Такими факторами могут быть полиплоидия и гетерозис.
Полиплоидия — это кратное (многократное) увеличение числа хромосом в клетках. Полиплоидия широко распространена в мире растений. Плоидность — число, показывающее, сколько раз повторен в ядре клетки хромосомный набор, характерный для половых клеток данного вида.
Соматические клетки растений, как правило, содержат двойное (диплоидное) число хромосом (2n): одна из каждой пары гомологичных хромосом принадлежит материнской особи, другая — отцовской, т. е. в этом случае два набора хромосом — по одной от каждой из гаплоидных (одинарных) половых клеток (гамет). Большинство организмов, размножающихся половым путем, — диплоиды.
При полиплоидии могут возникать клетки, в которых каждая хромосома представлена трижды (3n) — триплоидные, четырежды (4n) — тетраплоидные, пять раз (5n) — пентаплоидные и т. д. Организмы с увеличенным набором хромосом называются полиплоидами.
У полиплоидных форм растений нередко наблюдаются гигантизм — увеличение размеров клеток, органов (листьев, цветков, плодов), всего растения, повышенное содержание ряда химических веществ, изменение сроков цветения и плодоношения.
Факторами, вызывающими полиплоидию, могут быть высокая и низкая температура, ионизирующее излучение, химические вещества, а также изменение физиологического состояния клетки.
Гетерозис, или «гибридная сила», — ускорение роста и увеличение размеров, повышение плодовитости гибридов первого поколения при различных скрещиваниях. Во втором и последующих поколениях гетерозис затухает.
По Ч. Дарвину, гетерозис обусловлен объединением в оплодотворенной яйцеклетке разнородных наследственных задатков. Взаимодействие генов двух родительских форм обусловило усиление обмена веществ. Существует несколько гипотез, объясняющих явление гетерозиса. Так, гипотеза гетерозиготности предполагает два состояния одного и того же гена, которые при их совмещении в гетерозиготе дополняют друг друга и вызывают изменения роста и развития организма, а гипотеза доминантности считает, что совмещение у гибридов доминантных генов двух родительских форм приводит к гетерозису. Несмотря на разные точки зрения на данный феномен, общепризнано, что гетерозис связан с повышенной гетерозиготностью гибрида и его генетическим и биохимическим обогащением, обусловливающими усиление обмена веществ и энергии.
Гетерозис широко используется в растениеводстве. Урожайность гетерозисных гибридов на 10-30% выше по сравнению с обычными сортами (например, гибридов кукурузы и сахарной свеклы). Разработаны экономически рентабельные способы получения гибридных семян кукурузы, томата, арбуза, тыквы, сахарной свеклы, люцерны, ржи и других сельскохозяйственных растений.