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Wie entsteht ein diploider Sporophyt bei nicht-rezidivierender Apomixis?

Wie entsteht ein diploider Sporophyt bei nicht-rezidivierender Apomixis?


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Ich bin auf diese Definition der nicht-rezidivierenden Apomixis gestoßen, die bei Angiospermen auftritt.

Bei nicht-rezidivierender Apomixis sind sowohl die Eizelle als auch der Embryo haploid und der Embryo wird ohne Befruchtung direkt aus einer Eizelle entwickelt.

Wenn ja, wie entwickelt sich aus dem haploiden Embryo ein diploider Sporophyt? Gibt es ähnliche Beispiele?

Ich denke, am wahrscheinlichsten wäre es durch freie Nuklearabteilungen, das scheint die beste Wahl zu sein, aber ich bin mir nicht sicher, ob das so ist.


Sporophyt

Sporophyten, die erkennbare Farnpflanzen sind, wurden in morphogenetischen Studien verwendet und haben wichtige Ergebnisse bezüglich der apikalen Organisation, der zellulären Totipotenz, des Phyllotaktikmusters, der stelaren Morphologie, der vaskulären Gewebeinitiation, der Blatt- und Knospenentwicklung und der Embryogenese geliefert. Gametophyten (Prothalli) sind im Vergleich zum Sporophyten morphologisch unbedeutend, sie wurden nicht für experimentelle Studien verwendet. Die Einfachheit der prothallialen Entwicklung und Organisation macht diese Pflanzen jedoch ideal zum Studium bestimmter Aspekte der Zelldifferenzierung. Der Übergang von einem einfachen filamentösen Prothallus zu einem Gametophyten mit biplanarer Morphologie bietet ein nützliches experimentelles System zur Untersuchung von Mechanismen, die die Zellteilungsebenen kontrollieren, die zur Entwicklung der Form beitragen. Das Kapitel gibt einen Überblick über die Literatur zur Kontrolle des Wachstums in den filamentösen Prothalli und die kausalen Faktoren, die den Übergang zum zweidimensionalen Gametophyten begünstigen. Im Fokus stehen die Auswirkungen der Lichtqualität und des Nukleinsäurestoffwechsels. Die Übersicht umfasst nicht nur die jüngsten Errungenschaften in diesen Bereichen, sondern gibt auch eine kritische Bewertung der noch offenen Probleme.


APOMIXIS IN BLÜHENPFLANZEN

Angiospermen haben eine Diplontischer Lebenszyklus. Der Hauptteil des Lebenszyklus ist Sporophyt & der Gametophyt wird reduziert.

APOMIXIS

Apomixis ahmt die sexuelle Fortpflanzung nach, produziert aber Samen ohne Befruchtung. In einigen Arten von Familie Asteraceae & Gräser gesehen.

  1. Apogamie: Bildung von Sporophyten/Embryonen aus einer beliebigen Zelle des Gametophyten/Embryosacks ohne Befruchtung. Zellen des Embryosacks, d. h. antipodale Zellen oder die Synergiden. Der gebildete Embryo ist haploid.
  2. Aposporie: Bildung des Gametophyten, d. h. des Embryosacks aus einer beliebigen Zelle des Sporophyten ohne Meiose. Zellen des Sporophyten sind Zellen von Nucellus und Integumenten. Der gebildete Embryosack hat diploide Zellen. Das Ei ist auch diploid. Diploide Eizellen werden entweder befruchtet oder durchlaufen Parthenogenese.
  3. Parthenogenese: Bildung des Embryos aus der Eizelle ohne Befruchtung.

Apomixis kann je nach Vorkommen in verschiedene Typen eingeteilt werden:

  1. Nicht wiederkehrend: Die durch Apomixis entstandene Pflanze kann sich nicht weiter vermehren.

Haploide Parthenogenese: Entwicklung des Embryos aus der Eizelle ohne Befruchtung. Das gebildete Ei ist haploid.

2. Wiederkehrend: Die durch Apomixis entstandene Pflanze kann sich weiter vermehren.

Diplosporie: Die Megasporenmutterzelle bildet ohne Meiose den Embryosack. Das gebildete Ei ist diploid.

3. Adventive Embryonen: Auch bezeichnet als Sporophytische Knospung. Der Embryo wird aus den Zellen von Nucellus oder Integumenten gebildet. Beispiele sind Mango, Zitrusfrüchte, Opuntien. Aus diesem Grund tritt Polyembryonie auf.

POLYEMBRYONY

Polyembryonie ist die Bildung vieler Embryonen im Samen.

Adventive Polyembryonie ist die Bildung vieler Embryonen im Embryosack aus den Zellen von Integumenten und Nucellus.

Spaltung Polyembryonie ist die Bildung vieler Embryonen durch Teilung in der Zygote. Gesehen in Gymnospermen.

Einfache Polyembryonie ist die Bildung vieler Embryonen durch die Befruchtung vieler Eizellen. Gesehen in Gräsern.


