Distyly - Distyly

Distyly je typ heterostyly ve kterém rostlina předvádí vzájemná herkogamie. Tento šlechtitelský systém je charakterizován dvěma samostatnými květinovými morfy, kde jednotlivé rostliny produkují květiny, které mají buď dlouhé styly, nebo krátké tyčinky (tradičně se označuje jako „špendlík“, moderní názvosloví je označuje jako „dlouhotrvající“ nebo „L-morf „květiny), nebo které mají krátké styly a dlouhé tyčinky (tradičně označované jako„ thrum “, moderní nomenklatura je označuje jako„ květiny s krátkou morfou “nebo„ S-morph “).[1] Distyly však může odkazovat na jakoukoli rostlinu, která má dvě morfy, pokud je splněna alespoň jedna z následujících charakteristik mezi květinami produkovanými různými rostlinami; je rozdíl v styl délka, vlákno délka, pyl velikost nebo tvar nebo povrch stigma.[2] Nejpodivnější rostliny jsou nekompatibilní takže nemohou oplodnit vajíčka ve svých vlastních květinách. Konkrétně tyto rostliny vykazují intra-morphovou nekompatibilitu, květy stejného stylu morph jsou nekompatibilní.[3]

Schéma obou odporných morfů
Příklad distyly v Primuli. A. L-morph (pin), B. S-morph (thrum) 1. okvětní lístek. 2 sepal. 3 prašník. 4 pestíky

Pozadí

Ve studii o Primula veris bylo zjištěno, že špendlíkové květy vykazují vyšší míru samoopylení a zachycují více pylu než morph morph.[4] Odlišný opylovače vykazují různé úrovně úspěchu při opylování různých Primulka morphs, délka hlavy nebo proboscis opylovače je pozitivně korelována s příjmem pylu z dlouhých stylizovaných květů a negativně korelována s absorpcí pylu na krátkých stylizovaných květinách.[5] Opak je pravdou pro opylovače s menšími hlavami, jako jsou včely, které přijímají více pylu z krátkosrstých morfů než z dlouhých.[5] Diferenciace v opylovačích umožňuje rostlinám snížit úrovně intra-morphového opylování.

Charles Darwin poprvé v roce 1877 ve své knize uvedl vzdálený vědecký popis Různé formy květin na rostlinách stejného druhu.[6]

Modely evoluce

Existují dva hlavní hypotetické modely pro pořadí, ve kterém se rysy distyly vyvinuly, dále jen „model vyhýbání se samoobsluze“. [7] a „model přenosu pylu“. [8]

  1. Model vyhýbání se samoobsluze naznačuje, že se nejprve vyvinula samoinkompatibilita (SI), poté morfologický rozdíl. Bylo navrženo, že mužská složka SI se bude vyvíjet nejprve recesivní mutací, poté ženské charakteristiky prostřednictvím dominantní mutace a nakonec se mužské morfologické rozdíly budou vyvíjet prostřednictvím třetí mutace.[7]
  2. Model přenosu pylu tvrdí, že morfologické rozdíly se vyvinuly jako první, a pokud druh čelí inbrední deprese, může vyvinout SI.[8] Tento model lze použít k vysvětlení přítomnosti vzájemnosti herkogamie u kompatibilních druhů.[9]

Genetická kontrola disty

A supergen, nazvaný samo-nekompatibilita (nebo S-) místo, je zodpovědný za výskyt disty.[9] The S-lokus se skládá ze tří těsně spojených genů (S-genes) které oddělit jako jedna jednotka.[9] Jeden S-gen ovládá všechny ženské aspekty distyly, jeden gen, který ovládá mužské morfologické aspekty, a jeden gen, který určuje mužské typ páření.[10] S-morph je hemizygotní pro S-lokus a L-morph nemá alelický protějšek [9]. Hemizygotická povaha S-lokus byl zobrazen v Primulka [11] , Linum [12], Fagopyrum [13], a Turnera.[14] The S-loci z Primulka [15] a Turnera [14] byly úplně popsány, což znamená vše S-byly identifikovány geny.

Přítomnost S-místo má za následek změny genová exprese mezi dvěma květinovými morfy, jak bylo prokázáno použitím transkriptomické analýzy z Lithospermum multiflorum [16] , Primula veris,[15] Primula oreodoxa [17], Primula vulgaris [18] a Turnera subulata.[19]

Seznam rodin se strašlivými druhy [4]

