Distyly - Distyly

Distyly to rodzaj heterostyli, w którym roślina wykazuje wzajemną herkogamię . Ten system hodowlany charakteryzuje się dwoma odrębnymi odmianami kwiatów, w których poszczególne rośliny wytwarzają kwiaty o długich stylach i krótkich pręcikach (tradycyjnie określane jako „szpilki”, współczesna nomenklatura określa je jako „długo-morf” lub „L-morf „kwiaty”) lub które mają krótkie style i długie pręciki (tradycyjnie określane jako „thrum”, we współczesnej nomenklaturze są one określane jako kwiaty „krótkoformatowe” lub „S-morph”). Jednak distyly może odnosić się do dowolnej rośliny, która ma dwie odmiany, jeśli przynajmniej jedna z poniższych cech między kwiatami wytwarzanymi przez różne rośliny jest prawdziwa; istnieje różnica w długości stylu, długości włókna , wielkości lub kształcie pyłku lub powierzchni piętna . Większość roślin odmiennych jest niekompatybilna, więc nie mogą zapładniać zalążków we własnych kwiatach. W szczególności rośliny te wykazują wewnętrzną niekompatybilność wewnętrzną, kwiaty tego samego gatunku są niekompatybilne. Gatunki nietylowe, które nie wykazują prawdziwej samozgodności, generalnie wykazują tendencję do krzyżówek między morfami - co oznacza, że ​​wykazują wyższe wskaźniki sukcesu podczas rozmnażania się z osobnikiem o przeciwnej morfie.

Image
Schemat obu postaci distylous
Image
Przykład distyly w Primula. A. L-morph (pin), B. S-morph (thrum) 1. płatek. 2 działkowe. 3 pylniki. 4 słupki.

tło

W badaniach nad Primula veris stwierdzono, że kwiaty szpilkowe wykazują wyższe wskaźniki samozapylenia i wychwytują więcej pyłku niż odmiana pleśniowa. Różne zapylacze wykazują różne poziomy powodzenia podczas zapylania różnych odmian Primula , długość główki lub trąby zapylacza jest dodatnio skorelowana z pobieraniem pyłku z kwiatów o długich stylizacjach i ujemnie skorelowana ze pobieraniem pyłku przez kwiaty o krótkich stylizacjach. Odwrotnie jest w przypadku zapylaczy o mniejszych głowach, takich jak pszczoły, pobierają one więcej pyłku z odmian o krótkich kształtach niż z długowłosych. Zróżnicowanie zapylaczy pozwala roślinom zmniejszyć poziom zapylenia śródmorficznego.

Charles Darwin dokonał pierwszego naukowego opisu distyly w 1877 r. W swojej książce The Different Forms of Flowers on Plants of the Same Species .

Modele ewolucji

Istnieją dwa główne hipotetyczne modele kolejności, w której cechy osobników nietypowych ewoluowały, „model unikania samozapylenia” i „model przenoszenia pyłku”.

  1. Model unikania samozaparcia sugeruje, że jako pierwsza rozwinęła się samozgodność (SI), a następnie różnica morfologiczna. Sugerowano, że męski komponent SI ewoluowałby najpierw poprzez mutację recesywną, następnie cechy żeńskie poprzez mutację dominującą, a ostatecznie różnice morfologiczne u mężczyzn ewoluowałyby poprzez trzecią mutację.
  2. Model transferu pyłku dowodzi, że różnice morfologiczne wyewoluowały najpierw, a jeśli gatunek boryka się z depresją chowu wsobnego , może rozwinąć się SI. Model ten można wykorzystać do wyjaśnienia obecności wzajemnej herkogamii u samozgodnych gatunków.