So bestimmen Sie Apomixis

Um den Mechanismus der Apomixis zu untersuchen, besteht der erste Schritt darin, zu finden und zu identifizieren, welche Pflanzen apomiktische Eigenschaften haben. Pflanzen können auch nach Entmannung oder Blockierung der Bestäubung fruchtbare Nachkommen produzieren, und es kann zunächst festgestellt werden, dass das untersuchte Material apomiktisch ist. Darüber hinaus kann der Test auf die Erhaltung der mütterlichen Genotität bei den Nachkommen verwendet werden, um festzustellen, ob die Nachkommengene alle vom weiblichen Elternteil stammen, und die ploidie Beziehung zwischen dem Endosperm und den somatischen Zellen kann durch Durchflusszytometrie untersucht werden, um weiter zu beweisen dass das Material apomiktische Eigenschaften hat. Mikroskopische Techniken werden verwendet, um die Entwicklung des Embryosacks zu beobachten und die Quelle des Embryos zu bestimmen, um die Art der Apomixis zu bestimmen. Es ist auch möglich, in Kombination mit Bestäubungsexperimenten weiter zu bestimmen, ob es sich bei der Pflanze um obligate Apomixis oder fakultative Apomixis handelt. Schließlich kann Apomixis auf molekularer Ebene identifiziert werden, zum Beispiel durch die Suche nach bestimmten Genen oder Markern, UPGRADE2 ist in Pollenmutterzellen stark hochreguliert, während bei der homologen Reproduktion kein Homolog in Böchera spp., das als ein spezifisches Transkript identifiziert wird, das einzigartig für Apomixis ist (Mau et al. 2013). Die Entstehung spezifischer Sequenzen hat die Entwicklung apomitischer Marker ermöglicht. Biomarker bieten eine Idee für die Identifizierung von Apomikten, aber es scheint unrealistisch, in einer Vielzahl von Arten nach universellen Markergenen zu suchen. Es kann mit anderen Identifizierungsmethoden kombiniert werden, um Apomixis als Zusatz zu identifizieren.


Zusammenfassung – Agamospermy vs Apomixis

Agamospermie und Apomixis sind asexuelle Fortpflanzungsmethoden bei höheren Pflanzen. Agamospermie tritt überwiegend in Gymnospermen auf und führt zur Produktion von klonalen Samen. Im Gegensatz dazu kommt Apomixis überwiegend in Angiospermen oder Blütenpflanzen vor. Sie ersetzen die Blütenstruktur durch vegetative Teile wie die Zwiebeln. Dies ist also der Hauptunterschied zwischen Agamospermie und Apomixis. Beides sind jedoch Anpassungen, die Pflanzen zum Überleben und zum Erhalt ihrer genetischen Zusammensetzung zeigen.

Referenz:

1. „Asexuelle Fortpflanzung bei Agamospermie.“ Biologiediskussion, 27. August 2015, hier verfügbar.
2. „Parthenocarpy &Apomixis: Konzepte, Ähnlichkeiten, Unterschiede, Beispiele.“ Toppr, 20.09.2018, hier erhältlich.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. �” (CC0) über Pexels
2. “Poa bulbosa, vegetative Apomixis” Von Nadiatalent – Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia


Schlussfolgerungen

In unserem Verständnis von Apomixis bei Farnen wurden in den letzten zehn Jahren erhebliche Fortschritte erzielt. Von der Entdeckung neuer apomictischer Abstammungslinien bis hin zu umfassenden vergleichenden Studien, die die Auswirkungen von Apomixis auf die Diversifizierung bei Farnen untersuchen, hat jeder Beitrag dazu beigetragen, die Rolle der Apomixis in der Farnevolution zu klären und ihr hohes Vorkommen in diesen samenfreien Gefäßpflanzen zu erklären. Trotzdem ist der Fortpflanzungsmodus für die meisten Farne noch unbestimmt, und es bleibt noch viel zu erforschen bezüglich der Herkunft apomitischer Taxa (z. B. Häufigkeiten von autopolyploiden vs. allopolyploiden Linien Gastony & Windham, 1989 Barker et al., 2016) und der Bedeutung apomixis für Farnpopulationsdynamik, Kolonisation und Biogeographie und sogar Artbildung. Traditionelle morphologische und zytologische Techniken kombiniert mit neuen Technologien – z. B. Long-Read-Sequenzierung der nächsten Generation zur Beurteilung der Abstammung bei apomitischen Polyploiden (Rothfels et al., 2016) oder Sequenzierung des gesamten Genoms/der nächsten Generation zur Untersuchung der TE-Proliferation und DNA-Methylierung in apomictische Abstammungslinien – bieten spannende Perspektiven für zukünftige Studien zu Apomixis und ihrer Evolution bei Farnen.


→ Fortpflanzung ist der Prozess der kontinuierlichen Produktion von Nachkommen. Es ist ein wichtiger Weg zur Vermehrung und Verewigung von Arten.

→ Vermehrungsweisen bei Pflanzen lassen sich grob in zwei Gruppen einteilen:

→ Asexuelle Fortpflanzung oder Apomixis findet nur bei einem alleinerziehenden Elternteil statt. Es beinhaltet nicht die Bildung von Geschlechtsorganen, Meiose und Verschmelzung von Gameten.

→ Die Regeneration einer ganz neuen Pflanze aus vegetativen Pflanzenteilen wird als vegetative Vermehrung bezeichnet. Seine einzigartigen Eigenschaften von Pflanzen und können natürlich oder induziert sein.

→ Ausläufer, Rhizome, Zwiebeln, Hühneraugen und Knollen sind Vermehrungsmittel.

→ Schnitt, Schichtung, Pfropfung und Mikrovermehrung sind künstliche Mittel der vegetativen Vermehrung. Diese werden für kommerziell wichtige Anlagen verwendet.

→ Eine Population genetisch identischer Pflanzen, die von einem Individuum stammen, wird als Klon bezeichnet.

→ Pflanzen, die die Fähigkeit verloren haben, Samen zu produzieren, z.B. Banane, vermehren sich vegetativ.

→ Pfropfen ist die Technik zur Verbesserung der Pflanzensorten.

→ Die Blüten- und Blütenteile sind die Organe der sexuellen Fortpflanzung bei Angiospermen.

→ Die sexuelle Fortpflanzung beinhaltet die Meiose und die Verschmelzung von Gameten.

→ Die Blüte ist ein modifizierter Trieb mit Quirlen aus fortpflanzungsfähigen Blättern – Kelchblätter, Blütenblätter, Staubblätter und Fruchtblätter. Staubblatt und Fruchtblatt sind wesentliche Blütenteile Kelchblätter und Blütenblätter sind nicht wesentliche Blütenteile.

