Как можно доказать что на первых этапах одомашнивания отбор
Лекция. Одомашнивание – начальный этап селекции.
1 Селекция как наука и ее задачи.
2 Одомашнивание, как начальный этап селекции
3 Центры происхождения культурных растений
1. Слово «селекция» означает отбор. Однако практически под селекцией понимается наука о создании новых и улучшении существующих пород домашних животных и сортов культурных растений, а также штаммов микроорганизмов. Порода, сорт и штамм — это искусственно полученные популяции с определенным комплексом признаков. Вместе с тем под селекцией подразумевают и сам процесс изменения животных, культурных растений и различных микроорганизмов, осуществляемый в интересах человека. Следовательно, селекция есть род практической деятельности людей.
Что такоеселекция? В широком смысле слова селекция как процесс изменения домашних животных и культурных растений, по выражению Н. И. Вавилова, «представляет собой эволюцию, направляемую волей человека». Как род практической деятельности людей селекция возникла еще на заре человеческой культуры. Однако селекция стала наукой сравнительно не- давно. Теория селекции стала успешно развиваться благодаря эволюционной теории Ч. Дарвина о творческой роли отбора, а затем на основе генетики.
Все современные сорта растений и породы животных, без которых немыслима современная цивилизация, созданы человеком благодаря селекции. В наше время перед селекцией стоят громадные задачи по созданию новых высокопродуктивных пород животных и сортов растений, приспособленных к условиям современного индустриального сельского хозяйства, а также нужных человеку штаммов микроорганизмов.
Важное место в теории селекции занимает генетика, поэтому развитие генетических основ селекции необходимо для сельскохозяйственной практики.
2. Одомашнивание как первый этап селекции.Все современные домашние животные и культурные растения произошли от диких предков. Процесс превращения диких животных и растений в культурные формы называют одомашниванием. Главным фактором одомашнивания служит искусственный отбор организмов, отвечающих требованиям человека. Если самка первобытного тура — предка современного крупного рогатого скота — продуцировала лишь десятки или сотни килограммов молока, необходимые ей для кормления теленка, то отдельные коровы современных пород дают до 15 000кг молока за лактацию, т. е. за период между отелами.
Для животных, например, первым условием, а вместе с тем и показателем одомашнивания было создание (путем отбора) особей, способных к контактам с человеком, к сосуществованию с ним. Иначе говоря, человек изменял поведение животных, превращая их из диких в домашних. В условиях естественной природы культурные, т. е. одомашненные, формы существовать, как правило, не могут.
Уже на первых этапах процесс одомашнивания вызвал резкое повышение изменчивости животных и растений, что создало предпосылки для успешного осуществления искусственного отбора. В результате этого между породами современных домашних животных и сортами растений возникли большие различия. Эти различия во многих случаях превышали различия не только между видами, но даже родами.
Первые попытки одомашнивания животных и растений предпринимались людьми еще за 20—30 тыс. лет до н. э. Одомашнивание животных началось, вероятно, со случайного выращивания диких животных человеком. Некоторые из этих еще диких животных могли существовать в контакте с человеком и начали размножаться в условиях, созданных для них. Так начался первый этап их одомашнивания.
Широкое одомашнивание начинается с VIII—VI тыс. до н. э. Именно тогда человек вовлек в культуру подавляющее большинство животных и растений. Некоторые виды животных и растений были одомашнены значительно позднее. Так, кроликов люди стали разводить лишь в Средневековье, сахарную свеклу стали возделывать как полевое сахарное растение только в XIX в., а мяту — в XX в.
В наше время человек для удовлетворения своих потребностей продолжает одомашнивать новые виды животных и растений. Для получения высококачественной пушнины в XX столетии создана новая отрасль животноводства — пушное звероводство. Несомненно, человек в дальнейшем будет вовлекать в одомашнивание все новые виды животных и растений.
