Apomiksis — aseksuāla sēklu veidošanās un klonāla pavairošana
Uzzini par apomiksi — aseksuālu sēklu veidošanos un klonālu pavairošanu augos: mehānismi, piemēri (kazenes) un nozīme dārzkopībā un biotehnoloģijā.
Apomiksis ir vairošanās veids, kurā pēcnācēji iegūst gēnus tikai no viena vecāka — parasti no mātes — tāpēc tie ir ģenētiski ļoti līdzīgi vai identiski vecākam (kloni). Apomikses ceļā radītās sēklas attīstās, izvairoties no parastajām dzimumvairošanās stadijām — mejozes un apaugļošanas — un tādējādi nerodas jauna ģenētiska kombinācija.
Kur sastopama apomiksis
Apomiksis visbiežāk novērojams augiem, īpaši ziedošiem augiem. Tipiski piemēri ir daži kazenes un vairākas pļavas un zālāju sugas (piem., Taraxacum, Hieracium, dažas Poa un citas). Apomictiskas formas ļauj sugai ātri kolonizēt vidi un saglabāt veiksmīgu ģenētisko sastāvu.
Apomikses veidi
Apomiksis nav viena vienota parādība — to var iedalīt galvenajos tipos:
- Gametofītiskā apomiksija — embrijs attīstās no nepārveidotā vai ne-meiotiski radīta gametofīta struktūras. Šajā grupā iekļaujas diplospōrija (mejoze ir izmainīta vai iztrūkst un veidojas ne-reducēts megasporas tips) un aposporija (somatiskās olšūnu mātes šūnas vai citi audu šūnu tipi veido apaugļošanai nepakļautu embrioplaukumu).
- Sporofītiskā (adventīvā) embriogenēze — embrijs veidojas no somatiskām augļa vai sēklaudu šūnām (piem., no nukleusa vai integumentiem), nevis no olu šūnas.
Endosperma attīstība: autonomija un pseidoģenēze
Apomiktiskajās sugās endosperma (sēklas barošanās audi) var attīstīties divos režīmos: autonomā — bez apaugļošanas; vai pseudogāmā — kur endospermas attīstībai nepieciešama apaugļošanās, bet embrijs veidojas aseksuāli. Šī atšķirība ir svarīga gan bioloģiski, gan praktiski, jo nosaka, vai sēkla pilnībā attīstās bez putekšņlapu ietekmes vai prasa polarizētus dzimumšūnu notikumus.
Molekulārie un celulārie mehānismi
Apomikses pamatā ir gēnu un šūnu diferenciācijas izmaiņas, kas noved pie mejozes pārtraukšanas vai apietas embriogenezes no somatiskām šūnām. Mūsdienu pētījumi izmanto molekulārās ģenētikas metodes, lai identificētu gēnus, kas kontrolē mejozes gaitu, embrionālo diferenciāciju un barības audu attīstību. Tāpat izmanto tehnoloģijas, piemēram, flow cytometry (šūnu DNS satura noteikšanai) un molekulāros marķierus, lai atšķirtu apomiktiskas un seksuālas līnijas.
Piemēri un atšķirības no dārzniecības metodēm
Apomikses piemēri dabā ir: daži kazenes un citas dzimtas. Ir svarīgi atšķirt apomiksi no dārzkopības prakses, piemēram, pavairošanas ar spraudeņiem vai lapām — šīs metodes ir vegetatīvā (bezdzimumvairošanās) pavairošana, nevis dabiska sēklu veidošanās. Apomiksis nozīmē tiešu sēklu ražošanu bez apaugļošanas.
Nozīme lauksaimniecībā un izpētes perspektīvas
Apomiksis ir nozīmīgs gan ekoloģiski, gan praktiski. Tam ir priekšrocības: spēja saglabāt veiksmīgus hibrīdus un ātri izplatīties bez partneru nepieciešamības. Taču tas samazina ģenētisko daudzveidību un adaptācijas iespējas mainīgos apstākļos.
Praktiskā līmenī pētniecība cenšas izmantot vai ievadīt apomiksi komerciālajās kultūrās (piem., rīsi, kukurūza), lai fiksētu hibrīdu īpašības un samazinātu sēklu ražošanas izmaksas. Tiek pētītas ģenētiskas modifikācijas un gēnu inženierijas pieejas, lai radītu “sintētisku apomiksi”, bet tas joprojām ir zinātniski izaicinošs uzdevums.
Atklāšana un pētīšanas metodes
Apomikses noteikšanai un izpētei izmanto:
- mikroskopisku un citoloģisku analīzi (lai redzētu, vai notiek mejoze un kā veidojas embrioplaukums);
- flow cytometry — lai salīdzinātu embrija un endospermas DNS saturu un noteiktu, vai sēkla ir aseksuāli veidota;
- molekulārās metodes un ģenētiskie marķieri — lai izsekotu gēnu izpausmi un pēcteču ģenētisko identitāti.
Hanss Vinklers (Hans Winkler) apomiksi botānikā definēja kā normālas dzimumvairošanās aizstāšanu ar bezdzimumvairošanos bez apaugļošanas. Šī definīcija joprojām tiek lietota, bet mūsdienu izpēte precizē apomikses veidus un molekulāros mehānismus.
Apkopojot: apomiksis ir nozīmīgs bioloģisks fenomens ar plašām sekām taksonu ekoloģijai, evolūcijai un lauksaimniecības iespējām. Tas atšķiras no dārzniecības vegetatīvās pavairošanas, jo šeit tiek ražotas sēklas bez apaugļošanas, un tāpēc šī parādība piedāvā gan praktiskus ieguvumus, gan zinātniskus izaicinājumus.
Veģetatīvā apomiksa zālē Poa bulbosa; ziedu vietā veidojas sīpoli.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir apomiksis?
A: Apomiksis ir vairošanās veids, kad tikai viens no vecākiem nodod gēnus pēcnācējiem, un tā rezultātā rodas ģenētiski identiski kloni.
J: Kuriem organismiem apomiksis ir raksturīgs visbiežāk?
A: Apomiksis visbiežāk novērojams augiem, jo īpaši ziedošiem augiem.
Vai kazenes ir apomiksiskas?
A: Jā, kazenes ir apomikotisku augu piemērs.
J: Kā botānikā definē apomiksi?
A: Botānikā apomiksis ir dzimumvairošanās aizstāšana ar bezdzimumvairošanos bez apaugļošanas.
J: Kas ir partenoģenēze?
A: Partenogēze ir dzīvniekiem biežāk sastopams apomikses veids, kad no neapaugļotas olšūnas attīstās pēcnācējs.
J: Vai dārzkopības pavairošana tiek uzskatīta par apomiksi?
A: Dārzkopības pavairošanas metodes, piemēram, griešana vai pavairošana ar lapām, netiek uzskatītas par apomiksi.
J: Ko var uzskatīt par apomiksi dabiskās sēklu ieguves ziņā?
A: Apomiksis attiecībā uz dabisko sēklu ieguvi nozīmē aseksuālu sēklu nomaiņu bez mēslošanas.
Meklēt