→ Der Kelch ist das Gewirr der Kelchblätter. Es hat eine grüne Farbe und schützt die anderen Teile der Knospe. Es verhindert eine schnelle Transpiration.

→ Corolla ist der Blütenwirbel. Es ist im Allgemeinen gefärbt, attraktiv und duftend. Es hilft bei der Bestäubung, indem es Bestäuber anzieht.

→ Das Androeceum ist das Gewirr der Staubblätter. Staubblatt besteht aus Filament und Staubbeutel. Staubbeutel sind zweilappig und enthalten Mikrosporangien (Pollensack). Mikrosporangien produzieren eine große Anzahl von Pollenkörnern.

→ Gynoeceum oder Stempel ist der Quirl der Fruchtblätter. Es besteht aus Eierstock, Griffel und Narbe.

→ Blüten, die sowohl Staubblätter als auch Stempel enthalten, werden als bisexuell oder zwittrig bezeichnet.

→ Narbe erhält Pollenkörner, Griffel bildet den Weg zum Eierstock, der Eierstock ist basal geschwollener Teil des Gynoeceums, der Samenanlagen enthält.

→ Die Samenanlage ist ein Integument-Megasporangium, in dem die Meiose auftritt und eine Megaspore gebildet wird. Es entwickelt sich zu einem Embryosack mit 8 Kernen.

→ Plazenta ist die Art und Weise, wie die Plazenta verteilt wird. In der Plazenta sind die Eizellen ausgesetzt.

→ Die 8 Kerne des monosporischen Embryosacks (z.B. Polygonum) sind so angeordnet, dass ein ausgewachsener weiblicher Gametophyt oder Embryosack enthält: Zwei Synergiden, ein einzelnes Ei, einen einzelnen Sekundärkern (2n) und drei Antipoden.,

→ Aus dehisierten Staubbeuteln werden reife Pollenkörner freigesetzt. Sie befinden sich in einem zweizelligen Stadium. Die Exine der Pollenkörner besteht aus Sporopollenin.

→ Bestäubung ist die Übertragung von Pollenkörnern auf die Narbe der Blüte.

→ Wenn die Pollenkörner von einer anderen auf die Narbe derselben Blüte übertragen werden, spricht man von Selbstbestäubung. Es tritt durch Autogamie und Geitonogamie auf.

→ Wenn Pollenkörner von der Anthere auf die Narbe der Blüte einer anderen Pflanze übertragen werden, spricht man von Fremdbestäubung. Es findet durch Wind, Wasser, Insekten, Tiere, Fledermäuse und Vögel statt.

→ Allogamie stellt Fremdbestäubung dar, bei der die genetische Rekombination gewährleistet ist.

→ Die auf der Narbe abgelagerten Pollenkörner nehmen nach gegenseitiger Anerkennung Wasser auf und keimen und bilden einen Pollenschlauch.

→ Der Pollenschlauch durchquert die Narbe und den Griffel und erreicht den Eierstock. Es dringt durch die Mikropyle in die Eizelle ein, dringt in den Embryosack ein und setzt zwei männliche Gameten frei.

→ Siphonogamie ist der Transport männlicher Gameten durch einen Pollenschlauch zum Ei. Es kommt in Angiospermen vor.

→ Angiospermen weisen eine doppelte Befruchtung auf.

→ Während der Befruchtung verschmilzt eine männliche Gamete mit dem Ei zu einer diploiden Zygote im Embryosack.

→ Zweite männliche Gamete verschmilzt mit zwei polaren Kernen, um innerhalb des Embryosacks einen triploiden primären Endospermkern zu erzeugen.

→ Nach der Befruchtung entwickelt sich die Eizelle zu einem Samen. Die diploide Zygote entwickelt einen Embryo und der triploide primäre Endospermkern bildet ein Endosperm.

→ Der Fruchtknoten reift zu einer Frucht heran.

→ Größe, Form und Farbe von Früchten und Samen variieren enorm.

→ In einem reifen Samen wird das Reserve-Nahrungsmaterial für die Embryonalentwicklung und den Lebensunterhalt gespeichert. In nicht-endospermischen Samen werden Samen in Keimblättern und in endospermischen Samen werden Samen in Endosperm gelagert.

→ Die Integumente der Samenanlage werden in Samenhüllen umgewandelt.

→ Alle Samen haben bestimmte Gemeinsamkeiten: einen Embryo, eingelagerte Nahrung und Schutzhüllen.

→ Samen sind das wichtigste Mittel zur Erhaltung der Art.

→ Der Embryo wird in Keimwurzel, Plumule und Keimblätter differenziert. Zweikeimblättrige Embryonen haben zwei Keimblätter und einkeimblättrige Embryonen haben ein einziges terminales Keimblatt.

→ Eine echte Frucht aus dem Eierstock besteht aus Samen und einer Fruchtwand. Die Fruchtwand ist dreischichtig - Epikarp, Mesokarp und Endokarp.

→ Samen können einige Zeit ruhen, bevor sie keimen und zu einer neuen Pflanze heranwachsen.

→ Amphimixis: Die normale sexuelle Fortpflanzung heißt

→ Amphimixis. Es beinhaltet Meiose und die Verschmelzung haploider Gameten.

→ Apomixis: Es ist die Substitution der üblichen sexuellen Fortpflanzung, die keine Meiose und Syngamie beinhaltet.

→ Autogamie: Autõgamie entsteht, wenn eine Blüte von ihrem eigenen Pollen bestäubt wird.

→ Apogamie: Es ist das Phänomen, bei dem ein Embryo aus einer beliebigen Zelle des Embryosacks (außer Ei) ohne Befruchtung gebildet wird.

