Поліплоїдія

Метод поліплоїдії широко застосовується селекціонерами для створення нових сортів рослин. Суть даного процесу полягає у збільшенні кількості наборів хромосом у клітинах тканин організму, кратне одинарному (гаплоїдному) набору хромосом, в результаті чого відбувається збільшення розмірів самих клітин і всього організму в цілому. Це фенотипічні прояв поліплоїдії.

Ті організми, в клітинах яких є більше двох наборів хромосом, носять назву поліплоїдів. Так, тріплоїди містять три набори, тетраплоїди - чотири, пентаплоіди - п'ять, тощо. Поліплоїди, які мають непарний набір хромосом, є стерильними через те, що їх статеві клітини із неповним набором хромосом, що не кратний гаплоїдному, не діляться. Потомства вони не дають.Доведено, що збільшення кількості хромосом підвищує стійкість рослин до патогенних мікроорганізмів і деяких інших несприятливих факторів зовнішнього середовища, зокрема, до радіації. Це пояснюється тим, що при пошкодженні однієї або двох гомологічних хромосом інші такі ж залишаються недоторканими. Таким чином, поліплоїдні організми є більш життєздатними, ніж диплоїдні. 

Виникнення поліплоїдії

Причиною виникнення поліплоїдії є нерозходження хромосом у мейозі. У такому випадку у статевої клітини виявляється повний набір соматичної клітини. Якщо така гамета зливається із звичайною, то виходить триплоїдна зигота, яка дає початок тріплоїду. За умови, що дві гамети містять диплоїдний набір, їх злиття веде до утворення тетраплоїда. Також поліплоїдні організми можуть з'явитися при незакінченому мітозі. Так, якщо після подвоєння клітини не відбувається її поділ, то виходить тетраплоїд. Тетраплоїдні зиготи є попередниками тетраплоїдних пагонів, причому в квітках будуть формуватися диплоїдні гамети замість гаплоїдних. При самозапиленні може утворитися тетраплоїд, а при звичайному запиленні гаметою - тріплоїд. Якщо рослина розмножується вегетативним шляхом, те вихідна плоїдність зберігається.

У дикій природі поліплоїдія широко поширена, проте представлена нерівномірно серед різних груп рослинних і тваринних організмів. Цей різновид мутацій має величезне значення в еволюційних перетвореннях диких і культурних покритонасінних рослин, серед яких близько 50% видів є поліплоїдами.

Так як поліплоїдні рослини характеризуються цінними господарськими властивостями, то штучну поліплоїдізацію використовують у рослинництві з метою отримання селекційного матеріалу. Для цього у селекції застосовуються особливі мутагени, наприклад, колхіцин, який порушує розбіжність хромосом в мейозі та мітозі.

Приблизно 80% сучасних сортів різних видів культурних рослин є поліплоїдами. До них відносяться овочеві та плодово-ягідні культури, злакові, цитрусові, технічні, декоративні та лікарські рослини. Яскравим прикладом результату поліплоїдії служить триплоїдний цукровий буряк, який на відміну від звичайного, має велику врожайність вегетативної маси і більші розміри коренеплодів в поєднанні з їх підвищеною цукристістю і стійкістю до різних хвороб. Але тріплоїдні рослини не дають потомства. Тому селекціонери можуть отримувати гібридне насіння тільки при схрещуванні тетраплоїдної та диплоїдної форм. Внаслідок доведеною стерильності тріплоїдних гібридів були отримані безнасіннєві плоди кавуна, винограду, банана, які користуються великим попитом.

Існують такі види поліплоїдії: автополіплоїдія та аллополіплоїдія. Перший вид описаний вище. При аллополіплоїдії вчені об'єднали метод штучної поліплоїдії з віддаленою гідрідізацією. Так, були отримані плодовиті гібриди рослин, наприклад, редьки та капусти, пшениці та жита, пшениці та пирію. Ці гібриди мають високу врожайність, холодостійкість, невибагливість, стійкість до хвороб.