Набор хромосом у растений

Хромосомный набор

У всех организмов, как прокариот, так и эукариот гены расположены группами и находятся на отдельных молекулах ДНК. Затем они при участии белков и других веществ организуются в хромосомы. Яйцеклетки и сперматозоиды содержат гаплоидный набор хромосом.

Каждая хромосома представляет собой ДНП (дезоксирибонуклеопротеид) или комплекс их одной непрерывной двухцепочной молекулы ДНК, а также белков – гистонов и негистонов.

В состав хромосом также входят:

• липиды (жиры);
• минеральные вещества (различного типа).

По сути, каждая хромосома представляет собой сложное надмолекулярное образование, формирующиеся в результате компактизации хроматина.

Основные характеристики хромосомного набора растений

В клетках растений хромосомы чаще всего хорошо видны только в случае деления клетки, начиная со стадии метафазы. В этом случае их можно разглядеть даже в световой микроскоп. Также в этот период можно определить следующие параметры:

• количество хромосом в ядре;
• размеры хромосом;
• форму хромосом, строение хромосом.

Хромосомы на стадии интерфазы чаще всего называют просто хроматином. Для разных видов растений количество хромосом не является одинаковым. Их может быть от двух штук до нескольких сотен. Наибольшее количество хромосом встречается у папоротников. Это происходит потому, что у них весьма высокий темп полиплоидии.

Следует отметить тот факт, что количество хромосом растений не связано с уровнем их эволюционного развития. У многих примитивных форм оно достаточно велико. При этом каждая хромосома, образованная одной молекулой ДНК, является своего рода удлиненной палочковидной хроматидой, обладающей двумя плечами и центромерой (первичной перетяжкой).

Метафазная хромосома растений представлена двумя соединенными (центромерами) сестринскими хроматидами. Каждая хроматида содержит молекулу ДНК, уложенную в спираль.

Исследование хромосом растений позволило решить многие проблемы получения трансгенных растительных организмов. Этот способ заключался во введении чужеродных генов в хромосомный набор растений. При этом происходит трансформация растительных клеток. Значительный прорыв был сделан при открытии возможности использования природной системы трансформации растений Ti-плазмидами почвенных агробактерий.

Также при исследовании возможностей селекции можно рассматривать растительную полиплоидизацию. Этот процесс также происходит при подавлении репликации ЦМ и систематическом делении цитоплазмы. При формировании полиплоидов хроматин и кинетохоры реплицируются, но цитокинез не наступает.

Вероятно, такая система обусловлена тем, что в клетке не формируются центриоли, а, соответственно и митотические веретена. Обычно при этом два полученных диплоидных кариотипа оказываются под одной ядерной мембраной, то есть диплоид переходит в состояние тетраплоида.

В дальнейшем также происходит дифференциация хромосом и хроматина, которая приводит к образованию нового кариотипа. Подобно кариотипическому расщеплению, полиплоидизация служит преадаптацией к эпизодам видообразования растительных организмов.

Хромосомы растительных организмов связаны с наследственными признаками. Количество и форма растительных хромосом строго специфичны для каждого конкретного вида.

У растений реже, чем у животных, встречается большое число вариантов внутри хромосомного набора. Тетраплоидные растения могут возникать из-за имеющихся в природе удвоенных хромосом диплоидных растений. Гексаплоидные растительные хромосомы возникают аналогичным путем.

У большинства растений с невысокой степенью частоты появляются гаплоидные растения, то есть растения с числом хромосом, которое в два раза меньше, чем у диплоидных. Например, диплоидная кукуруза имеет набор хромосом, равный 20-ти. Растения с набором 10 хромосом получаются в меньшем количестве случаев. В этом случае у всех организмов присутствует только одна хромосома и каждой представленной пары.

Удвоение хромосом этих растений происходит спонтанно. В 10 процентах случаев удвоение хромосом может произойти под влиянием колхицина. При этом полученные диплоидные растения восстанавливают парность гомологичных хромосом. Каждая растительная хромосома из представленной пары появляется в результате удвоения исходной хромосомы. Обе хромосомы из пары являются идентичными. В свою очередь, идентичность гомологичных хромосом при удвоении их у гаплоидов приводит к полной гомозиготности получаемых линий. 

Таким образом, селекционерам удалось получить много разновидностей тетраплоидных цветковых растений, размеры которых, как правило, больше диплоидных, Большинство клеток нашего организма также диплоидные, однако и у нас имеются полиплоидные клетки.

Наконец, у всех высших растений и животных в ходе полового размножения происходит смена различных ядерных фаз. При оплодотворении гаметы или половые клетки сливаются и образуют зиготу. Ядро отца и матери вносят в наследственный набор хромосом одинаковое количество наследственной информации. Таким образом, в зиготе образуется двойной набор хромосом.

Сегодня господствует два пути кариотипической эволюции. Первый тип называется полиплоидизацией или кратным умножением основного числа хромосом. Сама структура хромосом при этом не меняется. Второй путь - через процессы перемещения генетического материала между хромосомами с утерей некоторой его части или приобретения новой, с возможностью изменения числа и формы хромосом. Оба эволюционных пути развития растительных хромосом имеют одинаковую степень значимости и по-своему привлекательны для междисциплинарных исследований.