VAD ÄR DUBBEL BEFRUKTNING? (BESKRIVNING) - BIOLOGI - 2025

Den dubbla befruktningen är en process som sker i växter, varvid en av gametiska kärnor av pollenkorn (manlig gametofyt) befruktar reproduktionscellkvinnan (äggcell) och en annan bördigt en annan cell, vilket kommer att vara annorlunda om det är en angiosperm eller en gnetal.

I angiospermer smälter den andra kärnan i gametofytten samman med de två polära kärnorna som finns i den centrala cellen i pollensäcken för att senare utvecklas i endospermen. I gnetaler, å andra sidan, smälter den andra kärnan i den manliga gametofytten med kärnan i ventralkanalen för att producera ett andra embryo.

Befruktning i växter. 1) sporofyt; 2) anther; 3) ägg; 4) äggstock; 5) mikrosporstamceller; 6) megaspore stamceller; 7) mikrospor; 8) megasporer; 9) pollenkorn (manlig gametofyt); 10) embryosäck (mogen kvinnlig gametofyt); 11) frö; 12) endosperm (3n); 13) moget frö; I) diploid (2n); II) haploid (n); III) meios; IV) Mitos; V) pollinering; VI) dubbel befruktning; Hämtad och redigerad från: TheLAW14.

Botaniker trodde ursprungligen att dubbel befruktning var ett exklusivt fenomen av angiospermer, men processen beskrevs också senare för växter i gnetalgruppen.

Historia

Botanisten av ryskt ursprung Sergey Gavrilovich Nawashin som arbetade med angiospermer av Lilium martagon och Fritillaria tenella var den första som observerade den dubbla befruktningsprocessen. Detta fenomen demonstrerades senare av den berömda polsk-tyska botanikern Eduard Strasburger.

Efter upptäckten rapporterade olika botaniker onormala händelser med dubbel befruktning i olika grupper av gymnospermer (bland andra Thuja, Abies, Pseudotsuga). Produkterna från den andra befruktningen kan degenerera, producera fria kärnor eller också ge upphov till ytterligare embryon.

Senare demonstrerades att dubbel befruktning var en normal händelse i växter i gnetalgruppen, men i dessa, till skillnad från i angiospermer, producerar den andra befruktningen alltid ytterligare embryon och inte endospermer.

Beskrivning

I angiospermer

I de flesta angiospermer producerar megaspore-prekursorcellen (megasporocyt) fyra haploida megasporer av meios, varav endast en utvecklas för att producera en megagametofyt, medan de andra degenererar.

Megagametofyten producerar åtta kärnor, varav två (polära kärnor) vandrar mot den centrala zonen i megagametofyt- eller embryosäcken, vilket ger upphov till en binucleatcell.

Resten av kärnorna är arrangerade i grupper om tre i periferin, varav en kommer att bilda äggcellen, de två intilliggande kommer att bilda synergier, medan de återstående tre som ligger i motsatt ände kommer att bilda antipoderna.

Den manliga gametofyten (pollenkorn) producerar för sin del tre kärnor; två spermatiska och en vegetativa. När pollenkornet kommer i kontakt med stigmatiseringen, gror det och producerar ett pollenrör som växer genom stilen, lockat av ämnen som produceras av synergisterna.

De två spermiekärnorna vandrar sedan genom pollenröret för att utföra dubbel befruktning. En av spermkärnorna kommer att smälta samman till äggcellens kärna och bilda en zygot som ger upphov till embryot, medan den andra kommer att smälta samman med de två kärnorna i centralcellen som ger upphov till endospermen.

Endospermen

Endospermen är en triploid vävnad som bildas från fusionen av den centrala cellen i embryosäcken (binucleat) med en av de två spermakärnorna i pollenkornet. Endospermceller är rika på stärkelsegranuler inbäddade i en proteinmatris och deras funktion är att leverera näringsmaterial till det utvecklande embryot.

Det finns ingen konsensus bland forskare om endospermens evolutionära ursprung i angiospermer. Vissa författare hävdar att det är ett extra embryo vars utveckling förvandlades till näringsvävnad till förmån för det andra embryot.

