Pochopení polyploidie je snadné

Aktuality, Šlechtění

Joe Hoell

(S aktualizací od Dr. Petra Hoška)

Polyploidie v království zvířat je téměř vždy fatální – dokonce i jeden chromozóm navíc způsobí u člověka Downův syndrom (mongolismus). Diploidní počet chromozómů (tj. u normální somatické buňky lidského těla) u lidí je 46, u myší 40, u psů 78 a malá octomilka jich má pouze 8.

Diploidní počet chromozómů u každého druhu zvířat se může lišit, ale je vždy dělitelný haploidním počtem (nebo „N“: a proto se na diploid někdy poukazuje jako 2N).

V království rostlin je polyploidie téměř vždy prospěšná – výjimkou jsou aneuploidní jedinci (počet chromozómů není dělitelný 12). Jako v království živočichů se počet chromozómů 2N (diploid) liší druh od druhu – orchidej člunatec jich má 40 a všechny odrůdy lilií mají 24 chromozómů ve všech somatických buňkách (kromě pohlavních buněk). Pouze zárodečné buňky, vajíčka a pyl (někdy nazývané pohlavní buňky) mají poloviční (nebo haploidní) počet chromozómů.

U lilií: Když je životaschopný a kompatibilní pyl (haploid tedy 12 chromozómů) nanesen na bliznu, proroste nitkou po celé délce čnělky a do pestíku, kde se spojí s vajíčkem (také haploid, tedy 12 chromozómů).

V nevyzrálém pestíku může být asi 300 – 400 vajíček. Když se vajíčko a pyl spojí, vytvoří buňku se 24 chromozomy. Tato buňka se začíná dělit (množit) na úplně stejné duplikáty, a embryo (zygota) se začíná vytvářet.

A zde je silné tvrzení. „Všechny tetraploidy jsou polyploidy, ale ne všechny polyploidy jsou tetraploidy.“ Polyploidy jsou lilie s vyšším počtem chromozómů než mají diploidní (2N) lilie.

Existují triploidy (3N tedy 36 chromozómů), tetraploidy (4N tedy 48 chromozómů) a teoreticky bychom mohli mít hexaploidy (6N, 72 chromozómů) a oktoploidy (8N, 96 chromozómů). Dr. Petr Hošek z České republiky (viz aktuální doplnění od Dr. Hoška pod článkem.) a členové liliářské společnosti Martagon se zajímají o jejich vytváření „in vitro“. (upřesnění od Dr. Hoška v komentáři)

Všechny tyto stupně ploidie jsou dělitelné 12. Jakákoli polyploidní lilie, která má chromozómový stupeň vyšší než 2N, ale nižší než 4N (vyjma 3N) se nazývá aneuploidní. A aby to bylo pochopitelnější, jakákoli lilie, která má počet chromozómů od 25 do 35 nebo od 37 to 47 je aneuploidní.

Ale aneuploidní jedinci nevytváří dobré a silné lilie: většinou to jsou nezdravé rostliny a jsou infertilní. Velmi málo z nich stojí za to, abychom jim poskytli místo na zahradě. Polyploidie u lilií není zázračným receptem ve šlechtění: zatímco je pravdou, že 200d tetraploid je kvalitnější než dřevitý diploid, je rovněž pravdou, že špatný tetraploid není o nic lepší než špatný diploid.

Já a mnoho dalších máme silné přesvědčení, že triploidy jsou lilie budoucnosti, jelikož se zdá, že jsou schopny kombinovat nejlepší vlastnosti rodičů 2N a 4N.

Diploidní jedinci více kvetou než tetraploidy, ale materiál tetraploidních petálů je mnohem lepší, a stejně tak i barva. Triploidní jedinci kvetou tolik jako diploidní s materiálem téměř stejným jako tetraploidní jedinci. Kořenový systém triploidů je mnohem lepší než ten u lilií 2N a 4N.

S triploidy jsou barvy mnohem lepší než u diploidů, a trvanlivost květů je lepší než lilie 2N nebo 4N.

