APOMIXIS: ประเภทกลไกความสำคัญและตัวอย่าง - วิทยาศาสตร์ - 2025

สืบพันธ์เป็นรูปแบบของการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศของบางชนิดผ่านเมล็ด ผลของมันคือการสร้างพันธุกรรมที่เหมือนกันกับต้นแม่ ความหมายทางนิรุกติศาสตร์ของ apomixis มาจากภาษากรีก "apo" ซึ่งหมายถึง - ขาดหรือไม่มี - และ "mixis" ซึ่งบ่งบอกถึงส่วนผสมหรือสหภาพ อันที่จริงใน apomixis การรวมกันของ gametes ตัวผู้และตัวเมียไม่ได้เกิดขึ้นเพื่อการสร้างตัวอ่อน

Apomictic plants ไม่ได้แสดงถึงความได้เปรียบในการปรับตัว - จากมุมมองของวิวัฒนาการ - ที่การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศมีให้ อย่างไรก็ตาม apomixis เป็นกลไกที่ช่วยในการบำรุงรักษาจีโนไทป์ที่ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมเฉพาะ

Dandelion (Taraxacum officinalis) เป็นหนึ่งในสายพันธุ์ apomictic หลัก ที่มา: pixabay.com

ใน apomixis กลไกการสืบพันธุ์จะข้ามกระบวนการทางเพศและปล่อยให้พืชเพิ่มจำนวนผ่านเมล็ด ในกระบวนการนี้ไมโอซิสการก่อตัวของตัวอ่อนจากการปฏิสนธิและการสร้างเอนโดสเปิร์มที่ทำงานได้จะไม่เกิดขึ้น

เมล็ดของพืช apomictic เกิดขึ้นจากเนื้อเยื่อของมารดาของรังไข่โดยผ่านไมโอซิสและการปฏิสนธิ การสืบพันธุ์แบบนี้เกิดขึ้นบ่อยในสปีชีส์ส่วนใหญ่ของตระกูล Poaceae เช่นเดียวกับในสกุล Asteraceae, Rosaceae และ Rutaceae

หากความสามารถนี้สามารถถ่ายโอนไปยังพืชผลที่น่าสนใจเช่นข้าวโพดและข้าวสาลีมันจะกลายเป็นส่วนปรับปรุงพันธุกรรมที่มีประโยชน์เนื่องจากการใช้ประโยชน์จะช่วยเพิ่มปริมาณและคุณภาพของอาหารที่ได้จากจีโนไทป์ที่เหนือกว่า

ประเภท

กลไกที่แตกต่างกันสามอย่างเป็นที่ทราบกันดีว่าพืชสืบพันธุ์โดย apomixis Gametophytic apomixis เนื่องจาก diplosporia และ aposporia และ sporophytic apomixis หรือตัวอ่อนที่ชอบผจญภัย

Diplosporia

Diplosporia เป็นกลไกการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศหรือ apomixis ที่ตัวอ่อนมีต้นกำเนิดจากถุงเอ็มบริโอที่ไม่ลดขนาด เป็นผลให้เอ็มบริโอใหม่มีจำนวนโครโมโซมเดียวกันกับต้นกำเนิดแม่

เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเมื่อเซลล์แม่ของถุงเอ็มบริโอหรือเซลล์สืบพันธุ์เพศเมียพัฒนาจากเอ็มบริโอโดยตรง หรือที่เรียกว่า diploid parthenogenesis มีลักษณะเฉพาะด้วยการปรากฏตัวของตัวอ่อนซ้ำ

Aposporia

Aposporia เป็นกลไกการสืบพันธุ์แบบ apomictic หรือ asexual ที่ถุงเอ็มบริโอมาจากเซลล์ร่างกาย ถุงเอ็มบริโอมีต้นกำเนิดจากเซลล์ร่างกายบางส่วนที่อยู่ในผิวหนังชั้นนอกหรือนิวเซลาที่ล้อมรอบเซลล์ต้นกำเนิดของถุงเอ็มบริโอ

ในกรณีนี้ gametophyte จะพัฒนา แต่ไมโอซิสไม่เกิดขึ้น ตัวอ่อนยังเป็นซ้ำ ในกระบวนการนี้การลดจำนวนโครโมโซมจะไม่เกิดขึ้นซึ่งเสริมด้วยการสร้างพาร์เทนเจเนซิสหรือการพัฒนาอะโปมิกติกของไข่

