APOMIXIS: TIPURI, MECANISM, IMPORTANȚĂ ȘI EXEMPLE - ŞTIINŢĂ - 2025

Apomixisul este o formă de reproducere asexuată a anumitor specii prin semințe. Rezultatul său este o generație genetic identică cu planta mamă. Sensul etimologic al apomixisului provine din grecescul „apo” care înseamnă - lipsă sau absență - și „mixis” care indică - amestec sau unire. Într-adevăr, în apomixis unirea gametelor masculin și feminin nu are loc pentru formarea embrionului.

Plantele apomictice nu exprimă avantajele adaptative - din punct de vedere evolutiv - pe care le oferă reproducerea sexuală. Cu toate acestea, apomixisul este un mecanism care permite menținerea genotipurilor adaptate condițiilor specifice de mediu.

Păpădia (Taraxacum officinalis) este una dintre principalele specii apomictice. Sursa: pixabay.com

În apomixis, mecanismul de reproducere ocolește procesul sexual și permite plantei să se înmulțească prin semințe. În acest proces, nu apare meioza, formarea embrionilor din fertilizare și crearea unui endosperm viabil.

Semințele plantelor apomictice sunt formate din țesutul matern al ovulului, ocolind meioza și fertilizarea. Acest tip de reproducere este frecvent la majoritatea speciilor din familia Poaceae, precum și la genurile Asteraceae, Rosaceae și Rutaceae.

Dacă această capacitate ar putea fi transferată către culturi de interes agronomic, precum porumb și grâu, ar deveni o bucată utilă de îmbunătățire genetică, deoarece utilizarea acesteia ar favoriza cantitatea și calitatea alimentelor obținute din genotipurile superioare.

Tipuri

Se cunosc trei mecanisme diferite prin care plantele se reproduc prin apomixis. Apomixie gametofitică datorată diplosporiei și aposporiei și apomixului sporofitic sau a embrionului adventic.

Diplosporia

Diplosporia este un mecanism de reproducție asexuală sau apomixis în care embrionul provine dintr-un sac de embrion redus. Ca urmare, noul embrion are același număr cromozomial ca și planta mamă de origine.

Este un proces care se produce atunci când celula mamă a sacului embrionar sau gametofitul feminin se dezvoltă direct din embrion. Cunoscut și sub denumirea de partenogeneză diploidă, se caracterizează prin prezența unui embrion diploid.

Aposporia

Aposporia este un mecanism de reproducere apomictic sau asexual în care sacul embrionar provine din celule somatice. Sacul de embrion provine de la unele celule somatice situate în integumentul sau nucela care înconjoară celula stem a sacului embrionar.

În acest caz, se dezvoltă un gametofit, dar nu apare meioza; embrionul este de asemenea diploid. În acest proces, nu există o reducere a numărului cromozomial, care este completat de partenogeneză sau dezvoltarea apomictică a ovulului.

Paspalum dilatatum, o specie aposporică. Sursa: Jebulon

Embrion aventuros

Numit embrion nucelar sau apomixis sporofitic, este un tip de reproducere asexuală prin semințe sau apomixis frecvent în citrice. În acest caz, nu se observă formarea unui sac de embrion, deoarece embrionul se dezvoltă dintr-un sporofit diploid.

De fapt, embrionul provine dintr-o celulă somatică la nivelul ovulului plantei-mamă. Mai târziu, se dezvoltă prin divizii mitotice consecutive, nu are loc nici procesul de meioză, nici formarea gametofitului feminin.

Mecanism

Apomixisul este rezultatul modificării anumitor etape ale proceselor embrionare care sunt fundamentale pentru reproducerea sexuală. În acest caz, reducerea numărului de cromozomi și procesul meiotic, inclusiv unirea aleatorie și fuziunea gameților.

Într-adevăr, în timpul apomixisului aceste schimbări embrionare reușesc să dezactiveze procesul meiotic și produsele sale. De asemenea, ei evită sau înlocuiesc procesul de fertilizare prin dezvoltarea partenogenetică.

În apomixis există patru procese embrionare care o disting de reproducerea sexuală:

Apomeiosis

Este un proces care se produce atunci când se formează structuri sporofitice fără reducerea sau degenerarea meiotică a macrosporei -megaspore. Constituie simplificarea procesului meiotic și apar atât în ​​diplosporia, cât și în aposporia.

Dezvoltarea sacului embrionar

În apomixis, celulele ne reduse citologic (2 ⁿ ) au capacitatea de a dezvolta sacul embrionar. În cazul speciilor apomictice aposemice, sacul embrionar se dezvoltă din partea interioară a primordiului seminal sau nucelei.

