APOMIKS: TYPER, MEKANISME, VIKTIGHET OG EKSEMPLER - VITENSKAP - 2025

Den apomiksis er en form for ukjønnet formering av visse arter gjennom frø. Resultatet er en genetisk identisk generasjon til moderplanten. Den etymologiske betydningen av apomixis kommer fra det greske "apo" som betyr - mangel eller fravær - og "mixis" som indikerer - blanding eller forening. I apomixis foreningen av mannlige og kvinnelige gameter forekommer faktisk ikke for dannelsen av embryoet.

Apomiktiske planter uttrykker ikke de tilpasningsdyktige fordelene - fra et evolusjonært synspunkt - som seksuell reproduksjon gir. Imidlertid er apomixis en mekanisme som gjør det mulig å opprettholde genotyper tilpasset spesifikke miljøforhold.

Løvetann (Taraxacum officinalis) er en av de viktigste apomiktiske artene. Kilde: pixabay.com

Ved apomixis omgår reproduksjonsmekanismen den seksuelle prosessen og lar planten formere seg gjennom frø. I denne prosessen forekommer ikke meiose, dannelse av embryoer fra befruktning og opprettelse av levedyktig endosperm.

Frøene til apomiktiske planter dannes fra mors vev i eggløsningen, og omgår meiose og befruktning. Denne typen reproduksjon er hyppig i de fleste av artene i familien Poaceae, så vel som i slektene Asteraceae, Rosaceae og Rutaceae.

Hvis denne kapasiteten kunne overføres til avlinger av agronomisk interesse som mais og hvete, ville den bli et nyttig stykke genetisk forbedring, siden bruken av dette ville favorisere mengden og kvaliteten på mat oppnådd fra overlegne genotyper.

typer

Tre forskjellige mekanismer er kjent gjennom hvilke planter reproduserer seg ved apomixis. Gametophytic apomixis på grunn av diplosporia og aposporia, og sporophytic apomixis eller eventyrlystne embryo.

Diplosporia

Diplosporia er en aseksuell reproduksjonsmekanisme eller apomiks der embryoet stammer fra en ikke-redusert embryosekk. Som et resultat har det nye embryoet samme kromosomnummer som morplanten av opprinnelse.

Det er en prosess som oppstår når morscellen til embryosekken eller kvinnelig gametofytt utvikler seg direkte fra embryoet. Også kjent som diploid parthenogenese, og den er preget av tilstedeværelsen av et diploid embryo.

Aposporia

Aposporia er en apomiktisk eller aseksuell reproduksjonsmekanisme der embryosekken stammer fra somatiske celler. Embryosekken stammer fra en eller annen somatisk celle som ligger i integumentet eller kjernen som omgir stamcellen til embryosekken.

I dette tilfellet utvikler en gametofytte seg, men meiose forekommer ikke; embryoet er også diploid. I denne prosessen forekommer ikke reduksjon av kromosomtallet, noe som kompletteres med parthenogenese eller apomiktisk utvikling av egget.

Paspalum dilatatum, en aposporisk art. Kilde: Jebulon

Eventyrlystne embryo

Kalt nukleær embryo eller sporofytisk apomiks, det er en type aseksuell reproduksjon av frø eller apomiks som er vanlig i sitrus. I dette tilfellet observeres ingen dannelse av en embryosekk, siden embryoet utvikler seg fra en diploid sporofytt.

Faktisk stammer embryoet fra en somatisk celle på nivået av eggplassen til morplanten. Senere utvikles det ved påfølgende mitotiske divisjoner, verken meiose-prosessen eller dannelsen av den kvinnelige gametofytt skjer.

Mekanisme

Apomixis er et resultat av modifisering av visse stadier av embryonale prosesser som er grunnleggende for seksuell reproduksjon. I dette tilfellet, reduksjon av kromosomtallet og den meiotiske prosessen, inkludert tilfeldig forening og fusjon av gameter.

Under apomixis klarer disse embryonale endringene å deaktivere den meiotiske prosessen og dens produkter. På samme måte unngår eller erstatter de befruktningsprosessen gjennom parthenogenetisk utvikling.

Ved apomiks er det fire embryonale prosesser som skiller det fra seksuell reproduksjon:

Apomeiosis

Det er en prosess som oppstår når sporofytiske strukturer dannes uten meiotisk reduksjon eller degenerasjon av makrospora-megaspore-. Det utgjør forenklingen av den meiotiske prosessen, og de forekommer i både diplosporia og aposporia.