Paspalum dilatatum ซึ่งเป็นสายพันธุ์ aposporic ที่มา: Jebulon

ตัวอ่อนที่ชอบผจญภัย

เรียกว่า nucellar embryo หรือ sporophytic apomixis เป็นชนิดของการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศโดยเมล็ดหรือ apomixis ที่พบบ่อยในส้ม ในกรณีนี้จะไม่มีการสังเกตการก่อตัวของถุงตัวอ่อนเนื่องจากตัวอ่อนพัฒนาจากสปอโรไฟต์แบบดิพลอยด์

ในความเป็นจริงเอ็มบริโอมีต้นกำเนิดจากเซลล์ร่างกายที่ระดับไข่ของต้นแม่ ต่อมามันพัฒนาโดยการแบ่งไมโทซิสติดต่อกันทั้งกระบวนการไมโอซิสหรือการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย

กลไก

Apomixis เป็นผลมาจากการปรับเปลี่ยนขั้นตอนบางอย่างของกระบวนการตัวอ่อนที่เป็นพื้นฐานสำหรับการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ ในกรณีนี้การลดจำนวนโครโมโซมและกระบวนการไมโอติกรวมถึงการรวมกันแบบสุ่มและการหลอมรวมของเซลล์สืบพันธุ์

อันที่จริงในระหว่าง apomixis การเปลี่ยนแปลงของตัวอ่อนเหล่านี้จัดการปิดการใช้งานกระบวนการ meiotic และผลิตภัณฑ์ของมัน ในทำนองเดียวกันพวกเขาหลีกเลี่ยงหรือแทนที่กระบวนการปฏิสนธิผ่านการพัฒนาของเซลล์สืบพันธุ์

ใน apomixis มีกระบวนการของตัวอ่อนสี่ขั้นตอนที่แยกความแตกต่างจากการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ:

Apomeiosis

เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเมื่อมีการสร้างโครงสร้างสปอโรไฟต์โดยไม่มีการลดหรือการเสื่อมถอยของมาโครสปอรา -megaspore- มันถือเป็นการทำให้กระบวนการ meiotic ง่ายขึ้นและเกิดขึ้นทั้งใน Diplosporia และ Aposporia

การพัฒนาถุงเอ็มบริโอ

ใน apomixis เซลล์ที่ไม่ลดขนาดเซลล์ (2 ⁿ ) มีความสามารถในการพัฒนาถุงตัวอ่อน ในกรณีของ apomictic สายพันธุ์ aposporic ถุงเอ็มบริโอจะพัฒนาจากส่วนด้านในของ seminal primordium หรือ nucela

parthenogenesis

กระบวนการของตัวอ่อนที่ส่งผลให้เกิดการสร้างตัวอ่อนโดยตรงจากเซลล์ไข่โดยไม่ต้องมีการปฏิสนธิก่อน นั่นคือการพัฒนา apomictic ของรังไข่สำหรับการสร้างพืชใหม่จากรังไข่ที่ไม่ได้รับการปฏิสนธิ

กระบวนการเอ็มบริโอที่ชอบผจญภัยเป็นเรื่องปกติในส้ม ที่มา: pixabay

Pseudogamy

กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับพืช apomictic เหล่านั้นที่ต้องการการผสมเกสรแม้ว่าจะมีการพัฒนาโดยไม่ได้รับการปฏิสนธิของเซลล์แม่ เอนโดสเปิร์มเกิดจากการหลอมรวมของเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้กับนิวเคลียสที่มีขั้วของเซลล์ของถุงเอ็มบริโอ

ในความเป็นจริงในกระบวนการ gametophytic apomixis การรวมตัวของ gametes เพศหญิงและเพศชายหรือการปฏิสนธิสองครั้งจะถูกระงับ อย่างไรก็ตามแม้ว่าการปฏิสนธิของนิวเคลียสที่มีขั้วจะถูกยกเลิก แต่เอนโดสเปิร์มก็พัฒนาอย่างอิสระ

ความสำคัญ

Apomixis เป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพในการผลิตเมล็ดพันธุ์และสายพันธุ์ใหม่ในเวลาอันสั้น มีผลทำให้สามารถสร้างพันธุ์ลูกผสมใหม่ที่มีผลผลิตดีขึ้นและคุณภาพฟีโนไทป์ที่สูงขึ้น

