Informácie

Ako môže byť haploidná rastlina bisexuálna?

Ako môže byť haploidná rastlina bisexuálna?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Podľa Wikipédie:

Meióza je špecializovaný typ bunkového delenia, ktorý znižuje počet chromozómov na polovicu. Tento proces sa vyskytuje vo všetkých pohlavne sa rozmnožujúcich jednobunkových a mnohobunkových eukaryotoch, vrátane zvierat, rastlín a húb. Pretože počet chromozómov sa počas meiózy zníži na polovicu, gaméty sa môžu zlúčiť (tj oplodnenie) za vzniku diploidnej zygoty, ktorá obsahuje dve kópie každého chromozómu. , jeden od každého rodiča.

Znamená to teda, že haploidné rastlinné telo povedie k vzniku buď mužského alebo ženského pohlavného orgánu, ktorý produkuje gaméty na vytvorenie zygoty, čím sa dokončí striedanie generácie. Vieme tiež, že chara a jednodomá rastlina môže byť dvojdomá, čo znamená, že telo haploidnej rastliny produkuje anterídie aj archegónie, ktoré mitózou produkujú gaméty. K mojej otázke: "AKO MÔŽE BYŤ PRODUKT MEIOZY PRED Oplodnením BISEXUÁLNY?" Znamená to, že redukčná divízia nie je zodpovedná za diferenciáciu pohlaví? Ak áno, čo je zodpovedné za pohlavnú diferenciáciu v rastlinách ako chara, kde haploid produkuje obe gaméty? Vysvetlenie bude ocenené


Meióza neurčuje sexuálnu formu. Eukaryoty používajú meiózu a oplodnenie na rekombináciu génov, aby vytvorili nové kombinácie. Meióza produkuje haploidné bunky z diploidných buniek, ale to nemá nič spoločné s príslušnými sexuálnymi formami.

V prípade rodu rias Chára, životný cyklus organizmu je úplne haploidný s výnimkou jednobunkovej zygoty vytvorenej počas oplodnenia; toto sa nazýva haplontický životný cyklus. Byť haploidným nevyžaduje, aby bol organizmus jedného pohlavia (alebo akéhokoľvek pohlavia), takže nie je problém byť jednodomý a mať mužské aj ženské štruktúry na jednom organizme. Dôvod existencie dvoch druhov gamét, spermií a vajíčok, je jednoducho praktický: špecializovanou úlohou spermií je presunúť sa do inej gaméty a úlohou vajíčok je poskytnúť maximálne množstvo výživy pre budúcu zygotu (čo znamená väčšia veľkosť a tým obmedzená pohyblivosť).


Vyriešenie rozmnožovania rastlín haploidnou indukciou pre inovácie v šľachtení rastlín

Miešanie materského a otcovského genómu v embryách nie je zodpovedné len za evolučný úspech sexuálneho rozmnožovania, ale je aj základným kameňom šľachtenia rastlín. Akonáhle sa však získa zaujímavá kombinácia génov, ďalšie genetické miešanie je problematické. Na rýchlu fixáciu genetickej informácie možno vyrobiť zdvojené haploidné rastliny: haploidné embryá, ktoré majú výlučne genetickú informáciu od jedného rodiča, sa môžu vyvinúť a zdvojenie chromozómov generuje plne homozygotné rastliny. Silná cesta k produkcii zdvojených haploidov je založená na líniách induktorov haploidov. Jednoduché kríženie medzi haploidnou induktorovou líniou a líniou s génovými kombináciami, ktoré sa majú fixovať, spustí vývoj haploidného embrya. Presný mechanizmus indukcie haploidov planta však zostáva trvalou záhadou. Nedávne objavy molekulárnych aktérov spúšťajúcich haploidnú indukciu v plodine kukurice a modeli Arabidopsis thaliana zdôrazniť základnú úlohu procesov súvisiacich s vývojom gamét, interakciami gamét a stabilitou genómu. Tieto zistenia umožnili transláciu haploidnej indukčnej kapacity na iné plodiny, ako aj použitie haploidných induktorových línií na dodanie strojov na úpravu genómu do rôznych odrôd plodín. Tieto nedávne pokroky sú nielen prísľubom pre ďalšie generácie stratégií šľachtenia rastlín, ale poskytujú aj hlbší pohľad na základné základy sexuálnej reprodukcie v rastlinách.


Spôsoby výroby haploidov

Existujú dva spôsoby výroby haploidných rastlín. Sú to: (1) In vivo a (2) In vitro. Proces apomixie alebo partenogenézy je zodpovedný za produkciu spontánnych prirodzených haploidov. Na produkciu haploidov nasledujú mnohé techniky in vivo aj in vitro. Techniky in vitro sú vhodnejšie na produkciu veľkého množstva haploidov.

Techniky in vivo na produkciu haploidov:

1. Androgenéza: V procese androgenézy sú haploidné rastliny odvodené hlavne zo samčej gaméty. Vývoj haploidnej rastliny z vaječnej bunky obsahujúcej samčie jadro sa označuje ako androgenéza. Pred oplodnením musí byť toto jadro vajíčka inaktivované alebo eliminované pre úspešnú produkciu haploidov in vivo.

2. Gynogenéza: Haploidná rastlina môže byť produkovaná z neoplodnenej vaječnej bunky v dôsledku oneskoreného opelenia. napr. kríž medzi Solanum tuberosum a Solanum phureja vyprodukovali diploidné zemiaky.

3. Vzdialená hybridizácia: Haploidné hybridy môžu byť produkované elimináciou. V tomto procese musí byť jeden z rodičovských genómov odstránený, aby sa vytvorili haploidné hybridy. Vzdialená hybridizácia môže pokračovať interšpecifickým alebo medzigenerickým krížením. Gersenson (1928) získal 7 haploidov z 35 potomkov krížením medzi Solanum nigrum a Solanum luteum.