Kontrola genetyczna distyly

Supergenu , zwany samo niezgodność (lub S - ) locus jest odpowiedzialna za powstanie distyly. S -locus obejmuje trzy ściśle związane geny ( S -genes), które rozdzielają jako pojedyncza jednostka. Tradycyjnie wysuwano hipotezę, że jeden gen S kontroluje wszystkie żeńskie aspekty distyly, jeden gen, który kontroluje męskie aspekty morfologiczne, a jeden określa męski typ kojarzenia . Chociaż wydaje się, że hipoteza prawdziwe w Turnera The S -locus w Primula zawiera pięć S- genów. S-morph jest hemizygotyczny dla S- locus, a L-morph nie ma allelicznego odpowiednika . Hemizygotic charakter S- locus wykazano w Primula , Linum , Fagopyrum , i Turnera . S loci Primula i Turnera zostały całkowicie opisane, co oznacza wszystkie S- geny nie zostały zidentyfikowane.

Obecność S- wyników locus na zmiany w ekspresji genów pomiędzy dwoma kwiatów morf, jak wykazano za pomocą transkryptomicznych analizy z Lithospermum multiflorum , pierwiosnek lekarski , Primula oreodoxa , Primula vulgaris i Turnera subulata .

Lista rodzin z gatunkami nietylowymi

Bibliografia

  1. ^ Lewis D (1942). „Fizjologia niezgodności roślin. I. Wpływ temperatury” . Postępowanie Royal Society of London. Seria B, nauki biologiczne . 131 (862): 13–26. Bibcode : 1942RSPSB.131 ... 13L . doi : 10.1098 / rspb.1942.0015 . ISSN   0080-4649 . JSTOR   82364 . S2CID   84753102 .
  2. ^ Muenchow G (sierpień 1982). „Model utraty alleli dla ewolucji distyly” . Dziedziczność . 49 (1): 81–93. doi : 10,1038 / hdy.1982,67 . ISSN   0018-067X .
  3. ^ Barrett SC, Cruzan MB (1994). „Niezgodność w roślinach heterostylowych”. Postępy w biologii komórkowej i molekularnej roślin . 2 . Springer Holandia. pp. 189–219. doi : 10.1007 / 978-94-017-1669-7_10 . ISBN   978-90-481-4340-5 .
  4. ^ Shao JW, Wang HF, Fang SP, Conti E, Chen YJ, Zhu HM (czerwiec 2019). „Wewnątrzgatunkowa odmiana samozgodności u nietylowej rośliny Primula merrilliana ” . ROŚLINY AoB . 11 (3): plz030. doi : 10.1093 / aobpla / plz030 . PMC   6557196 . PMID   32489575 .
  5. ^ a b Naiki A (2012). „Heterostyly i możliwość jej rozbicia przez poliploidyzację”. Biologia gatunków roślin . 27 : 3–29. doi : 10.1111 / j.1442-1984.2011.00363.x .
  6. ^ a b Deschepper P, Brys R, Jacquemyn H (2018-03-01). „Wpływ morfologii kwiatów i składu zbiorowisk zapylaczy na przenoszenie pyłku u błoniastego Primula veris”. Botanical Journal of the Linnean Society . 186 (3): 414–424. doi : 10.1093 / botlinnean / box097 . ISSN   0024-4074 .
  7. ^ Darwin C (1877). Różne formy kwiatów na rośliny tego samego gatunku przez Karola Darwina .. . D. Appleton and Co. OCLC   894148387 .
  8. ^ a b Charlesworth D, Charlesworth B (październik 1979). „Model ewolucji Distyly”. Amerykański przyrodnik . 114 (4): 467–498. doi : 10.1086 / 283496 . ISSN   0003-0147 . S2CID   85285185 .
  9. ^ a b Lloyd DG, Webb CJ (1992). „The Selection of Heterostyly”. W Barrett SC (red.). Ewolucja i funkcja Heterostyly . Monografie z zakresu genetyki teoretycznej i stosowanej. 15 . Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. s. 179–207. doi : 10.1007 / 978-3-642-86656-2_7 . ISBN   978-3-642-86658-6 .
