На нашем сайте вы найдете полезные советы о том, как повысить плодородие почвы на вашем участке.
Меню
Полиплоидию вызывают для получения высоких урожаев у растений
Использование полиплоидии и гаплоидии в селекции растений.
5.1 Полиплоидия и селекция
Полиплоидией называют отделенную категорию явлений изменчивости, связанную с кратным увеличением основного числа хромосом в ядрах клеток организма.
Удвоенное основное число хромосом содержащихся в соматических клетках называются диплоидными 2n=28. 2n = 42 – у большинства пшениц.
Виды содержащие в клетках вдвое больше хромосом, чем диплоиды, называются тетраплоидными. Шестикратное повторение гексаплоидными.
Увеличение числа хромосом – т.е. полиплоидные формы М.пшеницы более урожайна, чем диплоидная форма (2n=24; 2n=28—2n=42) обыкновенный и перувиансовый у хлопка 2n 2 = 52
У отдельных культур в природе не обнаружено полиплоидных видов ( ржи 2n =14; ячменя 2n 2 =14; свеклы 2n =18)
Используя положительные стороны полиплоидии как повышение урожая у полиплоидных форм – полиплоидия стали применять в селекции растении для создания новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур.
В 1936 году было сделано открытие, которое ознсменовало собой настоящую революцию в методике получения полиплоидов. Американские ученые Блексли и Айверел обнаружили направлено полиплоидизирующее действие алкалоида колхицина при воздействие делящиеся клетки растений.
5.2Типы полиплоидов и их селекционную ценность
Существуют два основных вида полиплоидов: автополиплоиды и аллополиплоиды.
При автополиплоидии увеличивается число наборов хромосом одного и того же вида. (свеклы 18 действ. Колхиц. — 2n=36 тетр. пл. формы, полученные в р-те суммирования наборов хромосом разных видов, называют аллополиплоидными. (АхБ) — гибрид. дей. кол-цина.
Под действием полиплоидии (идет глубокие и разносторонние изменения в признаках и свойствах организмов, причем часто возникают полученые изменения т.е. идет увеличение стеблей, листьев, цвет, семян.
На иногда существует и обратное явление.
Искусственное удвоение хромосом также вызывает физические и биологические. изменения:
— снижает осмотическое давление клеточного сока
— уменьшает продолжительность в/п и синтез углеводов.
Плодовитость у таких полиплоидов снижается .
У автополиплоидных форм сильно снижается фертильность.
Снижение плодовитости у автополиплоидов затрудняет их практическое использование; особенно у культур, возделываемых ради семян, зерновых, бобовых и масличных.
Аллополиплоиды, объединяющие в себе соматические наборы хромосом двух или нескольких диплоидных видов, называют также амфидиплоидами.
Формы размножающие семенами в естественных условиях аллополиплоиды.
В создании мягкой пшеницы, имеющей формулу генотипа ААВВДД, участвовали три вида ( геном аднозернянки (АА); и геномы двух видов эгилопса (ВВДД), но данные в практической селекции они малопригодны.
Выведенные в Швеции 56 хромосомные пшенично – ржаные амфидиплоиды Triticafe (Trificum aestivum x Secale cereale).
Сочетают в себе свойства обоих родительских видов. Получен 42 хромосомный или ржаной амфидиплоид который сочетают два генома пшеницы (ААВВ) и один геном ржи RR.
Получаемые фертильные аллополиплоиды оказались наиболее пригодными для повторных скрещиваний с целью переноса ценных генов другим формам (сорта табака, картофеля).
В настоящее время установлены положения:
1) растения с наибольшим числом хромосом;
2) работа с перекрестноопыляющимися растениями дает лучшие результаты.
5.3 Методы получения полиплоидных форм
Некоторые химические соединения препятствуют расхождению в метозе сестринских хромосом к противоположным полюсам и образованию дочерних клеток. В результате клеточная перегородка не образуется и сама клетка не делится.
Удвоившиеся хромосомы остаются в одной исходной клетке, обладающей теперь вдвое большим их количеством, чем нормальная клетка.
