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In diesem Artikel werden wir besprechen:- 1. Bedeutung von Aneuploidie 2. Formen der Aneuploidie 3. Bedeutung:
Bedeutung von Aneuploidie:
Aneuploidie ist das Vorhandensein einer Chromosomenzahl, die sich von dem einfachen Vielfachen der Grundchromosomenzahl unterscheidet. Ein Organismus, der einen oder mehrere unvollständige Chromosomensätze enthält, wird als aneuploid bezeichnet. Aneuploidie kann entweder durch den Verlust eines oder mehrerer Chromosomen (Hypo-Ploidie) oder durch die Addition eines oder mehrerer Chromosomen zur vollständigen Chromosomenzahl (Hyper-Ploidie) entstehen.
Hypo-Ploidie kann durch den Verlust eines einzelnen Chromosoms – Monosomie (2n – 1), oder durch den Verlust eines Chromosomenpaares – Nullisomie (2n – 2). In ähnlicher Weise kann eine Hyperploidie entweder die Addition eines einzelnen Chromosoms – Trisomie (2n + 1) oder eines Chromosomenpaares (2n + 2) – Tetrasomie – beinhalten (Abb. 11.2).
Formen der Aneuploidie:
Monosomie:
Monosomie ist das Phänomen, bei dem einem Individuum ein oder mehrere nicht-homologe Chromosom(en) der diploiden Ergänzung fehlen.
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Typen der Monosomie:
Einzelne Monosomien, denen ein komplettes Chromosom (2n – 1) fehlt, erzeugen ein großes Ungleichgewicht und können in Diploiden nicht toleriert werden.
Monosomien sind jedoch in polyploiden Arten lebensfähig, bei denen der Verlust eines Chromosoms weniger starke Auswirkungen hat. So ist zum Beispiel beim gewöhnlichen Tabak, Nicotiana tabacum, der eine tetraploide Art mit 2n = 48 Chromosomen ist, eine Reihe verschiedener monosomischer Typen mit 47 Chromosomen bekannt.
Die Anzahl der möglichen Monosomien in einem Organismus ist gleich der haploiden Chromosomenzahl. In Polyploiden können auch Doppelmonosomien (2n – 1 – 1) oder Dreifachmonosomien (2n – 1 – 1 – 1) entstehen.
Ursprung der Monosomie:
Der Ursprung der Monosomien könnte in der Produktion von n – 1 Gametentypen aufgrund einer seltenen Nicht-Disjunktion eines Bivalenten liegen.
Meiotie-Verhalten:
Monosomien zeigen eine unregelmäßige Meiose (univalente zusätzlich zu bivalenten). Außerdem erhält man in der Nachkommenschaft einer Monosomie eine Mischung aus Disomien (2n), Monosomien (2n – 1) und Nuilisomien (2n – 2).
Verwendung:
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Monosomischer Zustand für ein bestimmtes Chromosom ist mit einer charakteristischen Morphologie verbunden. Betrachtet man die Morphologie der Monosomien und ihrer Nachkommen, kann man die Gene auf einem bestimmten Chromosom lokalisieren. Bei Weizen wurden Monosomien von Sears mit großem Erfolg für die Lokalisierung verschiedener Gene auf bestimmten Chromosomen genutzt.
Nullisomie:
Die Pflanzen, bei denen ein Chromosomenpaar fehlt, werden Nullisomien genannt. Die Chromosomenformel wäre (2n – 2) und nicht (2n – 1 – 1), was eine Doppelmonosomie bedeuten würde. Die Anzahl der möglichen Nullisomics in einem Organismus ist gleich der haploiden Chromosomenzahl.
Ursprung der Nullisomie:
Hinweise:
Die Entstehung von Nullisomien erfolgt in der Regel durch die Selbstung der Monosomien.
Verwendung der Nullisomie:
Nullisomics kann effektiv bei der Lokalisierung verschiedener Gene eingesetzt werden. Bei Weizen hat man Nullisomics mit 40 statt 42 Chromosomen erhalten.
