Polyploïdie – Oorzaken en Typen

Apomixis, hybridisatie en polyploïdie zijn karakteristieke processen die vaker voorkomen bij planten dan bij dieren.
Polyploïdie verwijst naar de aanwezigheid van drie of meer sets chromosomen in één enkel organisme. Het verschijnsel komt het meest voor bij planten en zelden bij dieren. Enkele diersoorten die polyploïdie vertonen zijn regenwormen, bepaalde soorten vissen, hagedissen, amfibieën en sommige insecten.
Oorzaken van polyploïdie
De belangrijkste oorzaak van polyploïdie is het niet-splitsen van zusterchromatiden tijdens de meiotische recombinatie gebeurtenissen. Vóór de meiose verdubbelt het chromosoomaantal, gevolgd door chromosoomscheiding tijdens de vorming van de gameten. Autopolyploïden zijn het gevolg van het falen van de segregatie van chromosomen tijdens de gametenvorming. Somatische verdubbeling in apicale meristemen is een andere oorzaak en resulteert uit mitotische delingen.
Allopolyploïden worden gevormd wanneer de hybridisatie plaatsvindt tussen verschillende genoomsets. De initiële hybride diploide producten met verschillende sets chromosomen zijn gewoonlijk steriel en genetisch onstabiel. Deze kunnen echter meiose ondergaan, waarna de chromosomen verdubbelen en er een genetisch stabiele polyploïdie kan ontstaan.
Kunstmatige generatie van polyplïdie is nuttig gebleken voor zowel onderzoek als economische doeleinden. Colchicine, de chemische stof die interfereert met meiotische spidlevorming, wordt veel gebruikt. Dit is op grote schaal gebruikt bij de ontwikkeling van nieuwere gewasrassen. it kruisingen tussen ploïde genotypen zijn steriele nakomelingen voortgekomen die vanwege hun vegetatieve delen van economische waarde zijn. Cultivars van banaan, Bermudagras enz. zijn afgeleid van kruisingen tussen diploïde en tetraploïde soorten. De daaruit voortgekomen nakomelingen zijn voor hun voortplanting afhankelijk van klonale vermeerdering.
Typen polyploïdie
Er zijn hoofdzakelijk twee typen polyploïdie: autopolyploïdie en allo(amphi)polyploïdie. Er zijn verschillende typen onder elk van deze hoofdindelingen.
1.Autopolyploïdie is de aanwezigheid van meerdere sets chromosomen, afkomstig van een enkel genotype. Dit type is meestal het gevolg van somatische verdubbeling, hetzij in zygoten, hetzij in het apicale meristeemgebied van cellen. Aangezien het hierbij gaat om verdubbeling van het bestaande aantal chromosomen, is de resulterende ploïdie altijd gelijkmatig. De chromosomen zijn gelijksoortig en kunnen dus leiden tot multivalente paring bij meiose. De allelverwantschap is moeilijk te ontcijferen, waardoor genetische analyse een beetje ingewikkeld is.
a.Strikte autopolyploïden komen voor als gevolg van genoomverdubbeling binnen hetzelfde individu
b.Interraciale autopolyploïden zijn het resultaat van kruising tussen verschillende individuen met een vergelijkbaar genotype.
Voorbeelden:
Potato, alfalfa (4x), Suikerbiet (3x), Cassave (4x), enz.
2. Allopolyploïdie is het resultaat van verschillende genotypen. Dit is hoofdzakelijk het gevolg van meiotische recombinatiegebeurtenissen. De genotypes kunnen verschillend zijn en de resulterende set kan even of oneven zijn. Het type ploïdie kan worden onderscheiden door het analyseren van het patroon van meiotische recombinatie en segregatie van chromosomen. Multivalenten worden aangetroffen bij autoploïdie, terwijl bivalenten worden aangetroffen bij allopolyploïdie. Deze omstandigheid van bivalente paring verhoogt het percentage vruchtbare nakomelingen in allopolyploïden.
a.Segmentale allopolyploïdie ontstaat door hybridisatie tussen verschillende ecosoorten binnen dezelfde cenosoort. Cenospecies zijn organismen van verschillende soorten die zich onderling nog kunnen kruisen. De genomen hebben een gedeeltelijke of segmentale homologie die voldoende is om steriliteit te veroorzaken in de nakomelingen die ontstaan.
b.Complete allopolyploïden ontstaan door hybridisatie tussen verschillende genotypen en hebben een complete set chromosomen van elke ouder.
c.Ware of genomische polyploïden zijn het resultaat van hybridisatie van ouders met ongelijke genoom sets.
d.Autoallopolyploïden zijn polyloïden die de kenmerken hebben van zowel autopolyploïden als allopolyploïden. Ze hebben gedupliceerde soorten van één soort samen met ten minste één genoomset van een andere soort. Meestal zijn er ten minste 2 genoomreeksen bij betrokken, wat resulteert in de vorming van tetraploïden.
e.Aneuploïden worden gevormd door winst of verlies van één enkel chromosoom.
3.Paleodiploïd zijn de oude polyploïdische soorten die in de loop van de evolutionaire geschiedenis diploïd zijn geworden. Ze worden gekenmerkt door een groot aantal chromosomen en zijn nuttig voor het ontcijferen van de evolutionaire geschiedenis.
4.Neopolyploïden zijn de nieuw gevormde allo- en autopolyploïde soorten.
Een ploïdiereeks is een reeks met een aantal niveaus binnen dezelfde soort. De reeks kan even of oneven zijn met het aantal chromosomenreeksen dat zij bezit. Een aneuploïde reeks is zo’n opeenvolging van allopolyploïden met verschillende aantallen chromosomen. Soms verliezen polyploïden een of meer van hun chromosomen, waardoor een gewijzigde polyploïdiereeks ontstaat, die polyploïdedaling wordt genoemd.
Voorbeelden
Katoen (6x), haver (6x), tarwe (4x of 6x), sojaboon (4x), tabak (4x), en koffie (4x).
Belang van polyploïdie
-Polyploïdie is een van de belangrijkste oorzaken van evolutie/soortvorming gebleken.
Verhoogt de groeikracht en de grootte in gewasplanten. Het fenomeen is vergelijkbaar met heterosis en is fenomenaal bij de ontwikkeling van economisch belangrijke gewassen en bloeiende planten.
Over de auteur / Aanvullende informatie: