Reprodukční orgány II

Podobné dokumenty
RVR ) Vývoj květu a kontrola kvetení. d) Vznik gamet e) Mutace ve vývoji gametofytu f) Opylení, oplodnění

2) Reprodukce rostlin

"Učení nás bude více bavit aneb moderní výuka oboru lesnictví prostřednictvím ICT ". Oplození

Pohlavní rozmnožování. Gametogeneze u rostlin a živočichů.

Bi8240 GENETIKA ROSTLIN

MBR ) Reprodukce rostlin. d) Vznik gamet e) Mutace ve vývoji gametofytu f) Opylení, oplodnění

Samčí gametofyt. mikrosporogeneze mikrogametogeneze

Rostlinná anatomie. generativní orgány, rozmnožování rostlin

Reprodukční orgány. Sexualita vyšších rostlin Sexualita vyšších rostlin. Reprodukční orgány

2) Reprodukce rostlin

Otázka 22 Rozmnožování rostlin

Bi8240 GENETIKA ROSTLIN

Sporogeneze a gametogeneze, opylení, oplození. Vznik plodů a semen. Embryogeneze. Dormance, senescence programovaná buněčná smrt

Růst a vývoj rostlin - praktikum

MBR ) Reprodukce rostlin. d) Vznik gamet e) Mutace ve vývoji gametofytu f) Opylení, oplodnění

d) Vznik gamet e) Mutace ve vývoji gametofytu f) Opylení, oplodnění

Růst a vývoj rostlin - praktikum

- význam: ochranná funkce, dodává buňce tvar. jádro = karyon, je vyplněné karyoplazmou ( polotekutá tekutina )

Anotace: Materiál je určen k výuce přírodopisu v 7. ročníku ZŠ. Seznamuje žáky se růstem a rozmnožováním kvetoucích rostlin. Materiál je plně funkční

BOTANIKA - 1.ročník. Krytosemenné rostliny (26)

Úvod do biologie rostlin Buňka ROSTLINNÁ BUŇKA

Fyziologie rostlin. Ontogeneze sporofytu semenných rostlin

Anatomie, histologie a embryologie

Fyziologie rostlin. Ontogeneze sporofytu semenných rostlin. Vznik a vývoj mnohobuněčnosti. Stavba mnohobuněčného těla

Reprodukční orgány II. Krytosemenné rostliny

PROČ ROSTLINA KVETE Při opylení

Samčí gametofyt. mikrosporogeneze mikrogametogeneze

BUŇEČNÝ CYKLUS A JEHO KONTROLA

ROSTLINNÉ ORGÁNY KVĚT, PYLOVÁ ZRNA

Reprodukční systémy vyšších rostlin

Vladimír Vinter

ANATOMIE REPRODUKČNÍCH ÚTVARŮ

44 somatických chromozomů pohlavní hormony (X,Y) 46 chromozomů

13. ONTOGENEZE III.: REPRODUKCE

Stavba dřeva. Základy cytologie. přednáška

4. Eukarya. - plastidy, mitochondrie, cytoskelet, vakuola

Růst a vývoj rostlin - praktikum

Samičí gametofyt. Gyneceum Typy placentace, stavba vajíčka Megasporogeneze (vývoj megaspor) Megagametogeneze (vývoj zárodečného vaku)

M A G N O L I O P H Y T A

Samičí gametofyt. Gynaeceum Typy placentace, stavba vajíčka Megasporogeneze (vývoj megaspor) Megagametogeneze (vývoj zárodečného vaku)

11- Vývoj a rozmnožování rostlin

Růst a vývoj rostlin - praktikum

Vladimír Vinter

Gametogenese a fertilizace. Vývoj 142

Nejmenší jednotka živého organismu schopná samostatné existence. Výměnu látek Růst Pohyb Rozmnožování Dědičnost

Číslo a název projektu Číslo a název šablony

Rozmnožovací (generativní) rostlinné orgány semenných rostlin. Milan Dundr

Vakuola. Dutina uvnitř protoplastu, která u dospělých buněk zaujímá 30 až 90 % jejich