Когда действие химических соединений проходит, клетки вновь приобретают способность к нормальному делению и дает начало двум тетраплоидным клеткам.
Методы получения полиплоидных форм:
— действием колхицина, получаемый из семян и клубнелуковиц растения безвременника.
1. Для удвоения числа хромосом необходимо воздействовать колхицином на меристематические ткани, имеющие максимальное количество делящихся клеток Следовательно, обработке лучше всего подвергать прорастающие семена, молодые проростки, точки роста растений, пробуждающиеся почки, бутоны, клубки.
2. Необходимо учитывать, что чувствительность разных растений к колхицину не одинакова.
Поэтому при обработке семян по началу используются 001-02% растворы колхицина, а при воздействии на точки роста – 0,5-2% – ные.
3. Для роста опытных растений необходимо создавать оптимальные условия как во время обработки, так в последующий период методы использования колхицина применительно к различным культурам:
1. обработки семян.
2. обработка проростков
3. обработки молодых сеянцев, обработка корней
4. обработка почек, побегов и стеблей
Полиплоидные растения выделяют по ряду признаков: обычно у них наиболее крупные пыльцевые зерни и семена, они отличаются по проросткам, листья у полиплоидов крупные, шире и толще.
Лучший способ определения полиплоидности – микроскопическое исследование конуса нарастания, можно развивающихся побегов.
Выделенные в год обработки, полиплоидные растения обозначают Со, а их потомства С1, С2.
Но чтобы получить более высоко полиплоидные формы, то необходимо скрещивать друг с другом разные первичные полиплоидные формы.
1. Полиплоидия и селекция
2. Типы полипоидов и их селекционная ценность
Источник
Что такое полиплоидия, ее значение и роль в образовании видов
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.
Как возникает полиплоидия
Полиплоидия — одна из форм изменчивости. Обеспечивает видовое разнообразие, когда потомство приобретает новые черты, отличаясь фенотипически от родителей.
Основное условие — отсутствие расхождения хромосом в мейозе. При этом половая клетка будет иметь диплоидный хромосомный набор. Если ее скрестить с гаплоидной клеткой получится триплоид, если же произойдет слияние между клетками с одинаковым количеством хромосомных наборов – образуется тетраплоидная зигота.
У каких организмов встречается полиплоидия? Среди диких видов растений, особенно цветковых, полиплоидия наблюдается часто (полиплоидов примерно половина). Поскольку растения могут размножаться вегетативно, полиплоидность не мешает им давать потомство, в отличие от животных.
В животном мире такое явление редкое, поскольку нерасхождение хромосом в мейозе приводит к генетическим ошибкам. Полиплоидия у животных характерна для некоторых гермафродитов (представители типа Черви) и особей, которые размножаются без оплодотворения. Плоидность простейших отличается колоссальным количеством наборов хромосом (около ста).
Роль полиплоидии в образовании видов
Около 75% нынешних сортов культурных растений — полиплоиды. Это овощи и фрукты, злаки, а также цитрусовые и лекарственные растения. Популярные триплоиды: арбузы и виноград без косточек. Данные виды доказывают стерильность триплоидных организмов, поскольку не могут давать потомства.
Полиплоидия нашла применение среди селекционеров, которые создают новые сорта растений. В основе метода лежит искусственное увеличение хромосомных наборов в клетках живых организмов, которое всегда кратно гаплоидному набору. Вследствие этого идет интенсивный рост клеток и особи в целом.
На сегодняшний день выведено много новых, плодовитых и устойчивых сортов. Для получения желаемого результата, применяют такой мутаген, как колхицин. Он препятствует расхождению хромосом во время деления.
Мутации с увеличением числа хромосом возникают также под влиянием температуры, радиации, или вследствие перемены внутреннего состояния клетки. Таким образом, под влиянием внешних факторов не образуется веретено деления, и процесс распределения генетической информации между дочерними клетками останавливается. Причиной возникновения полиплоидии может стать эндомитоз – идет удвоение количества хромосом, но само ядро не делится.
