- Popis procesu
- V angiospermech
- Polygonum nebo monosporika
- Alisma nebo bisporic
- Druse nebo tetrasporic
- V gymnospermech
- Výzkumné aplikace
- Taxonomie a systematika
- zemědělství
- Genetika
- Reference
Megasporogenesis je proces pohlavního rozmnožování v krytosemenných rostlin a nahosemenných rostlin, ve kterých jsou vytvořeny megasporas. Tento proces zahrnuje redukční (meiotické) buněčné dělení, kde ovariální tkáň a kmenové buňky rostliny vedou k embryonálním vakům nebo také nazývaným ženské gametofyty.
Proces formování spór je nezbytný při sexuální reprodukci rostlin. Studium tohoto a dalších typů embryologických procesů umožňuje poznat vývojové a taxonomické aspekty vyšších rostlin.
Vývoj samičího gametofytu a embrya v bylinné rostlině Arabidopsis sp. Převzato a upraveno z Double_fertilization_in_arabidopsis.jpg: * Female_gametophytic_and_early_zygotic_mutant_phenotypes_highlight_the_essential_role_of_corresponding_genes_for_reproductive_development.jpg: Johnston et al.derivative (talkative Ketative):
Znalosti procesu megasporogeneze se používají k porozumění rozmnožování a dosažení genetického zlepšení mnoha rostlin s velkým obchodním zájmem, aby se dosáhlo úspěšných pěstebních cyklů.
Popis procesu
V angiospermech
Angiospermy jsou skupinou organismů s největším rozšířením a rozmanitostí mezi rostlinami. Vyznačují se hlavně pěstováním květin a ovoce se semeny, mají velkou plasticitu forem a přizpůsobili se tak, aby žili téměř kdekoli na planetě.
Z fylogenetického hlediska je tato skupina rostlin monofyletická, což naznačuje, že všechny druhy mají společného předka, a proto je jejich klasifikace přirozená.
U této skupiny rostlin začíná megasporogeneze ve tkáni vaječníků. Mateřská buňka megaspor, prostřednictvím dvou procesů meiotického dělení (I a II), vytvoří čtyři jádra nebo haploidní megaspory (s poloviční genetickou zátěží).
Z těchto čtyř megasporů bude největší nebo nejvyšší tři degenerovat nebo podstoupit buněčnou smrt, zatímco nejmenší nebo nejnižší se stane funkčním megasporou.
Funkční megaspora způsobí vznik embryí vak nebo megagametofyt (ženská gameta). Aby se vytvořil embryový vak, musí nastat tři další mitotické divize, které budou tvořit osm jader, čímž vznikne embryový vak.
V této skupině rostlin jsou známy alespoň tři vzorce megasporogeneze:
Polygonum nebo monosporika
K tomu dochází u většiny rostlin angiospermů. V tomto procesu nebo modelu se deska buněk dělí po meiotické buněčné dělení I a II, což vede ke vzniku čtyř megaspor s jediným jádrem (neinukleovaným), z nichž tři se degenerují, jak je uvedeno v předchozím obecném procesu, kde se vytvoří embryový vak.
Alisma nebo bisporic
V tomto modelu je buněčná destička vytvořena po meiotickém buněčném dělení I, ale ne po meióze II, což vede ke vzniku dvou dvoujaderných megaspor (každá po dvou jádrech), ve kterých pouze jedna podstoupí buněčnou smrt a druhá vyvolá vak embryonální.
Druse nebo tetrasporic
V tomto vzorci se buněčná deska netvoří po meiotických buněčných divizích I a II, což vede ke vzniku megaspory se čtyřmi jádry (tetranukleaty).
V gymnospermech
Gymnospermy jsou rostliny s dlouhou životností, schopné dosáhnout velkých rozměrů. Vyznačují se velmi malými a málo nápadnými květinami, nepředstavují ovoce a jejich semena jsou holá. Například borovice a jedle jsou rostliny gymnospermu.
Tato skupina rostlin je fylogeneticky považována za polypyletickou, tj. Druhy, které ji tvoří, nepocházejí ze stejného společného předka. Je to nepřirozená skupina.