3. Центры происхождения культурных растений.Выдающийся вклад в развитие представлений о центрах происхождения культурных растений внесли Н. И. Вавилов и его сотрудники.
В результате многочисленных экспедиций, организованных Н. И. Вавиловым в самые отдаленные уголки планеты, где возникли древние земледельческие цивилизации, была собрана уникальная, самая крупная в мире коллекция разнообразных культурных растений. Именно она послужила фундаментом той огромной коллекции, которая ныне находится в институте растениеводства им. Н. И. Вавилова (Санкт-Петербург) и активно служит интересам науки и практики.
В настоящее время выделяют восемь главных центров происхождения культурных растений (табл.). Исследования показали, что родоначальником культурного риса стали два диких вида этого растения — азиатский и африканский. Из 20 диких видов ячменя (многолетних) был одомашнен лишь один вид — двурядный ячмень. Главные центры происхождения культурных растенийи их одомашнивания
Название центра | Одомашненные растения |
1. Индонезийско-Индокитайский 2. Китайско-Японский 3. Среднеазиатский 4. Переднеазиатский 5. Средиземноморский 6. Африканский 7. Южноамериканский 8. Среднеамериканский | Бананы, сахарная пальма, саговая пальма, хлебное дерево, сахарный тростник Рис, просо, соя, шелковица Горох, лен, морковь, лук, миндаль, грецкий орех, виноград Пшеница, рожь, ячмень, овес, нут, чечевица Оливковое дерево, капуста, брюква, люпин Сорго, кунжут, клещевина, хлопчатник, арбуз, кофе Маниок, фасоль, томаты, арахис, ананас, картофель Кукуруза, фасоль, тыква, красный перец, табак, какао |
Овес и рожь одомашнены значительно позднее, чем пшеница и ячмень. До этого они существовали как дикие растения, засорявшие посевы пшеницы.
О происхождении и систематическом положении современных культурных растений судят на основе сравнительно-морфологического, физиологического исследования, а также изучения структуры хромосом.
Районы одомашнивания животных.Районы одомашнивания животных, как можно судить на основании современных зоологических и археологических исследований, связаны с центрами происхождения культурных растений. По-видимому, в районах Индонезийско-Индокитайского центра впервые были одомашнены животные, не образующие крупных стад: собака, свинья, куры, гуси, утки.
В районах Передней Азии, как предполагают, впервые были одомашнены овцы, а в Малой Азии — козы. Предок крупного рогатого скота — тур — впервые одомашнен в ряде областей Евразии, предки домашней лошади — в степях Причерноморья. В районе американских центров происхождения растений были одомашнены такие животные, как лама, альпака, индейка.
Происхождение домашних животных.Одно из наиболее древних домашних животных — собака. До недавнего времени было много споров о происхождении собаки. Теперь установлено, что единственным предком домашней собаки был волк. Родоначальником крупного рогатого скота был первобытный бык — тур. Тур распространился в Евразии и Северной Африке, но постепенно был уничтожен человеком.
Предками домашней овцы были, по-видимому, дикие бараны — муфлоны, которые в свое время широко распространились в нагорьях юга Европы и Передней Азии. Многие исследователи предполагали, что предком домашней лошади послужила дикая лошадь Пржевальского. Однако после того, как было обнаружено различие в числе хромосом между домашней лошадью и лошадью Пржевальского, возможным предком домашних лошадей стали считать тарпана — дикую лошадь южнорусских степей, окончательно истребленную в конце XIX — начале XX в. Тарпан и лошадь Пржевальского произошли от какого-то общего предка.
Родоначальник домашней свиньи — дикий кабан распространен на огромной территории Евразии. Предком домашней кошки была африканская дикая кошка. Домашняя курица произошла от дикой красной курицы джунглей.
Таким образом, для каждого вида домашних животных или растений, несмотря на обилие пород и сортов, удается отыскать, как правило, одного дикого предка, который и был подвергнут одомашниванию.