ด้วย apomixis จะป้องกันการสูญเสียอักขระเฉพาะบางตัวในลูกผสม เป็นกลไกการทำงานในการผลิตพืชที่ปลอดโรคและได้รับผลผลิตและผลผลิตที่สูงขึ้น

ตัวอย่าง

Taraxacum officinalis (ดอกแดนดิไลออน) เป็นหนึ่งในตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดของพืช apomictic ในเรื่องนี้ apomixis มักเกิดขึ้นในพืชตระกูล Poaceae -gramineae-, Rosaceae- และสารประกอบ -asteraceae-

ในคอมโพสิตหรือแอสเทอเรซี apomixis เป็นรูปแบบการสืบพันธุ์ที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ ในทางตรงกันข้ามใน Poaceae และ Rosaceae apomixis สลับกับการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ -apomixis facultative-

โดยเฉพาะ apomixis เกิดขึ้นในหลายสกุล Achillea, Arnica, Brachycome, Crepis, Conyza, Erigeron, Eupatorium, Hieracium, Parthenium และ Taraxacum

ใน poaceae นั้นในตอนแรก apomixis ถูกระบุในสกุล Poa ต่อมามีการอธิบายไว้ใน paniceas และ andropogoneas ต่างๆ ในบรรดาสกุลของ Poaceae, Bothriochloa, Capillipedium, Cenchrus, Dichanthium, Heteropogon, Paspalum, Setaria, Sorghum และ Themeda สามารถสังเกตได้

หญ้าร้องไห้ (Eragrostis curvula) ที่มา: USDA NRCS Tucson PMC

หญ้าร้องไห้ (Eragrostis curvula) เป็นแหล่งอาหารที่ช่วยเพิ่มการผลิตเนื้อวัว รูปแบบหนึ่งของการสืบพันธุ์คือผ่าน apomixis diplosporic ซึ่งอาจเป็นภาคบังคับหรือเชิงปัญญา

ตัวอย่างอื่น ๆ ของพืช apomictic อยู่ในสกุล Sorbus -serbales- และ Crataegus -thorn- ของวงศ์ Rosaceae เช่นเดียวกับสายพันธุ์ Rubus fruticosus (หนาม) และสกุลของไม้ดอก Hieracium ซึ่งอยู่ในตระกูล Asteraceae

อ้างอิง

1. Aguilera, น. (2013). พันธุศาสตร์และตำแหน่งของ apomixis locus ในสายพันธุ์ของกลุ่ม Plicatula ของ Paspalum L. เปิดเผยโดยเทคนิคระดับโมเลกุล (วิทยานิพนธ์ระดับบัณฑิตศึกษา) มหาวิทยาลัยแห่งชาติภาคตะวันออกเฉียงเหนือ. คณะวิทยาศาสตร์การเกษตร. สถาบันพฤกษศาสตร์ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ. (IBONE-CONICET)
2. Apomixis (2018) Wikipedia สารานุกรมเสรี. สืบค้นที่: es.wikipedia.org
3. Ferrari Felismino, Mariana, Pagliarini, Maria Suely และ Borges do Valle, Cacilda (2010) พฤติกรรมเหมยโอติกของลูกผสมระหว่างพันธุ์ระหว่าง Brachiaria ruziziensis ทางเพศเทียมและ tetraploid apomictic B. brizantha (Poaceae) Scientia Agricola, 67 (2), 191-197.
4. มาร์ติเนซ, EJ (2001). การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมและการระบุเครื่องหมายโมเลกุลที่เชื่อมโยงกับอักขระใน Paspalum notatum (วิทยานิพนธ์ระดับบัณฑิตศึกษา) คณะวิทยาศาสตร์ที่แน่นอนและธรรมชาติ มหาวิทยาลัยบัวโนสไอเรส
5. Meier, MS, Zappacosta, DC, Selva, JP, Cervigni, G. , & Echenique, CV (2008) Apomixis การศึกษาและการใช้งานที่เป็นไปได้ AgroUNS ปีที่ 5 Nº 9 หน้า 10-13
6. Quero Carrillo, AR, Enríquez Quiroz, JF, Morales Nieto, CR, & Miranda Jiménez, L. (2010) Apomixis และความสำคัญในการคัดเลือกและปรับปรุงหญ้าอาหารสัตว์เขตร้อน: บทวิจารณ์ วารสารวิทยาศาสตร์การปศุสัตว์เม็กซิกัน, 1 (1), 25-42.