Клеточная полиплоидия делает растения более стойкими к переменам окружающей среды, и воздействию чужеродных агентов. Такая выносливость обусловлена тем, что в случае гибели нескольких гомологичных хромосом, большинство все же продолжают функционировать.
Используют для селекции также аллополиплоидные организмы. Хромосомные наборы таких особей различаются: набором генов, формой или количеством хромосом. Так, скрещивание растений различных родов, к примеру, ржи и пшеницы, дает в результате гибрида с одинарным набором ржи и одинарным набором пшеницы. Данное потомство не будет способно к дальнейшему воспроизведению себе подобных, только увеличение числа хромосом обоих растений даст возможность возобновить репродуктивную функцию.
Значение полиплоидии
Полиплоидия сыграла огромную роль в эволюции диких и окультуренных растений (предполагают, что 30% растений появились благодаря полиплоидии). Свидетельством роли полиплоидии в эволюционном становлении растительного мира служат полиплоидные ряды. В таком случае представители одного рода формируют эуплоидный ряд с увеличением количества хромосомных наборов.
Усовершенствованная морфология и физиология полиплоидных растений дает им возможность заселять новые места, которые недоступны другим видам из-за неблагоприятные внешние условия.
Многие века человек неосознанно вел отбор полиплоидных видов, которые приносили большие урожаи, были выносливы к плохим погодным условиям и действию патогенных микроорганизмов. Овладение методом экспериментального образования полиплоидов дало возможность внедрить высокопродуктивные виды, например, триплоидную сахарную свеклу, или перечную мяту.
Полиплоидия также встречается при патологическом разрастании ткани, образовании злокачественных опухолей.
Источник
Реферат: Полиплоидия
Название: Полиплоидия Раздел: Рефераты по биологии Тип: реферат Добавлен 10:58:36 26 августа 2005 Похожие работы Просмотров: 2916 Комментариев: 24 Оценило: 6 человек Средний балл: 4.3 Оценка: 4 Скачать
I. Формы изменчивости. 4
II. Роль полиплодии в видообразовании. 7
III. Значениие полиплоидии в селекции растений. 9
Список литературы. 12
Введение
В 1892 году русский ботаник И.И. Герасимов исследовал влияние температуры на клетки зеленой водоросли спирогиры и обнаружил удивительное явление — изменение числа ядер в клетке. После воздействия низкой температурой или снотворным (хлороформом и хлоралгидратом) он наблюдал появление клеток без ядер, а также с двумя ядрами. Первые вскоре погибали, а клетки с двумя ядрами успешно делились. При подсчете хромосом оказалось, что их вдвое больше, чем в обычных клетках. Так было открыто наследственное изменение, связанное с мутацией генотипа, т.е. всего набора хромосом в клетке. Оно получило название полиплоидии , а организмы с увеличенным числом хромосом — полиплоидов.
В природе хорошо отлажены механизмы, обеспечивающие сохранение постоянства генетического материала. Каждая материнская клетка при делении на две дочерний строго распределяет наследственное вещество поровну. При половом размножении новый организм образуется в результате слияния мужской и женской гаметы. Чтоб сохранилось постоянство хромосом у родителей и потомства, каждая гамета должна содержать половину числа хромосом обычной клетки. И в самом деле, происходит уменьшение в два раза числа хромосом, или, ка назвали ученые редукционное деление клетки, при котором в каждую гамету попадает только одна из двух гомологичных хромосом. Итак, гамета содержит гаплоидный набор хромосом — т.е. по одной от каждой гомологичной пары. Все соматические клетки дипловдны. У них два набора хромосом, из которых один поступил от материнского организма, а другой от отцовского. Полиплоидия успешно используется в селекции.
