzta-retek hibridet hozott létre. A diploid halmazban lévő káposztának és reteknek 18 kromoszómája (2n = 18), illetve ivarsejtjei vannak. egyenként 9 kromoszómát hordoznak (haploid készlet). A káposzta és a retek hibridje 18 kromoszómával rendelkezik. A kromoszómakészlet 9 „káposztából” áll; és 9 „ritka” kromoszóma. Ez a hibrid steril, mivel a káposzta és a retek kromoszómái nem konjugálnak, így az ivarsejtek képződési folyamata nem tud normálisan lezajlani, a kromoszómaszám megkétszerezése következtében a steril hibrid két teljes (diploid) retek készletet kapott. és a káposzta kromoszómái (36). Ennek eredményeként kialakultak a meiózis normális feltételei: a káposzta és a retek kromoszómái rendre konjugáltak egymással. Minden ivarsejt egy haploid retket és káposztát tartalmazott (9 + 9 = 18). A zigótának ismét 36 kromoszómája volt; a hibrid termékeny lett.
A kenyérbúza egy természetes poliploid, amely hat haploid kromoszómakészletből áll rokon gabonafajokból. Kialakulásának folyamatában szerepet játszott a távoli hibridizáció és a poliploidia; fontos szerep.
A hazai nemesítők poliploidizációs módszerrel olyan rozs-búza formát hoztak létre, amely korábban nem volt megtalálható a természetben - tritikálé . A tritikálé, egy új, kiemelkedő tulajdonságokkal rendelkező gabonafajta létrehozása az egyik legnagyobb nemesítési eredmény. Két különböző nemzetség - búza és rozs - kromoszómakomplexeinek kombinálásával fejlesztették ki. A tritikálé terméshozamában, tápértékében és egyéb tulajdonságaiban mindkét szülőnél jobb. A kedvezőtlen talaj- és éghajlati viszonyokkal, valamint a legveszélyesebb betegségekkel szembeni ellenálló képességét tekintve jobb, mint a búza, nem rosszabb a rozsnál.
Ez a munka kétségtelenül a modern biológia zseniális vívmányai közé tartozik.
Jelenleg a genetikusok és nemesítők a gabonafélék, gyümölcsök és más termények egyre új formáit hoznak létre poliploidia felhasználásával.
Következtetés
Poliploidia(a görög polyploos - többszörös és eidos - fajokból) - örökletes változás, amely a kromoszómakészletek számának többszörös növekedéséből áll a test sejtjeiben. Növényekben széles körben elterjedt (a kultúrnövények többsége poliploid. A poliploidiát mesterségesen is előidézheti (például a kolchicin alkaloidával). Sok poliploid növényforma nagyobb méretű, számos anyag tartalma megnövekedett, virágzási és termési periódusai eltérőek az ún. Az eredeti formák.A poliploidia alapján a mezőgazdasági növények magas hozamú fajtái (például cukorrépa).
Bibliográfia
1. Biológiai enciklopédia. /Összeállította: S.T. Ismailova. - M.: Avanta+, 1996.
2. Bogdanova T.L. Biológia. Útmutató egyetemekre jelentkezőknek. - M., 1991.
3. Ruzavin G.I. A modern természettudomány fogalmai. - M.: Egység, 2000.
4. Biológiai enciklopédikus szótár. - M.: Szovjet Enciklopédia, 1989.
A cikk elolvasása után megtudhatja, mi a poliploidia. Megnézzük, milyen szerepet játszik. Azt is megtudhatja, hogy milyen típusú poliploidia létezik.
Poliploid képződés
Először is beszéljünk arról, mit is jelent ez a titokzatos szó. Azokat a sejteket vagy egyedeket, amelyeknek kettőnél több kromoszómakészletük van, poliploidoknak nevezzük. A poliploid sejtek alacsony gyakorisággal keletkeznek mitotikus „hibák” következtében. Ez akkor fordul elő, amikor a kromoszómák osztódnak, és nem történik citokinézis. Ily módon dupla kromoszómaszámú sejtek (diploidok) jöhetnek létre. Ha az interfázis áthaladása után osztódnak, akkor képesek lesznek (szexuálisan vagy aszexuálisan) új egyedeket hozni, amelyek sejtjei kétszer annyi kromoszómával rendelkeznek, mint a szüleiké. Ennek megfelelően kialakulásuk folyamata a poliploidia. A poliploid növények mesterségesen előállíthatók kolhicin felhasználásával, egy alkaloiddal, amely a mikrotubulusok képződésének megzavarása következtében gátolja a mitotikus orsó kialakulását.
A poliploidok tulajdonságai
Ezekben a növényekben a variabilitás gyakran sokkal szűkebb, mint a rokon diploidokban, mivel minden gén legalább kétszer annyian van jelen bennük. Az utódok szétválása során a valamilyen okból homozigóta egyedek csak 1/16-ban lesznek a diploidok 1/4-e helyett. (Mindkét esetben a recesszív allélok gyakoriságát 0,50-nek feltételezzük.) A poliploidokra jellemző az önbeporzás, ami tovább csökkenti variabilitását, annak ellenére, hogy a rokon diploidok túlnyomórészt keresztbeporzottak.
Hol találhatók poliploidok?
Tehát megválaszoltuk azt a kérdést, hogy mi a poliploidia. Hol találhatók ilyen növények?