4. Partenogenéza: V rastlinách je partenogenéza súčasťou procesu apomixie. Haploidy sa môžu vyvinúť z neoplodnenej vaječnej bunky. V tomto prípade nie je potrebné žiadne hnojenie.

5. Apogamia: Pri apogamii sa haploidy môžu vyvinúť z iných buniek megagametofytu.

6. Semigamia: Jadro vaječnej bunky a generatívne jadro vyklíčených peľových zŕn sa delia nezávisle, výsledkom čoho je haploidná chiméra.

Syngamia metóda

7. Nárazy s vysokou alebo nízkou teplotou: Haploidné rastliny môžu byť tiež produkované aplikáciou vysokej alebo nízkej teploty. Blakesle et al (1927) získali haploidnú rastlinu aplikáciou vysokej a nízkej teploty (40 – 45°C).

8. Ožarovanie röntgenovými lúčmi alebo UV svetlom: Na produkciu haploidov sa môžu použiť röntgenové lúče alebo ultrafialové lúče na vyvolanie chromozomálneho zlomu a ich následnú elimináciu. Arenberger (1948) dostal haploid Antirrhinum majus a neožiarené Antirrhinum majus.

9. Eliminácia chromozómov: K eliminácii chromozómov dochádza pri niektorých medzirodových a medzidruhových kríženiach za vzniku haploidov. napr. kríž medzi Hordeum vulgare a H. bulbosum. Proces eliminácie chromozómov je stručne opísaný nižšie.

Produkcia haploidov elimináciou chromozómov

Existuje množstvo príkladov haploidnej produkcie, ktorá sa primárne dosahuje širokým krížením a kultiváciou embryí technikou eliminácie chromozómov. e. g. jačmeň, pšenica atď.

Produkcia monoploidného jačmeňa elimináciou chromozómov

Príklad jačmeňa: Najnovším najdôležitejším procesom v metódach šľachtenia jačmeňa je obnovenie vysokých frekvencií zdvojených haploidov (DH), t.j. homozygotných línií v jedinej generácii. Metóda Bulbosum je pri produkcii haploidného jačmeňa účinnejšia ako kultivácia mikrospór. Prvýkrát to malo byť hlásené začiatkom 70. rokov 20. storočia. Pri tejto metóde sa haploidné rastlinky Hordeum vulgare so siedmimi chromozómami vznikajú v dôsledku postupnej eliminácie H. bulbosum chromozómov. Dosahuje sa to medzidruhovým krížením jačmeňa (Hordeum vulgare 2n = 2x = 14, samica) x Hordeum bulbosum (divoký príbuzný 2n = 2x = 14, muž). Metóda sa začala oplodnením Hordeum vulgare podľa Hordeum bulbosum nasleduje úplné odstránenie H. bulbosum genóm.

Zdroj:http://www.biologydiscussion.com/chromosomes/chromosome-number/haploidy-classification-and-origin/36353

In vitro techniky na produkciu haploidov

1. Prašníková kultúra: Väčšina výskumov bola vykonaná na izolovaných prašníkoch, ktoré boli izolované na pevných alebo tekutých živných pôdach

2. Kultúra peľových zŕn: Toto je menej používaná technika kvôli technickým problémom

3. Kvetenstvo: Užitočné pri trávach a iných rastlinných druhoch, ktoré majú malé kvety, napr. Hordeum

4. Kultúra embryí: Hordeum vulgare sa kríži s H. bulbosum. Čoskoro po oplodnení sú chromozómy H. bulbosum eliminované. Haploidné embryo H. vulgare je produkované bez endospermu a bez kultivácie embrya by sa toto embryo potratilo. Ďalším príkladom je kríženie medzi Triticum aestivum a H. bulbosum, ktoré viedlo k produkcii haploidného embrya Triticum aestivum.

5. Pseudooplodnenie: Hess a Wagner (1974) opelili Mimulus luteus in vitro cudzím peľom Torenia fournieri ostnatým opelením, z haploidnej bunky Mimulus sa vyvinula haploidná rastlina.

6. Vývoj neoplodnených vajíčok bez pseudoopelenia: Hlavnou výhodou kultivácie vajíčok je, že väčšina regenerantov je zelená a sú geneticky stabilnejšie, napr. ryža, pšenica, kukurica, Hordeum vulgare atď.

7. Gametofytické ožarovanie a kultivácia vaječníkov: V Petúnii je in vitro ovariálna kultúra rastlín opelených ožiareným peľom doteraz najúčinnejšou technikou na produkciu haploidov. Ožiarený peľ pôsobí nielen pri stimulácii gynogenézy, ale podieľa sa aj na oplodnení.


Haploidia: Klasifikácia a pôvod

Podľa ich cytologických znakov boli haploidy klasifikované do rôznych typov (obr. 17.1), ktorých stručný popis je uvedený nižšie.

Ja Euhaploid:

Počet chromozómov takéhoto haploidu je presným násobkom jedného zo základných čísel skupiny. Euhaploidy sú dvoch typov:

i) Mono-haploidné alebo monoploidné:

Pochádza z diploidného druhu (2x) a má základné číslo chromozómov druhu, ktorý je označený ako “x”.

Haploidní jedinci pochádzajúci z polyploidných druhov sa nazývajú polyhaploidy, môžu to byť di-haploidy, tri-haploidy atď. Na základe ich auto- alebo allo-ploidného stavu boli polyhaploidy rozdelené do dvoch skupín:

(a) Auto-polyhaploid: Autopolyploidné druhy spôsobujú vznik auto-polyhaploidov. Napríklad,

Autotetraploid (Ax = AAAA)———-> Auto-di-haploid (2n = AA)

Auto-hexaploid (6x = AAAAAA)———–> Auto-ri-haploid (3x = AAA)

(b) Allopolyhaploid: Takéto jedince pochádzajú z allopolyploidných druhov. Napríklad,

Allohexaploid (6x = AABBDD)———–> alotrihaploid (3x = ABD)

II. Aneuhaploid:

Počet chromozómov takéhoto haploidu nie je presným násobkom základného čísla skupiny.

