Aneuploidalność: Znaczenie, formy i znaczenie | Biologia komórki

W tym artykule omówimy:- 1. Znaczenie aneuploidii 2. Formy aneuploidii 3. Znaczenie.

Znaczenie aneuploidii:

Aneuploidia to obecność liczby chromosomów, która różni się od prostej wielokrotności podstawowej liczby chromosomów. Organizm, który zawiera jeden lub więcej niekompletnych zestawów chromosomów jest znany jako aneuploidalny. Aneuploidalność może być spowodowana albo utratą jednego lub więcej chromosomów (hipoploidalność), albo dodaniem jednego lub więcej chromosomów do pełnego zestawu chromosomów (hiper-ploidalność).

Hypo-ploidia może być spowodowana utratą pojedynczego chromosomu – monosomia (2n – 1), lub z powodu utraty jednej pary chromosomów – nullisomia (2n – 2). Podobnie, hiperploidia może polegać na dodaniu albo pojedynczego chromosomu – trisomia (2n + 1), albo pary chromosomów (2n + 2) – tetrasomia (ryc. 11.2).

Formy aneuploidii:

Monosomia:

Monosomia jest zjawiskiem, w którym osobnikowi brakuje jednego lub kilku niehomologicznych chromosomów z diploidalnego dopełnienia.

Typy monosomii:

Pojedyncze monosomie pozbawione są jednego kompletnego chromosomu (2n – 1), tworzą one poważną nierównowagę i mogą nie być tolerowane u diploidów.

Monosomie, jednak, są wykonalne w gatunkach poliploidalnych, w których utrata jednego chromosomu ma mniej wyraźny efekt. Na przykład w zwykłym tytoniu, Nicotiana tabacum, który jest gatunkiem tetraploidalnym z 2n = 48 chromosomami, znana jest seria różnych typów monosomicznych z 47 chromosomami.

Liczba możliwych monosomii w organizmie jest równa liczbie chromosomów haploidalnych. Podwójne monosomy (2n – 1 – 1) lub potrójne monosomy (2n – 1 – 1 – 1) mogą powstawać również u poliploidów.

Pochodzenie monosomii:

Pochodzenie monosomii może wynikać z produkcji n – 1 typów gamet w wyniku rzadkiej nondysjunkcji biwalentu.

Zachowanie meiotyczne:

Monosomy wykazują nieregularną mejozę (uniwalenty oprócz biwalentów). Ponadto w potomstwie monosomii uzyskuje się mieszaninę disomii (2n), monosomii (2n – 1) i nuilisomii (2n – 2).

Użycie:

Stan monosomiczny dla danego chromosomu wiąże się z charakterystyczną morfologią. Patrząc na morfologię monosomii, a także ich potomstwa, można zlokalizować geny na konkretnym chromosomie. W pszenicy, monosomie zostały wykorzystane z dużym powodzeniem do lokalizacji różnych genów w konkretnych chromosomach przez Searsa.

Nullisomia:

Rośliny, w których brakuje jednej pary chromosomów, nazywane są nullisomiami. Wzór chromosomu byłby (2n – 2), a nie (2n – 1 – 1), co oznaczałoby podwójną monosomię. Liczba możliwych nullisomików w organizmie będzie równa haploidalnej liczbie chromosomów.

Pochodzenie nullisomii:

Pochodzenie nullisomii następuje na ogół przez samozapłodnienie monosomii.

Użycie Nullisomii:

Nullisomika może być efektywnie wykorzystywana w lokalizacji różnych genów. W pszenicy, nullisomia została uzyskana przy 40 chromosomach zamiast 42 chromosomów.

Trisomia:

Trisomie to organizmy, które mają dodatkowy chromosom (2n -t- 1). Liczba możliwych trisomii w organizmie jest równa liczbie chromosomów haploidalnych.

Typy trisomii:

Trisomie są różnych typów – trisomie pierwotne, w których dodatkowy chromosom jest identyczny z dwoma homologami; trisomie wtórne, w których dodatkowy chromosom jest izochromosomem o dwóch identycznych genetycznie ramionach; trisomie trzeciorzędowe są produktami translokacji (ryc. 11.3). W naturze występują również trisomie podwójne (2n + 1 + 1).

Pochodzenie trisomii:

Pochodzenie trisomii może wynikać z produkcji n + 1 typów gamet w wyniku rzadkiej niedysjunkcji biwalentu w diploidzie lub może być również produkowane przez triploidy w wyniku nieregularnej mejozy (ryc. 11.4).

Zachowanie mejotyczne:

Trisomie wykazują nieregularną' mejozę (ryc. 11.5). Ponieważ trisomie mają dodatkowy chromosom, który jest homologiczny do jednego z chromosomów dopełniacza, tworzą one triwalent. Blakeslee i Belling uzyskali trisomiczne osobniki u Datura stramonium mające 25 zamiast 24 chromosomów.

Gradualnie uzyskano wszystkie 12 rodzajów trisomii, które są teoretycznie możliwe; każdy z 12 jakościowo różnych chromosomów w genomie pojawił się jako dodatkowy chromosom.

Użycie:

Trisomie mają znaczenie w lokalizowaniu genów na konkretnych chromosomach. Trisomie mają nieco słabszy wigor i mniejszą płodność niż normalna forma diploidalna.

Tetrasomia:

Tetrasomie mają określony chromosom reprezentowany w czterech dawkach (2n+2). Liczba możliwych tetrasomii jest równa haploidalnej liczbie chromosomów organizmu. Wszystkie 21 możliwych tetrasomików występuje u pszenicy.

Pochodzenie tetrasomii:

Tetrasomia może powstać w wyniku samosiewu trisomii.

Zachowania mejotyczne:

Podczas mejozy, cztery homologi zestawu tetrasomicznego mają tendencję do tworzenia czworościanu.

Ważność aneuploidii u roślin:

Aneuploidy odegrały rolę w ewolucji i mają znaczenie w hodowli roślin, oprócz analizy genetycznej.

(a) Wykrycie grupy sprzężeń:

Aneuploidy odegrały ważną rolę w lokalizowaniu grupy sprzężeń i genu w danym chromosomie. W szczególności nullisomiki, monosomie i trisomie zostały wykorzystane do określenia grup powiązań w tytoniu, pszenicy, itp.

Badania nad aneuploidami wykazały homoeologię pomiędzy genomami A, B i D pszenicy. Identyfikacja chromosomu zaangażowanego w translokację została również przeprowadzona z pomocą aneuploidów.

(b) Substytucja chromosomowa w hodowli roślin:

Główny wkład aneuploidów miał miejsce w dziedzinie hodowli roślin. Dokonano substytucji całego chromosomu lub części chromosomu przy użyciu aneuploidów. Substytucje te doprowadziły do znacznej modyfikacji plonów, odporności, wylegania itp.

(c) Speciation: