(31). Понятие о полиплоидии. Ее значение и перспективы использования в селекции

Полиплоидией называют изменчивость, связанную с кратным увеличением основного числа хромосом в клетках организма.

Для полиплоидов характерно более мощное развитие вегетативных и репродуктивных органов, что вызвано увеличением у них размеров клеток. Полиплоидия играет большую роль в эволюции культурных растений. Большинство родов покрытосеменных растений включают полиплоидные виды (1/3 от всех изученных видов). Ряд важнейших сельскохозяйственных культур представляют собой полиплоидные формы. Обычно более ценными оказываются формы с большим числом хромосом.

Доказано, что увеличение количества хромосом повышает стойкость растений к патогенным микроорганизмам и некоторым другим неблагоприятным факторам внешней среды, в частности, к радиации. Это объясняется тем, что при повреждении одной или двух гомологичных хромосом остальные такие же остаются нетронутыми. Таким образом, полиплоидные организмы жизнеспособнее диплоидных.

В селекции растений полиплоидию как практический приём стали применять после открытия А. Блексли в 1937 г. направленного полиплоиди-зирующего действия колхицина на делящиеся клетки растений. Колхицин — это алкалоид, выделенный из семян и клубнелуковиц безвременника осеннего.

В селекции используют два типа полиплоидов: аутополиплоиды и аллополиплоиды.

Аутополиплоиды получают путём кратного увеличения в клетках наборов хромосом одного и того же вида (АА>АААА).

Аллополиплоиды — соединением в одном геноме хромосомных наборов разных видов с последующим удвоением числа хромосом у гибридов F1 (АА х ВВ = F1 AB > AABB).

Полиплоиды, которые имеют нечетный набор хромосом, являются стерильными из-за того, что их половые клетки с неполным набором хромосом, не кратным гаплоидному, не делятся. Потомства они не дают.

Основные различия между аутополиплоидами и аллополиплоидами:

• 1. Фертильность наиболее сильно снижается у аутополиплоидов, что связано с нарушениями процесса мейоза, особенно у культур, возделываемых на семена. У аллополиплоидов хромосомы каждого типа представлены парами, поэтому мейоз протекает нормально и плодовитость снижается меньше, чем у аутополиплоидов.
• 2. Морфологически аутополиплоид сходен с родительской формой, а аллополиплоид занимает промежуточное положение между родительскими видами и похож на гибрид между ними.

Экспериментальная полиплоидия позволяет решать следующие проблемы селекции и генетики растений:

• 1. Повышение продуктивности.
• 2. Преодоление самонесовместимости.
• 3. Преодоление межродовой и межвидовой нескрещиваемости.
• 4. Восстановление плодовитости у отдалённых гибридов.
• 5. Закрепление гетерозиса.
• 6. Проведение синтеза и ресинтеза видов.
• 7. Установление групп сцепления при генетическом анализе.

К полезным изменениям при полиплоидии относят увеличение размеров органов и самих растений, повышение их продуктивности, содержания некоторых полезных веществ, устойчивости к полеганию и др.

К нежелательным изменениям относится, прежде всего, снижение плодовитости аутополиплоидов. Они часто более позднеспелы, содержат больше воды в вегетативной массе. Характер наследования у аутополиплоидов сложнее, чем у диплоидов. Требуется больше времени для получения гомозиготного материала. С другой стороны, возможность поддержания селекционного материала полиплоидов в течение длительного времени в гетерозиготном состоянии можно использовать в селекции на гетерозис.

При селекции полиплоидов важно иметь большой исходный материал, разнообразный в генетическом отношении.

У самоопылителей целесообразно вовлекать в работу возможно большее количество линий при небольшом числе растений от каждой линии.

У перекрёстников можно брать меньше семей, но с большим количеством растений в каждой семье.

У вегетативно размножающихся растений и у тех растений, где бессемянность желательна, стерильность оказывается выгодной, поэтому в селекции этих культур полиплоидия оказывается перспективной. Например, полиплоидия используется при создании сортов нарцисса, тюльпана, гиацинта, хризантемы (тетраплоиды). Сорта винограда, чая, яблони являются также аутополиплоидами.

Полиплоидия успешно используется для преодоления межвидовой несовместимости диких видов с культурными.