→ Automixis: Es ist die Verschmelzung von Kernen, die sowohl aus derselben Zygote als auch aus derselben Meiose stammen.

→ Aleuronschicht: Es ist eine Schicht aus Aleuronkörnern (Proteinkörnern), die auf der äußeren Oberfläche von Samen und Mais usw. vorhanden sind.

→ Coleoptile: Die bedeckende Hülle der Plumule bei Monokotyledonen.

→ Coleorhiza: Die Schutzhülle der Keimwurzel bei Monokotyledonen.

→ Kallus: Die Masse undifferenzierter Zellen, die in einem Kulturmedium gebildet werden.

→ Gootee: Der in Lichi praktizierte Prozess der Luftschichtung, Promogran Datteln.

→ Pfropfen: Vorgang der Kombination von Merkmalen zweier verwandter Pflanzen mit vaskulärem Kambium.

→ Monogamie: Der Vorgang des Eindringens des Pollenschlauchs in die Eizelle durch die Integumente zur Befruchtung.

→ Nicht-rezidivierende Apomixis: Die Art der Apomixis, bei der das haploide Ei oder eine andere Zelle des haploiden Embryosacks ohne Befruchtung einen Embryo entwickelt.

→ Polliniurn: Pollenkörner, die in einem Pollensack enthalten sind, bleiben in einer einzigen Kornmasse namens Pollinium vereint.

→ Plazenta: Anordnung und Verteilung der Plazenta im Eierstock.

→ Parthenogenesis: Die Art der uniparentalen sexuellen Fortpflanzung, bei der aus einer unbefruchteten Eizelle ein Embryo entsteht.

→ PolyembryoflY: Das Phänomen der Bildung von mehr als einem Embryo pro Eizelle.

→ Pseudogamie: Das Phänomen, bei dem die Bestäubung für die Entwicklung apomitischer Embryonen erforderlich istò.

→ Scutellum: Einzelnes Keimblatt des Maiskorns.

→ Siphonogamie: Der Prozess des Transports männlicher Gameten in die Nähe der weiblichen Gameten durch Pollenschlauch.

→ Tapetum: Die Nährschicht der Zellen um die Pollensäcke in der Anthere.

→ Viviparie: Die Keimung von Samen innerhalb der Frucht, während sie noch an der Mutterwand befestigt sind.


Reproduktion in Pflanzen: 3 Modi | Planzenzucht

Der Fortpflanzungsmodus bei Nutzpflanzen kann grob in drei Kategorien eingeteilt werden: Vegetativ, Apomiktisch und Sexuell.

Modus # 1. Vegetativ oder asexuell:

Bei dieser Art der Vermehrung fungieren die vegetativen Teile der Pflanzen als Vermehrer anstelle von Samen. Dieser Modus wird hauptsächlich bei all den Pflanzen gefunden, bei denen kein Samenansatz vorhanden ist, ein langer Reproduktionszyklus und Heterozygotie vorhanden ist.

Als Fortpflanzungsorgane können folgende Organe fungieren:

Zur Vermehrung werden unterirdische modifizierte Stängel wie Rhizom (Ingwer, Kurkuma, Banane), Knolle (Kartoffel), Zwiebel (Zwiebel, Knoblauch), Mais (Colocasia, Yam), Stolon (Erdbeere), Saugnapf (Chrysantheme, Menthe) verwendet.

In vielen Obstkulturen werden die künstlich hergestellten Klone oder Stängelstecklinge als Vermehrungsmaterial verwendet. Bei Zuckerrohr werden die Knotenanteile der Stängel, bei Obstkulturen wie Mango, Litschi, Zitrone, Weintraube – die verschiedenen Methoden wie Schichtung, Pfropfung, Knospung angewendet, um den Stammklon zu erhalten.

3. Normaler oder modifizierter Stamm:

Als Vermehrungseinheiten werden normale Wurzeln von Holzapfel, Zitrus und vielen anderen Bäumen verwendet. Als Vermehrung werden modifizierte Wurzeln wie Knollenwurzel (Süßkartoffel), Faszikulierte Wurzel (Dahlie, Spargel) verwendet.

Bei einigen Pflanzen kann die zu kugeligen Zwiebeln modifizierte Blütenknospe, die als Bulbile bezeichnet wird, als Vermehrungseinheit verwendet werden.

Die ungeschlechtliche oder vegetative Fortpflanzung führt zur Verewigung desselben Genotyps mit großer Konservierung. Dies ist sehr vorteilhaft, da unabhängig vom Heterozygotiegrad des Genotyps eine große Anzahl genetisch identischer Individuen erhalten werden kann. Wenn ein Züchter in jeder Phase des Zuchtprogramms einen wünschenswerten Klon erhält, kann dieser durch vegetative Mittel erhalten werden.

Mutationszüchtung, d.h. die Suche nach erwünschten Mutanten sowohl durch natürliche als auch künstlich herbeigeführte Mutation ist bei vegetativ vermehrenden Pflanzen sehr hilfreich, da die sexuelle Fortpflanzung vermieden werden kann. Die Methode der polyploiden Züchtung ist auch nützlich, da die induzierte Knospe als Fortpflanzung verwendet werden kann und die Polyploidie ohne das Eingreifen von meiotischen Segregationsstörungen aufrechterhalten werden kann.

Modus # 2. Apomixis:

Apomixis ist das Phänomen, bei dem es zu keiner normalen Befruchtung der Eizelle und damit zu keiner normalen Entwicklung des Embryos aus der Eizelle kommt. Ein Embryo kann sich jedoch aus einer unbefruchteten Eizelle oder aus einer anderen Zelle als der Eizelle innerhalb des Embryosacks oder aus der Zelle außerhalb des Embryosacks entwickeln (Abb. 2.1).