Základy buněčné biologie

Inovace studia molekulární. a buněčné biologie

Rozmnožování buněk Vertikální přenos GI. KBI / GENE Mgr. Zbyněk Houdek

Biologie I. Buňka II. Campbell, Reece: Biology 6 th edition Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings

Opylení a oplození u krytosemenných rostlin

Přijímací zkoušky BGI Mgr. 2016/2017. Počet otázek: 30 Hodnocení každé otázky: 1 bod Čas řešení: 60 minut. Varianta B

BUŇKA ZÁKLADNÍ JEDNOTKA ORGANISMŮ

Rozvoj vzdělávání žáků karvinských základních škol v oblasti cizích jazyků Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.07/

VAKUOLA. membránou ohraničený váček membrána se nazývá tonoplast. běžná u rostlin, zvířata specializované funkce či její nepřítomnost

Růst a vývoj rostlin - praktikum

Eukaryotická buňka. Stavba. - hlavní rozdíly:

1.Biologie buňky. 1.1.Chemické složení buňky

embryogeneze u nahosemenných (Ginkgoaceae)

ROSTLINNÉ ORGÁNY - KVĚT

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je L. Sinkulová

Téma: SAMČÍ GAMETOFYT. Fosfolipidová signalizace ve vrcholovém růstu rostlinné buňky. Praktikum z fyziologie rostlin (pro studenty odborné biologie)

Biologie. fyziologie rostlin. botanika

Z Buchanan et al. 2000

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Rostliny počínají svůj vývoj živou částí, která se oddělila. rozdělením mateřského jedince ve dvě nebo větší počet částí.

5. Rostlinná buňka jako celek


7) Dormance a klíčení semen

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Klíčení semene - obnovení růstu zárodku při současném vývoji mladé rostliny - podmínkou je vlhkost a dostupnost kyslíku

Karyokineze. Amitóza. Mitóza. Meióza. Dělení jádra. Předchází dělení buňky Dochází k rozdělení genetické informace u mateřské buňky.

Evoluční situace Angiosperm

Reprodukční orgány. Sexualita rostlin. Sexualita u rostlin. Sexualita u rostlin. David Honys. Laboratoř biologie pylu ÚEB AVČR;

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují

FYZIOLOGIE ROSTLIN. Přednášející: Doc. Ing. Václav Hejnák, Ph.D. Tel.:

Vyšší rostliny Embryophyta. Milan Štech, PřF JU

Anatomie, histologie a embryologie

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Prokaryota x Eukaryota. Vibrio cholerae

2012/2013. Fyziologie rostlin: MB130P14, kolektiv přednášejících Albrechtová a kol.

Název školy: Střední odborná škola stavební Karlovy Vary Sabinovo náměstí 16, Karlovy Vary Autor: Hana Turoňová Název materiálu:

Laboratoř růstových regulátorů Miroslav Strnad. ové kultury. Olomouc. Univerzita Palackého & Ústav experimentální botaniky AV CR

Anatomie, histologie a embryologie

Generativní orgány a rozmnožování vyšších rostlin. Květ

Semenné sady systém reprodukce a efektivita

Mitóza, meióza a buněčný cyklus. Milan Dundr

Bílkoviny a rostlinná buňka

Buňka cytologie. Buňka. Autor: Katka Téma: buňka stavba Ročník: 1.

REPRODUKCE A ONTOGENEZE Od spermie s vajíčkem až po zralého jedince. Co bylo dřív? Slepice nebo vejce?

Opelenie (pollinatio) je prenesenie peľu z tyčinky na bliznu piestika.

Buňky, tkáně, orgány, soustavy

Bi8240 GENETIKA ROSTLIN

Škola: Střední škola obchodní, České Budějovice, Husova 9. Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Generativní orgány rostlin I.

