Поліплоїдія, Мутагенез - Основи селекції тварин, селекційне плато
Поліплоїдія – це називають кратне збільшення кількості хромосом у клітині еукаріотів. Поліплоїдія набагато частіше зустрічається серед рослин, ніж серед тварин. У рослинному світі екологічний успіх у багатьох випадках зумовлений гібридизацією та появою поліплоїдних форм. Загалом близько 70% рослин поліплоїдні, при цьому переважає алополіплоїдія. У ряду видів описані внутрішньовидові та навіть внутрішньосортові поліплоїдні серії. Штучно поліплоїдія викликається отрутами, що руйнують веретено поділу, такими як колхіцин.
Розрізняють автополіплоїдію та алополіплоїдію.
Автополіплоїдія - спадкова зміна, кратне збільшення числа наборів хромосом у клітинах організму одного й того ж біологічного виду. На основі штучної автополіплоїдії синтезовано нові форми та сорти жита, гречки, цукрових буряків та інших рослин.
Алополіплоїдія - кратне збільшення кількості хромосом у гібридних організмів. Виникає при міжвидовій та міжродовій гібридизації. У тварин алополіплоїдія майже невідома, тому що у них міжвидові схрещування відбуваються рідко. Внаслідок поліплоїдії генофонд не отримує нових генів, але виникають нові комбінації генів.
У тварин поліплоїдія зустрічається набагато рідше і, зазвичай, поєднується з апоміксисом, тобто. зі втратою нормального статевого розмноження. Апоміксис також спричиняє нездатність до утворення гібридів, і завдяки цьому поліплоїдні форми ефективно ізолюються від вихідних диплоїдних форм. Так як апоміксис широко поширений як серед тварин, а й серед рослин, потрібно трохи зупинитися з його ролі освіти видів. Відносна рідкість поліплоїдії у тварин пояснюється тим, що збільшення числа хромосом значно підвищує ймовірністьпомилок при утворенні гамет у мейозі. Що стосується рослин, то більшість з них здатна до вегетативного розмноження, а тому вони можуть відтворюватись і в поліплоїдному стані. Поліплоїдні організми часто мають сприятливі ознаки - більші розміри, витривалість, стійкість до захворювань. Це їхня властивість називають гібридною потужністю.
У тварин іноді спостерігається видозмінена форма поліплоїдії, при якій утворюються окремі поліплоїдні клітини та тканини. Цей процес, званий ендомітозом, полягає у реплікації хромосом, що не супроводжується поділом клітини. Гігантські хромосоми в клітинах слинних залоз дрозофіли та тетраплоїдні клітини в печінці людини виникають внаслідок ендомітозу.
У 20-ті роки стало розвиватися мутаційна генетика - вчення про виникнення мутацій, тобто. таких змін ознак організмів, що передаються у спадок. Мутації виникають у статевих клітинах.
Радянський вчений Н.І. Вавілов встановив, що у споріднених рослин виникають подібні мутаційні зміни, наприклад, у пшениці у фарбуванні колосу, остистості. Ця закономірність пояснюється подібним складом генів у хромосомах споріднених видів. Відкриття Н.І. Вавілова отримала назву закону гомологічних рядів. З його можна передбачити поява тих чи інших змін у культурних рослин.
Мінливість організмів - один із найважливіших проявів життя. У природі немає двох дуже подібних особин. Відмінності зумовлені спадковими та зовнішніми факторами. Тому мінливість організмів виявляється у двох формах: спадкової та модифікаційної.
Зовнішній вигляд навколишніх організмів - це результат складної взаємодії їх спадкової основи та факторів навколишнього середовища. Кожна рослина врізних умовах виглядає по-різному. Наприклад, у вологий рік у рослин велике, м'ясисте листя, а посушливий - дрібне, тонке. Якби листя в сухих умовах залишалося такими ж великими, надлишкове випаровування вологи призвело б до їхньої загибелі. Властивість організмів реагувати зміну довкілля названо нормою реакції.
Модифікаційна мінливість грає величезну роль у збереженні та поширенні виду. Еволюція відбувається за рахунок спадкових змін, мутацій та рекомбінацій спадкових факторів. В одного і того ж організму стабільність генів різна: один ген може мутувати у кілька разів частіше за інший. Відмінності у мутабельності відзначені як між різними генами, а й різними формами виду. Схильність до мутування не однакова у різних видів. На частоту мутування впливають фізіологічні та біохімічні зміни, що відбуваються в клітині під впливом зовнішніх умов. Під впливом деяких зовнішніх чинників кількість мутацій збільшується у сотні разів. Мутації з'являються у клітинах будь-яких тканин багатоклітинного організму. Якщо вони виникли у статевих клітинах, їх називають генеративними, у клітинах інших тканин тіла соматичними. Цінність мутації різна, вона зумовлена типом розмноження організму. Генеративні мутації проявляються у зародків наступного покоління, а соматичні - лише в тієї особини, у якої вони виникли, і у спадок іншому покоління не передаються. Різновид соматичних мутацій у рослин - ниркові мутації, які у меристемних клітинах точки зростання стебла. Втеча, що розвинулася з цієї клітини, повністю має мутантну ознаку. Раніше ці мутації називали спортами. З такого спорту, виявленого у сорту яблуні, Антонівка могилівська біла, І.В. Мічурін отримав відомий сорт Антонівкашестисотграмова. Багато кращих американських сортів яблуні також були створені за допомогою ниркових мутацій. Ціла низка цінних сортів картоплі також походить із спонтанно виниклих форм із соматичними мутаціями.
До мутацій прийнято відносити генетичні перетворення, пов'язані з ядром і цитоплазмою клітини. Причиною мутації можуть бути хімічні зміни гена, дрібні та великі перебудови хромосом, зміна числа хромосом, а також зміни органел цитоплазми. Звідси назва різних типів мутацій. Генні або точкові мутації стосуються зміни молекулярної структури молекули ДНК. Відбувається заміна або включення однієї пари азотистих основ, а також випадання кількох пар. Результат дії генних мутацій – утворення білка нового типу або відсутність білка через перешкоду його синтезу. Мутації, пов'язані з розривами та перебудовами хромосом, називають хромосомними.
Причиною виникнення мутацій у природних умовах поки що з повною достовірністю не встановлено. Мутації, що проводяться штучним шляхом, відбуваються за рахунок дії радіацією, дією хімічних речовин.