Apa itu polyploidy? Peran apa yang dimainkannya dalam pembibitan dan alam

Setelah membaca artikel ini, Anda akan belajar apa itu polyploidy. Kami akan mempertimbangkan peran apa yang dimainkannya. Anda juga akan tahu jenis polyploidy apa adanya.

Pembentukan poliploid

Pertama-tama, mari kita bicara tentang apa yang dimaksud dengan kata misterius ini. Sel atau individu dengan lebih dari dua set kromosom disebut poliploid. Sel poliploid dengan frekuensi kecil timbul sebagai akibat dari "kesalahan" dalam mitosis. Hal ini terjadi ketika kromosom membelah, dan sitokinesis tidak terjadi. Dengan demikian, sel dengan jumlah kromosom dua kali (diploids) bisa terbentuk. Jika mereka, setelah melewati interphase, berbagi, mereka dapat melahirkan (seksual atau aseksual) kepada individu baru yang selnya akan memiliki dua kali lebih banyak kromosom sebagai orang tua mereka. Dengan demikian, proses pembentukannya adalah poliploidi. Tanaman poliploid dapat diperoleh secara artifisial dengan bantuan colchicine-alkaloid, yang menekan pembentukan gelendong mitosis akibat gangguan pembentukan mikrotubulus.

Sifat poliploid

Pada tanaman ini, variabilitas seringkali jauh lebih sempit daripada diploid yang terkait, karena masing-masing gen hadir paling sedikit dalam jumlah dua kali lipat. Saat membelah pada keturunan, homozigot untuk gen resesif, individu hanya 1/16 bukan 1/4 untuk diploid. (Dalam kedua kasus, frekuensi alel resesif diasumsikan 0,50). Poliploid dicirikan oleh penyerbukan sendiri, yang selanjutnya mengurangi variabilitasnya, terlepas dari fakta bahwa diploida terkait secara khusus menyerbuki silang.

Dimana polyploids bertemu

Jadi, kami menjawab pertanyaan, apa itu polyploidy. Dan dimana tanaman tersebut terjadi?

Beberapa poliploid lebih baik disesuaikan dengan tempat kering atau suhu yang lebih rendah daripada bentuk diploid asli, sementara yang lain lebih sesuai untuk jenis tanah tertentu. Karena ini, mereka dapat mengisi tempat dengan kondisi eksistensi yang ekstrim, di mana leluhur diploid mereka kemungkinan besar akan meninggal. Dengan frekuensi kecil, mereka terjadi di banyak populasi alami. Mereka lebih ringan dari diploid yang sesuai, masuk ke penyeberangan yang tidak terkait. Dalam kasus ini, hibrida produktif bisa segera diperoleh. Seringkali, poliploid asal hibrida terbentuk dengan menggandakan jumlah kromosom pada hibrida diploid steril. Inilah salah satu cara mengembalikan kesuburan.

Kasus poliploidi terdokumentasi pertama

Dengan cara ini, kurang umum, hibrida poliploid antara lobak dan kubis terbentuk. Ini adalah kasus poliploidi terdokumentasi pertama. Kedua genus itu termasuk dalam famili cruciferous dan saling terkait erat. Pada sel somatik kedua jenis ada 18 kromosom, dan 9 pasang kromosom selalu ditemukan pada metafase pertama meiosis. Dengan beberapa kesulitan, hibrida diperoleh di antara tanaman ini. Dalam meiosis dia memiliki 18 kromosom yang tidak berpasangan (9 dari lobak dan 9 dari kubis) dan benar-benar steril. Di antara tanaman hibrida ini secara spontan membentuk poliploid, di mana terdapat 36 kromosom pada sel somatik dan 18 pasang secara teratur terbentuk selama meiosis. Dengan kata lain, hibrida poliploid memiliki 18 kromosom, lobak dan kubis, dan fungsinya normal. Hibrida ini cukup produktif.