Univerzita Karlova v Praze - 1. lékařská fakulta. Buňka. Ústav pro histologii a embryologii

Transkript:

Reprodukční orgány II Plant cell (1993) 5:1139-1146

Reprodukční orgány II Střídání generací u semenných rostlin Vývoj samčího gametofytu Mikrosporogeneze Mikrogametogeneze Interakce sporofytu s gametofytem Přenos pylu na bliznu / opylení Progamická fáze Oplození Vývoj semene Reprodukční orgány II Střídání generací u semenných rostlin Vývoj samčího gametofytu Mikrosporogeneze Mikrogametogeneze Genová exprese v haploidním systému Interakce sporofytu s gametofytem Přenos pylu na bliznu / opylení Progamická fáze Oplození Vývoj semene

Střídání generací u kvetoucích rostlin Sporofyt Vlastní rostlina, relativně dlouhý život Diploidní Gametofyt Pylové zrno/pylová láčka; Zárodečný vak Haploidní Výhoda -přežívání Výhoda, nevýhoda? mutačních událostí Úloha gametofytu: každá mutace se pomocí alelické projeví komplementace Samčí gametofyt 1) Nevýhoda Zajištění kumulace pohlavního rozmnožování rostlin omezená, leč na mutací sporofytu nezávislá 2) Zrychlený a efektivnější přírodní výběr existence Reprodukční orgány II Střídání generací u semenných rostlin Vývoj samčího gametofytu Mikrosporogeneze Mikrogametogeneze Genová exprese v haploidním systému Interakce sporofytu s gametofytem Přenos pylu na bliznu / opylení Progamická fáze Oplození Vývoj semene

M I K R O S P O R O G E N E Z E M I K R O G A M E T O G E N E Z E Vývoj prašníku

Reprodukční orgány II Střídání generací u semenných rostlin Vývoj samčího gametofytu Mikrosporogeneze Mikrogametogeneze Genová exprese v haploidním systému Interakce sporofytu s gametofytem Přenos pylu na bliznu / opylení Progamická fáze Oplození Vývoj semene

Mikrosporogeneze Mateřská buňka pylu = mikrosporocyt = meiocyt Před meiosou spojena plasmodesmaty s tapetem Profáze I. Meiosy Přerušení plasmodesmat Syntéza kalosové stěny kolem meiocytů Existence cytomiktických kanálů mezi meiocyty synchronisace meiotických dělení? Meiosa Mikrosporogeneze Degradace většiny RNA a ribosomů Dediferenciace plastidů a mitochondrií Zničení informačních makromolekul přetrvávajících z diplofáze Nastolení neutrálního prostředí, ve kterém se zapíná gametofytický vývojový program

Meiosa Mikrosporogeneze Oddělená karyokineze a cytokineze Simultánní (tabák) Následná (lilie) Mikrosporogeneze Mechanismy regulace počátků gametofytické vývojové cesty????????????? SPOROCYTELESS TETRASPORE Studium mutací Transkripční faktory

Uvolnění mikrospor Mikrosporogeneze Degradace kalosové buněčné stěny oddělující mikrospory v tetrádě β-1,3-glukanasa (kalasa) syntetisovaná buňkami tapeta Kritický moment správné načasování a synchronisace sekrece kalasy Mutace QUARTET: nedochází k rozpadu tetrád; z prašníku uvolněny tetrády zralých životaschopných pylových zrn narušení degradace pektinových složek stěny Reprodukční orgány II Střídání generací u semenných rostlin Vývoj samčího gametofytu Mikrosporogeneze Mikrogametogeneze Genová exprese v haploidním systému Interakce sporofytu s gametofytem Přenos pylu na bliznu / opylení Progamická fáze Oplození Vývoj semene

Mikrogametogeneze Rapidní růst mikrospor Syntéza buněčné stěny spolupráce sporofytu a gametofytu exina, intina Fúze vakuol v jedinou centrální a její masivní růst morfogenetická úloha vody Migrace jádra směrem k okraji buňky Mikrogametogeneze I. pylová mitosa Výrazně asymetrické dělení mikrospory Mikrospora Mladé pylové zrno Vegetativní buňka + Generativní buňka Struktura buňka v buňce

