CO TO JEST MEGASPOROGENEZA? - BIOLOGIA - 2025

Megasporogenesis to proces rozmnażania płciowego na okrytonasiennych i nagonasiennych, w którym są utworzone megasporas. Proces ten obejmuje redukcyjne (mejotyczne) podziały komórkowe, w których z tkanki jajnika i komórek macierzystych rośliny powstają embrionalne woreczki, zwane również żeńskimi gametofitami.

Proces tworzenia zarodników jest niezbędny do rozmnażania płciowego roślin. Badanie tego i innych typów procesów embriologicznych pozwala poznać ewolucyjne i taksonomiczne aspekty roślin wyższych.

Rozwój żeńskiego gametofitu i zarodka u rośliny zielnej Arabidopsis sp. Zrobione i zredagowane 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 (talkativeKet)

Znajomość procesu megasporogenezy jest wykorzystywana do zrozumienia rozmnażania i osiągnięcia genetycznej poprawy wielu roślin o dużym znaczeniu komercyjnym w celu uzyskania udanych cykli sadzenia.

Opis procesu

W okrytozalążkowych

Okrytozalążkowe to grupa organizmów o największym rozległości i różnorodności wśród roślin. Charakteryzują się głównie wytwarzaniem kwiatów i owoców z nasionami, mają dużą plastyczność form i przystosowały się do życia niemal w każdym miejscu na naszej planecie.

Z filogenetycznego punktu widzenia ta grupa roślin jest monofiletyczna, co oznacza, że ​​wszystkie gatunki mają wspólnego przodka, a zatem ich klasyfikacja jest naturalna.

W tej grupie roślin megasporogeneza rozpoczyna się w tkance jajników. Komórka macierzysta megaspor, poprzez dwa procesy podziału mejotycznego (I i II), utworzy cztery jądra lub haploidalne megaspory (z połową obciążenia genetycznego).

Z tych czterech megasporów, największe lub najwyższe trzy ulegną degeneracji lub ulegną śmierci komórkowej, podczas gdy najmniejsze lub najniższe staną się funkcjonalnymi megasporami.

Funkcjonalna megaspor spowoduje powstanie worka embrionalnego lub megagametofitu (gamet żeńskiej). Aby utworzyć worek zarodkowy, muszą wystąpić jeszcze trzy podziały mitotyczne, które utworzą osiem jąder, dając początek woreczkowi zarodkowi.

W tej grupie roślin znane są co najmniej trzy wzorce megasporogenezy:

Polygonum lub monosporic

Dzieje się tak w większości roślin okrytozalążkowych. W tym procesie lub modelu płytka komórek jest tworzona po mejotycznym podziale komórek I i II, dając początek czterech megasporów z jednym jądrem każdy (bez jądra), z których trzy ulegną degeneracji, jak wskazano w poprzednim ogólnym procesie, gdzie tworzy się worek zarodkowy.

Alisma lub bisporic

W tym modelu płytka komórkowa jest tworzona po mejotycznym podziale komórek I, ale nie po mejozie II, dając początek dwóm dwujądrowym megasporom (po dwa jądra), w których tylko jeden ulega śmierci komórkowej, a drugi powoduje powstanie worka embrionalny.

Druzy lub tetrasporyczne

W tym wzorze płytka komórkowa nie tworzy się po mejotycznych podziałach komórek I i II, co prowadzi do powstania megaspor o czterech jądrach (czterojądrowe).

U nagonasiennych

Nagonasienne to rośliny długowieczne, zdolne do osiągania dużych rozmiarów. Charakteryzują się bardzo małymi i niezbyt efektownymi kwiatami, nie prezentują owoców, a ich nasiona są nagie. Na przykład sosny i jodły to rośliny nagonasienne.

Ta grupa roślin filogenetycznie jest uważana za polifiletyczną, to znaczy gatunki, które ją tworzą, nie pochodzą od tego samego wspólnego przodka. Jest to więc grupa nienaturalna.

Megasporogeneza w tego typu roślinach również rozpoczyna się, podobnie jak u roślin okrytozalążkowych, od komórki macierzystej megasporów, która w procesie mejotycznego podziału komórki wytwarza w sposób liniowy cztery komórki haploidalne (megaspory).