Die von Apomixis produzierten Pflanzen werden als apomiktisch bezeichnet und es gibt zwei Arten: obligat, die nur apomitische Embryonen produziert, und fakultativ, die sowohl apomittische als auch normale Embryonen produziert. Dieses Phänomen, bei dem die Substitution des Sexualprozesses durch asexuelle Methoden erfolgt, wird als Apomixis (apo = weg von, mixis = Vermischungsakt) bezeichnet, die Pflanzen werden als apomiktisch bezeichnet.

Arten von Apomixis:

Nicht-rezidivierende Apomixis (haploide Samen-/Pflanzenbildung):

Hier entwickelt sich der Samen/die Pflanze aus der unbefruchteten Eizelle oder einer anderen unbefruchteten haploiden Zelle des Embryosacks. Bei dieser Art von Apomixis findet das erste Ereignis des normalen Sexualzyklus statt, die Meiose, der Embryosack wird normal gebildet, aber aus verschiedenen Gründen findet die Befruchtung nicht statt.

(ii) Unfähigkeit der Tube, ihren Inhalt zu entleeren

(iii) Keine Anziehung zwischen männlichen und weiblichen Kernen

(iv) Frühe Degeneration von Spermien

(v) Die Reifung von Eizelle und Sperma ist nicht synchronisiert. ,

(a) Haploide Parthenogenese:

Hier entwickelt sich aus einer unbefruchteten Eizelle des Embryosacks ein haploider Embryo, z.

Es ist die Entwicklung eines haploiden Embryos aus einer anderen haploiden Zelle des Embryosacks als der Eizelle. In Lilium martagon, Erythraea centaurium – werden zwei Pro-Embryonen gebildet, einer aus der befruchteten Eizelle (zygotische Zelle) und einer aus der synergiden Zelle (haploide Zelle).

Rezidivierende Apomixis:

Hier findet das meiotische Ereignis entweder in keiner somatischen Zelle statt oder die Meiozyten-Zelle durchläuft keine Meiose, wodurch der Embryosack nur mit diploiden Zellen produziert wird. Diese diploiden Zellen führen direkt zu diploiden Embryonen, den sogenannten Aposporen (Abb. 2.2).

(a) Generatives Apospory:

Die diploide Eizelle entwickelt sich ohne Befruchtung zum Embryo, eine besondere Varietät von Parthenium argentatum.

Die diploide Zelle des Nucellus oder Integuments entwickelt sich direkt zum diploiden Embryosack und der diploide Embryo wird aus der diploiden unbefruchteten Eizelle entwickelt. Dieses Phänomen findet sich bei Allium, Meliss, Crepis etc.

Dieser Begriff wird verwendet, um Pflanzen zu kategorisieren, die die Samengewohnheit für die Vermehrung haben, aber nicht durch den normalen Sexualzyklus, entweder Meiose oder Syngamie oder beide werden eliminiert. Dies schließt entweder die Embryonen ein, die sich aus Zellen des nicht reduzierten weiblichen Gametophyten entwickeln können oder direkt aus der diploiden sporophytischen Zelle der Eizelle, wie Nucellus oder Integumente. Diplosporie, Aposporie und Adventivembryonen, alle fallen in diese Kategorie.

Adventive Embryonie:

In diesem Fall wird die gametophytische Generation vollständig eliminiert. Es ist der vegetativen Vermehrung sehr nahe, aber die Pflanzen hier haben die Samenform beibehalten, dh der diploide Embryo entwickelt sich aus jeder diploiden Zelle außerhalb des Embryosacks, reift jedoch innerhalb des Embryosacks zum Embryo heran, der zygotische Embryo degeneriert oder konkurriert mit dem apomiktischen Embryo . Diese Art von Embryonen findet sich in Zitrusfrüchten, Mangos usw.

Hier differenziert sich das MMC in sexuelle Eizellen, aber es geht nicht in die Meiose ein, es produziert den Embryosack direkt durch mitotische Teilung, alle Zellen innerhalb des Embryosacks sind diploid und die Embryonen werden gebildet.

Apomiktische Pflanzen neigen dazu, die genetische Struktur zu bewahren und sind auch in der Lage, heterozygote Vorteile zu bewahren. Aufgrund des Verbots des Befruchtungsprozesses ist Apomixis der Weg zur Ausnutzung des mütterlichen Einflusses oder zur Aufrechterhaltung mütterlicher Individuen oder mütterlicher Eigenschaften.

Der Einsatz von Apomixis in der Pflanzenzüchtung lässt sich zusammenfassen:

1. Schnelle Vermehrung genetisch einheitlicher Individuen ohne jegliches Risiko der Segregation.

2. Heterosis oder Hybridvitalität kann für die wiederkehrende Produktion von Samen von F . verwendet werden1 Hybriden.

3. Von Generation zu Generation kann der mütterliche Effekt genutzt werden.

Modus # 3. Sexuell:

Dieser Reproduktionsprozess beinhaltet die Verschmelzung von männlichen und weiblichen Gameten und die Bildung von Samen, daher wird er als Amphimixis-Prozess bezeichnet. Je nach Art der Bestäubung können die Pflanzen in selbstbestäubende und fremdbestäubte Pflanzen eingeteilt werden.

Sexuell reproduzierende Nutzpflanzen produzieren eine besondere Struktur, genannt Blume, die die essentiellen Windungen wie Androeceum und Gynoeceum trägt. Androeceum besteht aus Staubblättern und Gynoeceum besteht aus Fruchtblättern. Die männlichen und weiblichen Gameten werden in Mikrosporen bzw. Megasporen produziert.

