Апомиксис: дефиниция и примери на безполово размножаване при растенията
Апомиксис: как безполовото размножаване при растенията създава генетични клонинги — дефиниция, механизми и примери (къпини, партеногенеза)
Апомиксисът е размножаване, при което само единият родител предава гени на потомството. Апомиксично произведеното потомство е генетично идентично с родителя (клонинги).
Методът се наблюдава най-често при растенията, особено при цъфтящите. Къпините (къпини) са апомиктични. Някои авторитети дават "размножаване чрез специални тъкани без оплождане" или "безполово образуване на семе от майчините тъкани на яйцеклетката, като се избягват мейозата и оплождането, водещи до развитие на ембрион".
Какво представлява апомиксисът — основни механизми
Апомиксисът обхваща различни биологични механизми, които водят до образуване на ембрион и семе без нормалното сексуално оплождане. Основните типове са:
- Гаметофитна апомиксия — образува се яйчниково (женско) гаметофитно тяло без меиоза (непълна или липсваща мейоза). В рамките на този гаметофит ембрионът може да се развие директно (партоембриогенеза). Подтипове: diplospory и apospory.
- Спорофитна (адвентициозна) ембриогенеза — ембрионът се развива от соматични тъкани на оплодената част (например тъканите на зародишната торбичка или околни тъкани), а не от яйцеклетка; това е известно и като нуклеарна или адвентициозна ембриогенеза (често при цитрусови и някои тревни видове).
- Партигенеза — развитие на ембрион от неоплодена яйцеклетка; терминът се използва и за животните (вж. партеногенезата), но при растенията тя е част от гаметофитната апомиксия.
Честота, разпространение и примери
Апомиксисът е по-разпространен при някои родове и видове от цъфтящите растения. Освен къпините, други често споменати апомиктични групи са родовете Taraxacum (глухарчета), Hieracium, някои треви (например Poa), както и плодови видове с нуклеарна ембриогенеза като някои цитрусови. Апомиктичните форми често се срещат при хибриди и полиплоидни таксони.
Защо е важен апомиксисът
- Запазване на желани комбинации от гени: апомиксисът позволява стриктно наследяване на хетерозиготни и хибридни качества, което е полезно при селекция — вместо да се губи хибридния ефект при следващи поколения, той се фиксира.
- Селскостопански потенциал: възможността да се произвеждат „клонирани“ семена би улеснила разпространението на високопродуктивни хибриди без необходимост от ежегодно производство на семена чрез контролирано оплождане.
- Еволюционни последици: апомиксисът може да подпомогне бързото разпространение на успешни генотипове, но също така ограничава генетичната вариабилност в популациите.
Апомиксис срещу вегетативно размножаване
Важно е да се направи разграничение: методите на градинарството, като размножаване с резници или листа, не са апомиксис. Това са вегетативни методи за клониране на растение чрез отделни органи. Апомиксисът означава естествено образуване на семе чрез безполов метод — тоест семената сами по себе си са резултат от безполово образуване, независимо от вегетативната регенерация.
Откриване и изследване
Апомиксисът се установява чрез комбинация от морфологични наблюдения (структура на зародишната торбичка, наличие на адвентицизни ембриони), цитологични изследвания (липса на мейоза или образуване на нефункционални мейотични продукти) и молекулярни/генетични анализи (генетична идентичност между родителя и семената). Характерно е, че апомиктичните потомства често показват нулева или много ниска сегрегация на маркери.
Ограничения и предизвикателства
Апомиксисът не е еднозначно „решение“ за селекцията — внедряването му в култури изисква разбиране на генетичните механизми и контрол върху стабилността на фенотипа. В някои случаи апомиксисът е частичен или нестабилен, което затруднява практическото му използване.
В ботаниката апомиксисът е дефиниран от Ханс Винклер като замяна на нормалното полово размножаване с безполово размножаване без оплождане.
Апомиксисът включва някои методи, които са по-често срещани при животните, като например партеногенезата, но при растенията терминологията и механизмите са по-специфични и разнообразни.
Кратко резюме: апомиксисът е естествен механизъм за производство на семена без оплождане, при който потомството е генетично идентично с майчиния индивид. Той има важно значение за еволюцията на видовете и представлява интересен инструмент за селекция и растениевъдство, въпреки че приложението му в практиката среща биологични и технически предизвикателства.
Вегетативна апомиксия при тревата Poa bulbosa; вместо цветове се образуват луковици
Въпроси и отговори
В: Какво е апомиксис?
О: Апомиксисът е форма на размножаване, при която само единият родител предава гени на потомството, в резултат на което се получават генетично идентични клонинги.
В: При кои организми най-често се наблюдава апомиксис?
О: Апомиксисът се наблюдава най-често при растенията, особено при цъфтящите растения.
В: Къпините апомиксични ли са?
О: Да, къпините са пример за апомиктично растение.
В: Как се определя апомиксисът в ботаниката?
О: В ботаниката апомиксисът е замяната на половото размножаване с безполово размножаване без оплождане.
В: Какво представлява партеногенезата?
О: Партеногенезата е вид апомиксис, който е по-често срещан при животните и при който неоплодената яйцеклетка се развива в потомство.
В: Размножаването в градинарството счита ли се за апомиксис?
О: Методите за размножаване в градинарството, като например размножаването с резници или листа, не се считат за апомиксис.
В: Какво се счита за апомиксис по отношение на естественото производство на семена?
О: Апомиксисът по отношение на естественото производство на семена се отнася до безполовата подмяна на семената без оплождане.
обискирам