Благодаря усилиям творческих личностей слово «мутант» приобрело довольно устрашающий смысл. Мутантами начали пугать на страницах книг, теперь всё это переместилось на экраны телевизоров и гаджетов. Жуть. А вот в биологии мутации, мутантные организмы и их части — норма. Это всего лишь стойкое изменение генома, совершенно необязательно — отрицательное. На полезных мутациях всё эволюционное развитие стоит. И ничего страшного.
Селекционеры давно уже используют процесс искусственного мутагенеза для получения новых полезных свойств у растений. Полиплоидия — одна из разновидностей мутационного процесса, её и будем прояснять, чтобы не пугаться лишний раз.
Что такое полиплоиды ?
Этот вид мутаций касается полового размножения растений и не касается черенкования, размножения листиками, корнями, клубнями и пр. Растения в большинстве случаев диплоидны, то есть, имеют два полных набора хромосом — по одному от каждого из родителей. При перемешивании генетического материала родителей и получается всё разнообразие вариантов потомства.
Иногда при оплодотворении растений случаются сбои в программе (мутации). Тогда вместо двух полных наборов хромосом получается три, четыре, и до 44 наборов. Вот такие растения и называются полиплоидными. Учитывая кратное увеличение количества хромосом, при дальнейшем размножении разнообразие вариантов потомства резко увеличивается.
В естественной среде у растений это совсем не редкое явление. Наука расходится в оценке соотношения, но не меньше 30% видов живых растений — полиплоиды. Полиплоидные растения очень часто отличаются от родительских форм в лучшую сторону и в плане внешности, качества плодов, и в плане устойчивости. Природные полиплоиды встречаются как среди лиственных растений, так и среди хвойных. Например, знаменитая калифорнийская секвойя, бьющая рекорды среди растительности по высоте (почти 116 м) и долгожительству (2200 лет), является гексаплоидом, то есть, имеет шесть наборов хромосом.
Высоко ценимый во всём мире шафрановый крокус имеет три набора хромосом — триплоид. У таких растений обычно большие проблемы с половым размножением (полноценные пары хромосом не получаются), часто до полной стерильности. То есть, семян нет или они нежизнеспособны, размножаться этот крокус может только луковицами.
У тетраплоидов (с четырьмя наборами хромосом) с половым размножением всё хорошо, с показателями — тоже. Хлопчатник, например, тетраплоид. В Магаданской области обнаружена тетраплоидная брусника (в Финляндии, кстати, триплоидную нашли) с малым количеством семян в плодах и почти круглыми листиками. Горячо любимая земляника щеголяет разными типами плоидности: лесная и зелёная — диплоиды, восточная — тетраплоид, мускусная — гексаплоид, виргинская, ананасная — октоплоиды (8 наборов хромосом).
О разных видах земляники в материале: Клубника и земляника — о схожести с лапчаткой и декоративных видах
Хромосомным богатством (44 набора хромосом) выделяется чёрная шелковица.
Это всё примеры природной полиплоидии. Понятно, что с момента обнаружения исследователи плотно занялись этой темой. А с момента выяснения способов получения полиплоидов искусственно (почти век назад), селекционеры вцепились в эту возможность мёртвой хваткой.
Что получилось?
Первая эйфория от получения полиплоидов сменилась частичным разочарованием: полиплоидные растения не особенно опережали по показателям те, что были получены традиционными методами селекции. Но сторонники метода не успокоились, а начали использовать полученные полиплоиды в качестве исходного материала для дальнейших скрещиваний. И не прогадали. Вариантов потомства-то в разы больше! В результате, к настоящему времени выработаны общие направления, которым следуют селекционеры.