Mikrogametogeneze I. pylová mitosa Cytokineze Degradace kalosy kalosová přepážka rozpuštění přepážky Migrace generativní buňky do nitra vegetativní buňky Syntéza pravé buněčné stěny kolem generativní buňky Struktura buňka v buňce Mikrogametogeneze I. pylová mitosa Klíčový moment při determinaci gametofytického směru vývoje Mikrospora Mladé pylové zrno Zahájení nevratné diferenciace VB Nemožnost iniciace pylové embryogeneze Totální změna genové exprese Ztráta totipotence VB

Mikrosporová / pylová (haploidní) embryogeneze Zvrácení gametofytického vývojového programu zpět na program sporofytický Po působení šoku Haploidní rostliny Dihaploidní rostliny Význam ve šlechtitelské praxi Produkce homozygotních linií Mikrogametogeneze II. pylová mitosa Generativní buňka 2 buňky spermatické Dvojbuněčný/trojbuněčný pyl PMII po vyklíčení v rostoucí láčce PMII ve zrajícím pylu Tabák Řepka

Profáze Metafáze II. pylová mitosa Arabidopsis thaliana Anafáze Telofáze Anjusha Durbarry, unpubl. Mikrogametogeneze Zrání pylu Vegetativní buňka Akumulace značných metabolických rezerv sacharidy, lipidy, RNA, bílkoviny 1) Rezervy krátkodobé Růst pylového zrna Syntéza intiny Osmoprotekce prolin Dehydratace - škrob Pylová mitosa II 2) Rezervy dlouhodobé Využity v rostoucích láčkách Syntéza buněčných membrán a buněčné stěny

Mikrogametogeneze Dozrávání pylu Rozpad a degradace vakuoly Degradace škrobu Dehydratace pylu stupeň dehydratace: Topol 94% Kukuřice 50% Tykvovité pod 5% Zásobní RNA a bílkoviny Uvolnění z prašníku a přenos na bliznu Reprodukční orgány II Střídání generací u semenných rostlin Vývoj samčího gametofytu Mikrosporogeneze Mikrogametogeneze Genová exprese v haploidním systému Interakce sporofytu s gametofytem Přenos pylu na bliznu / opylení Progamická fáze Oplození Vývoj semene

Tapetum Interakce gametofytu se sporofytem Vrstva buněk obklopující prašné pouzdro Dočasná přítomnost zejména během vývoje mikrospor Programovaná buněčná smrt Pro vývoj pylu zásadní popsáno mnoho sporofytických mutací způsobujících samčí sterilitu 1) Syntéza kalasy uvolnění mikrospor z tetrád 2) Výživa mikrospor a mladého pylu 3) Podíl na tvorbě pylové buněčné stěny a dalších obalů Výživa mikrospor a mladého pylu Podíl gametofytické i sporofytické regulace Sporofyt (tapetum) kontrola produkce metabolitů a) syntéza a sekrece b) degradace kalosy produkce glukosy Gametofyt kontrola importu metabolitů 1) Osmoprotektanty prolin, glycin betain - transport do pylu silná exprese prolinového přenašeče 2) Monosacharidy (hexosy, pentosy) produkty degradace kalosy import do mikrospor (monosacharidový přenašeč) 3) Sacharosa úloha při dehydrataci ochrana membrán pozdní pylový membránový H + -sacharosový přenašeč

Buněčná stěna pylového zrna Zcela unikátní struktura a chemické složení Syntéza společným působením sporofytu a gametofytu Proměnlivé složení v různých obdobích fenomén kalosy Tectum Exine Intine Sexine Nexine Baculum Lumina Nexine I Nexine II Kalosa β-1,3-glukan Syntéza: β-1,3-glukan synthasa (kalosa synthasa) Degradace: β-1,3-glukanasa (kalasa) Výskyt: 1) Stěna oddělující mikrospory v tetrádě 2) Prvotní stěna oddělující vegetativní a generativní buňku po I. pylové mitose 3) Složka buněčné stěny pylové láčky 4) Zátky oddělující jednotlivé segmenty pylové láčky