Die Produktion von Mikrosporen und Megasporen wird als Sporogenese bezeichnet. In einem anderen Lappen befinden sich Pollensäcke, die zahlreiche PMC (Pollenmutterzelle) enthalten, die eine Meiose durchmachen, Mikrosporen oder Pollen produzieren, der Prozess wird Mikrosporogenese genannt. Im Eierstock befinden sich die Eizellen, in denen die MMC (Megaspore Mutterzelle) Meiose durchläuft und 4 Megasporen produziert, von denen 3 degenerieren und eine überlebt. Dieser Prozess wird als Megasporogenese bezeichnet.

Während der Pollenreifung teilt sich der Mikrosporenkern mitotisch, um generativen und vegetativen Kern zu bilden. Der generative Kern teilt sich dann, um männliche Gameten oder Spermien zu bilden. Der Pollen zusammen mit dem Pollenschlauch und den Spermien wird als Mikrogametophyt bezeichnet und die Produktion von Spermien wird als Mikrogametogenese bezeichnet.

Der Kern der funktionellen Megaspore teilt sich dreimal hintereinander mitotisch, um acht Kerne zu produzieren, die sich im Embryosack anordnen. Der Embryosack enthält im Allgemeinen eine Eizelle, zwei Synergiden, zwei zentrale Kerne und drei Antipoden. Alle diese Zellen sind haploid und dieser Prozess wird als Megagametogenese bezeichnet.

Die Verschmelzung eines der beiden Spermien mit der Eizelle zu einer diploiden Zygote wird als Befruchtung bezeichnet, und die Verschmelzung der verbleibenden Spermien mit dem sekundären Kern, die zur Bildung des primären Endospermkerns führt, wird als Doppelbefruchtung oder Dreifachfusion bezeichnet.

Die Zygote teilt sich mitotisch, um einen ‘diploiden Embryo zu produzieren. Der primäre Endospermkern produziert Endosperm durch mitotische Teilung, der in Hülsenfrüchten vollständig resorbiert werden kann oder in Getreide Endospermsamen bilden kann.

Bedeutung bei der Generierung und Behebung genotypischer Variation:

Unter den geschlechtlich reproduzierten Nutzpflanzen gibt es zwei Kategorien, selbstbestäubende und fremdbestäubte. Beide Kategorien unterscheiden sich in ihrer genetischen Konstitution, da Selbstbestäubung zu Homozygotie führt, während Kreuzbestäubung zu Heterozygotie tendiert.

Bei Selbstbestäubung bleibt der Genotyp AA bzw. aa homozygot, wohingegen der Genotyp Aa im Verhältnis 1:1 in homozygot und heterozygot segregiert, dadurch wird in jeder Generation die Homozygotie um die Hälfte erhöht und die Heterozygotie um . reduziert eine Hälfte.

Aufgrund von Fremdbestäubung in der selbstbestäubten Kultur entwickelt sich die Heterozygotie, oder die Heterozygotie kann sich in einer Population durch natürliche Mutation entwickeln. Die Fremdbestäubung ist der Weg zur Entwicklung der Variationen im Genotyp und Phänotyp in einer Population.

Heterozygotie hilft bei der Entwicklung von Vitalität, die als Heterosis oder Hybridvitalität bekannt ist, während die Selbstbestäubung aufgrund des Erreichens der Homozygotie kontinuierlich die Zuchtdepression mit sich bringt.

In der Pflanzenzüchtung ist die Variation von Charakteren innerhalb der Population am meisten erwünscht. Der Züchter wird je nach Bedarf für diese Kultur einen bestimmten Charakter auswählen. Daher sollten die Charaktere, die ausgewählt werden, über Generationen vererbbar sein.

Der gesamte Vererbungsmechanismus hängt vom Verhalten der Chromosomen ab, die die Gene tragen. Variationen entstehen durch Chromosomenumlagerung, genetische Rekombination, Mutation, strukturelle und numerische Veränderungen des Chromosoms.

Bei der Vererbung sind die Chromosomen wichtig, da ihre Verteilung in den Keimzellen den spezifischen Vererbungscharakter der Nachkommen bestimmt. Die erblichen Merkmale können durch ein einzelnes Gen oder durch mehrere Gene reguliert werden. Das Vererbungsmuster eines bestimmten Charakters wird durch Nachkommentests untersucht, die ein grundlegendes Verfahren in der Pflanzenzüchtung sind.

In einem Zuchtprogramm werden immer die überlegenen Charaktere ausgewählt, die durch ein dominantes Gen kontrolliert werden können oder nicht. Abhängig davon, dass die Homozygotie oder Heterozygotie in einer Population erwünscht ist, d. h. wenn der erbliche Charakter durch ein dominantes Gen kontrolliert wird, wird Heterozygotie erreicht, aber wenn der Phänotyp durch ein rezessives Gen kontrolliert wird, ist Homozygotie in einer Population wünschenswert.

Die Gene befinden sich auf Chromosomen, das Rekombinationsphänomen während der meiotischen Kreuzung tauscht die chromosomalen Segmente aus, die die genetische Verteilung steuern. Die Gene sind die Determinanten für einen bestimmten Charakterausdruck. Je nach ihrer Exprimierbarkeit werden die dominante und rezessive Natur bestimmt, die Gene kommen immer in den als Allele bezeichneten alternativen Formen vor.

Aufgrund von Mutationen können Genveränderungen auftreten, die auch vererbbar oder nicht vererbbar sein können. Wenn die Veränderung dauerhaft ist und den Ausdruck der phänotypischen Charaktere verändert und wenn sie durch nachfolgende Generationen vererbt wird, dann spielt Mutation eine wichtige Rolle in der Pflanzenzüchtung.

Wenn in der Pflanzenzüchtung ein Züchter einen bestimmten Modus des Züchtungsprogramms auswählt, beeinflusst dies die Festlegung der genetischen Kriterien in dieser Population, wenn er einen bestimmten wünschenswerten Charakter auswählt.