Поиск генов одомашнивания.
Больше 60 лет в новосибирском Академгородке продолжается эксперимент, аналогов которому в мире нет. Дикие и агрессивные чернобурые лисицы усилиями советских, а затем российских ученых всего за полвека превратились в ручных и преданных животных-компаньонов. Изменился и их внешний облик: хвосты завернулись в колечки, уши обвисли, на шерсти появились пятна, характерные для всех домашних животных. Исследователи, занятые сегодня в эксперименте, объясняют, что происходит с геномом зверей при одомашнивании и почему отбор по поведению меняет внешний вид.
Ручных лисят пристраивают в семьи в качестве домашнего питомца в возрасте шести месяцев. К этому времени животным успевают сделать все необходимые прививки.
© РИА Новости / Александр Кряжев
Врожденная любовь к человеку
«Здесь у нас будет вольер для Пломбира. Лисе нужно много места, в квартире ей тесно. Поэтому мы записались в очередь на лисицу только тогда, когда окончательно решили переезжать в частный дом», — рассказывает жительница Новосибирска Татьяна Абрамова, показывая уголок двора, отведенный для девятимесячного белоснежного лиса с черными пятнышками на спине и морде.
Пломбир — лис не простой, а одомашненный. Он вместе с еще несколькими сотнями лисиц — результат грандиозного научного эксперимента, начатого академиком Дмитрием Беляевым в Институте цитологии и генетики СО РАН больше шестидесяти лет назад и продолжающегося до сих пор.
Знаменитый советский генетик мечтал реконструировать путь, который прошел волк в процессе одомашнивания (доместикации). Именно поэтому в качестве объекта для исследований выбор пал на ближайших родственников волка — лисиц. Беляев выдвигал революционную по тем временам идею: невероятное разнообразие морфологических (и не только) признаков, характерное для домашних животных, — следствие отбора на дружелюбное отношение к человеку. В итоге изменилась активность многих генов, в первую очередь связанных с регуляцией нервной системы и гормональной реакцией на стресс.
© Фото : Татьяна Абрамова
В конце 1950-х годов советские ученые обратили внимание, что серебристо-черные лисицы, выращиваемые в звероводческих хозяйствах, очень по-разному ведут себя с людьми. Чаще всего животные проявляли агрессию, кидались на работников ферм, пытались укусить, но у некоторых особей — таких было не больше десяти процентов — страх и вражда к человеку были очень слабыми. Именно таких лисиц (сто самок и тридцать самцов) выбрали для создания экспериментальной новосибирской популяции.
Беляев вместе со своей ученицей Людмилой Трут тщательно подбирал пары только из самых дружелюбных к человеку особей. В конце концов у потомства появились собачьи повадки, например виляние хвостом, и морфологические черты, характерные для многих домашних животных: белые отметины на лбу, закрученные в кольцо хвосты, «перекус» (удлиненная нижняя челюсть), висячие уши. Происходили и другие изменения — снизился уровень гормонов, отвечающих за реакцию на стресс, удлинился период размножения.
В дикой природе действует естественный отбор. Окрас шерсти обеспечивает хорошую маскировку, уровень гормонов стресса позволяет противостоять угрозам окружающего мира, а потомство рождается, когда для него достаточно пищи и солнечного света.
«Знаете, что было самым поразительным на том этапе эксперимента? То, с какой скоростью происходили перемены. Уже в шестом поколении были первые единичные щенки, которые не только не боялись людей, но и радовались при виде человека: виляли хвостом и издавали приветственные звуки. В десятом поколении такая «доместикационная элита» составляла 18 процентов, а к двадцатому поколению — 35 процентов. Сегодня, после почти шестидесяти лет, около восьмидесяти процентов лисиц демонстрируют ярко выраженное дружелюбие к человеку. И это достигнуто лишь путем отбора особей и получения от них потомства. По меркам эволюции — чрезвычайно короткий срок», — говорит один из исследователей, занятых сегодня в проекте, старший научный сотрудник ИЦиГ СО РАН, кандидат биологических наук Анастасия Харламова.
