Вам говорили родители, что нельзя глотать семечки арбуза? От этого в кишках вырастут арбузы, или будет аппендицит. Или и то и другое. И я мечтала об арбузах без косточек. И о рыбе без костей. И о мире во всем мире. Мечты, мечты.
На самом деле, бессемянные арбузы есть. И даже рыба без костей. Но есть, как говорится, один нюанс. Рыба без костей не вполне рыба, а минога. А арбузы без семян так дороги, что дешевле косточки просто выплюнуть. Тем более, что аппендицит от этого не получается, и арбузы в кишках не растут.
В общем, это продолжение темы про тетраплоидных мутантов.
Когда бесплодие только на пользу
Смотрите, обычные растения у нас диплоидные. А если их хромосомы не разойдутся при производстве половых клеток, то получатся тетраплоидные. И те, и другие вполне плодовитые, то есть завязывают семена. А если скрестить диплоидное (2n) растение с тетраплоидным (4n)?
Смотрите. Мы же помним, что перед тем, как сделать половые клетки, растения должны уполовинить свой хромосомный набор? Мама-диплоид (2n) начинает делать гаметы, и они получаются гаплоидные (n). Папа-тетраплоид (4n) начинает делить свои хромосомы, и в гаметах будет диплоидный (2n) набор.
Тогда у деток будет (n) от мамы и (2n) от папы - три хромосомных набора (3n). И такие детки будут называться триплоиды.
Триплоиды обычно круче диплоидов, но не круче тетраплоидов. Но вот такая фишка - они не образуют семян. Потому что для образования половых клеток у всех организмов должно произойти такое специальное деление мейоз, когда одинаковые хромосомы должны найти друг друга и собраться в пары.
Немного... стирки
Ну, знаете - вот мы постирали носки в стиралке - а теперь достаём и попарно развешиваем на верёвочке. Чтобы потом не париться, не искать эти пары.
Только мы можем и в непарных носках походить, а клетка - нет. Тут всё строго - разобрать по парам, и никаких вариантов. Если не разобрать - то гамет не получится.
Если у организма каждая хромосома имеет пару, как у диплоидов (2n), то мейоз пройдёт на ура. Каждая хромосома найдёт пару, и всё. А если как у тетраплоидов (4n), например - не пара, а две пары?
У клетки нет глазок и ручек. И мозгов. Она не знает, что хромосомы надо разобрать попарно. Она просто одинаковые собирает вместе. Обычно-то их две, и всё проходит. А тут четыре!
У тетраплоидов возможны варианты. Могут две одинаковые собраться в пару, а другие две одинаковые - в другую пару. Получатся две отдельные пары, и это будет отличный вариант! Тогда всё пройдет хорошо. А может, что к паре подцепится ещё одна такая же. И будет сразу три, а четвертая куда-нибудь затеряется отдельно. Или сразу четыре в кучу соберутся, и тоже ничего хорошего не произойдет.
В таких случаях, когда происходит нарушение парности хромосом, мейоз не проходит и гаметы не образуются. Поэтому тетраплоиды завязывают семена не так хорошо, как диплоиды. И размножать их лучше вегетативно. Благо, у растений с этим особых проблем нет.
Третий лишний
А вот у триплоидов никогда не разобрать хромосомы на пары. Потому что всегда будет оставаться одна лишняя!
У триплоидов никогда не пройдет нормальный мейоз. И жизнеспособных гамет не получится. Поэтому триплоиды всегда совершенно бесплодны. И этим очень классно можно воспользоваться!
Триплоидные беды и победы
В любом деле есть и хорошие, и плохие стороны. И с триплоидами точно так же! История про них - это сплошные беды и их преодоление.
Бессемянные плоды (победы)
Одним из первых бессемянных триплоидов был как раз арбуз. Не меня одну, наверное, мама пугала аппендицитом и арбузами в кишках. Выведение такого чуда было, несомненно, победой!