Normalerweise können in einer Population alle Merkmale gleichmäßig verteilt sein oder die dominanten Merkmale überwiegen, aber immer wenn ein Züchter ein bestimmtes Kriterium wählt, ändert sich die genetische Komponente dieser Population. Ein bestimmtes Gen hat den Vorteil, dass es in dieser Population fixiert wird.

Angenommen, in einem Zuchtprogramm von Gerste ist ein Züchter selektiv für die “weiße und glatte Granne” Charakter, beide sind rezessiv, so dass in einem dihybriden Kreuzungsprogramm nur eine von 16 Pflanzen diesen Charakter trägt und dann die Selbstbesiedelung dieser Pflanze zu einer homozygoten Population führt, was den gesamten genetischen Bestandteil der Population verändert.

Die Rückkreuzung ist auch ein weiteres Phänomen der Veränderung und Fixierung genetischer Bestandteile in einer Population. Der Elternteil mit wünschenswerteren Merkmalen wird als wiederkehrender Elternteil in einem Rückkreuzungsprogramm verwendet, das die Homozygotie aufgrund wiederholter Rückkreuzung entwickelt. Das Rückkreuzungsprogramm wird eher gewählt, wenn der von rezessiven Genen kontrollierte Charakter in einer Population gesucht wird.

Beim Dihybrid-Kreuzungsprogramm ist der homozygot rezessive nur einer von sechzehn, aber bei einem Rückkreuzungsprogramm ist es einer von vier. Daher ist die große Populationszahl nicht erforderlich, um die homozygote Linie zu erhalten.


Klasse 12 Biologie Kapitel 2 Apomixis

Zerlegen wir das Wort Apomixis in zwei Teile 𠆊po’ und ‘mixis’, wobei 𠆊po’ weg von und ‘mixis’ ‘mixing’ im Griechischen bedeutet. Geprägt von dem berühmten Botaniker Hans Winker, wird Apomixis als Samenbildung ohne Befruchtung definiert. Da es keine normale sexuelle Fortpflanzung gibt und keine Befruchtung stattfindet, wird dies als Hinweis auf den asexuellen Prozess beschrieben. Fassen wir die asexuelle Fortpflanzung zusammen, das heißt, neue Nachkommen werden von einem einzigen Elternteil produziert.

Apomixis

Die folgenden sind wichtige Konzepte, die die Grundlage von Apomixis bilden.

  • Während der sexuellen Fortpflanzung erfolgt die Befruchtung durch die Verschmelzung von männlichen und weiblichen Gameten, um eine Zygote zu bilden. Während dieses Prozesses kommt es zur Kombination der genetischen Informationen von zwei Individuen unterschiedlichen Typs (Geschlecht). Überlegen Sie nun, ob die ungeschlechtliche Fortpflanzung eine genetische Mutation aufweisen kann? Die Antwort ist definitiv nein. Daraus können wir schließen, dass Apomixis niemals zu genetischer Rekombination und Variabilität in der Population führen kann. 
  • Die von Apomixis produzierten Nachkommen unterliegen keinem Genfluss, daher kann eine schnelle Entwicklung reiner Linien durch haploide Parthenogenese, d. h. ein einzelner Chromosomensatz, erreicht werden
  • In höheren Pflanzen ist Apomixis sehr verbreitet. Pflanzen aus mehr als 35 Familien sind als apomiktisch bekannt.

Arten von Apomixis

Apomixis kann basierend auf folgenden klassifiziert werden 

Beteiligte Zelle 

Es kann weiter in folgende Typen unterteilt werden 

  • Parthenogenese : wo sich der Embryo aus einer Eizelle entwickelt 
  • Diplosporie : Entweder durch mitotische Teilung oder durch Unterbrechung der Meiose entsteht der Embryosack aus der Megasporenmutterzelle.

Es gibt diplospory Apomixis: Taraxacum, Ixeris und Antennaria. 

Taraxacum: Die meiotische Prophase beginnt, aber dann wird die Phase abgebrochen, was zu zwei nicht reduzierten Dyaden führt, von denen eine durch Mitose zum Embryosack führt 

Lxeris : Zwei weitere mitotische Teilungen der Kerne führen zu einem achtkernigen Embryosack, der einer Gleichungsteilung nach der meiotischen Prophase folgt. 

Antennen: Megagametophyt wird aus den insgesamt drei mitotischen Abteilungen gebildet.

- Apogamie apomixis : Der Embryo stammt aus Synergiden oder Antipodenzellen und entwickelt sich aus den normalen Zellen des Embryosacks. 

  • Aposporie : Kernzellen führen zum apomictischen Embryosack. Dieser Embryosack ist als Aposporosinitialen bekannt, die sich von den ameiotischen Megasporozyten unterscheiden. Aposporos-Initialen differenzieren und durchlaufen eine Mitose, um einen Embryosack zu produzieren. Es kommt vor allem in höheren Pflanzen vor.

 Hinweis : Die Initiation des Embryosacks kann neben einem sexuellen auftreten oder die Bildung des sexuellen Embryosacks hemmen. 

  • Adventive Embryonie : Auch bekannt als sporophytische Apomixis. Bei Adventiv werden embryonale Embryonen direkt aus dem Nucellus oder der Hülle der Eizelle produziert. Einige prominente Beispiele, die beobachtet werden, sind Arten von Garcinia, Mangifera indica usw.

Auftreten

Auf der Grundlage des Auftretens wird es in rezidivierende Apomixis und nicht rezidivierende Apomixis eingeteilt.

  • Rezidivierende Apomixis : Auch als gametophytische Apomixis bekannt, bei dieser sind sowohl die Eizelle als auch der Embryo diploid und der Embryo entwickelt sich aus der Megasporenmutterzelle.
  • Einmalige Apomixis : Bei nicht rezidivierender Apomixis sind sowohl die Eizelle als auch der Embryo haploid und der Embryo entwickelt sich ohne Befruchtung direkt aus einer Eizelle.

