APOMIXIS: TYPER, MEKANISME, BETYDNING OG EKSEMPLER - VIDENSKAB - 2024

Den apomixis er en form for ukønnet formering af visse arter ved hjælp af frø. Dets resultat er en genetisk identisk generation til moderplanten. Den etymologiske betydning af apomixis kommer fra den græske "apo", som betyder - mangel eller fravær - og "mixis", der indikerer - blanding eller forening. I apomixis forekommer foreningen mellem mandlige og kvindelige gameter faktisk ikke for dannelsen af ​​embryoet.

Apomiktiske planter udtrykker ikke de adaptive fordele - fra et evolutionært synspunkt - som seksuel reproduktion giver. Apomixis er imidlertid en mekanisme, der tillader opretholdelse af genotyper tilpasset specifikke miljøforhold.

Mælkebøtte (Taraxacum officinalis) er en af ​​de vigtigste apomiktiske arter. Kilde: pixabay.com

Ved apomixis omgår reproduktionsmekanismen den seksuelle proces og giver planten mulighed for at formere sig gennem frø. I denne proces forekommer meiose, dannelsen af ​​embryoner fra befrugtning og skabelsen af ​​en levedygtig endosperm, ikke.

Frøene fra apomiktiske planter dannes fra modersvævet i ægløsningen og omgår meiose og befrugtning. Denne reproduktionstype er hyppig i de fleste arter af familien Poaceae såvel som i slægterne Asteraceae, Rosaceae og Rutaceae.

Hvis denne kapacitet kunne overføres til afgrøder af agronomisk interesse såsom majs og hvede, ville det blive et nyttigt stykke genetisk forbedring, da dets anvendelse ville favorisere mængden og kvaliteten af ​​fødevarer opnået fra overlegne genotyper.

typer

Der kendes tre forskellige mekanismer, gennem hvilke planter reproduceres ved apomixis. Gametophytic apomixis på grund af diplosporia og aposporia, og sporophytic apomixis eller eventyrligt embryo.

Diplosporia

Diplosporia er en aseksuel reproduktionsmekanisme eller apomixis, hvor embryoet stammer fra en ikke-reduceret embryosæk. Som et resultat har det nye embryo det samme kromosomtal som moderplanten med oprindelse.

Det er en proces, der opstår, når modercellen i embryosækken eller kvindelig gametophyt udvikler sig direkte fra embryoet. Også kendt som diploid parthenogenese er den kendetegnet ved tilstedeværelsen af ​​et diploid embryo.

Aposporia

Aposporia er en apomiktisk eller aseksuel reproduktionsmekanisme, hvor embryosækken stammer fra somatiske celler. Embryosækken stammer fra en eller anden somatisk celle beliggende i integumentet eller nucelaerne, der omgiver stamcellen i embryosækken.

I dette tilfælde udvikler en gametophyt sig, men meiose forekommer ikke; embryoet er også diploid. I denne proces forekommer reduktionen af ​​kromosomtallet ikke, hvilket suppleres med parthenogenese eller apomiktisk udvikling af æg.

Paspalum dilatatum, en aposporisk art. Kilde: Jebulon

Eventyrlystne embryo

Kaldt nukleær embryo eller sporophytisk apomixis, det er en type aseksuel reproduktion af frø eller apomixis, der er almindelig i citrus. I dette tilfælde observeres ingen dannelse af en embryosæk, da embryoet udvikler sig fra en diploid sporophyt.

Faktisk stammer embryoet fra en somatisk celle på niveau med moderplanten. Senere udvikler det sig ved fortløbende mitotiske opdelinger, hverken meioseprocessen eller dannelsen af ​​den kvindelige gametophyt forekommer.

Mekanisme

Apomixis er resultatet af modificeringen af ​​visse stadier af embryonale processer, der er grundlæggende for seksuel reproduktion. I dette tilfælde reduktion af kromosomtallet og den meiotiske proces, inklusive tilfældig forening og fusion af gameter.

Under apomixis formår disse embryonale ændringer faktisk at deaktivere den meiotiske proces og dens produkter. På samme måde undgår de eller erstatter befrugtningsprocessen gennem parthenogenetisk udvikling.

Ved apomixis er der fire embryonale processer, der adskiller det fra seksuel reproduktion:

Apomeiosis

Det er en proces, der opstår, når der dannes sporofytiske strukturer uden meiotisk reduktion eller degeneration af macrospora-megaspore-. Det udgør forenklingen af ​​den meiotiske proces, og de forekommer i både diplosporia og aposporia.