Aneuhaploidy sú rozdelené do piatich typov:

(i) Dizomické haploidy (n + 1):

Takéto haploidy majú jeden chromozóm v dizomickom stave, t.j. existuje jeden extra chromozóm patriaci k príslušnému genómu.

(ii) Prídavné haploidy (n + niekoľko mimozemšťanov):

Extra chromozóm(y) v haploide je cudzí chromozóm.

(iii) Nullizomické haploidy (n-1):

V takýchto haploidoch chýba jeden chromozóm z haploidného doplnku.

(iv) Substitučné haploidy (n-1 + 1 mimozemšťan):

Jeden alebo viac chromozómov haploidného komplementu je nahradených cudzími chromozómami.

(v) Haploidy s nesprávnym delením:

Takéto haploidy obsahujú telocentrické alebo izo-chromozómy, ktoré sú výsledkom nesprávneho rozdelenia centroméry (centromér).

Pôvod haploidov:

Haploidy vznikajú spontánne a môžu byť experimentálne vyvolané. V prírode vznikajú vývojom vaječných buniek bez oplodnenia (partenogenéza) alebo pseudogamou. Existuje veľa zvierat, kde je haploidia bežná a podieľa sa na určovaní pohlavia.

Napríklad u hmyzu radu Hymenoptera (včely medonosné, osy atď.) sa z neoplodnených vajíčok (haploidné) vyvinú samce, zatiaľ čo z oplodnených vajíčok (diploidy) sa vyvinú samice. Spontánna a indukovaná haploidia bola hlásená u niekoľkých zvierat, ako je žaba Drosophila, myš, sliepka a mlok.

Je známe, že niekoľko druhov rastlín, ako je ľan, bavlník, repka, kokos, paradajka, perlové proso, pšenica, jačmeň, produkuje haploidy spontánne. V pšenici jednozrnovej (Triticum monococcum) Smith uvádzal výskyt haploidných rastlín v pomere 1/1000.

Miera sa zvýšila až na 20/1000 pri medzidruhovom opelení a až na 200/1000 v kombinácii s oneskoreným opelením. Niektoré genotypy vykazujú veľmi vysokú frekvenciu produkcie haploidov.

Prvou správou o indukovanej haploidii v rastline bola správa Blakeslee et al. v roku 1922 ošetrením mladých púčikov Datura stramonium za studena. Neskôr boli haploidy indukované v niekoľkých ďalších rastlinných druhoch rôznymi technikami.

Vo všeobecnosti existujú tri hlavné prístupy k produkcii haploidov:

(1) Partenogenéza a apogamia,

(2) somatická redukcia a eliminácia chromozómov a (

3) Kultúra prašníkov, peľu a vajíčok.

Partenogenéza a apogamia:

Termín partenogenéza sa používa na vývoj embrya z bunky vajíčka/vajíčka bez oplodnenia, zatiaľ čo termín apogamia sa používa na vývoj embrya z vegetatívnej bunky embryového vaku bez oplodnenia.

Haploidy vznikajúce z materských buniek v embryonálnom vaku sa nazývajú “gynogenetické haploidy” zatiaľ čo tie, ktoré vznikajú z jadra mužského (spermie) v embryonálnom vaku, sa nazývajú “androgenetické haploidy”.

Na výrobu partenogenetických haploidov sa používajú tieto rôzne metódy:

(viii) Haploidné iniciačné gény

(x) Výber dvojčiat.

(i) Teplotné ošetrenie:

Partenogenetické haploidy môžu byť produkované vysokou alebo nízkou teplotou. V Datura stamonium, Blakeslee a spolupracovníci získali haploidy pomocou chladenia mladých púčikov. Randolph získal haploidy v kukurici (Zea mays) tepelnou úpravou tesne po opelení. Opeľovanie tepelne upraveným peľom sa tiež používa na produkciu haploidov.

Haploidy môžu byť produkované ožiarením embryového vaku alebo peľu. Predpokladá sa, že ožiarené peľové zrná strácajú schopnosť oplodnenia, ale stimulujú vajíčko, aby sa partenogeneticky vyvinulo na embryo.

(iii) Chemické ošetrenie:

Na vyvolanie haploidie v rastlinách sa použili určité chemické činidlá. Chemická toluidínová modrá, ktorá inaktivuje jadrá spermií, by mohla vyvolať haploidiu v niektorých rastlinných druhoch, ako sú paradajky Vinca, kukurica a Populus. Zistilo sa, že oxid dusný stimuluje embryogenézu v bunkách embryonálneho vaku, čo vedie k produkcii haploidov v Capsicum annum.

(iv) Oneskorené opelenie:

Haploidy môžu byť produkované pomocou oneskoreného opelenia. V Triticum monococcum získal Smith v roku 1946 touto metódou vysokú frekvenciu haploidov (200 na 1000 rastlín).

(v) Široká hybridizácia:

Medzidruhové a medzirodové hybridizácie môžu viesť k produkcii haploidov v rôznych rastlinných druhoch. V zemiakoch vznikajú di-haploidy krížením tetraploidného Solatium tuberosum (♀) s diploidným Solatium phureja (♂), pri tomto krížení samčia gaméta tvorí reštitučné jadro, ktoré oplodňuje fúzované polárne jadrá, zatiaľ čo vaječná bunka je stimulovaná k rozvoju perteno- geneticky.