«Японский генетик Киxapa ещё давным-давно путем скрещивания диплоидных (2n = 22) и тетраплоидных (4n = 44) арбузов получил бессемянный арбуз. У такого арбуза полностью нарушен мейоз, и триплоидные растения (3n = 33) не образуют семян, а это удобно для использования его в пищу (рис. 18.5)» Производство триплоидных арбузов - дорогостоящий технологический процесс, так как скрещивания 4n X 2n нужно проводить вручную и ежегодно; тем не менее благодаря большому потребительскому спросу на арбузы расходы на такую работу окупаются».
Дорогие семена (беды)
Итак, триплоды хороши там, где семян не нужно вообще. Но в том, что нет семян, тоже две стороны. Как их потом размножать-то? Это же надо диплоидную линию вырастить, тетраплоидную линию вырастить, да так, чтобы у них цветение было одновременно. Хорошо, хоть цветки у них раздельнополые и не нуждаются в стерилизации. Просто достаточно оборвать мужские цветки и всё. Но все равно надо перенести пыльцу куда надо вручную. И тогда завяжутся арбузы, у которых будут семена триплоидные. Но продавать их нельзя - надо достать оттуда семена. Из этих семян вырастут триплоидные растения, и вот у них будут арбузы без семян. Представляете? Две бахчи с родительскими растениями растут, а плодов с них нету! В общем, морока это и баловство. А в итоге выходит дорого. Хотя, говорят, в Израиле такие арбузы выращивают. Тут я не знаю, может, и так.
Вегетативное размножение (победы)
Решением этой проблемы может быть вегетативное размножение! Ведь если растение можно размножить вегетативно, то тогда достаточно получить триплоид один раз, а потом просто размножать черенками или как-то ещё. И так очень успешно делают уже давным-давно! И вы такие триплоиды сто раз ели. Это бананы.
Настоящий ботанический банан никто в здравом уме есть не станет. Потому что у него ягодовидный плод с огромным количеством крупных и твердых семян.
В Дзене есть интересный канал энтузиастов из Ростова-на-Дону, которые выращивают ботанические бананы. Загляните к ним, там правда круто. Вот такие бананчики получаются.
Как вы видите, они мелкие и костлявые.
Те бананы, которые выращивают для еды, триплоиды. Один раз заморочились люди, соорудили тетраплоид, опылили диплоидной пыльцой, получили триплоид - и с тех пор размножают повсеместно вегетативно, корневыми отпрысками. Удачный сорт - рослый, урожайный, сладкий и крупный - быстро разбегается по всем банановым плантациям! И становится мировым монополистом. А представьте, как его автору-то хорошо! Это ж настоящий банановый король! И тогда выведение новых сортов становится невыгодным. Зачем деньги и силы тратить? Всё равно все будут выращивать сорт-лидер!
Накопленные болезни (беды)
А мы с вами, опытные огородники, знаем, чем чревато бесконечное вегетативное размножение. Тем, что накапливаются болезни. Так и с бананами всегда происходит. Это вечная головная боль банановодов. Потому что бананы растут в теплых и влажный условиях, и всякие патогены к ним так и липнут. Ну, их травят, конечно, патогенов-то. А они развивают устойчивость. И потом на банановых плантациях появляются такие вредоносные монстры, которых уже никакими фунгицидами и антибиотиками не убить. Более того, они с посадочным материалом распространяются по всем банановым плантациям. И тогда господствующий сорт банана полностью вымирает. Приходится придумывать другой.
Для бананов таким монстром стал один из грибков знакомого нам рода фузариум. Эти грибки вызывают системное заболевание растений, связанное с поражением проводящей системы - фузариозное увядание. У нас тоже есть такая болезнь, только виды грибка другие. Но суть та же. Фузариозное увядание бананов началось на плантациях в начале 20-го века, и к пятидесятым годам выкосило практически все плантации повсеместно распространённого тогда сорта Гро-Мишель. Эту болезнь даже назвали банановой чумой.