I. Формы изменчивости
Сравнительная характеристика форм изменчивости
Ненаследственная модификационная (фенотипическая)
Изменение условий среды, в результате чего организм изменяется в пределах нормы реакции, заданной генотипом
Адаптация — приспособление к данным условиям среды, выживание, сохранение потомства
Белокочанная капуста в условиях жаркого климата не образует кочана. Породы лошадей и коров, завезенных в горы, становятся низкорослыми
Влияние внешних и внутренних мутагенных факторов, в результате чего происходит изменение в генах и хромосомах
Материал для естественного и искусственного отбора, так как мутации могут быть полезные, вредные и безразличные, доминантные и рецессивные
Появление полиплоидных форм в популяции приводит к их репродуктивной изоляции и образованию новых видов, родов — микроэволюции
Возникает стихийно в рамках популяции при скрещивании, когда у потомков появляются новые комбинации генов
Распространение в популяции новых наследственных изменений, которые служат материалом для отбора
Появление розовых цветков при скрещивании белоцветковой и красноцветковой примул. При скрещивании белого и серого кроликов может появиться черное потомство
Возникает в результате свойства генов влиять на формирование не одного, а двух и более признаков
Постоянство взаимосвязанных признаков, целостность организма как системы
Длинноногие животные имеют длинную шею. У столовых сортов свеклы согласованно изменяется окраска корнеплода, черешков и жилок листа
Изменчивость — это возникновение индивидуальных различий. На основе изменчивости организмов появляется генетическое разнообразие форм, которые в результате действия естественного отбора преобразуются в новые подвиды и виды. Различают изменчивость модификационную, или фенотипическую, и мутационную, или генотипическую.
Полиплоидия относится к генотипической изменчивости.
Генотипическая изменчивость подразделяется на мутационную и комбинативную. Мутациями называются скачкообразные и устойчивые изменения единиц наследственности — генов, влекущие за собой изменения наследственных признаков. Термин “мутация” был впервые введен де Фризом. Мутации обязательно вызывают изменения генотипа, которые наследуются потомством и не связаны со скрещиванием и рекомбинацией генов.
Мутации по характеру проявления бывают доминантными и рецессивными. Мутации нередко понижают жизнеспособность или плодовитость. Мутации, резко снижающие жизнеспособность, частично или полностью останавливающие развитие, называют полулетальными а несовместимые с жизнью — летальными. Мутации подразделяют по месту их возникновения. Мутация, возникшая в половых клетках, не влияет на признаки данного организма, а проявляется только в следующем поколении. Такие мутации называют генеративными. Если изменяются гены в соматических клетках, такие мутации проявляются у данного организма и не передаются потомству при половом размножении. Но при бесполом размножении, если организм развивается из клетки или группы клеток, имеющих изменившийся — мутировавший — ген, мутации могут передаваться потомству. Такие мутации называют соматическими. Мутации классифицируют по уровню их возникновения. Существуют хромосомные и генные мутации. К мутациям относится также изменение кариотипа (изменение числа хромосом).
Полиплоидия — увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному набору. В соответствии с этим у растений различают триплоиды (3n), тетраплоиды (4n) и т. д. В растениеводстве известно более 500 полиплоидов (сахарная свекла, виноград, гречиха, мята, редис, лук и др.). Все они выделяются большой вегетативной массой и имеют большую хозяйственную ценность.
Большое многообразие полиплоидов наблюдается в цветоводстве: если одна исходная форма в гаплоидном наборе имела 9 хромосом, то культивируемые растения этого вида могут иметь 18, 36, 54 и до 198 хромосом. Полиплоиды пблучают в результате воздействия на растения температуры, ионизирующей радиации, химических веществ (колхицин), которые разрушают веретено деления клетки. У таких растений гаметы диплоидны, а при слиянии с гаплоидными половыми клетками партнера в зиготе возникает триплоидный набор хромосом (2n + n = Зn). Такие триплоиды не образуют семян, они бесплодны, но высокоурожайны. Четные полиплоиды образуют семена.
II. Роль полиплодии в видообразовании
У растений новые виды достаточно легко могут образовываться с помощью полиплоидии — мутации удвоения хромосом. Возникшая таким образом новая форма будет репродуктивно изолирована от родительского вида, но благодаря самооплодотворению сможет оставить потомство. Для животных такой способ видообразования неосуществим, так как они не способны к самооплодотворению. Среди растений есть немало примеров близкородственных видов, отличающихся друг от друга кратным числом хромосом, что указывает на их происхождение путем полиплоидии. Так, у картофеля, есть виды с числом хромосом, равным 12, 24, 48 и 72; у пшениц — с 14, 28 и 42 хромосомами.