Solatium phureja (2x) sa tiež používa ako opeľovač na produkciu haploidov v iných druhoch hľúz rodu Solanum. Rýchlosť produkcie haploidov je ovplyvnená genotypmi ženských aj mužských rodičov.

(vi) Cudzia cytoplazma:

Tento spôsob produkcie haploidov opísali Kihara a Tsunewaki v pšenici. Haploidné sa vytvárajú, keď sa jadrá kmeňa Salmon z chlebovej pšenice (T. aestivum) umiestnia do cytoplazmy určitých druhov Aegilops, napr. Ae. caudata. Spolu s haploidmi boli pozorované aj diploidné semenáče (n/2n dvojčiat). Sadenice 2n boli produkované oplodnením synergických buniek samčou gamétou, zatiaľ čo vaječná bunka bola stimulovaná, aby sa partenogeneticky vyvinula na haploidné embryo.

(vii) Indukčné gény:

Je známe, že určité gény indukujú haploidiu v rastlinách. Gén ‘indeterminate gametifyte’ (ig) indukuje hapioidy ženského (gynogenetického) aj mužského (androgenetického) pôvodu v kukurici (Zea mays). V rastlinách homozygotných pre tento gén (ig ig)’ dochádza k nepravidelnému vývoju mega gametofytu, ich embryonálne vaky obsahujú 1-5 vajíčok a 1-7 polárnych jadier. Tento gén vedie k produkcii 3 percent haploidov, medzi ktorými sa gynogenetické a androgénne haploidy vyskytujú v pomere asi 2:1. Kombinácia génu ig s určitými markerovými génmi, ako sú r g (bezfarebné scutellum a zelené rastliny) a R” j (fialová pigmentovaná koruna jadra, scutellum, plumule a semenáčiky) umožňuje ľahkú identifikáciu androgénnych a gynogenetických haploidov.

Napríklad pri krížení ig ig rgrg ♀ x Ig Ig R nj R nj ♂ budú haploidy s bezfarebným štítkom a zelené sadenice gynogenetické, zatiaľ čo v krížení ig ig R nj R nj ♀ x Ig Ig r 8, rg ♂ haploidy s bezfarebným štítkom a zelenými semenáčmi budú androgénne.

(viii) Haploidné iniciačné gény:

Gén pre indukciu haploidov opísal Hagberg v jačmeni, tento gén sa nazýva “haploidný iniciačný gén” (hap). Keď sa rastliny homozygotné pre gén hap použijú pri krížení ako samice alebo sú samoopelivé, produkujú 15-40 percent haploidného potomstva. Keď sa však rastliny hap použijú ako samčí rodičia, nevytvorí sa žiadne haploidné potomstvo.

Heterozygotný F1 rastliny (Hap hap) získané z kríženia hap hap ♀ X Hap Hap ♀ produkujú 3-6 percent haploidného potomstva. V tej F2 generácie sú genotypy diploidných rastlín Hap Hap, Hap hap a hap hap v pomere 1 : 2 : 1 rastliny s genotypom Hap Hap neprodukujú haploidné potomstvo, tie, ktoré majú genotyp Hap hap, produkujú 3-6 percent haploidov, zatiaľ čo hap hap rastliny produkujú 15-40 percent haploidov (obr. 17.2). Naproti tomu 50 % haploidných F2 rastliny budú mať alelu hap, zatiaľ čo zvyšných 50 % bude mať alelu Hap, haploidy s alelou Hap majú hodnotu v šľachtiteľských programoch.

U semigamy vstupuje jadro spermie do vaječnej bunky, ale nedochádza k jadrovej fúzii. Pologamia teda spadá medzi dva extrémy, syngamiu (fúziu samčích a samičích gamét) a pseudogamiu (vývoj embrya po opelení bez zapojenia samčej gaméty). V semigamy sa jadrá vajíčka a spermie môžu začať deliť synchrónne a výsledné embryo môže produkovať rastliny, ktoré sú chimérické v tom, že majú odlišné sektory obsahujúce buď spermie alebo jadro vajíčka.

Príležitostne sa môžu produkovať haploidy buď materského alebo otcovského genotypu. Hoci bola pologametická produkcia haploidov zaznamenaná v niekoľkých rastlinných rodoch, je to zaujímavé najmä pre bavlnu (Gossypium), kde sa uskutočnili rozsiahle štúdie. Semigamy je geneticky kontrolovaná a u bavlny je spôsobená dominantným génom. Haploidy boli produkované v Gossypium hirsutum, G. barbadense, G. tomentosum a G. klatzschianum prostredníctvom procesu semigamy.

(X) Výber dvojčiat:

Sadenice dvojčiat vznikajú v dôsledku polyembrayónie a môžu byť x -x, 2x-x alebo 2x-2x dvojčatá. Dvojité semenáčiky sa produkujú, keď je okrem vajíčka stimulovaná k deleniu aj synergická bunka. Jedno embryo sa teda vyvinie z vajíčka a druhé zo synergidu, čo vedie k produkcii embryí dvojčiat.

Lacadena v roku 1974 hlásila výskyt dvojčiat u 42 druhov rastlín. Výskyt dvojčiat je ovplyvnený aj geneticky. U Capsicum frutescens je frekvencia dvojčiat kontrolovaná genotypom samičieho rodiča. Frekvencie haploidno-diploidných (x-2x) dvojčiat sa u rôznych druhov v Liliu líšia, táto frekvencia je 1%, zatiaľ čo u papriky je to až 30%.

Somatická redukcia a eliminácia chromozómov:

Somatická redukcia je jav, ktorý vedie k redukcii somatických chromozómových komplementov a zahŕňa segregáciu celého genómu. Jeho mechanizmus môže zahŕňať abnormality vretena, ako sú multipolárne formácie vretienka. Prvýkrát bol opísaný u hmyzu a neskôr sa zistilo, že sa vyskytuje spontánne v rastlinách a rastlinných tkanivách.