Exina Intina Hlavní složka Sporopolenin Pektiny a celulosa Původ a kontrola tvorby Sporofyt Gametofyt zděděná předmeiotická volné mikrospory cytoplasma časných mikrospor a tapetum Časování syntézy V tetrádách, syntézou celulosové primexiny Vzorování záhy po uvolnění mikrospor přesný mechanismus neznámý, sekrece malých váčků z tapeta a ukládání sporopoleninu, vznik bakulí a tekta Ve volných mikrosporách, před ukončením syntézy exiny a vakuolisací Sporopolenin Vysoce odolný biopolymer Prakticky nerozpustný Odolný vůči neoxidativním degradačním procesům Degradace Drastické oxidační podmínky -Směs kys. sírové a peroxidu vodíku - Oxidace nitrobenzenem Neznámé přesné složení Dlouhé nasycené alifatické řetězce (vyšší mastné kyseliny) s různým množstvím aromatických skupin (fenylpropanoidy) Skupina vzájemně příbuzných biopolymerů Velice variabilní díky nejednotnému fylogenetickému původu

Pollenkitt / Pollen coat Nejsvrchnější vrstva pylových obalů (až 10-15% hmoty pylu) Výhradně sporofytický původ Vzniká vlivem sekrece a později degradace tapeta usazením sekretů a zbytků tapetálních buněk na povrchu pylu Jednoduchý až bohatě strukturovaný Lipidy, bílkoviny, glykokonjugáty, pigmenty (flavonoidy, karotenoidy) Pollenkitt / Pollen coat Funkce Ochrana před UV zářením Vůně a barva pylu lákání opylovačů Mechanické vlastnosti pylu - adhesivita (interakce pyl-pyl, pyl-blizna) Hydratace pylu Komunikace mezi pylem a bliznou

Mutace ve formování stěny Arabidopsis thaliana WIP316 WIP117 WT WIP277 WIP278 Borovice

Mimosa Mák

Slunečnice Mučenka

Reprodukční orgány II Střídání generací u semenných rostlin Vývoj samčího gametofytu Mikrosporogeneze Mikrogametogeneze Genová exprese v haploidním systému Interakce sporofytu s gametofytem Přenos pylu na bliznu / opylení Progamická fáze Oplození Vývoj semene Přenos pylu na bliznu / opylení Samosprašnost / cizosprašnost (Autogamie / alogamie) Kleistogamie Snížení možnosti autogamie Heterostylie Větrosprašnost (anemofilie) Hmyzosprašnost (entomofilie) zoofilie hydrofilie Dichogamie Proterogynie x protandrie

Reprodukční orgány II Střídání generací u semenných rostlin Vývoj samčího gametofytu Mikrosporogeneze Mikrogametogeneze Genová exprese v haploidním systému Interakce sporofytu s gametofytem Přenos pylu na bliznu / opylení Progamická fáze Oplození Vývoj semene Progamická fáze Interakce pyl/blizna - kompatibilita Hydratace Papilární buňky Klíčení na papilárních buňkách Růst vodícím pletivem Vodící pletivo Růst po povrchu septa Penetrace mikropyle Vajíčko

Blizna Papilární buňky Čnělka Jürgen Berger / Heiko Schoof - MPI P ř e n o s p y l u n a b l i z n u Christos Michaelidis, unpubl.

Aktivace a klíčení pylového zrna Christos Michaelidis, unpubl. Kalosové zátky Christos Michaelidis, unpubl.

Progamická fáze Fáze 1 Adheze Hydratace Aktivace Fáze 2 Klíčení Růst pylové láčky Fáze 3 Růst pylové láčky Vedení Christos Michaelidis, unpubl. Fáze 4 Růst pylové láčky Vedení Oplození Pylová láčka Progamická fáze Ca++ gradient; Rho GTPasy (RopGTPasy/RopGAPs) Aktinový cytoskelet SABs ve špičce (short F-actin bundles) Vesikulární Subapikální aktinový prstenec transport a export

