KAJ JE MEGASPOROGENEZA? - BIOLOGIJA - 2025

Megasporogenesis je proces spolno razmnoževanje kritosemenk in golosemenke, v katerem se oblikujejo megasporas. Ta postopek vključuje redukcijske (mejotske) celične delitve, kjer tkivo jajčnikov in matične celice rastline povzročajo embrionalne vrečke ali jih imenujemo tudi ženski gametofiti.

Postopek tvorjenja spore je ključnega pomena pri spolnem razmnoževanju rastlin. Preučevanje tega in drugih vrst embrioloških procesov omogoča poznavanje evolucijskih in taksonomskih vidikov višjih rastlin.

Razvoj samice gametofita in zarodka v zelnati rastlini Arabidopsis sp. Vzeto in urejeno iz 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.

Poznavanje procesa megasporogeneze se uporablja za razumevanje razmnoževanja in doseganje genetskega izboljšanja številnih rastlin z velikim komercialnim interesom, da bi dobili uspešne cikle sajenja.

Opis postopka

Pri angiospermih

Angiospermi so skupina organizmov z največjo razširjenostjo in raznolikostjo med rastlinami. Zanje je značilno, da pridelujejo cvetove in plodove s semeni, imajo veliko plastičnost oblik in so se prilagodili življenju skoraj kjerkoli na planetu.

S filogenetskega vidika je ta skupina rastlin monofletna, kar pomeni, da imajo vse vrste skupnega prednika in je zato njihova razvrstitev naravna.

V tej skupini rastlin se v tkivih jajčnikov začne megasporogeneza. Matična celica megaspore bo skozi dva procesa mejotske delitve (I in II) tvorila štiri jedra ali haploidne megaspore (s polovično gensko obremenitvijo).

Med temi štirimi megasporami se bodo tri največje ali najvišje izrodile ali podvrgle celični smrti, najmanjši ali najnižji pa bodo postali funkcionalni megaspore.

Funkcionalni megaspor bo povzročil zarodkovno vrečko ali megagametofit (žensko gameto). Za nastanek zarodne vrečke morajo biti tri mitotične delitve, ki bodo tvorile osem jeder, kar bo povzročilo zarodno vrečo.

V tej skupini rastlin so znani vsaj trije vzorci megasporogeneze:

Poligon ali monospor

To se dogaja pri večini rastlin z drevesom. V tem procesu ali modelu nastane plošča celic po mejotski celični delitvi I in II, pri čemer nastanejo štiri megaspore z enim jedrom (neokrnjeno), od katerih se bodo tri degenerirale, kot je navedeno v prejšnjem splošnem postopku, kjer nastane zarodna vreča.

Alisma ali bisporna

V tem modelu nastane celična plošča po delitvi I na mejotični celici, ne pa po mejozi II, kar povzroči dve binukleatni megaspori (vsako po dve jedri), pri katerih samo eden podleže celični smrti, drugi pa povzroči nastanek vrečke embrionalni.

Druz ali tetrasporno

V tem vzorcu se celična plošča ne tvori po mejotskih celičnih delitvah I in II, kar povzroči megaspor s štirimi jedri (tetranukleleat).

V gymnosperms

Gimnospermi so dolgožive rastline, sposobne dosegati velike velikosti. Zanje je značilno, da predstavljajo zelo majhne in ne zelo razstavne rože, sadja ne predstavljajo, njihova semena pa so gola. Bor in jelka sta na primer rastline gymnosperm.

Ta skupina rastlin filogenetsko velja za polifiletsko, torej vrste, ki jih sestavljajo, ne izvirajo iz istega običajnega prednika. Torej gre za nenaravno skupino.

Megasporogeneza se pri tej vrsti rastlin tudi pri angiospermih začne z matično celico megaspore, ki s postopki delitve celic mejotičnih celic linearno ustvarja štiri haploidne celice (megaspore).

Od štirih nastalih štirih megaspor je le ena funkcionalna in bo tvorila ženski gametofit (zarodni vreček); omenjeni ženski gametofit je sestavljen iz tkiva, v katerem so nastale 2 ali 3 strukture, imenovane arhegonija (odvisno od vrste), značilne za nekatere gimnosperme, kot so borovi.

