skanuj0003

telomerowe na krańcach chromosomu. Sekwencje te najlepiej są poznane dla komórek drożdży, dlatego też u tych organizmów podjęto próby konstruowania sztucznego chromosomu. Funkcjonalne sekwencje chromosomów drożdży są w porównaniu z innymi organizmami eukariotycznymi znacznie krótsze, o długości od 100 do 1000 par zasad. Pierwszy sztuczny chromosom drożdży (YAC — Yeast Artificial Chromosome) skonstruowano w 1983 roku. Był on bardzo krótki, gdyż zawierał 11 000 par zasad, co stanowi około 5% długości najkrótszego naturalnego chromosomu drożdży. Późniejsze badania wykazały, że dłuższe fragmenty DNA lepiej pełnią funkcje chromosomów. Konstruowanie sztucznego chromosomu drożdży polega na wbudowywaniu do kolistej cząsteczki DNA plazmidu kolejno sekwencji centromerowej, sekwencji inicjacji replikacji i telome-rów, a następnie wprowadzeniu plazmidu do komórki drożdży. Przecięcie enzymem restrykcyjnym plazmidu w miejscu połączenia dwóch telomerów powoduje powstanie liniowej cząsteczki DNA, która może pełnić funkcje chromosomu (ryc. 2.8).

^ 1	*^SSri~"^n*	1 1	►
TEL OR!	• GEN CEN	ORI ORI	TEL

RYC. 2.8. Schemat sztucznego chromosomu drożdży — YAC. TEL — telometr, ORI — miejsce inicjacji replikacji, CEN — centromer, GEN — wbudowany gen

Sztuczne chromosomy są wykorzystywane w badaniach zachowania się chromosomów podczas podziałów komórkowych oraz do określania warunkujących je czynników. Szczególnie szerokie zastosowanie znalazły jednak YAC jako wektory w klonowaniu DNA. Do sztucznego chromosomu wbudowuje się fragment określonego DNA, namnaża w komórce drożdży, a następnie izoluje. W sztucznym chromosomie mogą być klonowone stosunkowo duże fragmenty genomowego DNA (od kilkuset kpz do 1 Mpz), które służą do tworzenia fizycznych, molekularnych map chromosomów. Jest to metoda szczególnie przydatna w badaniach organizmów z małym genomem, takich jak Arabidopsis thaliana czy Oryza sativa. Sklonowany DNA może być również wykorzystany jako sonda do hybrydyzacji in situ i tworzenia cytogenetycznych map chromosomów.

2.2.7. Kariotyp — liczba i morfologia chromosomów

Podstawowa liczba chromosomów (monoploidalna) charakterystyczna dla danego gatunku, zwana też liczbą genomową, jest określana symbolem — x, w odróżnieniu od haploidalnej liczby chromosomów charakterystycznej dla gamet danego gatunku i oznaczanej jako n. U roślin diploidalnych liczba genomową jest równa haploidalnej liczbie chromosomów, to znaczy, że w gamecie występuje tylko jeden zespół chromosomów (jeden genom), podczas gdy u roślin poliploidalnych (por. 6) w gamecie może być więcej genomów i wtedy n = 2x, 3x lub więcej. Zygota utworzona z połączenia dwóch gamet zawiera diploidalną liczbę chromosomów 2n. Komórki somatyczne powstałe z zygoty zawierają również diploidalną liczbę chromosomów 2n. Na przykład u gatunków Nicotiana liczba genomową wynosi x = 12, u Nicotiana silvestris 2n = 2x = 24, a u gatunku Nicotiana tabacum 2n = 4x = 48.

U niektórych gatunków zespół chromosomów może się składać z kilku różnych genomów. Spotyka się to najczęściej u gatunków, które w ewolucji powstały w wyniku krzyżowania dwóch, lub więcej, gatunków zwanych ancestralnymi. Przykładem może być pszenica (Triticum aesthum) z trzema genomami ABD o tej samej liczbie chromosomów x = 7 (2n = 6x = 42) lub rzepak (Brassica napus) z dwoma genomami o różnej liczbie chromosomów A-x = 10 i C-x = 9 (2n = 4x = 38).

U roślin rozmnażających się płciowo następują po sobie fazy: haploidalna (gametofit) i diploidalną (sporofit). Przemiany faz są wynikiem zapłodnienia i mejozy. Komórki somatyczne zawierają dwa zespoły chromosomów rodzicielskich zwane chromosomami homologicznymi. Chromosomy danego zespołu mogą być podobne lub różnić się morfologią.

Podstawowa liczba chromosomów u poszczególnych gatunków może się wahać od kilku do kilkuset. Najmniejsza opisana liczba chromosomów u roślin wynosi n = 2. Stwierdzono ją u czterech gatunków roślin okrytonasiennych Haplopappus gracillis i Brachycone dichromosomatica, Zingeria bielbersteiniana i Colpodium versicolor. Duża liczba chromosomów występuje u kilku grup roślin; u niektórych okrzemek n przekracza 500 (Gymnodinium sp.), u paprotników może wynosić około 720 (Ophioglossum reticulatum), a u niektórych gatunków nawet powyżej 1000. Wśród roślin okrytonasiennych największe opisane liczby chromosomów wynoszą wśród dwuliściennych u Sedum suaveolens 2n = 640, a wśród jednoliściennych 2n = 596 występuje u madagaskarskiej palmy Voanioala gerardii. Liczba chromosomów nie zależy od zawartości jądrowego DNA (tab. 2.3). A więc np. u ryżu (Oryza sativa) haploidalna liczba chromosomów wynosi 12, a u bobu (Vicia faba) — 6, mimo że jego genom jest przeszło 20-krotnie większy.

Poszczególne chromosomy w danym genomie różnią się znacznie długością, (ryc. 2.6A — Tabl. III). Długość chromosomów może się wahać w granicach od

TABELA 2.3

Liczba chromosomów i zawartość DNA u wybranych gatunków roślin (Bennett i Smith, 1976)

. .____ Gal linek	Liczba chromosomów ......." ń................	Zawartość 1C DNA V' ^(p^g)
Arabidopsis thaliana	5	0,2
Crepis capillaris	3	2,2
Hordeum vulgare	7	5,5
Nicotiana tabacum	24	3,9
Oryza sativa	12	0,6
Yicia faba	6	13,4

63