Автополіплоїдія


Авто́поліплоїді́я (від авто… і поліплоїдія), аутополіплоїдія — більше ніж дворазове спадкове кратне збільшення (зазвичай, спонтанне) ідентичних наборів хромосом у клітинах рослин, рідше тварин, того самого виду. Також виникнення поліплоїдного організму внаслідок геномної мутації типу поліплоїдії у предкового диплоїдного організму аналогічного виду.

Причини виникнення

Автополіплоїдія виникає через порушення розходження хромосом у мітозі чи мейозі (значно рідше), здебільшого внаслідок дії фізичних і хімічних чинників. Трапляється у природі, а також може бути індукована спрямовано за допомогою спеціальних речовин — поліплоїдогенів, найвідомішим серед яких є алкалоїд колхіцин. Якщо організм має 3, 4, 5, 6 і більше наборів хромосом, то його називають автотриплоїдом, автотетраплоїдом, автопентаплоїдом, автогексаплоїдом тощо, а саме явище — автотриплоїдією тощо.

Наслідки

Автополіплодія.jpg

Автополіплоїдія призводить до зміни геномної структури ядра, метаболізму і, зазвичай, фенотипу організму. Автополіплоїди порівняно з диплоїдами можуть бути більшими і плодючішими, більшими із середньою плодючістю і дрібнішими з нижчою плодючістю. У рослин автополіплоїди частіше відрізняються від своїх попередників: мають більші за розмірами листки, квітки, насіння, міцніші стебла тощо. Клітини та їхні ядра в автополіплоїдів теж більші за розміром. Це явище, відоме під назвою гігантизму, властиве не всім автополіплоїдам. У самозапильних рослин гігантизму майже не буває. Гігантизм супроводжується зміною низки фізіологічних і біохімічних властивостей клітин, що забезпечує вищу стійкість автополіплоїдів до несприятливих умов, захворювань тощо. Внаслідок наявності у хромосомному наборі автополіплоїда понад двох гомологічних хромосом кон’югація гомологів у мейозі і розходження хромосом здебільшого порушені. Головною причиною їх низької фертильності й (у рослин) зниженої насіннєвої продуктивності є порушення гаметогенезу.

Соматична ендополіплоїдія

Слід відрізняти автополіплоїдію організмів від так званої соматичної поліплоїдії (ендополіплоїдії), коли у процесі диференціювання клітин у них відбуваються генетично запрограмовані процеси мультиплікації (кратного збільшення) хромосомного матеріалу. Соматична ендополіплоїдія найбільш властива клітинам з активним метаболізмом і високоспеціалізованим, у рослин — також характерна для запасальних тканин. У результаті більшість спеціалізованих тканин генетично диплоїдних організмів складається з високополіплоїдних клітин, що можуть містити десятки, сотні, в окремих випадках — тисячі наборів хромосом і навіть політенні хромосоми. Наприклад, у деяких комах політенними є клітини слинних залоз, у людини ендополіплоїдними є клітини печінки, серцевого м’яза, нервові клітини, а в рослин — більшість запасальних тканин (ендосперм, серцевина пагонів і коренів, м’якуш плодів і бульб тощо). Автополіплоїдія (ендополіплоїдія) є характерною для культивованих клітин і тканин, особливо виражена у рослинних клітинних ліній — продуцентів біологічно активних речовин.

Значення

Автополіплоїдія — одна з форм еволюції рослин, рідше тварин, є одним із найпоширеніших шляхів симпатричного видоутворення, використовується у селекції для отримання продуктивніших форм і сортів рослин. Зокрема, експериментально отримано високопродуктивні триплоїди (кормовий і цукровий буряк, кавун, м’ята перцева тощо), тетраплоїди (жито, кукурудза, гречка, конюшина, редиска тощо).

Внесок українських вчених

Значний внесок у дослідження автополіплоїдії зробили українські вчені (В. Зосимович, Н. Наваліхіна, М. Худяк, В. Панін, Д. Малюта, М. Ковалевська, І. Шевцов, А. Шулиндін, Ф. Щепотьєв, С. Машталер, М. Драч, Т. Борисенко, В. Труханов, С. Рєзнікова, О. Гостєв, В. Кунах та ін.). В Україні, зокрема, створено автополіплоїдні сорти цукрового і кормового буряку, конюшини, жита, м’яти, шавлії, лаванди тощо, які висівались на полях на тисячах гектарів, істотно підвищивши продуктивність. В. Кунах із співробітниками створив поліплоїдні клітинні лінії раувольфії зміїної, женьшеню, родіоли рожевої, унгернії Віктора тощо, які вирощували у промислових масштабах як джерело сировини для медичної, харчової, косметичної промисловості. Широке розповсюдження автополіплоїдії у сільському господарстві стримує низька насіннєва продуктивність автополіплоїдних організмів й ускладнене насінництво поліплоїдних форм рослин.

Література

  1. Бреславец Л. П. Полиплоидия в природе и в опыте. Москва : Изд-во АН СССР, 1963. 364 с.
  2. Thompson J. D., Lumaret R. The evolutionary dynamics of polyploid plants : origins, establishment and persistence // Trends Ecol. Evol. 1992. № 7. С. 302–307.
  3. Глазко В. И., Глазко Г. В. Русско-англо-украинский толковый словарь по прикладной генетике, ДНК-технологии и биоинформатике. Киев : КВІЦ, 2001. 579 с.
  4. Кунах В. А. Біотехнологія лікарських рослин. Генетичні і фізіолого-біохімічні основи. Київ : Логос, 2005. 730 с.
  5. Тоцький В. М. Генетика. Вид. 3. Одеса : Астропринт, 2008. 710 с.
  6. Инге-Вечтомов С. Г. Генетика с основами селекции. Санкт-Петербург : Изд-во H-Л, 2010. 720 с.
  7. Стегний В. Н. Цитогенетика эволюционного процесса. Томск : Изд-во Томского государственного университета, 2013. 168 с.

Автор ВУЕ