Z czterech utworzonych megasporów tylko jeden będzie funkcjonował i utworzy żeński gametofit (worek zarodkowy); Ten żeński gametofit składa się z tkanki, w której utworzyły się 2 lub 3 struktury zwane archegonią (w zależności od gatunku), typowe dla niektórych nagonasiennych, takich jak sosny.

W tych archegoniach nastąpi kolejny podział mitotyczny, który utworzy masywną komórkę jajową dla każdej archegonii. Ten ostatni etap będzie różny dla różnych gatunków nagonasiennych. Archegonia pozostawia otwory lub dziury, przez które przedostanie się męski gametofit.

W tych roślinach proces ten może trwać kilka miesięcy, podczas gdy u roślin okrytozalążkowych może to zająć tylko godziny lub dni.

Aplikacje badawcze

Taksonomia i systematyka

Badania embriologiczne skupione na systematyki i taksonomii mają na celu rozwiązanie zależności filogenetycznych między różnymi grupami organizmów i dostosowanie, jeśli uzasadnia to przypadek, ich klasyfikacji taksonomicznej.

Zarówno w przypadku roślin, jak i zwierząt, takie badania pomogły w rozwiązaniu hierarchii taksonomicznych w wyższych taksonach, takich jak klasy, rzędy lub rodziny. Badania embriologii ewolucyjnej na roślinach na poziomie gatunku są stosunkowo nieliczne, chociaż zyskały na sile w ostatnich dziesięcioleciach.

Badania megazporogenezy były bardzo przydatne w różnicowaniu grup taksonomicznych na całym świecie; na przykład badania roślin ozdobnych z rodzajów Crinum, Haemanthus i Hymenocallis.

rolnictwo

Przeprowadzono wiele badań z zakresu embriologii, zwłaszcza gametogenezy roślin o znaczeniu komercyjnym, takich jak między innymi ryż, ziemniaki, kukurydza, pszenica, soja.

Badania te pozwoliły określić idealne warunki do odnowienia kultur i z większą pewnością poznać czasy synchronizacji między gametami, zapłodnieniem i rozwojem zarodka, a tym samym poszerzyć wiedzę i technologię stosowaną w różnych kulturach.

Cykl życia rośliny okrytozalążkowej. Zrobione i zredagowane przez: LadyofHats Mariana Ruiz. Przetłumaczone przez Chabacano.

Genetyka

Próby poprawy genetycznej roślin często skutkują ich bezpłodnością. Badania megasporogenezy i inne analizy embriologiczne mają na celu ujawnienie tego, co dzieje się w procesie reprodukcji i jaka jest przyczyna, dla której embriony nie są zdolne do życia.

Na przykład badanie opublikowane przez FAO w 1985 roku wykazało, że niektóre klony ziemniaka były sterylne, a analiza mikrosporogenezy i megasporogenezy pozwoliła stwierdzić, że osłonka i śródbłonek utraciły swoją funkcjonalną lub fizjologiczną aktywność.

Tapetum to tkanka odpowiedzialna za dostarczanie składników odżywczych mikrosporom podczas ich rozwoju. Z powodu tej utraty aktywności proces dostarczania składników odżywczych do pyłku i żeńskiego gametofitu nie powiódł się. W rezultacie wystąpiła bezpłodność zarówno w fazie żeńskiej, jak i męskiej.

Bibliografia

1. Magaspore. Na Wikipedii. Odzyskany z en.wikipedia.org.
2. R. Yadegari i GN Drews (2004). Rozwój żeńskich gametofitów. Komórka roślinna.
3. Morfologia roślin naczyniowych. Dział 23, Rozmnażanie i zapylanie. Odzyskany z biologia.edu.ar.
4. Sporogeneza. EcuRed. Odzyskany z ecured.cu.
5. Rozmnażanie płciowe u roślin nagonasiennych. Lumen. Odzyskany z kursów.lumenlearning.com.
6. Ogólne cechy nagonasiennych. Nauka i biologia. Odzyskany z Cienciaybiologia.com.
7. MB Raymúndez, M. Escala i N. Xena (2008). Megasporogenesis i megagametogenesis in hymenocallis caribaea (l.) Herb. (amaryllidaceae) i niektóre cechy jego rozwoju nasiennego. Acta Botánica Venezuelica.
8. JS Jos i K. Bai Vijaya (1985) Sterility in a sweet potato clone. Odzyskany z agris.fao.org.