Triploidní jedinci mají sterilní pyl – bez výjimek – ale většinou jsou velmi fertilní k pylům lilií 4N. Musíme pěstovat kvalitní diploidy a kvalitní tetraploidy, abychom mohli šlechtit a pěstovat kvalitnější triploidy.

Křížení 2N x 4N vede k tomu, že veškeré potomstvo je 3N, a 3N x 4N dává přes 50% 3N, asi 10% 4N a zbytek jsou aneuploidní jedinci. Ale aneuploidní semenáči brzy opadají – nejsou moc vitální.

Polyploidním semenům trvá déle než vzklíčí oproti diploidním semenům. Semenáče se také nezdají být tak vitální, ale brzy předhoní semenáče diploidní.

     Překlad: Pavel Novák

Zde výše avizované aktuální doplnění od Dr. P. Hoška z února 2021:

Polyploidní lilie.

O polyploidním šlechtění lilií bylo už napsáno mnoho informací, dokonce i v Liliáři byla již řada článků od různých autorů. Mezi moderními odrůdami je již velký podíl hlavně triploidů a také tetraploidů. O vyšších stupních ploidie – hexa a octaploidech jsou vesměs jenom poznámky, že to nepřináší žádné pozitivní výsledky.     

Podle mých zkušeností teoreticky by takové rostliny mohly žít, ale ještě jsem nikdy neviděl žádný obrázek takové lilie. Snažím se  desítky let  zcela marně takovou lilii vypěstovat. Většinou, když se nějaká taková nadějná rostlinka objeví, zaúřaduje příroda se svými květnovými mrazíky a několik roků snažení je vniveč. Ale nebojte se, zkouším to znovu, tak se to snad jednou povede.     

Za těch 50 let se genetika a šlechtění rostlin dostaly  dál, než se nám kdysi třeba ani nesnilo. Objev genových nůžek CRISPR, to je jako srovnávat první let horkovzdušného balonu a cestu na Mars.     

My amatérští pěstitelé si docela dobře vystačíme s klasickým křížením a výběrem nejlepších rostlin. To se dá provádět i s polyploidy. Pokud je mezi námi i několik šílenců, kteří si hrají s kolchicinem, je to v tom množství liliářů jako kapka v moři.     

Už jenom zjistit, kolik určitá odrůda lilie má chromozomů, je tak fajnová práce, že takových pěstitelů je málo.

Dnes už zase je více způsobů, jak zjistit velikost genomu u rostlin. Pominu-li anatomické znaky, dnes se kromě mikroskopického vyšetření běžně používají průtokové metody – metody průtokové cytometrie, které jsou sice rychlé, ale je to záležitost dobře vybavených laboratoří.     

Také sledování chromozomů pod mikroskopem už pokročilo o několik řádů výš, než jak to bylo v začátcích. Ale i to jednoduché zobrazení a počítání chromozomů lze provádět v amatérských podmínkách docela snadno. Také o tom už byly dříve v Liliáři a v Liliářských zprávách nějaké články. Pro ukázku jenom několik obrázků: jen pro představu jak vypadá diploid, triploid a tetraploid. Lilie naštěstí patří mezi rostliny a vůbec organizmy s největšími chromozomy a největším genomem.

A teď následuje galerie části semenáčů pana Joe Hoella.

2 thoughts on “Pochopení polyploidie je snadné

  1. Chtěl bych opravit jenom dvě drobné nepřesnosti: Pan Hoell se v článku zmínil, že provádíme polyploidní šlechtění in vitro, ale na takové úrovni nejsme, pouze máčíme ošetřovaný materiál (šupiny při počátku růstu nových cibulek,nebo semena při klíčení) v roztoku kolchicinu a pak dále ošetřujeme jako při běžném množení. In vitro ( ve skle) to jsou meristémové kultury, tedy laboratorní záležitost.
    Druhá poznámka:zřejmě jsem přehodil obrázky chromozomů druhý s třetím, ostatně každý si může spočítat 36 a 48 těch modrých „čárek“. Moc se za to omlouvám. Petr Hošek

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *