Полиплоидия в генетике и селекции растений¶

Полиплоидия — увеличение числа хромосомных наборов в клетке, кратное гаплоидному (основному) числу хромосом. Организм, несущий более двух наборов, называется полиплоидом: триплоид (3n), тетраплоид (4n), гексаплоид (6n) и так далее. Полиплоидия широко распространена у растений, реже встречается у животных и играет ключевую роль в генетике и селекции.

¶Типы полиплоидии

Различают два основных типа:

• Автополиплоидия — кратно увеличенные наборы происходят от одного вида (например, тетраплоидная рожь, триплоидная сахарная свёкла).
• Аллополиплоидия — наборы происходят от разных видов, обычно после межвидовой гибридизации и последующего удвоения хромосом (например, культурная пшеница, рапс).

Дополнительно выделяют анеуплоидию — изменение числа отдельных хромосом, не кратное гаплоидному набору (трисомия, моносомия); это иной класс мутаций.

¶Механизмы возникновения

Полиплоиды возникают при нарушении расхождения хромосом:

• в мейозе — образование нередуцированных (диплоидных) гамет;
• в митозе — соматическое удвоение хромосом без деления клетки;
• при слиянии гамет разной плоидности.

Спонтанная полиплоидия происходит с низкой частотой, но экспериментально её индуцируют колхицином, который разрушает веретено деления и блокирует расхождение хромосом.

¶Значение в генетике

Полиплоидия изменяет характер наследования. У автополиплоидов расщепление признаков в потомстве отклоняется от менделевских соотношений, поскольку каждый ген представлен несколькими копиями. Это используется как модель для изучения дозовых эффектов генов, межгенного взаимодействия и эволюции геномов. У аллополиплоидов объединённые геномы часто стабилизируются и ведут себя как диплоидный организм — явление, объясняющее происхождение многих видов.

¶Применение в селекции

Полиплоидия — один из практических методов создания новых сортов:

Полиплоиды нередко превосходят исходные формы по размеру клеток и органов (гигантизм), содержанию питательных веществ и устойчивости к неблагоприятным условиям. Однако они часто имеют пониженную плодовитость из-за нарушений мейоза, что используют целенаправленно — например, для получения бессемянных плодов.

¶Ограничения

Полиплоидия не всегда полезна: у многих культур она снижает фертильность, замедляет развитие и нарушает генетический баланс. Поэтому в селекции метод применяют избирательно, сочетая с отбором и гибридизацией.