Das Polyploidie Es ist eine Art genetischer Mutation, die aus der Hinzufügung eines vollständigen Satzes (vollständiger Sätze) von Chromosomen zum Zellkern besteht, die homologe Paare bilden. Diese Art der Chromosomenmutation ist die häufigste der Euploidien und zeichnet sich dadurch aus, dass der Organismus drei oder mehr vollständige Chromosomensätze trägt..
Ein Organismus (normalerweise diploid = 2n) wird als polyploid angesehen, wenn er einen oder mehrere vollständige Chromosomensätze erwirbt. Im Gegensatz zu Punktmutationen, chromosomalen Inversionen und Duplikationen ist dieser Prozess großräumig, dh er findet auf vollständigen Chromosomensätzen statt.
Anstatt haploide (n) oder diploide (2n) zu sein, kann ein polyploider Organismus tetraploide (4n), oktoploide (8n) oder mehr sein. Dieser Mutationsprozess ist bei Pflanzen recht häufig und bei Tieren selten. Dieser Mechanismus kann die genetische Variabilität in sessilen Organismen erhöhen, die sich nicht von einer Umgebung in eine andere bewegen können..
Die Polyploidie ist in bestimmten biologischen Gruppen evolutionär von großer Bedeutung, da sie einen häufigen Mechanismus für die Erzeugung neuer Arten darstellt, da die Chromosomenbelastung eine vererbbare Bedingung ist..
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Chromosomenzahlstörungen können sowohl in der Natur als auch in im Labor etablierten Populationen auftreten. Sie können auch mit mutagenen Mitteln wie Colchicin induziert werden. Trotz der unglaublichen Präzision der Meiose treten Chromosomenaberrationen auf und sind häufiger als man denkt.
Polyploidie entsteht durch einige Veränderungen, die während der Meiose auftreten können, entweder in der ersten meiotischen Teilung oder während der Prophase, in der die homologen Chromosomen paarweise zu Tetraden organisiert sind und eine Nichtdisjunktion der letzteren während der Anaphase I auftritt.
Polyploidie ist wichtig, da sie ein Ausgangspunkt für die Entstehung neuer Arten ist. Dieses Phänomen ist eine wichtige Quelle für genetische Variationen, da es zu Hunderten oder Tausenden von doppelten Loci führt, die frei bleiben, um neue Funktionen zu erhalten..
In Pflanzen ist es besonders wichtig und weit verbreitet. Es wird geschätzt, dass mehr als 50% der Blütenpflanzen aus Polyploidie stammen.
In den meisten Fällen unterscheiden sich Polyploide physiologisch von der ursprünglichen Spezies und können daher Umgebungen mit neuen Eigenschaften besiedeln. Viele wichtige Arten in der Landwirtschaft (einschließlich Weizen) sind Polyploide hybriden Ursprungs.
Polyploidien können nach der Anzahl der im Zellkern vorhandenen Sätze oder vollständigen Chromosomensätze klassifiziert werden.
In diesem Sinne ist ein Organismus, der "drei" Chromosomensätze enthält, "triploid", "tetraploid", wenn er 4 Chromosomensätze enthält, Pentaploid (5 Sätze), Hexaploidae (6 Sätze), Heptaploid (sieben Sätze), Oktoploid ( acht Spiele), nonaploidae (neun Spiele), decaploid (10 Spiele) und so weiter.
Andererseits können Polyploidien auch nach dem Ursprung der chromosomalen Ausstattung klassifiziert werden. In dieser Reihenfolge von Ideen kann ein Organismus autopolyploid oder allopolyploid sein.
Ein Autopolyploid enthält mehrere Sätze homologer Chromosomen, die von demselben Individuum oder von einem Individuum derselben Spezies stammen. In diesem Fall werden Polyploide durch die Vereinigung nicht reduzierter Gameten genetisch kompatibler Organismen gebildet, die als dieselbe Art katalogisiert sind..
Ein Allopolyploid ist ein Organismus, der aufgrund der Hybridisierung zwischen verschiedenen Spezies nicht homologe Chromosomensätze enthält. In diesem Fall tritt eine Polyploidie nach Hybridisierung zwischen zwei verwandten Spezies auf..