Ручные лисицы, выведенные в Институте цитологии и генетики Сибирского отделения РАН, демонстрируют поведение, характерное для собак — радуются приходу человека, сидят у него на руках, виляют хвостом, любят поглаживания и почесывания.
© РИА Новости / Александр Кряжев
Эксперимент по одомашниванию лисиц начался в 1959 году. К тому времени уже было известно, что молекула ДНК представляет собой двойную спираль, но о расшифровке геномов живых организмов ученые могли только мечтать. К XXI веку, когда технологии позволили прочесть последовательность ДНК, на лисьей ферме проживало около тысячи одомашненных особей. Кроме того, там создали популяцию агрессивных животных — отбирались и скрещивались между собой самые злобные лисы.
Две контрастных группы позволили приступить к исследованию молекулярно-генетических механизмов поведения. Генетики создали новую популяцию, гибридную между ручными и агрессивными лисицами, и детально проанализировали ее потомство. В описании включили почти сто мелких признаков дружелюбия или агрессивности.
Результат — карта лисьего генома, созданная под руководством Людмилы Трут из ИЦиГ СО РАН и Анны Кукековой, работавшей в то время в Корнельском Университете (США). Ученые сравнили полученные данные с картой генома собаки. Анализ особенностей наследования признаков поведения выявил несколько участков в ДНК лисицы, которые могли быть связаны с искусственным отбором в эксперименте новосибирских генетиков.
Самое поразительное, что один из участков — на 12-й хромосоме лисицы — оказался гомологичным, то есть родственным участку в геноме собаки, также вовлеченному в процесс ее приручения. Это указывает на то, что одомашнивание собаки шло примерно так же, как лисиц, — отбирались наименее агрессивные особи.
Важный этап в генетике одомашненных лисиц начался в 2018 году, когда международная команда генетиков расшифровала и сравнила между собой геномы «ручных», агрессивных и не подвергавшихся отбору по поведению контрольных лисиц. Ученые идентифицировали 103 участка, наиболее различающиеся между этими группами. Сопоставив эти данные с выполненным ранее анализом наследования поведения экспериментальных лисьих семей, исследователи обнаружили, что 30 из этих 103 участков совпадают. Иными словами, они выявлялись при использовании обоих методов.
Чуть позже более детальный анализ одного из этих участков показал, что в нем содержится всего один ген — SorCS1. Ученые предположили, что изменения в поведении одомашненных животных (а отбор первоначально шел именно по признаку наиболее «ручного» нрава) могут быть связаны с определенным вариантом гена SorCS1. Этот вариант встречается лишь у самых дружелюбных лисиц и регулирует белки, вовлеченные в передачу сигналов между нейронами центральной нервной системы.
По словам Анны Кукековой, этот ген отвечает за вполне конкретное поведение — желание лисицы продолжать общение с человеком, когда тот провел с ней некоторое время и собирается уходить. Поэтому считать именно этот ген ответственным за дружелюбие лисиц неправильно. Поведение прирученных животных контролируется многими участками генома, и у каждого своя зона влияния. Одни определяют, будет ли лиса рада человеку, другие — ее отношение к прикосновениям, поглаживанию.
«Поведение — это очень сложный признак. Мы пока не знаем, сколько генов вовлечено в процесс доместикации, как они взаимодействуют. Мы только-только получили первые данные, подтверждающие, что да, есть определенные участки в геноме, отвечающие за формирование ручного и агрессивного поведения, что эти участки отличаются друг от друга и определенным (сложным) образом взаимодействуют. Поэтому впереди еще очень много работы», — объясняет Анастасия Харламова.