Partenogeneză

Proces embrionar care are ca rezultat formarea embrionului direct din celula de ou, fără fertilizare prealabilă. Adică dezvoltarea apomictică a ovulului pentru formarea unei plante noi dintr-un ovul nefertilizat.

Procesul de embrion aventuros este frecvent în citrice. Sursa: pixabay

Pseudogamy

Proces legat de acele plante apomictice care necesită polenizare, în ciuda faptului că acestea se dezvoltă fără fertilizarea celulei mamă. Endosperma este formată din fuziunea gametului masculin cu nucleele polare ale celulelor sacului embrionar.

De fapt, în procesele de apomixie gametofitică, fuziunea gameților feminin și masculin sau dubla fertilizare este suprimată. Cu toate acestea, chiar dacă fertilizarea nucleelor ​​polare este anulată, endosperma se dezvoltă independent.

Importanţă

Apomixis este o tehnică eficientă pentru a produce semințe și specii noi într-un timp scurt. De fapt, permite crearea de noi soiuri hibride cu randamente mai bune și o calitate fenotipică mai mare.

Prin apomixis este prevenită pierderea anumitor caractere specifice în hibrizi. Fiind un mecanism funcțional pentru producerea plantelor fără boli și obținerea unor randamente și productivități mai mari ale culturilor.

Exemple

Taraxacum officinalis (păpădie) este unul dintre cele mai frecvente exemple de plante apomictice. În această privință, apomixele apar frecvent la plantele din familiile Poaceae - ierburi -, Rosaceae și Compușe -asteraceae -.

În compozite sau asteracee, apomixul este forma ineludabilă de reproducere a majorității speciilor. Dimpotrivă, în Poaceae și Rosaceae, apomixisul alternează cu reproducerea sexuală - apomixis facultativ -.

Mai exact, apomixul apare la mai multe genuri; Achillea, Arnica, Brachycome, Crepis, Conyza, Erigeron, Eupatorium, Hieracium, Parthenium și Taraxacum.

La poaceae, apomixisul a fost identificat inițial în genul Poa, mai târziu a fost descris în diferite panicee și andropogonee. Printre genurile Poaceae, se pot remarca Bothriochloa, Capillipedium, Cenchrus, Dichanthium, Heteropogon, Paspalum, Setaria, Sorghum și Themeda.

Iarba plânsă (curvula Eragrostis). Sursa: USDA NRCS Tucson PMC

Iarba plânsă (Eragrostis curvula) este o sursă de hrană care permite creșterea producției de carne de vită. Una din formele sale de reproducere este prin apomixisul diplosoric, care poate fi obligatoriu sau facultativ.

Alte exemple de plante apomictice sunt localizate în genurile Sorbus - serbales - și Crataegus - spini - din familia Rosaceae. La fel ca și speciile Rubus fruticosus (crampele) și genul plantelor cu flori Hieracium aparținând familiei Asteraceae.

Referințe

1. Aguilera, PM (2013). Genetica și localizarea locusului apomixis la speciile din grupul Plicatula din Paspalum L. dezvăluite prin tehnici moleculare. (Teza de absolvire) Universitatea Națională de Nord-Est. Facultatea de Științe Agricole. Institutul Botanic de Nord-Est (IBONE-CONICET).
2. Apomixis (2018) Wikipedia, Enciclopedia gratuită. Recuperat la adresa: es.wikipedia.org
3. Ferrari Felismino, Mariana, Pagliarini, Maria Suely și Borges do Valle, Cacilda. (2010). Comportamentul meotic al hibrizilor interspecifici între Brachiaria ruziziensis sexuală tetraploidizată artificial și apomictica tetraploidă B. brizantha (Poaceae). Scientia Agricola, 67 (2), 191-197.
4. Martínez, EJ (2001). Moștenirea reproducerii apomictice și identificarea markerilor moleculari legați de personaj în Facultatea de Științe Exacte și Naturale Paspalum notatum (teza de absolvire). Universitatea din Buenos Aires
5. Meier, MS, Zappacosta, DC, Selva, JP, Cervigni, G., & Echenique, CV (2008). Apomixis, studiul său și utilizările posibile. AgroUNS, Anul V, Nº 9. pp. 10-13.
6. Quero Carrillo, AR, Enríquez Quiroz, JF, Morales Nieto, CR, & Miranda Jiménez, L. (2010). Apomixis și importanța sa în selecția și îmbunătățirea ierburilor tropicale: revizuire. Revista mexicană de științe zootehnice, 1 (1), 25-42.