Полиплоидия представляет собой генетическое явление, при котором в клетках растений происходит увеличение числа полных наборов хромосом. Хромосомы, как известно, являются ключевыми компонентами клеточного ядра, отвечающими за хранение и передачу наследственной информации (подробнее см. Наследственность). В норме клетки большинства высших растений содержат диплоидный (двойной) набор хромосом. При полиплоидии этот баланс нарушается, и могут формироваться клетки с тройным (триплоидным), четверным (тетраплоидным), пятерным (пентаплоидным) и даже большим числом хромосомных наборов. Соответственно, сами организмы классифицируются как триплоиды, тетраплоиды, пентаплоиды и так далее.
Причины возникновения полиплоидии
В естественных условиях полиплоидия чаще всего встречается в регионах с экстремальными условиями окружающей среды, таких как Арктика, высокогорные районы и пустыни. Это позволяет предположить, что данное явление может быть адаптационным механизмом, повышающим выживаемость растений. Кроме того, полиплоидию можно индуцировать искусственно с помощью различных факторов: резких перепадов температуры, воздействия ультрафиолетового, инфракрасного или рентгеновского излучения, а также химических агентов, наиболее известным из которых является алкалоид колхицин. Изменения физиологического состояния клетки также могут приводить к полиплоидии. Общий механизм заключается в нарушении нормального процесса расхождения хромосом во время клеточного деления (см. Клетка), в результате чего дочерние клетки получают удвоенный или умноженный генетический материал.
Особенности полиплоидных растений и их значение
Растения-полиплоиды часто обладают рядом отличительных черт по сравнению со своими диплоидными сородичами. Для них характерны увеличенные размеры клеток, что нередко приводит к более крупным листьям, цветкам и плодам. Кроме того, у таких растений может меняться биохимический состав — например, повышаться концентрация определенных ценных веществ. Также наблюдаются сдвиги в сроках цветения и плодоношения. Интересно, что эти признаки ярче выражены у растений, которые опыляются перекрестно, а не самоопыляются. Уникальные свойства полиплоидов уже давно привлекли внимание ученых-селекционеров. В современной сельскохозяйственной практике искусственное получение полиплоидных форм стало важным инструментом. Такие растения служат ценным исходным материалом для выведения новых сортов. Яркими примерами успешного использования полиплоидии являются тетраплоидные сорта сахарной свеклы, клевера и редиса. Более того, значительная часть культурных растений, которые сегодня возделывает человечество, по своей природе являются полиплоидами.