Powrót mutantów
W poprzednim numerze w artykule „Nie bójmy się mutantów ” przyjrzeliśmy się się czynnikom mutagennym powodującym zmiany w genotypie roślin. Oto ciąg dalszy podstawowej wiedzy o mutacjach dla hodowcy konopi.
Rośliny poliploidalne mają sztucznie zwielokrotniony cały garnitur chromosomów np. 2n, 3n, 4n …itd. Mutacje tę można wywoływać sztucznie np. kolchicyną. Zatrzymuje ona podział komórki na etapie metafazy poprzez uniemożliwienie wytworzenia mikrotubul wrzeciona kariokinetycznego, co uniemożliwia rozejście się chromosomów.
U roślin poliploidalnych ma miejsce powiększenie objętości komórek, co powoduje gigantyzm organów; nie wszystkie organy jednak wykazują takie samo powiększenie. Występuje także mniejsza liczba aparatów szparkowych, co zmniejsza powierzchnię transpiracji, a to z kolei czyni rośliny bardziej odpornymi na suszę. Najbardziej korzystne do uprawy są rośliny tetraploidalne (4n), większa liczba chromosomów powoduje już zaburzenia w wykształcaniu organów.
Większość roślin tego typu nie tworzy płodnych nasion, więc jest mała szansa na przeniesienie mutacji na przyszłe pokolenia. Należy zaznaczyć, iż tylko parzyste poliploidy są płodne (na drodze mejotycznego podziału nieparzysta liczba chromosomów nie rozdzieli się po równo). Dlatego komórki poliploidalne muszą zachowywać się jak komórki diploidalne, aby ich chromosomy były w stanie wytwarzać homologiczne pary. Wg różnych szacunków od 35%[1] do 47%[2] wszystkich roślin kwiatowych ma liczbę chromosomów będącą wielokrotnością najniższej liczby występującej w danym rodzaju. Ok. 75% roślin naczyniowych odziedziczyło najprawdopodobniej zwielokrotnione zestawy chromosomów od dawnego, poliploidalnego przodka[1]. We florze środkowej Europy mniej więcej połowa roślin jest naturalnymi lub wytworzonymi przez człowieka poliploidami (można tego dokonać np. poprzez zastosowanie kolchicyny, która niszczy wrzeciono kariokinetyczne uniemożliwiając podział komórki). Jako przykłady można podać pszenżyto, ziemniaki, wiele roślin ozdobnych i traw, drzewa owocowe. Odznaczają się one większymi rozmiarami, większą żywotnością i odpornością (dają, więc także większe plony).
Jednak w przypadku roślin możliwość krzyżowania jest bardziej skomplikowana. Nowy poliploid może dawać płodne potomstwo tylko wtedy, gdy jego gamety połączą się z gametami o tym samym stopniu ploidalności. Dlatego też poliploidyzacja jest u roślin ważnym mechanizmem specjacji. Na przykład, jeśli tetraploid wytworzy gamety o liczbie chromosomów 2x i połączą się one z gametami haploidalnymi x, potomstwo będzie triploidem (3x, a więc będzie bezpłodne). W takim wypadku płodność może odzyskać jedynie, gdy powstaną w nim komórki heksaploidalne (na skutek nieprawidłowej mitozy), które to komórki będą w stanie tworzyć żywotne gamety. Wiele roślin jest zdolnych do rozmnażania wegetatywnego, które pozwala im "przeczekać" do czasu przywrócenia płodności. Rośliny mają także przewagę ze względu na brak komórek szlaku płciowego (z każdej komórki zdolnej do podziału może powstać klon, u którego w gametoficie może dojść do podwojenia ilości chromosomów i odzyskania płodności).
Nie należy mylić poliploidalności z aneuploidalnością, która charakteryzuje się niewłaściwą liczbą pojedynczych chromosomów. Poliploidy bardzo często powiększają komórki (zwłaszcza u roślin, co prowadzi do gigantyzmu, u zwierząt zwykle się go nie obserwuje, co jest prawdopodobnie zasługą sprawniejszych mechanizmów regulacji rozwoju - większe komórki są rekompensowane ich mniejszą liczbą). Poliploidy dojrzewają wolniej w porównaniu z osobnikami diploidalnymi. Poliploidalność często jest wykorzystywana dla zwiększania atrakcyjności produktów (np. większe komórki poprawiają strukturę owoców i warzyw takich jak truskawki, jabłka czy ziemniaki). Sterylność triploidów jest przydatna przy produkcji owoców beznasiennych (np. beznasienne ogórki są mniej gorzkie). Poliploidyzacja prowadzi do stabilizacji genomów (może eliminować skrajne genotypy).
W wielu eksperymentach prowadzonych na roślinach wykorzystuje się specjalne wektory pochodzące z plazmidów bakteryjnych. W naturze występują one w komórkach bakterii powodującej raka szyjki korzeniowej bardzo wielu roślin – Agrobacterium tumefaciens. Plazmidy wraz z komórkami bakteryjnymi stanowią naturalny mechanizm wprowadzania genów do roślin. Komórki A. tumefaciens wnikają do zranionych części roślin. Plazmid przedostaje się z bakterii do komórek roślinnych i część plazmidowego DNA zostaje wbudowana do genomu gospodarza. Niektóre geny plazmidowego DNA ulegają ekspresji w komórkach roślinnych. W efekcie rozwija się guz. Co dziwne, z takich rakowatych komórek można otrzymać całe, zdrowe rośliny.
Zaawansowane techniki uprawy konopi wymagają sporej wiedzy i dużo szczęścia. Jednak ich uprawa przynosi bardzo wiele radości i satysfakcji, a rezultaty mogą zadziwić nawet profesjonalnych producentów nasion z firm komercyjnych. Należy przygotować się jednak na sporo porażek i dziwnych deformacji. Najczęstsze są zmiany w budowie liści i kwiatów. Zmienia się także wydajność roślin i czas ich dojrzewania.
Zaawansowani ogrodnicy często są znudzeni uprawą ogólnie dostępnych na rynku odmian konopi. Jeżeli mają jeszcze możliwość swobodnej i bezpiecznej uprawy nic nie stoi na przeszkodzie, żeby spróbować pomóc ewolucji indukować mutacje, z których być może wyrosną bardzo interesujące okazy.
Text: Rolnik Celebryta
Większość roślin tego typu nie tworzy płodnych nasion, więc jest mała szansa na przeniesienie mutacji na przyszłe pokolenia. Należy zaznaczyć, iż tylko parzyste poliploidy są płodne (na drodze mejotycznego podziału nieparzysta liczba chromosomów nie rozdzieli się po równo). Dlatego komórki poliploidalne muszą zachowywać się jak komórki diploidalne, aby ich chromosomy były w stanie wytwarzać homologiczne pary. Wg różnych szacunków od 35%[1] do 47%[2] wszystkich roślin kwiatowych ma liczbę chromosomów będącą wielokrotnością najniższej liczby występującej w danym rodzaju. Ok. 75% roślin naczyniowych odziedziczyło najprawdopodobniej zwielokrotnione zestawy chromosomów od dawnego, poliploidalnego przodka[1]. We florze środkowej Europy mniej więcej połowa roślin jest naturalnymi lub wytworzonymi przez człowieka poliploidami (można tego dokonać np. poprzez zastosowanie kolchicyny, która niszczy wrzeciono kariokinetyczne uniemożliwiając podział komórki). Jako przykłady można podać pszenżyto, ziemniaki, wiele roślin ozdobnych i traw, drzewa owocowe. Odznaczają się one większymi rozmiarami, większą żywotnością i odpornością (dają, więc także większe plony).
Jednak w przypadku roślin możliwość krzyżowania jest bardziej skomplikowana. Nowy poliploid może dawać płodne potomstwo tylko wtedy, gdy jego gamety połączą się z gametami o tym samym stopniu ploidalności. Dlatego też poliploidyzacja jest u roślin ważnym mechanizmem specjacji. Na przykład, jeśli tetraploid wytworzy gamety o liczbie chromosomów 2x i połączą się one z gametami haploidalnymi x, potomstwo będzie triploidem (3x, a więc będzie bezpłodne). W takim wypadku płodność może odzyskać jedynie, gdy powstaną w nim komórki heksaploidalne (na skutek nieprawidłowej mitozy), które to komórki będą w stanie tworzyć żywotne gamety. Wiele roślin jest zdolnych do rozmnażania wegetatywnego, które pozwala im "przeczekać" do czasu przywrócenia płodności. Rośliny mają także przewagę ze względu na brak komórek szlaku płciowego (z każdej komórki zdolnej do podziału może powstać klon, u którego w gametoficie może dojść do podwojenia ilości chromosomów i odzyskania płodności).
Nie należy mylić poliploidalności z aneuploidalnością, która charakteryzuje się niewłaściwą liczbą pojedynczych chromosomów. Poliploidy bardzo często powiększają komórki (zwłaszcza u roślin, co prowadzi do gigantyzmu, u zwierząt zwykle się go nie obserwuje, co jest prawdopodobnie zasługą sprawniejszych mechanizmów regulacji rozwoju - większe komórki są rekompensowane ich mniejszą liczbą). Poliploidy dojrzewają wolniej w porównaniu z osobnikami diploidalnymi. Poliploidalność często jest wykorzystywana dla zwiększania atrakcyjności produktów (np. większe komórki poprawiają strukturę owoców i warzyw takich jak truskawki, jabłka czy ziemniaki). Sterylność triploidów jest przydatna przy produkcji owoców beznasiennych (np. beznasienne ogórki są mniej gorzkie). Poliploidyzacja prowadzi do stabilizacji genomów (może eliminować skrajne genotypy).
W wielu eksperymentach prowadzonych na roślinach wykorzystuje się specjalne wektory pochodzące z plazmidów bakteryjnych. W naturze występują one w komórkach bakterii powodującej raka szyjki korzeniowej bardzo wielu roślin – Agrobacterium tumefaciens. Plazmidy wraz z komórkami bakteryjnymi stanowią naturalny mechanizm wprowadzania genów do roślin. Komórki A. tumefaciens wnikają do zranionych części roślin. Plazmid przedostaje się z bakterii do komórek roślinnych i część plazmidowego DNA zostaje wbudowana do genomu gospodarza. Niektóre geny plazmidowego DNA ulegają ekspresji w komórkach roślinnych. W efekcie rozwija się guz. Co dziwne, z takich rakowatych komórek można otrzymać całe, zdrowe rośliny.
Zaawansowane techniki uprawy konopi wymagają sporej wiedzy i dużo szczęścia. Jednak ich uprawa przynosi bardzo wiele radości i satysfakcji, a rezultaty mogą zadziwić nawet profesjonalnych producentów nasion z firm komercyjnych. Należy przygotować się jednak na sporo porażek i dziwnych deformacji. Najczęstsze są zmiany w budowie liści i kwiatów. Zmienia się także wydajność roślin i czas ich dojrzewania.
Zaawansowani ogrodnicy często są znudzeni uprawą ogólnie dostępnych na rynku odmian konopi. Jeżeli mają jeszcze możliwość swobodnej i bezpiecznej uprawy nic nie stoi na przeszkodzie, żeby spróbować pomóc ewolucji indukować mutacje, z których być może wyrosną bardzo interesujące okazy.
Text: Rolnik Celebryta
S
Soft Secrets