Somatická redukcia môže spôsobiť vznik haploidných buniek počas parasexuálneho cyklu určitých húb. Môže byť vyvolaný určitými chemikáliami v rôznych rastlinách, napr. chloramfenikolom v koreňoch jačmeňa, parafluórfenylalanínom (pFPA) v semenákoch hrozna, hubách a kvasinkách.

(b) Eliminácia chromozómov:

V niektorých rastlinách vedie medzidruhová alebo medzirodová hybridizácia k postupnej eliminácii chromozómov jedného z rodičovských genómov, čo vedie k produkcii haploidov. Mechanizmus eliminácie môže zahŕňať zlyhanie kongresie chromozómov v metafáze, čo vedie k oneskoreniu chromozómov v anafáze a tvorbe mikrojadier. Tento proces môže tiež viesť k produkcii androgénnych haploidov.

V roku 1970 Kasha a Kao získali haploidné rastliny jačmeňa krížením Hordeum vulgare s H. bulbosum, pretože niekoľko dní po oplodnení došlo k postupnej eliminácii chromozómov H. bulbosum z mladých hybridných embryí (obr. 17.3). Chromozómy H. bulbosum sú eliminované bez ohľadu na ich použitie ako samica alebo mužský rodič, približne 95 % potomstva je haploidných.

V niektorých rastlinách potomstva však nie sú eliminované všetky chromozómy bulbosum a dochádza k aneuploidii. Subrahmanyam a Kasha v roku 1973 pozorovali, že dochádzalo k postupnej eliminácii chromozómov H. bulbosum z vyvíjajúceho sa embrya. Následne Subrahmanyam hlásil produkciu haploidov prostredníctvom eliminácie chromozómov v rôznych medzidruhových kríženiach v Hordeu.

Rôzne druhy sa líšia v relatívnej sile eliminácie chromozómov. Eliminácia chromozómov je riadená genetickými faktormi prítomnými v oboch druhoch zapojených do kríženia. Faktory ovplyvňujúce elimináciu chromozómov H. bulbosum sa nachádzajú na 2. a 3. chromozóme H. vulgare, pričom rozsah eliminácie ovplyvňuje aj genotyp H. bulbosum.

Medzigenerické kríženia zahŕňajúce Hordeum bulbosum môžu tiež produkovať haploidy prostredníctvom selektívnej eliminácie chromozómov. Krížením s H. bulbosum sa vytvorili haploidy v Tridcum aestivum a Aegilops. V roku 1975 Barclay získal haploidy T. aestivum var. Čínska jar krížením pšenice buď s 2x alebo 4x H. bulbosum.

Kultúra prašníkov, peľu a vajíčok:

Haploidy boli produkované použitím prašníkov, peľu a vajíčok.

(a) Kultúra prašníkov a peľu:

Haploidy niekoľkých rastlinných druhov sa produkujú vo veľmi vysokých frekvenciách kultiváciou prašníkov alebo mikrospór na vhodných kultivačných médiách. V roku 1964 Guha a Maheshwari prvýkrát oznámili produkciu haploidov Datura innoxia prostredníctvom kultúry prašníkov.

Zaznamenali výskyt mnohých embryoidov vo vnútri kultivovaných prašníkov a následne sa tieto embryoidy vyvinuli na haploidné rastlinky. Produkcia haploidov prostredníctvom kultúry prašníkov bola úspešne rozšírená na veľký počet rastlinných rodov a druhov, napr. jačmeň, ryža, Brassica a tabak. Peľ prítomný v prašníkoch sa môže buď priamo vyvinúť na embryoidy, alebo môže vytvoriť kalus, z ktorého sa môžu rastlinky diferencovať.

Haploidy môžu byť produkované aj kultúrou izolovaného peľu (mikrospóry), napr. Datura innoxia, Nicotiana tabacum, Petúnia, Oryza sativa, jačmeň, paradajka, kukurica atď. Faktory ovplyvňujúce produkciu haploidov prostredníctvom kultúry prašníkov sú: fyziológia darcu rodič štádium vývoja, teplota a kultivačné médium atď.

Prašníky väčšiny rastlinných druhov sa pestujú v dvojjadrovom štádiu mikrospóry, ale v niektorých prípadoch je najvhodnejšie jednojadrové štádium, zatiaľ čo u niektorých iných druhov sa najlepšie výsledky dosahujú v trojjadrovom štádiu. V prírode mitotické delenie jadra mikrospór vytvára dve jadrá: jedno relatívne väčšie vegetatívne jadro a druhé menšie generatívne jadro. Generatívne jadro sa ešte raz rozdelí, čím vzniknú dve jadrá spermií.

Keď sa pestujú prašníky/mikrospóry, vývoj peľových embryí alebo kalusov môže prebiehať jednou z nasledujúcich štyroch ciest:

(i) V tejto dráhe dochádza k rovnakému deleniu mikrospór, ktoré poskytujú dve podobné bunky, ktoré nie sú diferencované na vegetatívne a generatívne bunky. Obidve bunky sa delia a prispievajú k vývoju embrya/kalusu, napr. pri Datura innoxia.

(ii) Nerovnomerné delenie mikrospór vedie k tvorbe odlišných vegetatívnych a generatívnych buniek. Kalus/embryo vzniká opakovaným delením vegetatívnej bunky, pričom generatívna bunka zvyčajne degeneruje napríklad pri Hordeum vulgare a Nicotiana tabacum.

(iii) V tejto dráhe vznikajú nerovnomerným delením mikrospóry aj vegetatívne a generatívne bunky. Embryo/kalus sa však vyvíja len z generatívnej bunky, napr. u Hyoscyamus niger.