«Академик Беляев полагал, что если ведется очень жесткий отбор по определенным признакам, то происходит дестабилизация организма животного, и можно получить животных с совершенно новыми, не известными ранее особенностями. Скорее всего, феномен, который Дмитрий Константинович объяснял с позиций своей концепции, связан с жестким отбором по комбинации нескольких или многих генов, в результате чего возникает их сочетание, крайне редкое у индивидуумов в природе. Также, возможно, мишенями селекции становятся гены с широким спектром действия — например, если это какой-то регуляторный ген, он может влиять как на поведение, так и на морфологию. Мы не думаем, что наблюдаемые нами мутации возникли именно в экспериментальной лисьей популяции; скорее всего, они существовали в популяциях лисиц очень давно, но их частота встречаемости в наших популяциях была увеличена за счет селекции», — пишет в научном журнале «Природа» Анна Кукекова.
Пломбир, живущий в семье Татьяны Абрамовой, — наглядная иллюстрация того, что гены, связанные с ручным поведением и доверием к человеку, влияют и на внешний вид животного. У лиса закругленная морда, пятна на спине и у глаз. Он умеет махать хвостом и очень привязан к хозяйке. Ходит за ней по пятам, запрыгивает на колени, требует себя погладить.
«Лиса — это, конечно, не кошка и не собака. Но по темпераменту они ближе к собакам — очень быстро схватывают команды. Наш лис хорошо ладит с детьми, вообще никакой агрессии по отношению к нам нет. Порой даже забываешь, что это за животное. А потом сидишь на диване и вдруг понимаешь: это же лиса у тебя под боком и ты ей брюшко чешешь. Ощущение непередаваемое», — улыбается Абрамова.
Селекция
Термин «селекция» происходит от латинского слова selection – отбор. Говоря о селекции, имеют в виду два значения:
1. процесс создания сортов растений, пород животных, штаммов полезных микроорганизмов;
2. науку, разрабатывающую теорию и методы создания сортов растений, пород животных, штаммов полезных микроорганизмов.
Теоретическая база селекции – генетика. Итогом селекционного процесса являются сорт, порода, штамм. Сорт растений, порода животных, штамм микроорганизмов – это совокупность организмов, созданных человеком в процессе селекции и имеющих определенные наследственные свойства. Все организмы, составляющие эту совокупность, имеют сходные наследственно закрепленные особенности, однотипную реакцию на условия среды. Как наука селекция окончательно оформилась благодаря трудам Ч. Дарвина. Он проанализировал огромный материал по одомашниванию животных и введению в культуру растений и на этой основе создал учение об искусственном отборе.
Селекция как процесс представляет собой специфическую форму эволюции, подчиняющуюся общим закономерностям. Главная отличительная особенность селекции как процесса состоит в том, что естественный отбор заменен на искусственный, проводимый человеком. Это и позволило Н.И. Вавилову дать емкое и образное определение селекции как процесса. Он писал, что селекция представляет собой «эволюцию, направляемую волей человека». Следовательно, селекция есть важнейший род практической деятельности человека, итогом которой и стали все имеющиеся сегодня сорта культурных растений, породы домашних животных и штаммы полезных микроорганизмов.
Одомашнивание как первый этап селекции
Отечественный генетик и эволюционист Д.К. Беляев предположил, а затем со своими коллегами экспериментально показал, что отбор по поведению был одним из важнейших факторов резкого повышения изменчивости на начальных этапах одомашнивания животных. Выяснилось, что селекция по поведению не ограничивается изменением самого поведения. Параллельно изменяются многие жизненно важные функции и процессы. Происходит перестройка такой строго стабилизированной системы организма, как репродуктивная. Например, у селекционируемых по поведению лисиц наблюдается переход от однократного размножения в году к двукратному, изменяется характер линьки, меняется фотопериодическая реакция, появляется большое количество морфологических признаков, очень похожих на те, что известны для других одомашненных животных (окраска тела, форма ушей, хвоста и т.д.). Громадное разнообразие, закономерно возникающее на первом этапе одомашнивания животных, послужило основой для создания пород животных, резко отличающихся как от диких предков, так и друг от друга.