Polyploidie ist bei Tieren selten oder selten. Die am weitesten verbreitete Hypothese, die die geringe Häufigkeit polyploider Arten bei höheren Tieren erklärt, ist, dass ihre komplexen Mechanismen der Geschlechtsbestimmung von einem sehr empfindlichen Gleichgewicht in der Anzahl der Geschlechtschromosomen und Autosomen abhängen..
Diese Idee wurde beibehalten, obwohl Hinweise auf Tiere gesammelt wurden, die als Polyploide existieren. Es wird im Allgemeinen bei niederen Tiergruppen wie Würmern und einer Vielzahl von Plattwürmern beobachtet, bei denen Individuen normalerweise sowohl männliche als auch weibliche Gonaden haben, was die Selbstbefruchtung erleichtert..
Arten mit letzterem Zustand werden als selbstkompatible Hermaphroditen bezeichnet. Andererseits kann es auch in anderen Gruppen auftreten, deren Weibchen Nachkommen ohne Befruchtung durch einen als Parthenogenese bezeichneten Prozess (der keinen normalen meiotischen Sexualzyklus impliziert) zur Welt bringen können.
Während der Parthenogenese werden Nachkommen im Wesentlichen durch mitotische Teilung von Elternzellen produziert. Dies schließt viele Arten von Wirbellosen wie Käfer, Isopoden, Motten, Garnelen, verschiedene Gruppen von Spinnentieren und einige Arten von Fischen, Amphibien und Reptilien ein..
Im Gegensatz zu Pflanzen ist die Speziation durch Polyploidie bei Tieren ein außergewöhnliches Ereignis.
Das Nagetier Tympanoctomys barriere Es ist eine tetraploide Spezies mit 102 Chromosomen pro somatischer Zelle. Es hat auch eine "gigantische" Wirkung auf Ihr Sperma. Diese allopolyploide Spezies entstand wahrscheinlich aus dem Auftreten mehrerer Hybridisierungsereignisse anderer Nagetierarten wie z Octomys Mimax Y. Pipanacoctomys aureus.
Polyploidie ist bei Wirbeltieren ungewöhnlich und wird bei der Diversifizierung von Gruppen wie Säugetieren (im Gegensatz zu Pflanzen) aufgrund von Störungen im Geschlechtsbestimmungssystem und im Dosisausgleichsmechanismus als irrelevant angesehen..
Es wird geschätzt, dass fünf von 1000 Menschen mit schwerwiegenden genetischen Defekten geboren werden, die auf Chromosomenanomalien zurückzuführen sind. Noch mehr Embryonen mit Chromosomendefekten haben eine Fehlgeburt und viele weitere schaffen es nie zur Geburt..
Chromosomale Polyploidien gelten beim Menschen als tödlich. In somatischen Zellen wie Hepatozyten sind jedoch etwa 50% davon normalerweise polyploid (tetraploid oder octaploid)..
Die am häufigsten nachgewiesenen Polyploidien in unserer Spezies sind vollständige Triploidien und Tetraploidien sowie diploide / triploide (2n / 3n) und diploide / tetraploide (2n / 4n) Mixoploide..
In letzterem Fall existiert eine Population normaler diploider Zellen (2n) neben einer anderen, die 3 oder mehr haploide Vielfache von Chromosomen aufweist, zum Beispiel: triploid (3n) oder tetraploide (4n).
Triploidien und Tetraplodien beim Menschen sind auf lange Sicht nicht lebensfähig. In den meisten Fällen wurde über den Tod bei der Geburt oder sogar einige Tage nach der Geburt berichtet, der zwischen weniger als einem Monat und maximal 26 Monaten lag..
Die Existenz von mehr als einem Genom im selben Kern hat eine wichtige Rolle bei der Entstehung und Entwicklung von Pflanzen gespielt und ist möglicherweise die wichtigste zytogenetische Veränderung bei der Speziation und Evolution von Pflanzen. Pflanzen waren das Tor zum Wissen über Zellen mit mehr als zwei Chromosomensätzen pro Zelle.