(iv) Alternatívne vegetatívne aj generatívne bunky, produkované nerovnomerným delením mikrospór, prispievajú k tvorbe kalusu/embrya.

(b) Kultúra vajíčok:

Haploidy sa získali kultiváciou neoplodnených vaječníkov mnohých rastlín, ako je jačmeň, pšenica, tabak a ryža. V ryži sa proembryá vyvíjajú z vaječnej bunky, zatiaľ čo v jačmeni pochádzajú z vaječnej bunky, ako aj z iných buniek embryového vaku.

Meióza u haploidov:

Monoploidné alebo mono-haploidné (x):

V monoploide sú všetky chromozómy prítomné v jadre nehomologické. Preto sa na MI očakávajú iba univalenty. Ale párovanie chromozómov bolo pozorované v monoploidoch niektorých rastlín, napr. jačmeňa, kukurice, ryže a paradajok. Synaptinemálne komplexy boli tiež pozorované v pachyténe.

Nehomologické párovanie chromozómov (malých chromozomálnych segmentov) bolo priradené malej duplikácii a genetickej redundancii. V monoploidoch jačmeňa (2n = x = 7) Sadasivaiah a Kasha v roku 1971 uviedli výskyt bivalentov tyčiniek s frekvenciou 0,03 až 0,05 na PMC. V roku 1983 Kasha a Seguin-Swartz urobili nasledujúce tri hlavné pozorovania týkajúce sa párovania chromozómov a tvorby chiazmy v monoploidoch jačmeňa.

(i) Tvorba chiazmy závisí skôr od duplikácie chromozómov alebo segmentov chromozómu než od veľkého obsahu vysoko sa opakujúcich sekvencií DNA (viac ako 70 %) v genóme jačmeňa.

(ii) Frekvencia chiazmy je vysoko ovplyvnená duplikovanými oblasťami a ich umiestnením na chromozómoch.

(iii) Veľmi nízka frekvencia asociácie, napr. 0,03-0,05 bivalentná na PMC, by mohla byť spôsobená náhodným zlomom a prekrížením.

U niektorých druhov môžu byť všetky chromozómy prítomné v MI a AI zahrnuté v jedinom reštitučnom jadre po telofáze I toto jadro podlieha normálnemu druhému meiotickému deleniu za vzniku dvoch normálnych haploidných spór. Preto po opelení diploidnou rastlinou môže monoploid produkovať diploidné potomstvo.

Párovanie a kríženie chromozómov v duplikovanej oblasti nehomológnych chromozómov monoploidu povedie k diploidnému potomstvu nesúcemu heterozygotnú translokáciu. Použitím tohto systému sa získalo niekoľko výmen medzi chromozómami 6 a 7 a medzi 2 a 6 v Zea mays, pričom sa dospelo k záveru, že opakované výmeny boli vytvorené v dôsledku kríženia v duplikovaných segmentoch.

U mono-haploidov môže byť distribúcia chromozómov v AI náhodná. V niektorých prípadoch sa všetky chromozómy delia pri AI a vytvárajú dvojčlennú dvojicu, z ktorej každá bunka má n chromozómov, ako to pozorovali u monohaploidov Datura (2n = x = 12) Belling a Blakeslee v roku 1927.

U druhov, kde je haploidia pravidelnou črtou, napr. u blanokrídlovcov, sa meióza u haploidov líši od jedného druhu k druhému. Prvé meiotické delenie úplne chýba a druhé delenie (meiotická mitóza) vedie k tvorbe haploidných spermií.

U samca včely medonosnej sú všetky chromozómy zahrnuté v jednej bunke a cytoplazmatický púčik (polárne teliesko ako prvý) je odtrhnutý. Pri druhom delení sa chromozómy delia mitoticky a vznikajú dve dcérske bunky nerovnakej veľkosti. Spermie sa tvoria z väčších buniek.

Polyhaploidy:

V auto-polyhaploidoch sú dva alebo viac homológnych chromozómov prítomných pre celý genóm. Preto je homológne párovanie chromozómov bežnou vlastnosťou. V auto-di-haploidoch (2n = 2x = 24) zemiakov a (2n = 2x = 16) lucerny sa pozorujú väčšinou bivalenty s veľmi malým počtom univalentov. Plodnosť a sila týchto auto-polyhaploidov sú však často nižšie ako u ich polyploidných náprotivkov, pravdepodobne v dôsledku príbuzenského kríženia.

V prípade alopolyploidov by nemalo dochádzať k párovaniu chromozómov, pretože chromozómy nie sú homológne. Nízka frekvencia bivalentnej tvorby sa však vyskytuje v dôsledku homológneho párovania. V pšenici (T. aestivum), 21-chromozómové alotrihaploidy (ABD) In ​​= 3x = 21) vykazovali 0,02 III a 1,69 II na bunku.

Frekvencia párovania sa zvýšila u nulizomických 5B-alotrihaploidov (s 20 chromozómami) s priemernou frekvenciou 2,0 až 3,5 II percent, čo sa očakáva, pretože je známe, že gén ph prítomný v 5B potláča párovanie homológnych chromozómov. V polyhaploidoch z autoalopolyploidov sa homológne chromozómy párujú, zatiaľ čo homológne chromozómy vo všeobecnosti zostávajú nepárované, napr. u polyhaploidov Solatium demissum (2n = 3x = 36).

Sekundárna asociácia:

Sekundárna asociácia univalentov je tiež pozorovaná u haploidov, asociácia môže byť zo strany na stranu, z konca na koniec alebo z konca na stranu. Príčinou sekundárnej asociácie môže byť duplikácia, homoeológia a prítomnosť vysoko repetitívnych sekvencií DNA.