Получение триплоидных растений оказалось невероятно востребованным там, где требуется уменьшить количество семян в плодах. Малосемянные и бессемянные арбузы, тыквы, яблоки, мандарины и другие цитрусовые нам уже знакомы. Про бананы и говорить не приходится, бананы с семенами видели немногие. В качестве бонуса триплоидные растения нередко демонстрируют повышенную скорость роста, экологическую устойчивость и повышение питательной ценности плодов. Триплоидная сахарная свёкла содержит больше сахара и корнеплод у неё крупнее, чем у диплоидной.
Тетраплоиды имеют другие преимущества: быстрее и эффективнее приспосабливаются к неблагоприятным условиям, у них увеличенные размеры органов (листьев, стеблей, клубней, плодов). В результате тетраплоидные картофель, кукуруза, кофе, свёкла, редис, шпинат стали крупнее и устойчивее своих диплоидных собратьев. Пшеница твёрдых сортов тоже тетраплоид — у неё зерно крупнее, чем у диплоидов. Сорта мягкой хлебной пшеницы — гексаплоиды (6 наборов).
Декоративные растения тоже не отстают, как открытого грунта, так и закрытого. Полиплоиды отличаются ещё и повышенной декоративностью: у них ярче листва, крепче стебли, плотнее текстура лепестков, крупнее и декоративнее цветки. Они способны переносить более неблагоприятные условия в сравнении с диплоидами.
Большинство гибридов бегонии Элатиор — триплоиды, некоторые — тетраплоиды.
Об этих обильноцветущих растениях в материале: Комнатная бегония Элатиор — пышное цветение почти круглый год
Полиплоидных сортов много у тюльпанов, нарциссов, лилий, лилейников, бегоний, гортензий, гиппеаструмов, хост, гладиолусов, и многих, многих других. Так что мы окружены полиплоидами со всех сторон. И не монстры они вовсе.
О лилейниках — особо
Большинство природных видов лилейников — диплоиды и только лилейник рыжий — природный триплоид. Первый тетраплоидный лилейник получен в 1947 году и с этого момента началась активная работа по превращению лилейников в тетраплоиды — отладка методик, поиск новых способов. Созданный в 1967 году лилейник «Мэри Тодд» (‘Mary Todd’) через 11 лет получил высшую награду Американского общества лилейника. С 1996 года все лилейники, получающие эту награду — тетраплоиды — очень уж хороши.
Тетраплоиды выгодно отличаются более плотными листьями, толстыми стеблями, крупными цветками с волнистыми, гофрированными краями и даже иногда «иголочками» по краям лепестков, как у бахромчатых тюльпанов. Сами лепестки при этом плотные, а бутонов на цветоносе больше.
Современные фееричные сорта с кружевами, оборками и невероятными расцветками — как правило, тетраплоиды:
- «Биг Блонд» (‘Big Blonde’),
- «Калико Джэк» (‘Calico Jack’),
- «Кейп Бретон» (‘Cape Breton’),
- «Колор Симфони» (‘Color Symphony’),
- «Дэвид Киргхоф» (‘David Kirchhoff’),
- «Диваз Чойс» (‘Diva’s Choice’),
- «Флауэр Фестиваль» (‘Flower Festival’).
А вот большинство спайдеров и махровых лилейников — диплоиды.
Информация эта жизненно необходима селекционерам, а простым садоводам может понадобиться в том случае, если вдруг появится желание эту красоту ещё улучшить или просто вывести свой новый, совершенно эксклюзивный лилейник.
Это не так сложно, как кажется на первый взгляд, подробности здесь: Скрещивание лилейников — выращиваем свой уникальный гибрид
Скрещивание диплоидов с тетраплоидами в садовых условиях чаще всего бесперспективно. А вот тетраплоиды при скрещивании между собой наверняка «выдадут» что-нибудь необычное. Только семян у них образуется немного. Впрочем, это и неплохо: у нас же не плантации и выращивать сотни экспериментальных сеянцев до стадии цветения просто негде. Диплоиды вполне удачно скрещиваются между собой. То есть спайдеры — со спайдерами, гофрированные — с гофрированными.