Von Beginn der Chromosomenzählung an wurde beobachtet, dass eine große Vielfalt von Wild- und Kulturpflanzen (einschließlich einiger der wichtigsten) polyploid war. Fast die Hälfte der bekannten Angiospermenarten (Blütenpflanzen) sind polyploide, ebenso die meisten Farne (95%) und eine Vielzahl von Moosen.
Das Vorhandensein von Polyploidie in Gymnospermen ist selten und in Gruppen von Angiospermen sehr unterschiedlich. Im Allgemeinen wurde darauf hingewiesen, dass polyploide Pflanzen sehr anpassungsfähig sind und Lebensräume besetzen können, die ihre diploiden Vorfahren nicht besetzen konnten. Darüber hinaus akkumulieren polyploide Pflanzen mit mehr genomischen Kopien eine größere "Variabilität"..
Innerhalb von Pflanzen spielten möglicherweise die Allopolyploide (häufiger in der Natur) eine grundlegende Rolle bei der Speziation und adaptiven Strahlung vieler Gruppen..
In Pflanzen kann die Polyploidie von verschiedenen Phänomenen herrühren, wobei die häufigsten Fehler während des Meioseprozesses sind, die zu diploiden Gameten führen..
Mehr als 40% der Kulturpflanzen sind polyploid, einschließlich Luzerne, Baumwolle, Kartoffeln, Kaffee, Erdbeeren, Weizen, ohne einen Zusammenhang zwischen Domestizierung und Polyploidie der Pflanzen..
Da Colchicin als Mittel zur Induktion von Polyploidie eingesetzt wurde, wurde es in Kulturpflanzen aus grundsätzlich drei Gründen verwendet:
-Polyploidie bei bestimmten wichtigen Arten zu erzeugen, um bessere Pflanzen zu erhalten, da es bei Polyploiden normalerweise einen Phänotyp gibt, bei dem aufgrund der Tatsache, dass es eine größere Anzahl von Zellen gibt, ein bemerkenswertes Wachstum von „Gigabyte“ auftritt. Dies hat bemerkenswerte Fortschritte im Gartenbau und auf dem Gebiet der pflanzengenetischen Verbesserung ermöglicht..
-Zur Polyploidisierung von Hybriden und zur Wiederherstellung der Fruchtbarkeit, so dass einige Arten neu gestaltet oder synthetisiert werden.
-Und schließlich, um Gene zwischen Arten mit unterschiedlichem Ploidiegrad oder innerhalb derselben Art zu übertragen..
Innerhalb von Pflanzen ist Brotweizen ein natürliches Polyploid von großer Bedeutung und besonders interessant, Triticum aestibum (hexaploide). Zusammen mit Roggen wurde absichtlich ein Polyploid namens „Triticale“ gebaut, ein Allopolyploid mit der hohen Produktivität von Weizen und der Robustheit von Roggen, das ein großes Potenzial hat.
Weizen in Kulturpflanzen war bemerkenswert wichtig. Es gibt 14 Weizenarten, die sich durch Allopolyploidie entwickelt haben, und sie bilden drei Gruppen, eine von 14, eine von 28 und eine letzte von 42 Chromosomen. Die erste Gruppe umfasst die ältesten Arten der Gattung T. monococcum Y. T. boeoticum.
Die zweite Gruppe besteht aus 7 Arten und stammt offenbar aus der Hybridisierung von T. boeoticum mit einer Wildkrautart einer anderen Gattung namens Aegilops. Die Kreuzung erzeugt einen kräftigen sterilen Hybrid, der durch Chromosomenduplikation zu einem fruchtbaren Allotetraploid führen kann.
In der dritten Gruppe von 42 Chromosomen befinden sich die Brotweizen, die wahrscheinlich durch Hybridisierung einer tertraploiden Art mit einer anderen Art der Chromosomen entstanden sind Aegilops gefolgt von einer Verdoppelung des chromosomalen Komplements.
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