Frequenz

  • Obligatorische Apomixis : In Obligate apomixis , the reproduction takes place by apomictic means 

- Facultative apomixis : In Facultative apomixis , the process of reproduction is carried out by both apomictic and sexual means. 

As mentioned above, there are 35 plant families in which apomixis is found.Let&aposs look into some examples :

Sorbus, brambles, hawthorns, shadbush, and blackberries, hawkweeds, meadow grasses, mat grass, etc.

Applications 

The apomixis has application in the produce sector. Some are mentioned as follows :

  1. Maintaining purity : In case of obligate apomixis, the characteristics of the mother plant are retained. This helps to carry the same genotype through several generations.
  2. Conservation of heterosis : In apomixis, there is no segregation. Also, obligate recurrent apomixis conserves hybrid vigor. So, heterosis is easily conserved.
  3. Pure lines development : Haploid plants are produced through haploid apogamy and parthenogenesis. These plants, after being treated by colchicine, produce pure lines. These help in getting higher yields.
  4. Hybrid Seed Production : Apomixis makes hybrid seed production a very easy process. Without any crossing, seeds are produced automatically through apomictic means. After the development of a hybrid, the hybrid seed production occurs automatically.

Advantages of Apomixis

The following are the advantages of Apomixis:

  1. Heterozygotic advantages are preserved for many generations in apomictic plants as the genetic structure is conserved. This helps in maintaining uniformity in generations for both homo and heterozygosity.
  2. Genetically uniform progenies can be produced rapidly without segregating them.
  3. Apomixis also affects efficient exploitation of the maternal characteristics in the resulting progenies.

Significance of Apomixis

Apomixis has a huge significance in the plant breeding industry as this method helps in developing seeds without fertilization. The hybrid seeds produced by this method are cost efficient and also give large scale production in a lesser amount of time. This helps to increase the yield. Also, apomixis does not involve cross-fertilisation, so it helps to retain the good characteristics of the crop plants.

Sample Questions on Apomixis

Ques. What are some of the salient features of recurrent and non-recurrent apomixis?

Ans. In Recurrent apomixis, the diploid cells develop an embryo-sac without disturbing the chromosome number. All the plants produced by this type of apomixis have 2n number of chromosomes and are very fertile.

In Non-recurrent apomixis, the haploid cells develop the embryo-sac. All the plants produced by this type of apomixis are haploid and sterile. This is widely used for developing inbred lines and also includes haploid apogamy and haploid parthenogenesis.

Ques. What are the limitations of apomixis?

Ans. Ineffective selection : Due to the lack of heritable variation, the plants have the same genotype, that is either homozygous or heterozygous.

Frequency is low : The apomictic lines are found in very few crop plants with low frequency. However, frequency is more in case of fruit crops.

Genetic diversity : Low genetic diversity is found in obligate apomictic lines. However, apomictic lines are highly uniform genetically.

Lack of gene flow : Due to the occurence of recombinations in apomictic populations, there is a lack of gene flow.

Ques. What are the benefits of apomixis?

Ans. Apomixis produces new generations of plants which are very identical to the parent plants. This is very cost efficient as well as time efficient in faster production of feed and fiber around the world. This preserves good character over generations and also allows the introduction of other desirable characters. 


Apomixis and Polyembryony in Flowering Plants

In flowering plants, the term “apomixis” is commonly used in a restricted sense to mean agamospermyi. There may be apommixis than one egg cell in an embryo sac or more than one embryo sac in an ovule. In non-recurrent agamospermy, the embryo is haploid. See also androgenesis and androclinesis described below, a type of male apomixis that occurs in a conifer, Cupressus dupreziana.

They are, therefore, preferred. The present report is a part of our study on the reproductive biology of a traditional Indian medicinal plant, Commiphora wightiia source of guggul steroids.

Polyembryony – Wikipedia

Leave a Reply Click here to cancel reply. The gametophytes of bryophytesand less commonly ferns and lycopods can develop a group of cells that grow to look like a sporophyte of the species but with the ploidy level of the gametophyte, a phenomenon known as apogamy.

Formation of embryo directly from diploid egg without fertilization is called diploid parthenogenesis, e.

In the observed seed primordia, after a relatively long quiescent period, the zygote developed into a sexual embryo concurrently with adventitious apomictic embryos which developed from nucellus cells.

TaARF4 genes are linked to root growth and plant height in wheat. In plants with independent gametophytes notably ferns polyrmbryony, the term is still used interchangeably with “apomixis”, and both refer to the formation of sporophytes by parthenogenesis of gametophyte cells. PlantsReproduction in Plants. Significance of Pollen-Pistil Interaction to Plants. Polyembryony is the phenomenon of two or more embryos developing from a single fertilized egg.

Gametophytic apomixis in aand plants develops in several different ways.

The number of embryos per seed varied between fruits and individuals but was significantly higher in seeds from cross-pollinations than from selfs, although fruit and seed set after crosses aplmixis much lower than after selfs. Polyembryony is widely distributed in populations some km distant, and only one strictly monoembryonic individual was observed during the study. An unusual feature of the female nine-banded armadillo’s reproductive tract may explain why her litters consist of four genetically identical offspring”.

Formation of extra embryos through sporophytic budding is called adventive polyembryony.

For English speakers, Maheshwari [8] is very poleymbryony. This definition notably does not mention meiosis. Receive exclusive offers and updates from Oxford Academic. There are two conditions that are expected to promote the evolution of polyembryony: Maheshwari [8] used the following simple classification of types of apomixis in flowering plants:.

Surrogate mother for endangered Cupressus “. Although agamospermy could theoretically occur in gymnospermsit appears to be absent in that group.