Итак, на первых этапах введения в культуру растений и одомашнивания животных основным направлением селекции был отбор на способность размножаться в условиях искусственного содержания, т.е. под контролем человека. Среди животных оставлялись на потомство только те, которые могли размножаться в неволе и контактировать с человеком. Среди злаковых растений человек отбирал только те, которые были способны сохранить семена в колосе, т.е. не осыпались, как это характерно для «дикарей».
Центры происхождения культурных растений
Важнейший радел селекции как науки – учение об исходном материале. Фактически он разработан выдающимся советским генетиком и селекционером Н.И. Вавиловым и подробно изложен в его работе «Центры происхождения культурных растений». Любая селекционная программа начинается с подбора исходного материала. Решая проблему исходного материала, Н.И. Вавилов обследовал земной шар и выяснил территории с наибольшим генетическим разнообразием культивируемых растений и их диких сородичей. Вместе с сотрудниками Н.И. Вавилов осуществил в 20–30-е годы более 60 экспедиций по всем обитаемым континентам, кроме Австрии. Участники этих экспедиций – ботаники, генетики, селекционеры – были нестоящими охотниками за растениями. В результате огромной и самоотверженной работы они установили и отельные районы мира, обладающие наибольшим разнообразием генетических форм растений. Таких районов Н.И. Вавилов выделил восемь: 1. Индийский центр;
Н.И. Вавилов считал, что районы, где обнаружено наибольшее генетическое разнообразие по тому или другому виду растений, и являются центрами их происхождения. У картофеля максимум генетического разнообразия связан с Южной Америкой, у кукурузы – с Мексикой, у риса – с Китаем и Японией, у хлебных злаков пшеницы, ржи – со Средней Азией и Закавказьем, у ячменя – с Африкой. Эти районы и были отмечены как центры происхождения перечисленных видов. То же самое было сделано и по многим другим видам.
Наряду с открытием мировых центров происхождения культурных растений Н.И. Вавилов и его экспедиции собрали самую крупную в мире коллекцию растений, которая была сосредоточена во вновь созданном в С.-Петербурге Всесоюзном институте растениеводства, ныне носящем имя Н.И. Вавилова. Эта коллекция в виде семенных образцов постоянно пополняется, воспроизводится на полях опытных станций института и насчитывает в настоящее время более 300 тыс. номеров. Она-то и является тем кладезем исходного материала, которым пользуются все генетики и селекционеры страны, работающие с растениями. Прежде чем начать создание нового сорта растений, селекционер подбираем из мировой коллекции все необходимые для работы образцы, обладающие интересующими его признаками.
Например, селекционер задумал создать для Сибири холодостойкий сорт пшеницы или ржи. Прежде всего, он будет изучать в мировой коллекции все холодостойкие сорта, собранные в северных районах Азии, Европы, Америки. После этого он сможет выбрать сорт, наиболее соответствующий его селекционной программе.
Мировая коллекция растений – наше крупнейшее национальное достояние, требующее к себе бережного отношения и постоянного пополнения.
Происхождение домашних животных и центры их одомашнивания
Как свидетельствуют современные данные, центры происхождения животных и районы их одомашнивания связаны – это места древних цивилизаций. В индонезийско-индокитайском центре впервые, по-видимому, были одомашнены собака, большинство пород которой происходит от волка, – одно из наиболее древних домашних животных.
В Передней Азии, как полагают, были одомашнены овцы, их предок – дикие бараны муфлоны. В Малой Азии одомашнены козы. Одомашнивание тура, ныне исчезнувшего вида, произошло, вероятно, в нескольких областях Евразии. В результате возникли многочисленные породы крупного рогатого скота. Предки домашней лошади – тарпаны, также исчезнувшие, были одомашнены в степях Причерноморья. Таким образом, для большинства видов домашних животных и культурных растений, несмотря на их огромное разнообразие, обычно удается указать на исходного дикого предка.