Reference

  1. ^ Lewis, D. (1942). "Fyziologie neslučitelnosti u rostlin. I. Vliv teploty". Sborník královské společnosti v Londýně. Série B, Biologické vědy. 131 (862): 13–26. Bibcode:1942RSPSB.131 ... 13L. doi:10.1098 / rspb.1942.0015. ISSN  0080-4649. JSTOR  82364. S2CID  84753102.
  2. ^ Muenchow, Gayle (srpen 1982). „Model ztráty alel pro vývoj distyly“. Dědičnost. 49 (1): 81–93. doi:10.1038 / hdy.1982,67. ISSN  0018-067X.
  3. ^ Barrett, Spencer C. H .; Cruzan, Mitchell B. (1994), „Incompatibility in heterostylous plants“, Pokroky v buněčné a molekulární biologii rostlin, Springer Nizozemsko, s. 189–219, doi:10.1007/978-94-017-1669-7_10, ISBN  978-90-481-4340-5
  4. ^ A b Naiki, Akiyo (2012). "Heterostyly a možnost jejího rozpadu polyploidizací". Biologie druhů rostlin. 27: 3–29. doi:10.1111 / j.1442-1984.2011.00363.x.
  5. ^ A b Deschepper, P; Brys, R; Jacquemyn, H (01.03.2018). „Dopad květinové morfologie a složení komunity opylovačů na přenos pylu ve vzdálené Primula veris“. Botanical Journal of the Linnean Society. 186 (3): 414–424. doi:10.1093 / botlinnean / box097. ISSN  0024-4074.
  6. ^ Darwin, Charles (1877). Různé formy květin na rostlinách stejného druhu od Charlese Darwina.. D. Appleton a spol. OCLC  894148387.
  7. ^ A b Charlesworth, D .; Charlesworth, B. (říjen 1979). „Model pro vývoj distyly“. Americký přírodovědec. 114 (4): 467–498. doi:10.1086/283496. ISSN  0003-0147.
  8. ^ A b Lloyd, D. G .; Webb, C. J. (1992), Barrett, Spencer C. H. (ed.), „Výběr heterostyly“, Evoluce a funkce heterostyly, Berlín, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 15, str. 179–207, doi:10.1007/978-3-642-86656-2_7, ISBN  978-3-642-86658-6, vyvoláno 2020-10-30
  9. ^ A b C d Barrett, Spencer C. H. (listopad 2019). "'Nejsložitější uspořádání manželství: nedávný pokrok v heterostyly a nevyřešené otázky “. Nový fytolog. 224 (3): 1051–1067. doi:10.1111 / nph.16026. ISSN  0028-646X.
  10. ^ Kappel, Christian; Huu, Cuong Nguyen; Lenhard, Michael (2016-12-16). „Povídka se prodlužuje: nedávný pohled na molekulární základy heterostyly“. Journal of Experimental Botany. 68 (21–22): 5719–5730. doi:10.1093 / jxb / erx387. ISSN  0022-0957.
  11. ^ Li, Jinhong; Cocker, Jonathan M .; Wright, Jonathan; Webster, Margaret A .; McMullan, Mark; Dyer, Sarah; Swarbreck, David; Caccamo, Mario; Oosterhout, kohoutek; Gilmartin, Philip M. (02.12.2016). „Genetická architektura a vývoj supergenu lokusu S v Primula vulgaris“. Přírodní rostliny. 2 (12): 1–7. doi:10.1038 / nplants.2016.188. ISSN  2055-0278.
  12. ^ Ushijima, Koichiro; Nakano, Ryohei; Bando, Mayu; Shigezane, Yukari; Ikeda, Kazuo; Namba, Yuko; Kume, Saori; Kitabata, Toshiyuki; Mori, Hitoshi; Kubo, Yasutaka (2012). „Izolace genů souvisejících s květinovým morfem v heterostylním lnu (Linum grandiflorum): genetický polymorfismus a transkripční a post-transkripční regulace lokusu S“. The Plant Journal. 69 (2): 317–331. doi:10.1111 / j.1365-313X.2011.04792.x. ISSN  1365-313X.
  13. ^ Yasui, Yasuo; Mori, Masashi; Aii, Jotaro; Abe, Tomoko; Matsumoto, Daiki; Sato, Shingo; Hayashi, Yoriko; Ohnishi, Ohmi; Ota, Tatsuya (2012-02-01). „S-LOCUS EARLY FLOWERING 3 je exkluzivně přítomen v genomech krátkosrstých pohankových rostlin, které vykazují heteromorfní samo-nekompatibilitu“. PLOS ONE. 7 (2): e31264. doi:10.1371 / journal.pone.0031264. ISSN  1932-6203. PMC  3270035. PMID  22312442.
  14. ^ A b Shore, Joel S .; Hamam, Hasan J .; Chafe, Paul D. J .; Labonne, Jonathan D. J .; Henning, Paige M .; McCubbin, Andrew G. (2019). „Dlouhý a krátký S-lokus v Turnera (Passifloraceae)“. Nový fytolog. 224 (3): 1316–1329. doi:10,1111 / nph.15970. ISSN  1469-8137.
  15. ^ A b Nowak, Michael D; Russo, Giancarlo; Schlapbach, Ralph; Huu, Cuong Nguyen; Lenhard, Michael; Conti, Elena (prosinec 2015). „Koncept genomu Primula veris poskytuje pohled na molekulární základ heterostyly.“. Genome Biology. 16 (1): 12. doi:10.1186 / s13059-014-0567-z. ISSN  1474-760X. PMC  4305239. PMID  25651398.
  16. ^ Cohen, James I. (2016-12-23). „Sekvenování de novo a srovnávací transkriptomika květinového vývoje distyózního druhu Lithospermum multiflorum“. Hranice ve vědě o rostlinách. 7. doi:10.3389 / fpls.2016.01934. ISSN  1664-462X. PMC  5179544. PMID  28066486.
  17. ^ Zhao, Zhongtao; Luo, Zhonglai; Yuan, Shuai; Mei, Lina; Zhang, Dianxiang (prosinec 2019). „Globální transkriptomové a genové koexpresní síťové analýzy vývoje distyly v Primula oreodoxa“. Dědičnost. 123 (6): 784–794. doi:10.1038 / s41437-019-0250-r. ISSN  0018-067X. PMC  6834660. PMID  31308492.
  18. ^ Burrows, Benjamin; McCubbin, Andrew (červen 2018). "Zkoumání diferencované exprese regulované S-Locusem u vývoje květu Primula vulgaris". Rostliny. 7 (2): 38. doi:10,3390 / rostliny7020038. PMC  6027539. PMID  29724049.
  19. ^ Henning, Paige M .; Shore, Joel S .; McCubbin, Andrew G. (06.06.2020). „Transcriptome and Network Analýzy of Heterostyly in Turnera subulata Provide Mechanistic Insights: Are S-Loci a Red-Light for Pistil Elongation?“. Rostliny. 9 (6): 713. doi:10,3390 / rostliny9060713. ISSN  2223-7747. PMC  7356734. PMID  32503265.