(In)kompatibilita pylu a blizny Strategie rostlin k zabránění samoopylení Zabránění vlastnímu/kompatibilnímu pylu ve vyklíčení na blizně či zastavení růstu láčky Multialelický S-lokus Glykoprotein exprimovaný v pylu i v čnělce Gametofytická / Sporofytická Gametofytická/sporofytická inkompatibilita Lilkovité Mákovité Brukvovité

Vedení pylové láčky pestíkem (Guidance) Sporofytická fáze uvnitř vodících pletiv čnělky (ECM) bez vlivu samičího gametofytu Gametofytická fáze na povrchu pletiv placenty pod vlivem samičího gametofytu Vedení pylové láčky pestíkem (Guidance) Sporofytická fáze Komplexní systém stimulovaný kontaktem Kontrola adhesivity pylové láčky vůči buňkám čnělky Přesně definovaná dráha pro růst láčky Složky extracelulární matrix vodících pletiv čnělky SCA (stylar cysteine-rich adhesin) pektin Pylová láčka řada pylově specifických pektin-esteras

Vedení pylové láčky pestíkem (Guidance) Gametofytická fáze Komplexní proces - kontrola směru růstu láčky- zárodečný vak - aktivace láčky (Ca ++ /Rop/aktin) - odpuzení pomalejších láček Dvě složky - Funikulární signál delší dosah - Mikropylární signál kratší dosah Signál??? -Funikulární přímý difundující z vaječníku?x? nepřímý způsobující změny ECM - odpuzuje přebytečné láčky -Mikropylární nepochybně difundující signál; chemické složení??? -mutace magatama (maa) láčky nenajdou mikropyle Kandasamy etal., 1994 Higashiyama etal., 2003

Vedení pylové láčky pestíkem (Guidance) Gametofytická fáze Reprodukční orgány II Střídání generací u semenných rostlin Vývoj samčího gametofytu Mikrosporogeneze Mikrogametogeneze Genová exprese v haploidním systému Interakce sporofytu s gametofytem Přenos pylu na bliznu / opylení Progamická fáze Oplození Vývoj semene

Oplození Vniknutí láčky do zárodečného vaku - synergida - rozpad vegetativního jádra pyl. láčky - plazmogamie, karyogamie, syngamie Dvojité oplození I. spermatická b. + b. vaječná diploidní zygota embryo II. spermatická b. + diploidní jádro zralého zárodečného vaku Guignard 1899 triploidní endosperm

Oplození 1) Jak jsou samčí gamety dopraveny k místu určení?? Nejsou schopny samostatného pohybu Prokázána existence aktinových filament podél předpokládané dráhy pohybu 2) Fúzují spermatické buňky s buňkami zár. vaku náhodně?? Nejsou známé žádné molekuly podílející se na adhezi buněk Kukuřice pokusy podporují teorii selektivního oplození Arabidopsis - oplození in vitro spíše podporuje teorii náhodné fúze 3) Jak se rostliny brání polyspermii?? Neví se, zda existuje elektrický blok jako u živočichů Vedení láček pestíkem, fyzické problémy s průnikem buněčnou stěnou buněk ZV Blok polyspermie během několika minut po oplození Ani při oplození in vitro k polyspermii nedochází Reprodukční orgány II Střídání generací u semenných rostlin Vývoj samčího gametofytu Mikrosporogeneze Mikrogametogeneze Genová exprese v haploidním systému Interakce sporofytu s gametofytem Přenos pylu na bliznu / opylení Progamická fáze Oplození Vývoj semene

Embryogeneze / vývoj semene Vaječná buňka Centrální buňka Nucellus Vaječné obaly 2n embryo 3n endosperm 2n perisperm 2n testa Embryogeneze / vývoj semene Apomixie vznik semen bez oplození Apogamie embryo z buněk zár. vaku Partenogeneze embryo z 2n vaječné buňky

Embryogeneze Embryogeneze

Reprodukční orgány II Střídání generací u semenných rostlin Vývoj samčího gametofytu Mikrosporogeneze Mikrogametogeneze Interakce sporofytu s gametofytem Přenos pylu na bliznu / opylení Progamická fáze Oplození Vývoj semene