Полиплоиды обычно устойчивы к неблагоприятным воздействиям, и в экстремальных условиях естественный отбор будет благоприятствовать их возникновению. Так, на Шпицбергене и Новой Земле около 80% видов высших растений представлены полиплоидными формами.
Плоды сливы
Плоды алычи
Плоды терна
У растений встречается и другой, более редкий способ хромосомного видообразования — путем гибридизации с последующей полиплоидией. Близкородственные виды часто различаются своими хромосомными наборами, и гибриды между ними получаются бесплодными вследствие нарушения процесса созревания половых клеток. Гибридные растения, тем не менее, могут существовать довольно продолжительное время, размножаясь вегетативно. Мутация полиплоидии «возвращает» гибридам способность к половому размножению. Именно таким образом — путем гибридизации терна и алычи с последующей полиплоидией — возникла культурная слива (см. рис.)
III. Значениие полиплоидии в селекции растений
Многие культурные растения полиплоидны, т. е. содержат более двух гаплоидных наборов хромосом. Среди полиплоидов оказываются многие основные продовольственные культуры; пшеница, картофель, онес. Поскольку некоторые полиплоиды обладают большой устойчивостью к действию неблагоприятных факторов и хорошей урожайностью, их использование и селекции оправдано.
Существуют методы, позволяющие экспериментально получать полиплоидиые растения. За последние годы с их помощью созданы полиплоидные сорта ржи, гречихи, сахарной свеклы.
Впервые отечественный генетик Г. Д. Карпеченко в 1924 г. на основе полиплоидии преодолел бесплодие и создал капустно-редечный гибрид Капуста и редька в диплоидном наборе имеют по 18 хромосом (2п = 18), Соответственно их гаметы несут по 9 хромосом (гаплоидный набор). Гибрид капусты и редьки имеет 18 хромосом. Хромосомный набор слагается из 9 «капустных;» и 9 «редечных» хромосом. Этот гибрид бесплоден, так как хромосомы капусты и редьки не конъюгируют, поэтому процесс образования гамет не может протекать нормально, В результате удвоения числа хромосом в бесплодном гибриде оказались два полных (диплоидных) набора хромосом редьки и капусты (36). Вследствие этого возникли нормальные условия для мейоза: хромосомы капусты и редьки соответственно конъюгнровали между собой. Каждая гамета несла по одному гаплоидному набору редьки и капусты (9 + 9 = 18). В зиготе вновь оказалось 36 хромосом; гибрид стал плодовитым.
Мягкая пшеница — природный полиплоид, состоящий из шести гаплоидных наборов хромосом родственных видов злаков. В процессе ее возникновения отдаленная гибридизация и полиплоидия играли; важную роль.
Методом полиплоидизацни отечественные селекционеры создали ранее не встречавшуюся в природе ржано-пшеничную форму — тритикале . Создание тритикале — нового вида зерновых, обладающего выдающимися качествами,— одно из крупнейших достижений селекции. Он был выведен благодаря объединению хромосомных комплексов двух различных родов — пшеницы и ржи. Тритикале по урожайности, питательной ценности и другим качествам превосходит обоих родителей. По устойчивости к неблагоприятным почвенно-климатическим условиям и наиболее опасным болезням она превосходит пшеницу, не уступая ржи.
Эта работа, несомненно, относится к числу блестящих достижений современной биологии.
В настоящее время генетики и селекционеры создают всё новые формы злаков, плодовых и других культур с использованием полиплоидии.
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).
Список литературы
1. Биологическая энциклопедия. /Составитель С.Т. Исмаилова. — М.: Аванта+, 1996.
2. Богданова Т.Л. Биология. Пособие для поступающих в ВУЗы. — М., 1991.
3. Рузавин Г. И. Концепции современного естествознания. — М.: Юнити, 2000.
4. Биологический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия, 1989.
