W botanice, czym jest apomiksis?

Apomixis to termin powszechnie używany do kwitnienia roślin, aby wskazać, że rozmnażały się bezpłciowo przez nasiona. Rośliny wyrastające z tych nasion są identyczne z rośliną mateczną. Jest to bardzo przydatne w produkcji nasion i hodowli roślin. Ponad 400 gatunków roślin produkuje nasiona apomyktyczne, w tym mniszek lekarski i jeżyny.

Fakultatywne apomiksja wskazuje na sytuację, w której apomiksja występuje przez pewien czas, ale rozmnażanie płciowe może nadal mieć miejsce. Może to być bardzo korzystne ewolucyjnie. Na przykład bluegrass z Kentucky okresowo wytwarza nowe szczepy poprzez rozmnażanie płciowe. Najlepsze z nich są rozmnażane przez apomixis, a roślina ma wiele szczepów, które są dobrze przystosowane do zlokalizowanych regionów.

Rośliny arktyczne czerpią ogromne korzyści z reprodukcji apomyktycznej. Ekstremalne warunki tam utrudniają zapylanie przez owady, dlatego trudno jest przenosić materiał genetyczny z rośliny na roślinę. Biorąc pod uwagę trudne warunki, rośliny mogą zyskać na kilku bardziej wyspecjalizowanych szczepach niż na stale ewoluujących populacjach, które wystąpiłyby przy rozmnażaniu płciowym.

Istnieje duże zainteresowanie nauką, w jaki sposób genetycznie manipulować roślinami apomyktycznymi z powodów rolniczych. Występują jednak trudności techniczne. Rośliny, które są apomiktyczne, często wykazują poliploidalność, co oznacza, że ​​mają więcej niż dwie kopie swoich chromosomów. Może to utrudniać transfer genów.

Zaletą stosowania nasion apomyktycznych byłoby to, że drobni rolnicy mogliby produkować własne nasiona elitarnych odmian. Choroby wirusowe mogą rozprzestrzeniać się przez rośliny rozmnażane wegetatywnie, co można zminimalizować poprzez klonowanie za pomocą kultur nasion. Można również skorzystać z lokalnie dostosowanych odmian, które są odporne na ekstremalne warunki klimatyczne lub patogeny.

Istnieją dwie główne formy apomiksji. Pierwszy dotyczy gametofitu , który jest haploidalną strukturą wielokomórkową rośliny. Bycie haploidalnym oznacza, że ​​zawiera tylko jeden zestaw chromosomów. Gametofit wytwarza gamety - dojrzałe komórki rozrodcze, które normalnie zjednoczyłyby się z inną płcią przeciwną, aby przejść rozmnażanie płciowe. Jednak w apomiksji gametofitycznej niezapłodniona komórka jajowa powoduje powstanie zarodka. Jest to podobne do partenogenezy u zwierząt, czyli reprodukcji u samic bez płci.

Druga postać znana jest jako apomiksja sporofityczna . W tym przypadku zarodki powstają jak pąki bezpośrednio z tkanki skóry. Jest to część wewnętrznej tkanki zalążka, struktury, która utrzymuje worek zarodka. Woreczek zarodkowy kontynuuje swój rozwój, podczas gdy zarodek sporofityczny przejdzie do tworzenia nasion apomyktycznych. Ten proces jest również znany jako zarodek przypadkowy . Z wyjątkiem powszechnie występujących w roślinach cytrusowych apomiksja sporofityczna jest rzadkim procesem u roślin wyższych.