Megasporogeneze v tomto typu rostlin také začíná, stejně jako v angiospermech, s mateřskou buňkou megaspor, která procesy meiotického dělení buněk produkuje lineárně čtyři haploidní buňky (megaspory).
Ze čtyř vytvořených megasporů bude funkční pouze jeden a bude tvořit ženský gametofyt (embryo sac); Tento ženský gametophyte sestává z tkáně, ve které byly vytvořeny 2 nebo 3 struktury zvané archegonia (v závislosti na druhu), typické pro některé gymnospermy, jako jsou borovice.
V těchto archegoniích nastane další mitotické dělení, které vytvoří objemnou vajíčkovou buňku pro každou archegonii. Tato poslední fáze se bude lišit v závislosti na druhu gymnospermu. Archegonia zanechává otvory nebo díry, skrz které vstoupí mužský gametofyt.
V těchto rostlinách může tento proces trvat několik měsíců, zatímco v angiospermech to může trvat jen hodiny nebo dny.
Výzkumné aplikace
Taxonomie a systematika
Embryologické studie zaměřené na systematiku a taxonomii usilují o vyřešení fylogenetických vztahů mezi různými skupinami organismů a přizpůsobení jejich taxonomické klasifikace, pokud to opravňuje případ.
U rostlin i zvířat pomohly takové studie vyřešit taxonomické hierarchie ve vyšších taxonech, jako jsou třídy, řády nebo rodiny. Evoluční embryologické studie na rostlinách na úrovni druhů jsou relativně vzácné, i když v posledních desetiletích získaly určitou sílu.
Studie megasporogeneze byly velmi užitečné při rozlišování taxonomických skupin po celém světě; například studie o okrasných rostlinách rodů Crinum, Haemanthus a Hymenocallis.
zemědělství
V embryologii bylo provedeno mnoho studií, zejména gametogeneze rostlin komerčně zajímavých, jako je rýže, brambory, kukuřice, pšenice, sója, mnoho dalších.
Tyto studie umožnily určit ideální podmínky pro obnovu kultur a s větší jistotou poznat synchronizační časy mezi gametami, oplodněním a vývojem embrya, a tím zlepšit znalosti a technologie použitelné pro různé kultury.
Životní cyklus rostliny angiospermu. Převzato a upraveno od: LadyofHats Mariana Ruiz. Přeložil Chabacano.
Genetika
Pokusy o dosažení genetického zlepšení rostlin často vedou k jejich sterilitě. Studie megasporogeneze a další embryologické analýzy se snaží odhalit, co se děje v reprodukčním procesu a jaká je příčina, pro která nejsou embrya životaschopná.
Například studie publikovaná FAO v roce 1985 ukázala, že některé klony brambor byly sterilní, a analýza mikrosporogeneze a megasporogeneze umožnila dospět k závěru, že tepetum a endothelium ztratily svou funkční nebo fyziologickou aktivitu.
Tapetum je tkáň zodpovědná za dodávání živin do mikropórů během jejich vývoje. V důsledku této ztráty aktivity selhal proces dodávání živin pylu a ženskému gametofytu. V důsledku toho došlo ke sterilitě v ženské i mužské fázi.
Reference
- Magaspore. Na Wikipedii. Obnoveno z en.wikipedia.org.
- R. Yadegari & GN Drews (2004). Vývoj ženských gametofytů. Rostlinná buňka.
- Morfologie cévnatých rostlin. Unit 23, Reprodukce a opylení. Získáno z biologia.edu.ar.
- Sporogeneze. EcuRed. Obnoveno z ecured.cu.
- Sexuální reprodukce v Gymnosperms. Lumen. Obnoveno z kurzů.lumenlearning.com.
- Obecné rysy gymnospermů. Věda a biologie. Obnoveno z Cienciaybiologia.com.
- MB Raymúndez, M. Escala a N. Xena (2008). Megasporogeneze a megagametogeneze v hymenocallis caribaea (l.) Herb. (amaryllidaceae) a některé charakteristiky jeho klíčového vývoje. Acta Botánica Venezuelica.
- JS Jos & K. Bai Vijaya (1985) Sterilita ve sladkém bramborovém klonu. Obnoveno z agris.fao.org.