  10. ^ a b c d Barrett SC (listopad 2019). „ « Najbardziej skomplikowany układ małżeństwo»: ostatnie postępy na heterostyly i nierozwiązane kwestie” . Nowy fitolog . 224 (3): 1051–1067. doi : 10.1111 / nph.16026 . PMID   31631362 .
  11. ^ Kappel C, Huu CN, Lenhard M (grudzień 2017). „Krótka historia się wydłuża: ostatnie wgląd w molekularne podstawy heterostyli” . Journal of Experimental Botany . 68 (21–22): 5719–5730. doi : 10.1093 / jxb / erx387 . PMID   29099983 .
  12. ^ a b c Shore JS, Hamam HJ, Chafe PD, Labonne JD, Henning PM, McCubbin AG (listopad 2019). „Długi i krótki locus S w Turnera (Passifloraceae)” . Nowy fitolog . 224 (3): 1316–1329. doi : 10.1111 / nph.15970 . PMID   31144315 .
  13. ^ Li J, Cocker JM, Wright J, Webster MA, McMullan M, Dyer S i wsp. (Grudzień 2016). "Architektura genetyczna i ewolucja supergenu S locus w Primula vulgaris" . Rośliny natury . 2 (12): 16188. doi : 10.1038 / nplants.2016.188 . PMID   27909301 . S2CID   205458474 .
  14. ^ Li J, Cocker JM, Wright J, Webster MA, McMullan M, Dyer S i wsp. (Grudzień 2016). "Architektura genetyczna i ewolucja supergenu S locus w Primula vulgaris" . Rośliny natury . 2 (12): 16188. doi : 10.1038 / nplants.2016.188 . PMID   27909301 . S2CID   205458474 .
  15. ^ Ushijima K, Nakano R, Bando M, Shigezane Y, Ikeda K, Namba Y i wsp. (Styczeń 2012). "Izolacja genów związanych z morfą kwiatową w lnie heterostylicznym (Linum grandiflorum): polimorfizm genetyczny oraz regulacje transkrypcyjne i potranskrypcyjne locus S" . The Plant Journal . 69 (2): 317–31. doi : 10.1111 / j.1365-313X.2011.04792.x . PMID   21923744 .
  16. ^ Yasui Y, Mori M, Aii J, Abe T, Matsumoto D, Sato S, i wsp. (2012-02-01). "S-LOCUS EARLY FLOWERING 3 jest obecny wyłącznie w genomach gryki krótkowłosej, które wykazują heteromorficzną samozgodność" . PLOS ONE . 7 (2): e31264. Bibcode : 2012PLoSO ... 731264Y . doi : 10.1371 / journal.pone.0031264 . PMC   3270035 . PMID   22312442 .
  17. ^ a b Nowak MD, Russo G, Schlapbach R, Huu CN, Lenhard M, Conti E (styczeń 2015). „Szkicowy genom Primula veris daje wgląd w molekularne podstawy heterostyli” . Biologia genomu . 16 (1): 12. doi : 10,1186 / s13059-014-0567-z . PMC   4305239 . PMID   25651398 .
  18. ^ Cohen JI (23.12.2016). „ Sekwencjonowanie de novo i transkryptomika porównawcza rozwoju roślinnego gatunków nietylowych Lithospermum multiflorum ” . Frontiers in Plant Science . 7 : 1934. doi : 10.3389 / fpls.2016.01934 . PMC   5179544 . PMID   28066486 .
  19. ^ Zhao Z, Luo Z, Yuan S, Mei L, Zhang D (grudzień 2019). „Analiza globalnej sieci transkryptomu i koekspresji genów na temat rozwoju distyly u Primula oreodoxa” . Dziedziczność . 123 (6): 784–794. doi : 10.1038 / s41437-019-0250-y . PMC   6834660 . PMID   31308492 .
  20. ^ Burrows B, McCubbin A (maj 2018). „Badanie regulowanej przez S- Focus ekspresji różnicowej w rozwoju kwiatowym Primula vulgaris ” . Rośliny . 7 (2): 38. doi : 10.3390 / plants7020038 . PMC   6027539 . PMID   29724049 .
  21. ^ Henning PM, Shore JS, McCubbin AG (czerwiec 2020). "Analizy transkryptomu i sieci heterostyly w Turnera subulata dostarczają mechanistycznych spostrzeżeń: czy S -Loci to czerwone światło dla wydłużania słupka?" . Rośliny . 9 (6): 713. doi : 10.3390 / plants9060713 . PMC   7356734 . PMID   32503265 .