Egyes poliploidok jobban alkalmazkodnak száraz területekhez vagy hidegebb hőmérsékletekhez, mint az eredeti diploid formák, míg mások jobban alkalmazkodnak bizonyos talajtípusokhoz. Ennek köszönhetően olyan extrém életkörülményekkel rendelkező helyeken lakhatnak, ahol nagy valószínűséggel meghalnának diploid őseik. Sok természetes populációban alacsony gyakorisággal fordulnak elő. Könnyebben lépnek be egymással nem rokon keresztezésekbe, mint a megfelelő diploidjaik. Ebben az esetben azonnal termékeny hibridek nyerhetők. Ritkábban a hibrid eredetű poliploidok a kromoszómák számának megkettőzésével jönnek létre steril diploid hibridekben. Ez a termékenység helyreállításának egyik módja.
A poliploidia első dokumentált esete
Ezen a kevésbé megszokott módon jöttek létre a retek és a káposzta közötti poliploid hibridek. Ez volt az első jól dokumentált poliploidia eset. Mindkét nemzetség a keresztesvirágúak családjába tartozik, és szorosan összefügg. Mindkét fajban 18 kromoszóma található, és a meiózis első metafázisában mindig 9 kromoszómapár található. Némi nehézségek árán sikerült hibridet hozni e növények között. Meiózisban 18 párosítatlan kromoszómája volt (9 retekből és 9 káposztából), és teljesen steril volt. E hibrid növények között spontán kialakult egy poliploid, amelyben a szomatikus sejtekben 36 kromoszóma volt, és a meiózis folyamata során rendszeresen 18 pár alakult ki. Más szóval, a poliploid hibrid mind a 18 retek és káposzta kromoszómájával rendelkezett, és normálisan működtek. Ez a hibrid meglehetősen termékeny volt.
Poliploid gyomok
Egyes poliploidok gyomnövényként keletkeztek az ember által érintett területeken, és néha elképesztően virágzott. Az egyik jól ismert példa a Spartina nemzetségbe tartozó szikes mocsári lakosok. Az egyik faj, a S. maritima (az alábbi képen), Európa és Afrika partjai mentén található mocsarakban található. Egy másik faj, a S. alterniflora 1800 körül került be Nagy-Britanniába Észak-Amerika keleti részéből, majd széles körben elterjedt, nagy helyi kolóniákat alkotva.
Búza
Az egyik legfontosabb poliploid növénycsoport a búza Triticum nemzetsége (az alábbi képen). A világ legelterjedtebb gabonanövénye, a kenyérbúza (T. aestivum) 2n = 42. Legalább 8000 évvel ezelőtt keletkezett, valószínűleg Közép-Európában, a termesztett búza természetes hibridizációjának eredményeként, amelynek értéke 2n = 28, azonos nemzetséghez tartozó vadon élő kalászosok, amelyek 2n = 14. A vadon élő gabona valószínűleg gyomként nőtt a búzanövények között. A kenyérbúzát eredményező hibridizáció mindkét szülőfaj populációiban időről időre megjelenő poliploidok között történhetett.
Valószínűleg amint megjelent a 42 kromoszómás búza a maga jótékony tulajdonságaival az első gazdák szántóföldjein, azonnal felfigyeltek rá, és kiválasztották a további termesztésre. Egyik szülőformája, a 28 kromoszómális termesztett búza két, a Közel-Keletről származó vadon élő, 14 kromoszómát tartalmazó faj hibridizációjának eredményeként jött létre. amelynek 2n = 28, és most a 42 kromoszómás kromoszómákkal együtt tovább termesztik. Ezek a 28 kromoszómát tartalmazó búzák a tésztagyártás fő gabonaforrásai, fehérjéjük nagy ragadóssága miatt. Ez a poliploidia szerepe.
Triticosecale
Az elmúlt évek kutatásai kimutatták, hogy a hibridizációval nyert új vonalak javíthatják a mezőgazdasági termelést. A poliploidiát nagyon széles körben használják a tenyésztésben. Különösen ígéretes a Triticosecale, a búza (Triticum) és a rozs (Secale) mesterséges hibridjeinek csoportja. Némelyikük a búza hozamát a rozs igénytelenségével ötvözi a legellenállóbb a mezőgazdaságban nagy károkat okozó betegséggel, a vonalrozsdával szemben. Ezek a tulajdonságok különösen fontosak a trópusok és szubtrópusok magas hegyvidékein, ahol a rozsda a búza fő termése. A triticosecale-t ma már nagy mennyiségben termesztik, és széles körben elterjedt Franciaországban és más országokban. A leghíresebb ennek a gabonatermésnek a 42 kromoszómális vonala. A kromoszómák számának megkettőzésével kapták, miután 28 kromoszómás búzát hibridizáltak 14 kromoszómás rozsszal.
A poliploidok sokfélesége
A természetben külső körülmények hatására választódnak ki, és nem az emberi tevékenység miatt. Felbukkanásuk az egyik legfontosabb evolúciós mechanizmus. Napjainkban számos poliploid képviselteti magát a világ flórájában (az összes növényfaj több mint fele). Közülük sok a legfontosabb növény nem csak a búza, hanem a gyapot, a banán, a burgonya és a napraforgó is. Ehhez a listához hozzáadhatja a legszebb kerti virágokat - krizantém, árvácskák, dáliák.
Most már tudod, mi a poliploidia. A mezőgazdaságban betöltött szerepe, mint látható, nagyon nagy.