Новые устойчивые сорта (победы)
К счастью, умные люди помаленьку придумывали новые сорта- хоть это и было глупо и невыгодно. И тут карта сыграла! Среди них нашелся устойчивый и к этой напасти. Это сорт Кавендиш. Представьте, как озолотился автор?
Но, так как на ошибках учиться никто не умеет, то Кавендиш, сменивший павшего собрата, быстро стал новым повсеместно распространённым сортом. И как вы думаете? Правильно, у него тоже появился монструозный враг, которого ничто не берёт! В начале нашего века появился новый штамм возбудителя панамской болезни, который называется ТР4 (тропическая раса 4). Ну и всё. Болезнь распространилась на все континенты. Дольше всех держалась Южная Америка, но и к ним в 2019 году возбудитель проник. Пора подыскивать очередной сорт-заменитель! Кого-то ждёт крутой джек-пот!
Вот такие издержки вегетативного размножения и глобализации.
Генный дисбаланс (беды)
Хотя растения довольно легко переживают вмешательство в свои геномы, но всё равно не все и не всякое. Ну потому что реальная чехарда получается! Особенно с нечетными числами. И тут не в плодовитости даже дело. А вот, почему-то у некоторых растений даже триплоиды искусственные не выходят. Вот, например, у лилейников.
Нет, сами-то триплоиды у них есть! Например, самый простецкий дикий рыжий лилейник, Hemerocallis fulva, он и есть природный триплоид. Как-то так получился удачно, отобралось сотнями тысяч лет эволюции, и теперь он растёт везде, и лопатой его не перешибёшь. А вот сделать нормальный триплоид от скрещивания ди- и тетраплоидов не получается. То они не растут, то не цветут, то вообще не завязываются.
Ну вот так. Не всё просто в природе. Хотя у какой-нибудь свёклы, например, это выходит запросто.
Высокая урожайность (победы)
У сахарной свеклы есть и диплоиды, и триплоиды, и тетраплоиды. Причём триплоиды получились даже круче тетраплоидов. Там даже такая метода есть - сеют смесь ди- и тетра и массово получают триплоидные семена. Без затей. А если среди них будет часть растений от самоопыления - ну и ничего. Кормовая же! Всякая сгодится.
«Следующим шагом явилось получение тетраплоидной сахарной свеклы с помощью колхицина (Шваниц, 1938) и доказательство (Пето и Бойес, 1949) того, что триплоиды продуктивнее тетраплоидов. Триплоидная сахарная свекла образует мощную листовую поверхность, а это способствует более сильному развитию корнеплодов, урожай которых приблизительно на 20-30%, а выход сахара на 1-2% больше, чем у диплоидной сахарной свеклы. Таким образом, триплоидные сорта, сначала многоростковые, а позднее одноростковые, попали, особенно в Европе, в массовое производство.
Поскольку растения 3n полностью стерильны, то для получения их семян поочередно высевают растения 2n и 4n или же смешивают их семена. Пыльца растений 2n более жизнеспособна, чем пыльца растений 4n, и в такой популяции образуется больше семян 3n (гибридных), но есть также семена 2n и 4n».
Ну и ещё один пример, напоследок. Триплоидный и тетраплоидный виноград (3n = 57, 4n = 76)
«С помощью колхицина получают также триплоидные и тетраплоидные сорта винограда. Тетраплоидный виноград имеет крупные ягоды с меньшим количеством семян, и в этом заключается его значительное преимущество. В то же время такие сорта формируют слабовыполненные гроздья и дают меньший урожай. У триплоидных сортов винограда семян нет, что весьма удобно для использования их в качестве столовых сортов».
В общем, вот такие дела. Вы пока переваривайте, а я пока поеду домой, ужинать.
Но не разбегайтесь! Нас ещё ждёт преодоление бесплодия гибридов и земклуника! А пока вам три Ламы от Шедеврума.
Ваша (диплоидная) лЛ.