Fenotypový účinok haploidie:

Mono-haploidné rastliny sú slabšie, kratšie a menej vitálne ako príslušné diploidy. Sú vysoko sterilné. Ich listy, kvety a ďalšie časti sú menšie v porovnaní s listami diploidov. Veľkosť prieduchov je menšia, ale počet prieduchov na jednotku plochy je vyšší ako u diploidov. Avšak v niektorých rastlinných druhoch, ako je paprika, môžu byť haploidy čo do veľkosti a sily porovnateľné s diploidmi.

Možné využitie haploidov:

Haploidy môžu byť použité na rôzne výskumy základného aj aplikovaného významu, ako je stručne opísané nižšie:

(1) Haploidy sa používajú na štúdium správania chromozómov počas meiózy. Štúdium párovania chromozómov u mono-haploidov naznačuje prítomnosť duplikácií v chromozómoch.

(2) Štúdium párovania chromozómov u haploidov naznačuje pôvod rôznych druhov rastlín. Napríklad v Brassica párovanie chromozómov u haploidov naznačilo, že základné číslo chromozómov v rode je x = 6 a rôzne druhy vznikli dysploidiou.

(3) Informácie o pôvode druhov možno získať štúdiom homológneho párovania chromozómov v haploidoch rôznych alopolyploidných druhov.

(4) Jedným z najdôležitejších použití monohaploidov a polyhaploidov je produkcia homozygotných línií v čo najkratšom čase. To sa dosiahne extrakciou haploidov z heterozygotných rastlín, po čom nasleduje zdvojnásobenie chromozómov takýchto haploidov. Výsledné rastliny/línie sa nazývajú zdvojené haploidy alebo homodiploidy. Zdvojenie chromozómov sa môže vyskytnúť prirodzene alebo môže byť vyvolané použitím kolchicínu alebo inej vhodnej liečby. Dvojité haploidy môžu byť použité priamo ako kultivary. Kultivary odvodené z haploidných systémov sa pestovali v rôznych plodinách, ako je pšenica, ryža, repka, jačmeň a tabak.

(5) Pri krížovo opeľovaných druhoch je haploidia účinnou metódou na výber životaschopných kombinácií génov, ktoré sa potom po zdvojnásobení chromozómov používajú ako príbuzenské plemená.

(6) V homodiploidoch nedochádza k žiadnej segregácii génov, a preto umožňuje selekciu na kvantitatívne znaky, čím sa zvyšuje účinnosť selekcie.

(7) V prípadoch vlastnej nezlučiteľnosti sa inbredné línie ľahko vytvárajú zdvojnásobením počtu chromozómov haploidov.

(8) Haploidné tkanivá môžu byť udržiavané in vitro v nediferencovanom stave a poskytujú zdroj suspenzie haploidných buniek. Like micro-organisms, these haploid cells of higher plants can also be used to carry out new genetic researches such as mutational studies at physiological levels and biochemical analyses.

Monoploids can be used efficiently in mutational studies because they possess only a single set of genes. Therefore, both the dominant and recessive mutations are expressed in the M1 generation itself. Desirable mutants can be selected from among haploid cells cultured in vitro or from haploid plants and fertile homodiploids with all desirable mutations can be obtained through chromosome doubling.

(9) New genotypes can be incorporated into alien cytoplasm through androgenetic haploidy (androgenetic haploids may be produced by semi gamy and disruption of egg nucleus by irradiation). This method enables the transfer of a new genotype into the cytoplasm possessing factors for male sterility.

(10) Transfer of genes from wild diploid species to cultivated species can be done through di-haploids of polyploid species.

(11) Haploidy can be used in specific breeding schemes for dioecious plants, such as, Asparagus officinalis. Asparagus has the XX-XY system of sex determination, the male (XY) being more valuable commercially as they produce spears with a lower fibre content. An inbred population produced through sib-mating between pistillate (XX) and staminate (XY) plants consists of 50% males and 50% female plants. Androgenetic haploids, derived especially through anther culture, are used to produce homozygous female (XX) and super-male (YY) lines crossing of such female and super-male plants yields an all male population, which is commercially superior to the conventional 󈬢% male + 50% female” populations.

(12) Monoploids obtained from di-haploids through parthenogenesis of androgenesis can be used to select and evaluate various genomes to be put together through protoplast fusion in asexually propagated crop like potato.

(13) Di-haploids may be used in selection or crossing at diploid level before chromosome doubling (autotetraploid) as suggested by Chase in 1963 in the “analytical breeding” scheme for potato (Solatium tuberosum).

(14) Through chromosome doubling in haploids, homozygous lines can be produced for various climatic regions in one laboratory.

(15) Haploids may be used to produce translocation stocks and aneuploid stocks which are of cytogenetic importance and can be used in improvement of crop plants.


The life cycle of plants proceeds via alternating generations of sporophytes and gametophytes. The dominant and most obvious life form of higher plants is the free-living sporophyte. The sporophyte is the product of fertilization of male and female gametes and contains a set of chromosomes from each parent its genomic constitution is 2n. Chromosome reduction at meiosis means cells of the gametophytes carry half the sporophytic complement of chromosomes (n). Plant haploid research began with the discovery that sporophytes can be produced in higher plants carrying the gametic chromosome number (n namiesto 2n) and that their chromosome number can subsequently be doubled up by colchicine treatment. Recent technological innovations, greater understanding of underlying control mechanisms and an expansion of end-user applications has brought about a resurgence of interest in haploids in higher plants.

We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content and ads. By continuing you agree to the use of cookies .


Životné cykly pohlavne sa rozmnožujúcich organizmov

Fertilization and meiosis alternate in sexual life cycles. Čo sa stane medzi týmito dvoma udalosťami, závisí od organizmu. The process of meiosis reduces the chromosome number by half. Oplodnenie, spojenie dvoch haploidných gamét, obnovuje diploidný stav. There are three main categories of life cycles in multicellular organisms: diploid-dominant, in which the multicellular diploid stage is the most obvious life stage, such as with most animals including humans haploid-dominant, in which the multicellular haploid stage is the most obvious life stage, such as with all fungi and some algae and striedanie generácií, in which the two stages are apparent to different degrees depending on the group, as with plants and some algae.