Utvikling av embryosekken

Ved apomixis har cytologisk ikke-reduserte celler (2 ⁿ ) evnen til å utvikle embryosekken. Når det gjelder aposporiske apomiktiske arter, utvikler embryosekken fra den indre delen av sædgrunnen eller nucelaen.

parthenogenesis

Embryonprosess som resulterer i dannelsen av embryoet direkte fra eggcellen, uten forutgående befruktning. Det vil si den apomiktiske utviklingen av eggløsningen for dannelse av en ny plante fra et ubefruktet egg.

Den eventyrlige embryoprosessen er vanlig hos sitrus. Kilde: pixabay

Pseudogamy

Prosess relatert til de apomiktiske planter som krever pollinering, til tross for at de utvikler seg uten befruktning av morcellen. Endospermen dannes fra sammensmeltingen av den mannlige gameten med de polare kjernen i cellene i embryosekken.

I gametofytiske apomixis-prosesser undertrykkes faktisk fusjonen av kvinnelige og mannlige gameter eller dobbel befruktning. Selv om befruktningen av de polare kjerner er kansellert, utvikler imidlertid endospermen uavhengig.

Betydning

Apomixis er en effektiv teknikk for å produsere frø og nye arter på kort tid. Den tillater faktisk å skape nye hybridvarianter med bedre utbytte og høyere fenotypisk kvalitet.

Gjennom apomixis forhindres tap av bestemte karakterer i hybrider. Å være en funksjonell mekanisme for produksjon av sykdomsfrie planter og oppnå høyere utbytte og produktivitet av avlinger.

eksempler

Taraxacum officinalis (løvetann) er et av de vanligste eksemplene på apomiktiske planter. I denne forbindelse forekommer apomixis ofte i planter av familiene Poaceae-grass-, Rosaceae og Composite -asteraceae-.

I kompositter eller asteraceae er apomixis den uunngåelige formen for reproduksjon av de fleste arter. Tvert imot, i Poaceae og Rosaceae veksler apomixis med seksuell reproduksjon -apomixis fakultativ-.

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

Hos poaceae ble apomixis opprinnelig identifisert i slekten Poa, senere ble den beskrevet i forskjellige panikeaser og andropogoneas. Blant slektene Poaceae kan man notere Bothriochloa, Capillipedium, Cenchrus, Dichanthium, Heteropogon, Paspalum, Setaria, Sorghum og Themeda.

Gråtende gress (Eragrostis curvula). Kilde: USDA NRCS Tucson PMC

Gråtende gress (Eragrostis curvula) er en matkilde som gjør det mulig å øke produksjonen av storfekjøtt. En av dens former for reproduksjon er gjennom diplosporisk apomixis, som kan være obligatorisk eller fakultativ.

Andre eksempler på apomiktiske planter er lokalisert i slektene Sorbus -serbales- og Crataegus-torn - fra Rosaceae-familien. Samt arten Rubus fruticosus (bramble) og slekten av blomstrende planter Hieracium som tilhører Asteraceae-familien.

referanser

1. Aguilera, PM (2013). Genetikk og lokalisering av apomixis locus i arter av Plicatula-gruppen av Paspalum L. avslørt ved molekylære teknikker. (Graduate Thesis) National University of the Northeast. Fakultet for landbruksvitenskap. Northeast Botanical Institute. (IBONE-CONICET).
2. Apomixis (2018) Wikipedia, The Free Encyclopedia. Gjenopprettet på: es.wikipedia.org
3. Ferrari Felismino, Mariana, Pagliarini, Maria Suely, & Borges do Valle, Cacilda. (2010). Meiotisk oppførsel av mellomspesifikke hybrider mellom kunstig tetraploidisert seksuell Brachiaria ruziziensis og tetraploid apomictic B. brizantha (Poaceae). Scientia Agricola, 67 (2), 191-197.
4. Martínez, EJ (2001). Arv av apomiktisk reproduksjon og identifisering av molekylære markører knyttet til karakter i Paspalum notatum (Graduate Thesis) Fakultet for eksakte og naturvitenskapelige fakulteter. Buenos Aires 'universitet.
5. Meier, MS, Zappacosta, DC, Selva, JP, Cervigni, G., & Echenique, CV (2008). Apomixis, studien og mulige bruksområder. 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 utvelgelsen og forbedringen av tropiske grovfôrgresser: gjennomgang. Mexican Journal of Livestock Sciences, 1 (1), 25-42.