V teh arhegonijah se bo pojavila druga mitotična delitev, ki tvori prostorno jajčno celico za vsako arhegonijo. Zadnja faza se bo razlikovala med vrstami gymnosperm. Arhegonija pušča odprtine ali luknje, skozi katere bo moški gametofit vstopil.

Pri teh rastlinah lahko traja več mesecev, medtem ko je pri krhkih, po drugi strani pa lahko traja le nekaj ur ali dni.

Raziskovalne aplikacije

Taksonomija in sistematika

Embriološke študije, osredotočene na sistematiko in taksonomijo, si prizadevajo razrešiti filogenetske povezave med različnimi skupinami organizmov in prilagoditi njihovi taksonomski klasifikaciji, če to zahteva.

Tako rastline kot živali so takšne študije pomagale razrešiti taksonomske hierarhije v višjih taksonih, kot so razredi, redovi ali družine. Študije evolucijske embriologije pri rastlinah na ravni vrst so razmeroma majhne, ​​čeprav so v zadnjih desetletjih pridobile nekaj moči.

Študije megasporogeneze so bile zelo koristne pri diferenciaciji taksonomskih skupin po vsem svetu; na primer študije okrasnih rastlin rodov Crinum, Haemanthus in Hymenocallis.

kmetovanje

V embriologiji je bilo izvedenih veliko raziskav, zlasti gametogeneze rastlin, ki so v tržnem interesu, kot so riž, krompir, koruza, pšenica, soja.

Te študije so omogočile določitev idealnih pogojev za obnovo kultur in z večjo gotovostjo poznavanje časov sinhronizacije med gametami, oploditvijo in razvojem zarodka, s čimer so izboljšali znanje in tehnologijo, ki se uporablja za različne kulture.

Življenjski cikel rastline angiosperma. Posneto in urejeno iz: LadyofHats Mariana Ruiz. Prevedel Chabacano.

Genetika

Poskusi, da bi dosegli genetsko izboljšanje rastlin, pogosto povzročijo njihovo sterilnost. Študije megasporogeneze in druge embriološke analize poskušajo razkriti, kaj se dogaja v reproduktivnem procesu, in kaj je razlog, da zarodki niso sposobni preživeti.

Na primer, študija, ki jo je leta 1985 objavila FAO, je pokazala, da so bili določeni kloni krompirja sterilni, analiza mikrosporogeneze in megasporogeneze pa je omogočila sklep, da sta tepet in endotelij izgubila funkcionalno ali fiziološko aktivnost.

Tapetum je tkivo, ki je odgovorno za zagotavljanje hranil v mikrosporih med njihovim razvojem. Zaradi te izgube aktivnosti ni uspel proces oskrbe s hranilnimi polsti cvetnega prahu in ženskega gametofita. Kot rezultat tega se je pojavila sterilnost v ženski in moški fazi.

Reference

1. Magaspore. Na Wikipediji. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org.
2. R. Yadegari & GN Drews (2004). Razvoj ženskega gametofita. Rastlinska celica.
3. Morfologija vaskularnih rastlin. Enota 23, Razmnoževanje in opraševanje. Pridobljeno iz biologia.edu.ar.
4. Sporogeneza. EcuRed. Pridobljeno iz eured.cu.
5. Spolno razmnoževanje v gimnospermih. Lumen. Pridobljeno iz tečajev.lumenlearning.com.
6. Splošnosti gimnospermov. Znanost in biologija. Pridobljeno s strani Cienciaybiologia.com.
7. MB Raymúndez, M. Escala in N. Xena (2008). Megasporogeneza in megagametogeneza pri zeliščih hymenocallis caribaea (l.). (amaryllidaceae) in nekatere značilnosti njegovega semenskega razvoja. Acta Botánica Venezuelica.
8. JS Jos & K. Bai Vijaya (1985) Sterilnost v klonu sladkega krompirja. Pridobljeno iz agris.fao.org.