Применение цитоплазматической мужской стерильности
Возникает вопрос, как получить гибридные семена, например, у кукурузы, сахарной свеклы, риса, томатов, если в пределах одного растения или даже одного цветка расположены женские и мужские элементы системы размножения и всегда присутствует возможность самоопыления. В этих случаях избежать процесс самоопыления возможно только двумя путями: на материнских формах удалить вручную мужские элементы цветка, продуцирующие пыльцу; сделать мужские соцветия стерильными. Первый путь очень трудоёмок, поэтому генетики начали поиск систем, определяющих мужскую стерильность растений.
В 1929 г. Ученик Н.И. Вавилова, отечественный селекционер и генетик М.И. Хаджинов нашёл в посевах кукурузы растения с мужской стерильностью, которые ничем не отличались от нормальных, полностью стерильных, т.е. не продуцирующих пыльцу. Эта система затем была детально изучена генетически, выявлены разные типы мужской стерильности. Один из них – цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС) – был предложен и широко использован для получения гибридных семян у кукурузы, а затем и у многих других видов.
Схема использования ЦМС в селекции разработана в 30-х годах Родсом. Этот тип мужской стерильности характеризуется тем, что только взаимодействие особого типа цитоплазмы (S) и рецессивных генов ядра (rf) обусловливает мужскую стерильность.
В практике используют лишь гибридные семена первого поколения от скрещивания двух линий, простого гибрида и линии или двух простых гибридов. Второе и последующие поколения в производственных посевах не используются, так как гибриды расщепляются на исходные формы и эффект гетерозиса исчезает. В связи с этим при использовании гетерозиса у растений организовано семеноводство в специальных хозяйствах, фермах, где получают только семена первого поколения и продают их хозяйствам, фермерам и т.д. Так как урожайность гетерозисных гибридов значительно (на 20–30%) выше сортов, то затраты на семеноводство гибридных семян с лихвой окупаются. В растениеводстве гетерозис широко используется у кукурузы, сорго, сахарной свеклы, риса томатов и других видов.
Открытие явления гетерозиса было крупнейшим событием в генетике и селекционной практике.
Полиплоидия и отдалённая гибридизация в селекции растений
Виды, у которых число хромосом умножено кратно основному числу (n), называются полиплоидами . Многие виды растений, введенные в культуру, – полиплоиды. Среди покрытосеменных растений доля полиплоидов составляет 30–35%, причём у злаковых трав она равна почти 70%. Из культурных злаков к полиплоидам относятся пшеница и овёс. Основное число хромосом для пшеницы n=7.
Твёрдая пшеница имеет 28 хромосом, т.е. является тетраплоидом: мягкая пшеница, наша основная продовольственная культура, имеет 42 хромосомы, т.е. является гексаплоидом. К полиплоидам относятся и многие другие культурные виды растений: хлопчатник, люцерна, табак и др.
Полиплоидные формы растений делятся на два типа. Виды, у которых кратно умножен один и тот же геном, называются аутополиплоидами . Например, у обычной диплоидной ржи набор хромосом равен 14. Разработаны методы умножения числа хромосом. Довольно легко можно получить формы ржи с 28 хромосомами, они и представляют собой типичные аутополиплоиды.
Если в результате отдалённой межвидовой или межродовой гибридизации в одном организме объединяются разные геномы, а потом кратно умножаются, то такие полиплоиды называются аллополиплоидами .
Причины стерильности отдаленных гибридов в отсутствие парности гомологичных хромосом
Необходимо вспомнить процесс мейоза: при нормальном протекании коньюгации гомологичных хромосом в профазе их последующее расхождение и образование гаплоидных мужских и женских гамет осуществляется, как правило, без отклонений.