Andra författare hävdar att endospermen inte är produkten av sexuell reproduktion, utan är en vegetativ fas i utvecklingen av embryosäcken, som förekommer i gymnospermer. Båda hypoteserna har sina nackdelar och försvarare.

I Gnetales

De enda gymnospermplantorna där det har bevisats dubbel befruktning tillhör släkten Gnetum och Ephedra (Gnatales). Men i ingen av dem härrör endospermen som ett resultat av denna dubbla befruktning.

ephedra

I minst två arter av Efedra bildas de kvinnliga gameterna i archegonia inom monosporiska gametofyter. Det spermatiska röret för sin del innehåller fyra kärnor, varav två är reproduktiva.

Dessa spermkärnor frigörs i megagametofyten och en av dem kommer att smälta samman med äggcellens kärna, medan den andra smälter samman med kärnan i ventralen.

Resultatet är två zygoter som kommer att utvecklas till genetiskt identiska livskraftiga embryon, eftersom de två kvinnliga kärnorna bildades i en monosporisk gametofyt, medan de två spermakärnorna från samma pollenrör också är genetiskt identiska.

Två eller flera archegonia kan bildas i varje kvinnlig gametofyt, vilket resulterar i flera dubbla befruktningshändelser som inträffar samtidigt inom en gametofyt.

Gnetum

Den dubbla befruktningen i Gnetum presenterar viktiga skillnader jämfört med den dubbla befruktningen som sker i Ephedra. I Gnetum, till skillnad från i Ephedra, är de kvinnliga gametofyterna tetrasporiska och inte monosporiska.

En annan skillnad är att i Gnetum bildas varken archegonia eller förutbestämda äggceller. På grund av förlusten av ooceller är många kvinnliga gametofytiska kärnor befruktningsbara; på detta sätt kan de två spermakärnorna från ett pollenrör befrukta alla två kvinnliga kärnor.

Liksom i Ephedra kommer den dubbla befruktningsprocessen i Gnetum att producera två livskraftiga zygoter, men i detta kommer zygotema inte att vara genetiskt identiska på grund av den kvinnliga gametofytens tetrasporiska natur. I Gnetum kan flera händelser med dubbel befruktning också inträffa om det finns tillräckligt med pollenkorn.

Gnetalväxt Ephedra viridis. Hämtad och redigerad från: Dcrjsr.

Dubbel befruktning och utveckling hos växter

Upptäckten av dubbel befruktning i Gnetum och Ephedra stöder den evolutionära hypotesen enligt vilken denna process har sitt ursprung i en gemensam förfader till Gnetales och angiosperms, varför det skulle vara en synapomorfi (delad derivatkaraktär) som skulle göra det möjligt för dem att grupperas i antofyternas clade. (monophyletic).

Synapomorfier är härledda karaktärer som delas av två eller flera arter eller taxa och som därför kan visa en viss grad av släktskap. Den förfädernas karaktär (plesiomorphic) i så fall skulle vara enkel befruktning.

På detta sätt kan Gnetales vara en basal grupp inom antofyternas clade där dubbel befruktning ger upphov till två livskraftiga zygoter, medan utseendet på endospermen som en produkt av dubbel befruktning skulle vara en unik synapomorfi inom angiospermer. .

referenser

1. Frövita. På Wikipedia. Återställs från en.wikipedia.org.
2. Dubbel finansiering. På Wikipedia. Återställs från en.wikipedia.org.
3. C. Lyre. Vad är en monofyletisk grupp? Återställs från lifeder.com.
4. MW Nabors (2004). Introduktion till botanik. Pearson Education, Inc.
5. JS Carmichael & WE Friedman (1996). Dubbel befruktning i Gnetum gnemon (Gnetaceae): Det påverkar utvecklingen av sexuell reproduktion inom Gnetales och Anthophyte clade. American Journal of Botany.
6. WE Friedman (1990). Sexuell reproduktion i Ephedra nevadensis (Ephedraceae): ytterligare bevis på dubbel befruktning i en frön som inte blommar. American Journal of Botany.
7. Enhet 24: Befruktning och embryogenes. 24,3. Angiospermae. I morfologi av vaskulära växter. Återställdes från biologia.edu.ar.