Gulma poliploidi

Beberapa polyploid muncul sebagai gulma di tempat-tempat yang berhubungan dengan aktivitas manusia, dan terkadang mereka mencapai kemakmuran yang luar biasa. Salah satu contoh yang terkenal adalah penghuni rawa-rawa asin dari genus Spartina. Satu spesies, S. maritima (digambarkan di bawah), terjadi di rawa-rawa di sepanjang pantai Eropa dan Afrika. Spesies lain, S. alterniflora, diperkenalkan ke Inggris dari timur Amerika Utara sekitar tahun 1800 dan kemudian menyebar luas untuk membentuk koloni lokal besar.

Gandum

Salah satu kelompok tanaman polyploid terpenting dapat dianggap sebagai genus gandum Triticum (gambar di bawah). Budaya roti yang paling luas di dunia - gandum lunak (T. aestivum) - memiliki 2n = 42. Tepung putih muncul setidaknya 8000 tahun yang lalu, mungkin di Eropa Tengah, sebagai hasil hibridisasi alami dari gandum yang dibudidayakan memiliki 2n = 28, dengan rumput liar Dari genus yang sama, memiliki 2n = 14. Rumput liar mungkin tumbuh seperti rumput liar di antara tanaman gandum. Hibridisasi, yang memunculkan gandum lunak, bisa terjadi antara poliploid yang muncul dari waktu ke waktu pada populasi kedua spesies orang tua.

Kemungkinan bahwa begitu gandum 42 kromosom dengan ciri-ciri yang berguna muncul di pinggiran petani pertama, mereka segera menyadarinya dan memilihnya untuk pengembangan lebih lanjut. Salah satu bentuk parentalnya, 28 kromosom yang diolah gandum, terjadi sebagai hasil hibridisasi dua spesies kromosom liar 14 dari Timur Tengah. Spesies gandum memiliki 2n = 28, dan sekarang terus dibudidayakan bersamaan dengan 42 kromosom. Gandum 28 kromosom tersebut merupakan sumber butiran utama untuk produksi makaroni karena kelengketan proteinnya yang tinggi. Inilah peran poliploidi yang dimainkan.

Triticosecale

Penelitian terbaru menunjukkan bahwa lini baru yang diperoleh dengan hibridisasi dapat meningkatkan produksi pertanian. Poliploidi dalam pembiakan digunakan sangat luas. Yang sangat menjanjikan adalah Triticosecale, sekelompok hibrida buatan manusia antara gandum (Triticum) dan rye (Secale). Beberapa dari mereka, menggabungkan produktivitas gandum dengan rangsangan rye, paling tahan terhadap karat linier - penyakit yang menyebabkan kerusakan besar pada pertanian. Sifat ini sangat penting di daerah dataran tinggi daerah tropis dan subtropis, dimana karat merupakan faktor utama yang membatasi budidaya gandum. Triticosecale sekarang tumbuh dalam skala besar dan telah mendapatkan popularitas yang luas di Prancis dan negara-negara lain. Garis kromosom 42 dari budaya butir ini paling terkenal. Ini diperoleh dengan menggandakan jumlah kromosom setelah hibridisasi 28 kromosom gandum dengan 14 kromosom rye.

Beragam poliploid

Di alam, mereka dipilih di bawah pengaruh kondisi eksternal, dan bukan karena aktivitas manusia. Kemunculan mereka adalah salah satu mekanisme evolusioner yang paling penting. Di zaman kita, banyak poliploid diwakili di flora dunia (lebih dari setengah dari semua spesies tanaman). Di antara mereka, banyak tanaman yang paling penting - tidak hanya gandum, tapi juga kapas, tebu, pisang, kentang dan bunga matahari. Untuk daftar ini Anda bisa menambahkan bunga taman paling indah - krisan, pansy, dahlia.

Sekarang Anda tahu apa itu polyploidy. Perannya di bidang pertanian, seperti yang Anda lihat, sangat hebat.