Реферат на тему
[pic]
Подготовила Удинцова С., 11 «Б»
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 дочерние 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, как 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 диплоидны. У них два набора хромосом, из
которых один поступил от материнского организма, а другой от отцовского.
Полиплоидия успешно используется в селекции.
Явление полиплоидии.
Явление изменения числа хромосом в клетке называют полиплоидией.
Некоторые определения: гаплоидным (n) набором хромосом называют такой
набор, в котором из каждой пары гомологичных хромосом представлена только
одна. Он несет в себе часть наследственной информации родителей.
Совокупность генов в гаплоидном наборе называют геном. Полиплоидия
возникает в следующих случаях:
1. Неравное расхождение хромосом к полюсам в анафазе.
2. Деление ядра без деления клетки.
3. Удвоение хромосом без их разделения в силу того, что центромеры утрачивают свойство взаимного отталкивания.
Организмы, у которых произошло умножение целых гаплоидных наборов, называют собственно полиплоидами или эуплоидами. Полиплоиды, у которых число хромосом не является кратным гаплоидному, называют гетероплоидами или анеуплоидами. Если организм имел n = 4 хромосомам, 2n = 8, то тетраплоид имеет 16 хромосом. Если диплоид был гомозиготным, тетраплоид тоже будет гомозиготой. Если диплоид был гетерозиготным, тетраплоид – тоже гетерозиготный.
Полиплоидизация может возникать в результате митоза – это соматическая полиплодия.
Если удвоение геномов происходит в первом делении зиготы – такая полиплоидия называется мейотической и все клетки зародыша будут полиплоидными.
Г. Винклер (1916) – впервые описал полиплоиды томатов и паслена. К настоящему времени установлено, что 1/3 всех покрытосеменных растений являются полиплоидами. Группа родственных видов, у которых наборы хромосом составляют ряд возрастающего кратного увеличения числа хромосом, называется полиплоидным рядом. Рассмотрим данную ниже таблицу.
|Род |Основное гаплоидное |Число хромосом у |
| |число хромосом. |видов данного рода. |
|Пшеница |7 |14, 28, 42 |
|Пырей |7 |14, 28, 42, 56, 70 |
|Овес |7 |14, 28, 42 |
|Роза |7 |14, 21, 28, 35, 42, |
| | |56, 70 |
|Земляника |7 |14, 28, 42, 56, 70, |
| | |84, 98 |
|Люцерна |8 |16, 32, 48 |
|Сахарный тростник |8 |48, 56, 64, 72, 80, |
| | |96, 112, 120 |
|Свекла |9 |18, 36, 54, 72 |
|Хризантема |9 |18, 27, 36, 45, 54, |
| | |63, 72, 81, 90 |
|Щавель |10 |20, 40, 60, 80, 100, |
| | |120, 200 |
|Хлопчатник |13 |26, 52 |
Таблица 1. Полиплоидные ряды у покрытосеменных растений.
Соматическая полиплоидия распространена у всех видов, а зиготическая – главным образом у растений. У животных она встречается у червей (земляных и аскарид), а так же очень редко у некоторых амфибий. Очень широко распространена частичная полиплоидизация клеток некоторых тканей. Она свойственна всем изученным классам животных и растений. Например, у млекопитающих много полиплоидных клеток находят в печени, сердце, среди пигментных клеток.
Искусственное получение полиплоидов.
Человек давно использует полиплоидию для выведения высокопродуктивных
сортов сельскохозяйственных растений. Сначала это делалось бессознательно:
просто размножали самые крупные экземпляры, дающие много зерна или же
особенно крупные плоды. С появлением генетики выяснилось, что такие гиганты
– природные полиплоиды и, следовательно, их отбор – это выделение
полиплоидного сорта из предкового, диплоидного вида. Тогда полиплоиды стали
размножать.
Все факторы, влияющие на митоз и мейоз, могут вызвать полиплоидию: изменение температуры, влияние радиации, действие наркотиков, механические воздействия – пасынкование, декапитация (удаление точки роста стебля у растений). Особенно популярным является колхицин – алкалоид, выделяемый из растения безвременника осеннего – Colchicum autumnale. Колхицином обрабатывают точки роста растений или инъецируют его животным в водном растворе.
Колхицин парализует механизм расхождения хромосом к полюсам, но не препятствует их репродукции.
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.
Полиплоидия используется селекционерами с целью получения межвидовых гибридов и их закрепления. Не секрет, что это этот метод очень перспективен: у растений полиплоиды обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Эти растения лучше приспосабливаются и чаще выживают. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.
Использованная литература
1. «Общая и молекулярная генетика», курс лекций для студентов 3-го курса, И.Ф. Жимулева, 2001 г.
2. Биологический энциклопедический словарь юного биолога, Москва
«Педагогика», 1986 г.