Kaj je poliploidija? Kakšna je vloga pri vzreji in naravi

Po branju tega članka boste izvedeli, kaj je poliploidija. Preučili bomo, kakšno vlogo ima. Prav tako boste ugotovili, kakšne vrste poliploidije obstajajo.

Oblikovanje poliploidov

Najprej se pogovorimo o tem, kaj pomeni ta skrivnostna beseda. Celice ali posamezniki z več kot dvema skupinama kromosomov imenujemo poliploidi. Poliploidne celice z majhno frekvenco nastanejo kot posledica "napak" mitoze. To se zgodi, ko se kromosomi delijo in citokineze ne pride. Na ta način lahko nastanejo celice z dvojnim številom kromosomov (diploidov). Če se po prehodu skozi interazo delijo, se lahko rodijo (spolno ali aseksualno) novim posameznikom, katerih celice imajo dvakrat toliko kromosomov kot njihovi starši. Zato je njihov nastanek tisto, kar je poliploidija. Poliploidne rastline se lahko proizvaja umetno uporabo kolhicinom - alkaloid zadrževalno nastanek mitotičnem vretena s kršitvijo oblikovanja mikrotubularne.

Lastnosti poliploidov

V teh rastlinah je variabilnost pogosto precej ožja kot pri sorodnih diploidih, saj je vsak gene zastopan vsaj v podvojenih številih. Pri delitvi v potomstvu homozigotno za nekatere recesivni gen Posamezniki bodo le 1/16 namesto 1/4 za diploidov. (V obeh primerih se predpostavlja, da je pogostnost recesivnih alelov 0.50.) Poliploidije značilen samooplodnost, ki nadalje zmanjša njihovo nestanovitnost, kljub temu, da so z njimi povezani diploidi navzkrižno prednostno oprašitev.

Kjer se srečajo poliploidi

Zato smo odgovorili na vprašanje, kaj je poliploidija. In kje se pojavljajo takšne rastline?

Nekateri polipoidi so bolje prilagojeni suhim krajem ali nižjim temperaturam kot prvotne diploidne oblike, drugi pa so bolje prilagojeni posebnim vrstam tal. Zaradi tega lahko napolnijo kraje z ekstremnimi pogoji preživetja, v katerih bi njihovi diploidni predniki po vsej verjetnosti izginili. Z majhno frekvenco se pojavljajo v številnih naravnih populacijah. So lažji od ustreznih diploidov, vstopajo v nepovezane prehode. V tem primeru se lahko takoj pridobijo plodni hibridi. Manj pogosto se polifoidi hibridnega izvora oblikujejo s podvojitvijo števila kromosomov v sterilnih diploidnih hibridih. To je eden od načinov za obnovitev plodnosti.

Prvi dokumentirani primer poliploidije

Na ta manj pogost način so nastali polploidni hibridi med redkvico in zeljejo. To je bil prvi dobro dokumentiran primer poliploidije. Obe rodi pripadata družini križancev in sta tesno povezana. V Ljubljani somatske celice in obeh vrst je 18 kromosomov, v prvi metafazi mejoze pa vedno najdemo 9 parov kromosomov. Z nekaterimi težavami je bil dosežen hibrid med temi rastlinami. V meiozi je imel 18 nepoškodovanih kromosomov (9 iz redkev in 9 iz zelja) in je bil popolnoma sterilen. Med temi hibridnimi rastlinami so spontano nastali poliploidi, v katerih so v somatskih celicah med mejozo redno nastajali 36 kromosomov in 18 parov. Z drugimi besedami, poliblastni hibrid je imel vseh 18 kromosomov, redkev in zelja, in so delovali normalno. Ta hibrid je bil precej ploden.

Pollploidni plevel

Nekateri poliploidi so nastali kot plevel v krajih, povezanih z človeškimi dejavnostmi, včasih pa so dosegli neverjetno blaginjo. Eden od dobro znanih primerov so prebivalci solnih močvirov iz rodu Spartina. Ena vrsta, S. maritima (na sliki spodaj), se pojavi ob močvirju ob obali Evrope in Afrike. Druga vrsta, S. alterniflora, je bila uvedena v Veliko Britanijo vzhodno od Severne Amerike okrog 1800, nato pa se je široko razširila in tako oblikovala velike lokalne kolonije.

Pšenica

Eno najpomembnejših poliploidnih skupin rastlin lahko štejemo za rod pšenice Triticum (na sliki spodaj). Najbolj razširjena kultura kruha na svetu - mehka pšenica (T. aestivum) - ima 2n = 42. Mehka pšenica tam je bilo pred vsaj 8.000 let, verjetno v srednji Evropi, kot posledica naravnega hibridizacije obdelovalnih pšenice, ki je 2n = 28, z divjo žita iste vrste, ki ima 2n = 14. Wild travo, verjetno rasla kot plevela med pšenico. Hibridizacija, ki je povzročila mehko pšenico, se lahko pojavlja med poliploidi, ki se občasno pojavljajo pri populacijah obeh starševskih vrst.

Verjetno je, takoj ko se 42-kromosomska pšenica s koristnimi lastnostmi pojavila na robu prvih kmetov, so jo takoj opazili in jo izbrali za nadaljnjo gojenje. Eden od njenih starševskih oblik, pšenice, pridelane na 28 kromosomih, je nastala kot posledica hibridizacije dveh divjih 14-kromosomskih vrst iz Bližnjega vzhoda. Vrste pšenice, ki imajo 2n = 28, in sedaj še naprej gojijo skupaj z 42-kromosomom. Taka 28-kromosomna pšenica je glavni vir zrnja za proizvodnjo makaronov zaradi visoke lepljivosti njihovih beljakovin. To je vloga poliploidije.

Triticosecale

Nedavne študije so pokazale, da nove linije, pridobljene s hibridizacijo, lahko izboljšajo kmetijsko proizvodnjo. Poliploidnost pri vzreji se zelo uporablja. Posebno obetaven je Triticosecale, skupina umetnih hibridov med pšenico (Triticum) in rž (Secale). Nekateri med njimi, ki združujejo produktivnost pšenice z nezahtevnostjo rži, so najbolj odporni proti linearni rji - bolezni, ki povzroča veliko škodo kmetijstvu. Te lastnosti so še posebej pomembne v visokogorju tropskih in subtropskih predelov, kjer je rja glavna omejevalni faktor gojenje pšenice. Triticosecale se zdaj prideluje v velikem obsegu in je pridobila veliko popularnost v Franciji in drugih državah. 42-kromosomska linija te kulture zrn je najbolj znana. Dobljen je bil s podvojitvijo števila kromosomov po hibridizaciji 28-kromosomske pšenice z 14-kromosomskim ržem.

Raznolikost poliploidov

V naravi so izbrani pod vplivom zunanjih pogojev in ne zaradi človeških dejavnosti. Njihov pojav je eden najpomembnejših evolucijskih mehanizmov. V našem času je veliko poliploidov zastopanih v svetovni flori (več kot polovica vseh rastlinskih vrst). Med njimi so številni najpomembnejši pridelki - ne le pšenica, pač pa tudi bombaž, sladkornega trsa, banana, krompirja in sončnice. Na ta seznam lahko dodate najlepše vrtnate cvetove - krizanteme, mačke, dahije.

Sedaj veste, kaj je poliploidija. Njegova vloga v kmetijstvu je, kot si lahko ogledate, zelo dobra.