Полиплоиды среди растений
Сейчас стало известно, что
полиплоидия в той или иной степени присуща всем классам растений. Среди
водорослей, грибов и голосеменных она встречается сравнительно редко, а
вот у мхов и покрытосеменных растений доля полиплоидных видов превышает
треть. У животных полиплоидия обнаружена только у небольшого количества
гермафродитных видов, утративших способность к половому размножению.
Полиплоидия
определяет один из путей эволюции растений. Изменение нормы реакции при
удвоении хромосом способствует распространению их в новых условиях
местообитания. Возникновение полиплоидных видов происходит и к северу, и
к югу от исходного центра видообразования. Полиплоидные растения
встречаются во всех зонах, но количество их в разных местах неодинаково.
Наибольший процент полиплоидов наблюдается в районах с неблагоприятными
климатическими условиями. При исследовании флоры Шпицбергена оказалось,
что 80 % проанализированных видов - полиплоиды, а среди злаковых трав -
даже 22 из 23. Довольно много полиплоидных видов выявлено в горных
районах Памира с их резкими температурными контрастами, малым
вегетационным периодом развития растений, чрезвычайной сухостью воздуха и
почвы. Из 150 изученных видов Памира полиплоиды составляли 86%. В более
мягких климатических условиях естественных полиплоидов гораздо меньше.
Самый
высокий процент полиплоидов встречается у многолетних трав, у
однолетников и древесных растений их гораздо меньше. Установлено, что из
многолетников чаще полиплоидны виды с эффективными способами
вегетативного размножения корневищами, клубнями, столонами. Логично
считать, что возникновение многолетнего образа жизни, так же как и
дополнительных способов вегетативного размножения, - прямое следствие
полиплоидии. Это связано с прохождением большинством возникших,
полиплоидов периода частичной стерильности, которая сохраняется на
протяжении нескольких поколений до полной стабилизации. Многолетники,
обладающие возможностью вегетативного размножения, лучше приспособлены к
преодолению этих отрицательных сторон.
Появившиеся в природе
полиплоиды были отобраны и использованы человеком, так как они обладали
ценными практическими качествами. По образному выражению советского
ботаника П. М. Жуковского, человек питается преимущественно продуктами
полиплоидии. Многие из полиплоидов - важнейший источник сырья для
промышленности. Главная из зерновых культур - пшеница - представлена
тетраплоидиыми (твердая) и гексаплоидными (мягкая) формами. Лучшие и
широко распространенные сорта картофеля принадлежат к тетраплоидному
виду. Полиплоидные формы характерны для культурных видов овса.
Широко
культивируемые сорта хлопчатника с длинным волокном относятся к
иовосветским тетраплоидным видам с 52 хромосомами. У диплоидных видов
более короткие волокна. Сахарный тростник, люцерна, земляной орех,
батат, земляника, бананы, ананас, табак, яблоня, груша, слива,
цитрусовые- естественные полиплоиды. Вытеснение многих диплоидных видов
полиплоидами в условиях культуры особенно наглядно видно у цветочных
декоративных растений. Наряду с высокой продуктивностью полиплоиды
характеризуются повышенной концентрацией белка, витаминов, углеводов,
имеют более мощное строение и оказываются гораздо устойчивее к
неблагоприятным условиям.
Преимущества полиплоидов по сравнению
с обычными формами способствовали превращению полиплоидии из объекта
познания при биологических исследованиях в практический прием селекции
сельскохозяйственных культур. Использование полиплоидов у новых культур
оказалось возможным только после того, как были разработаны эффективные
методы экспериментального получения форм с увеличенным числом хромосом.