Udvikling af embryosækken

Ved apomixis har cytologisk ikke-reducerede celler (2 ⁿ) evnen til at udvikle embryosækken. I tilfælde af aposporiske apomiktiske arter udvikler embryosækken sig fra den indre del af det sædlige primordium eller nucela.

partenogenese

Embryonisk proces, der resulterer i dannelsen af ​​embryoet direkte fra æggecellen uden forudgående befrugtning. Det vil sige den apomiktiske udvikling af ægløsningen til dannelse af en ny plante fra en ubefruktet æg.

Den eventyrlige embryoproces er almindelig i citrus. Kilde: pixabay

Pseudogamy

Process relateret til de apomiktiske planter, der kræver bestøvning, på trods af det faktum, at de udvikler sig uden befrugtning af modercellen. Endospermen dannes fra fusionen af ​​det mandlige gamet med de polære kerner i cellerne i embryosækken.

I gametophytiske apomixis-processer undertrykkes faktisk fusionen af ​​kvindelige og mandlige gameter eller dobbelt befrugtning. Selvom befrugtningen af ​​de polære kerner annulleres, udvikler endospermen imidlertid uafhængigt.

Betydning

Apomixis er en effektiv teknik til at producere frø og nye arter på kort tid. Faktisk giver det mulighed for at skabe nye hybridsorter med bedre udbytte og højere fænotypisk kvalitet.

Gennem apomix forhindres tabet af bestemte karakterer i hybrider. At være en funktionel mekanisme til produktion af sygdomsfrie planter og opnå højere udbytter og produktivitet af afgrøder.

eksempler

Taraxacum officinalis (mælkebøtte) er et af de mest almindelige eksempler på apomiktiske planter. I denne henseende forekommer apomixis ofte i planter af familierne Poaceae-græs-, rosaceae- og sammensat -asteraceae-.

I kompositter eller asteraceae er apomixis den uundgåelige form for reproduktion af de fleste arter. Tværtimod, i Poaceae og Rosaceae skifter apomixis med seksuel reproduktion -apomixis facultative-.

Specifikt forekommer apomixis i flere slægter; Achillea, Arnica, Brachycome, Crepis, Conyza, Erigeron, Eupatorium, Hieracium, Parthenium og Taraxacum.

Hos poaceae blev apomixis oprindeligt identificeret i slægten Poa, senere blev den beskrevet i forskellige paniceas og andropogoneas. Blandt slægterne af Poaceae kan man notere Bothriochloa, Capillipedium, Cenchrus, Dichanthium, Heteropogon, Paspalum, Setaria, Sorghum og Themeda.

Græd græs (Eragrostis curvula). Kilde: USDA NRCS Tucson PMC

Grædende græs (Eragrostis curvula) er en fødekilde, der gør det muligt at øge produktionen af ​​oksekød. En af dens former for reproduktion er gennem diplosporisk apomixis, som kan være obligatorisk eller fakultativ.

Andre eksempler på apomiktiske planter findes i slægterne Sorbus -serbales- og Crataegus-torn - fra Rosaceae-familien. Samt arten Rubus fruticosus (bramble) og slægten af ​​blomstrende planter Hieracium, der tilhører Asteraceae-familien.

Referencer

1. Aguilera, PM (2013). Genetik og placering af apomixis locus hos arter af Plicatula-gruppen af ​​Paspalum L. afsløret ved molekylære teknikker. (Graduate Thesis) Universidad Nacional del Nordeste. Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet. Det nordøstlige botaniske institut. (IBONE-CONICET).
2. Apomixis (2018) Wikipedia, The Free Encyclopedia. Gendannes på: es.wikipedia.org
3. Ferrari Felismino, Mariana, Pagliarini, Maria Suely & Borges do Valle, Cacilda. (2010). Meiotisk adfærd mellem interspecifikke hybrider mellem kunstigt tetraploidiseret seksuel Brachiaria ruziziensis og tetraploid apomictic B. brizantha (Poaceae). Scientia Agricola, 67 (2), 191-197.
4. Martínez, EJ (2001). Arv fra apomiktisk reproduktion og identifikation af molekylære markører knyttet til karakteren i Paspalum notatum (kandidateksamen) Fakultet for eksakte og naturvidenskabelige fakulteter. Buenos Aires 'universitet.
5. Meier, MS, Zappacosta, DC, Selva, JP, Cervigni, G., & Echenique, CV (2008). Apomixis, dens undersøgelse og mulige anvendelser. AgroUNS, år V, Nº 9. s. 10-13.
6. Quero Carrillo, AR, Enríquez Quiroz, JF, Morales Nieto, CR, & Miranda Jiménez, L. (2010). Apomixis og dens betydning i udvælgelsen og forbedringen af ​​tropiske græsarealer: gennemgang. Mexicansk Journal of Livestock Sciences, 1 (1), 25-42.