Trisomie:
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Trisomien sind Organismen, die ein zusätzliches Chromosom (2n -t- 1) haben. Die Anzahl der möglichen Trisomien in einem Organismus ist gleich der haploiden Chromosomenzahl.
Typen von Trisomien:
Trisomien gibt es in verschiedenen Typen – primäre Trisomien, bei denen das zusätzliche Chromosom mit zwei homologen Chromosomen identisch ist; sekundäre Trisomien, bei denen das zusätzliche Chromosom ein Isochromosom mit zwei genetisch identischen Armen ist; tertiäre Trisomien sind die Produkte von Translokationen (Abb. 11.3). Doppelte Trisomien (2n + 1 + 1) kommen auch in der Natur vor.
Ursprung der Trisomie:
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Der Ursprung der Trisomien kann aus der Produktion von n + 1 Typen von Gameten aufgrund der seltenen Nicht-Disjunktion eines Bivalenten in einem Diploiden stammen oder auch von Triploiden durch irreguläre Meiose produziert werden (Abb. 11.4).
Meiotisches Verhalten:
Trisomien zeigen eine ‚unregelmäßige‘ Meiose (Abb. 11.5). Da die Trisomien ein zusätzliches Chromosom haben, das zu einem der Chromosomen des Komplements homolog ist, bilden sie ein Trivalent. Blakeslee und Belling erhielten bei Datura stramonium trisomische Individuen mit 25 statt 24 Chromosomen.
Nach und nach wurden alle 12 Arten von Trisomien, die theoretisch möglich sind, erhalten; jedes der 12 qualitativ unterschiedlichen Chromosomen im Genom erschien als ein zusätzliches Chromosom.
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Verwendung:
Die Trisomien sind für die Lokalisierung von Genen auf bestimmten Chromosomen von Bedeutung. Die Trisomien haben eine etwas schlechtere Vitalität und geringere Fruchtbarkeit als die normale diploide Form.
Tetrasomie:
Bei den Tetrasomien ist ein bestimmtes Chromosom in vier Dosen (2n+2) vertreten. Die Typen der möglichen Tetrasomien entsprechen der haploiden Chromosomenzahl eines Organismus. Bei Weizen sind alle 21 möglichen Tetrasomics vorhanden.
Ursprung der Tetrasomie:
Tetrasomien können durch Selbstung von Trisomien entstehen.
Abweichungen:
Meiotisches Verhalten:
Während der Meiose neigen die vier Homologen des tetrasomischen Satzes dazu, einen Vierling zu bilden.
Bedeutung der Aneuploidie bei Pflanzen:
Aneuploide haben in der Evolution eine Rolle gespielt und sind neben der genetischen Analyse auch für die Pflanzenzucht von Bedeutung.
(a) Erkennen der Kopplungsgruppe:
Die Aneuploide haben eine wichtige Rolle beim Auffinden einer Kopplungsgruppe und eines Gens in einem bestimmten Chromosom gespielt. Insbesondere Nullisomien, Monosomien und Trisomien wurden zur Bestimmung von Kopplungsgruppen in Tabak, Weizen usw. verwendet.
Die Untersuchung von Aneuploiden hat die Homöologie zwischen A-, B- und D-Genom des Weizens gezeigt. Die Identifizierung des Chromosoms, das an der Translokation beteiligt ist, wurde ebenfalls mit Hilfe von Aneuploiden durchgeführt.
(b) Chromosomensubstitution in der Pflanzenzüchtung:
Der größte Beitrag von Aneuploiden wurde im Bereich der Pflanzenzüchtung geleistet. Die Substitution des ganzen Chromosoms oder eines Teils des Chromosoms durch Aneuploide wurde durchgeführt. Diese Substitutionen führten zu einer signifikanten Veränderung des Ertrags, der Resistenz, des Lagerverhaltens usw.
(c) Speziation: