Повреждения плодовых деревьев вследствие загрязнения окружающей среды

 

Находящиеся в атмосфере вредные га­зы, зола, сажа, а также твёрдые мине­ральные частицы оказывают различное влияние на жизнедеятельность растений. 

 

Химера (биологические термины)

В греческой мифологии химерой называли фантастическое огнедышащее чудовище с передней частью тела льва, средней - козла и задней - дракона.

По классификации немецкого ботаника Ганса Винклера (Hans Karl Albert Winkler, 1877-1945 гг.) химеры в растительном мире могут быть: секторальные, когда часть ветки, плода или другого органа состоят из ткани одного компонента, а все остальное из ткани другого; периклинальные, когда ткань одной формы обволакивается тканью другой. 

Растения с трёх континентов пришли к хищничеству одним путём

Международный коллектив учёных секвенировал геном насекомоядного растения, произрастающего в Австралии, и сравнил результаты с данными по двум другим хищным растениям из Азии и Америки. Как оказалось, независимо друг от друга все три растения приобрели способность переваривать насекомых при помощи одних и тех же генетических изменений. 

Гермафродитные растения, гермафродитные (обоеполые) цветки, однополые цветки, однодомные растения, двудомные растения (Биологические термины)

 

Цветки дыни: 1 – мужской; 2 – гермафродитный; 3 – пестичный.

Гермафродитные растения - растения, все цветки которых имеют развитые тычинки и пестики, то есть обоеполые растения.  

Уже у древних египтян имелись красные и сладкие арбузы

 

Уже давно ведётся дискуссия о происхождении культурного арбуза. Результаты исследования листьев, найденных в древнеегипетской гробнице показало, что уже 3500 лет назад древние египтяне ели красные и сладкие арбузы. 

Вопросы по биологии / Вклад Н.И. Вавилова в развитие селекции. Неклеточные формы жизни

Селекция (от лат. selektio – отбор) – наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. Под селекцией понимается также сам процесс изменения живых организмов, осуществляемый человеком для своих потребностей. 

Вопросы по биологии / Частота мутаций. Влияние загрязнений окружающей среды на организм человека

Мутации – скачкообразные изменения генетического материала, структуры генов или хромосом. Мутации разделяются на соматические, или вегетативные, возникающие в неполовых клетках, и генеративные – возникающие в половых клетках. Соматические мутации могут влиять на развитие организма и формирование его фенотипа, но по наследству не передаются. Генеративные мутации передаются по наследству и проявляются не у самой особи, а у её потомков. Благодаря постоянному мутационному процессу в половых клетках возникают различные варианты генов, составляющие резерв наследственной изменчивости.

Вопросы по биологии / Популяция – единица вида и эволюции. Факторы, вызывающие изменение численности популяции. Способы её регулирования

Популяция – совокупность свободноскрещивающихся особей одного вида, длительно существующих в определённой обособленной части ареала.

Вопросы по биологии / Модификационная изменчивость, её роль в эволюции. Мутационная изменчивость. Типы мутаций. Индуцированные мутации, их роль в выведении новых пород животных и сортов растений

Ненаследственная, или модификационная, изменчивость представляет собой разнообразие фенотипов, формирующихся под влиянием окружающей среды, в то время как генотип особи остаётся неизменным. 

По наследству модификационые признаки не передаются. 

Каждый организм развивается и обитает в определённых внешних условиях, испытывая на себе колебания освещённости, температуры, влажности, количества и качества пищи и других факторов. Например, под влиянием ультрафиолетового излучения у людей, если они не альбиносы, появляется загар, то есть происходит накопление в клетках кожи пигмента меланина.

Вопросы по биологии / Сопоставьте понятие «популяция» с понятием «вид». Установите связь между ними

Популяция является частью вида, но она значительно более однородна по генотипическому составу, так как между её особями постоянно происходит обмен генами, что не типично для представителей всего вида в целом. Кроме того, генетическая обособленность популяции является относительной. При нарушении изоляции между различными популяциями их особи могут скрещиваться, то есть происходит взаимный обмен генами. 
В результате популяции через некоторое время смешаются. 

Вопросы по биологии / Почему разные популяции одного вида отличаются по частоте генов. Каковы причины, препятствующие смешиванию популяций?

Основными причинами, обуславливающими различную частоту определённых генов (вернее, аллелей), среди популяций одного вида являются независимое появление в них мутаций различного типа и дрейф генов. Последний может возникнуть при отделении новой популяции от родительской из-за того, что процент определённых аллелей среди отделившихся особей будет иным, чем в исходной популяции. (Смотрите ответ здесь: Какие способы образования новых видов вы знаете? Приведите примеры.)

Вопросы по биологии / Какие способы образования новых видов вы знаете? Приведите примеры

Основным фактором образования новых видов является изоляция популяций. Пока особи различных популяций могут хотя бы иногда скрещиваться, то есть обмениваться генами, вид остаётся целостной системой. Но если связь между популяциями прервётся, они постепенно смогут развиться в отдельные виды.

"Кража" генов у бактерий помогла мукоровым грибам научиться отличать верх от низа

Способность распознавать верх и низ предки мукоровых грибов приобрели благодаря заимствованию как минимум одного гена у бактерий, выяснили учёные. 

Как поясняют авторы статьи в PLOS Biology, в процессе эволюции ген octin, «украденный» у бактерий, накопил полезные мутации, благодаря которым закодированный им белок изменил свою функцию и сформировал своеобразный «вестибулярный аппарат» грибов.

Растения-химеры

"Химерой" в древнегреческой мифологии называли огнедышащее чудовище, имевшее голову льва, туловище козы и хвост дракона.

Иногда при прививках возникают растения, состоящие из тканей обоих компонентов - подвоя и привоя; в зависимости от распределения тканей в их теле они могут походить больше на одну или другую из исходных форм или иметь некоторые части, иногда половину одного компонента, другие - другого. Такие оригинальные растения называют химерами. Для получения их производится прививка, предпочтительно клином в расщеп; после срастания привой срезается в том месте, где он сросся с подвоем, но так, чтобы на подвое осталась часть тканей привоя. В образующемся на месте среза наплыве закладываются придаточные почки, причём в некоторых из них часть тканей в конусе нарастания может принадлежать подвою, часть - привою; из них и развиваются химеры. Различают две основные категории химер: секториальные и периклинальные.

В секториальных химерах половина или меньший сектор принадлежит одному компоненту, остальное - другому; например, в кисти гиацинтов по одной стороне красные цветки, по другой - синие; или часть листа, плода напоминает один компонент, часть - другой. Секториальная химера - когда мутантный целый сектор через все апикальные слои.

Images  - http://www.farmgirlbloggers.com

                     - https://fruitforum.files.wordpress.com

                                            - http://walterreeves.code18interactiv.netdna-cdn.com

У периклинальных химер в конусе нарастания один или два слоя клеток (очень редко три) принадлежат одному компоненту, остальные - другому, так что одно растение образует как бы покрышку вокруг другого (оболочка, принадлежащая одному компоненту, может стать многослойной вследствие тангентальных делений клеток).

Image - http://www.pointcanada.com

Мериклинальные химеры - это когда ткани состоят из смеси секториальных и периклинальных участков. Мериклинальные химеры - тип периклинальных, где мутировала только часть слоя.

Мозаичные химеры (гиперхимеры) - у них генетически разные ткани образуют тонкую мозаику. 

Схема взаимного расположения тканей в прививочных химерах разных типов:

A, B - «родительские» растения;

C-E: взаимное расположение тканей в C - периклинальной, D - секториальной, E - мериклинальной химерах.

 

Компоненты химеры могут отличаться друг от друга генами ядра, числом хромосом или генами пластид и других элементов цитоплазмы. Рисунок листа периклинальных химер зависит от числа слоёв меристематической ткани точки роста, принимающих участие в образовании листа. У двудольных растений мякоть края листа чаще всего образована вторым слоем (диплохламидные химеры, например, пеларгония с белоокаймлёнными листьями), у однодольных - край листа образован первым слоем (гаплохламидная химера, например, хлорофитум с белоокаймлёнными листьями).  

Потомство химеры соответствует ткани, из которой оно происходит. Генеративные клетки растений возникают из второго слоя точки роста, поэтому потомство периклинальных химер соответствует генотипу этого слоя. Взаимодействие между компонентами химеры и переход различных веществ из одного компонента в другой приводят к аномалиям развития и иногда к бесплодию химеры. В определённых условиях (особенно у прививочных химер) участки хромосом могут переходить из одного компонента в другой и включаться в хромосомы его клеток, изменяя признаки растения.

Химеры, образующиеся изредка при прививках, известны растениеводам и ботаникам уже с XVII века. Взгляды на сущность их высказывались различные. Так как у химер иногда бывают некоторые признаки (например, окраска цветков), промежуточные между признаками обоих компонентов, так как они обычно не дают семян, могут вегетативно расщепляться, возвращаясь к обеим родительским формам или к одной из них, словом, обнаруживают ряд свойств, характерных для гибридов, полученных половым размножением, то Ч. Дарвин, К. А. Тимирязев и другие считали их тоже за гибриды, полученные вегетативным путём, - прививочные гибриды. В XX веке после тщательных анатомических и цитологических исследований химер получил почти всеобщее распространение взгляд, что так как никакого слияния клеток двух компонентов у химер не происходит и каждый компонент полностью сохраняет все свои свойства, то химеры и настоящие гибриды - глубоко различные образования, и химеры нельзя называть гибридами.

Один из самых ранних описанных случаев получения прививочных химер - это сорт цитрусовых 'Bizzaria' (Citrus aurantium 'Bizzaria'), который возник в конце 17-го века после того, как отросток кислого цитруса был привит на подвой цитрона. 

 Image - http://www.vivainannini.com

Внешне поразительно выглядит ракитник Адама: жёлтые и розовые цветы висят  рядом. Когда французский садовник Адам в 1829 году привил пурпуровый ракитник Cytisus purpureus на желтоцветный ракитник Laburnum anagyroides, то на участке срастания возникли побеги с цветками промежуточной окраски, с лепестками видоизменённой формы. Эти особенности сохранялись при вегетативном размножении. Полученный таким образом сорт ракитника и получил название Laburnocytisus adamii (ракитник Адама). 

Вместе с тем, размножения семенами добиться не удалось, поскольку цветки ракитника Адама оказались практически бесплодны, а немногие полученные семена давали при посадке особи Laburnum anagyroides.
Из-за необычных случаев "прививочных гибридов" типа цитруса 'Bizzaria'  и Laburnocytisus adamii в конце 1800-х - начале 1900-х гг. возник значительный интерес к растениям-химерам.

Химеры (особенно периклинальные, как более стабильные), обладающие комплексом хозяйственных преимуществ, имеют важное значение в растениеводстве. Они часто выращиваются как декоративные растения.

В природе происходит образование химер и без вмешательства человека. Они получаются в результате изменений части клеток в конусе нарастания почки; наиболее часты изменения, выражающиеся в утрате или дефектах хлорофилла в части клеток, в результате чего получаются растения с декоративными пёстрыми, бело- или жёлто-зелёными листьями.

Image - http://www.avchimera.com

Рассмотрим фиалки-химеры (сенполии). В данном случае под химерой понимают растение с особенной расцветкой цветов, обусловленной индивидуальным строением клеточной ткани. Это растения-мутанты, в которых существует два вида клеток с генетически различным строением. Двухцветность фиалок связана с изменением цитоплазматических структур пигментосинтезирующих клеток. У химер более упорядоченное (послойное) расположение таких клеток, поэтому их размножение возможно при условии полного сохранения сформированной ткани. Осуществить это удается лишь пасынками или верхушечными черенками. Если использовать фиалку-химеру как маточник для размножения половым (семенным) способом, то образуется очень много разных вариантов. Когда же её размножают листовыми черенками, новые растения будут иметь хаотический рисунок цветков.

Химерные растения могут возникать при прививке, в результате спонтанных мутаций, индуцированнго мутагенеза, пересортировки смешанных прививок, регенерации из смешанных каллусных культур, или как продукт слияния протопластов.

Огромное большинство химер с пёстрыми листом возникло из-за спонтанных ядерных или пластидных мутаций. Чтобы стимулировать цитохимеры у плодоносящих растений широко использовался колхицин.

Впервые термин "химера" в биологии применил немецкий ботаник Ганс Винклер (Hans Karl Albert Winkler) в 1907 году для форм растений, полученных в результате сращивания паслёна и томата. В дальнейшем (1909г.) немецкий ботаник и генетик Эрвин Баур (Erwin Baur), изучая пеларгонию пёстролистную, выяснил природу химеризма. Если Винклер предполагал возможность гибридизации путём слияния вегетативных клеток, то Баур показал, что любые промежуточные формы образованы тканями исходных компонент, сохраняющих свою индивидуальность и морфологические признаки.

Химера:

 

а - лист помидора (мериклинальная химера); 

б - химерные плоды между помидором и паслёном.

Листья с "окошечками"

Листья с полупрозрачными окошечками:

В результате мутации определённого гена листья растения-мутанта могут образовать не только лопасти, эктопические листья и розетки листьев, но и целые цветоносы с цветками. Листья в результате имеют асимметричную форму, «оплавленный» край и неровную поверхность, могут появляться дополнительные выросты, лист в результате усложняется. 

У мутанта выявляется аномально высокая меристематическая активность и нарушение дифференцировки клеток листовой пластинки.