Diploid-Dominant Life Cycle

Nearly all animals employ a diploid-dominant life-cycle strategy in which the only haploid cells produced by the organism are the gametes. Early in the development of the embryo, specialized diploid cells, called germ cells, are produced within the gonads, such as the testes and ovaries. Germ cells are capable of mitosis to perpetuate the cell line and meiosis to produce gametes. Akonáhle sa vytvoria haploidné gaméty, stratia schopnosť opäť sa deliť. Neexistuje žiadne mnohobunkové haploidné štádium života. Fertilization occurs with the fusion of two gametes, usually from different individuals, restoring the diploid state (Figure 1).

Figure 1. In animals, sexually reproducing adults form haploid gametes from diploid germ cells. Fusion of the gametes gives rise to a fertilized egg cell, or zygote. The zygote will undergo multiple rounds of mitosis to produce a multicellular offspring. The germ cells are generated early in the development of the zygote.

Haploid-Dominant Life Cycle

Most fungi and algae employ a life-cycle type in which the “body” of the organism—the ecologically important part of the life cycle—is haploid. The haploid cells that make up the tissues of the dominant multicellular stage are formed by mitosis. During sexual reproduction, specialized haploid cells from two individuals, designated the (+) and (−) mating types, join to form a diploid zygote. The zygote immediately undergoes meiosis to form four haploid cells called spores. Although haploid like the “parents,” these spores contain a new genetic combination from two parents. The spores can remain dormant for various time periods. Eventually, when conditions are conducive, the spores form multicellular haploid structures by many rounds of mitosis (Figure 2).

Art Connection

Figure 2. Fungi, such as black bread mold (Rhizopus nigricans), have haploid-dominant life cycles. The haploid multicellular stage produces specialized haploid cells by mitosis that fuse to form a diploid zygote. The zygote undergoes meiosis to produce haploid spores. Each spore gives rise to a multicellular haploid organism by mitosis. (credit “zygomycota” micrograph: modification of work by “Fanaberka”/Wikimedia Commons)

Ak dôjde k mutácii tak, že huba už nie je schopná produkovať mínusový typ párenia, bude sa stále schopná rozmnožovať?

Alternation of Generations

The third life-cycle type, employed by some algae and all plants, is a blend of the haploid-dominant and diploid-dominant extremes. Species with alternation of generations have both haploid and diploid multicellular organisms as part of their life cycle. The haploid multicellular plants are called gametophytes, because they produce gametes from specialized cells. Meiosis is not directly involved in the production of gametes in this case, because the organism that produces the gametes is already a haploid. Oplodnením medzi gamétami vzniká diploidná zygota. The zygote will undergo many rounds of mitosis and give rise to a diploid multicellular plant called a sporofyt. Špecializované bunky sporofytu podstúpia meiózu a vytvoria haploidné spóry. The spores will subsequently develop into the gametophytes (Figure 3).

Figure 3. Plants have a life cycle that alternates between a multicellular haploid organism and a multicellular diploid organism. In some plants, such as ferns, both the haploid and diploid plant stages are free-living. The diploid plant is called a sporophyte because it produces haploid spores by meiosis. The spores develop into multicellular, haploid plants called gametophytes because they produce gametes. The gametes of two individuals will fuse to form a diploid zygote that becomes the sporophyte. (credit “fern”: modification of work by Cory Zanker credit “sporangia”: modification of work by “Obsidian Soul”/Wikimedia Commons credit “gametophyte and sporophyte”: modification of work by “Vlmastra”/Wikimedia Commons)

Although all plants utilize some version of the alternation of generations, the relative size of the sporophyte and the gametophyte and the relationship between them vary greatly. In plants such as moss, the gametophyte organism is the free-living plant, and the sporophyte is physically dependent on the gametophyte. In other plants, such as ferns, both the gametophyte and sporophyte plants are free-living however, the sporophyte is much larger. In seed plants, such as magnolia trees and daisies, the gametophyte is composed of only a few cells and, in the case of the female gametophyte, is completely retained within the sporophyte.

Sexual reproduction takes many forms in multicellular organisms. However, at some point in each type of life cycle, meiosis produces haploid cells that will fuse with the haploid cell of another organism. The mechanisms of variation—crossover, random assortment of homologous chromosomes, and random fertilization—are present in all versions of sexual reproduction. The fact that nearly every multicellular organism on Earth employs sexual reproduction is strong evidence for the benefits of producing offspring with unique gene combinations, though there are other possible benefits as well.


Haploid Organisms

Haploid organisms are organisms that only contain haploid cells. Although most living things are made almost entirely of diploid cells, some multicellular organisms (like male insects of the order Hymenoptera) are haploid organisms. This is because they develop from unfertilized eggs, and therefore, only contain genetic information from a single parent (the mother). Despite this, the sole purpose of male ants, wasps, and bees is to reproduce. Male insects of this order produce haploid sperm using a type of aborted meiosis called spermatogenesis, which they use to fertilize the eggs of the queen ant.


57 Sexual Reproduction

Na konci tejto časti budete môcť:

  • Explain that meiosis and sexual reproduction are highly evolved traits
  • Identify variation among offspring as a potential evolutionary advantage of sexual reproduction
  • Describe the three different life-cycle types among sexually reproducing multicellular organisms.

Sexual reproduction was likely an early evolutionary innovation after the appearance of eukaryotic cells. It appears to have been very successful because most eukaryotes are able to reproduce sexually and, in many animals, it is the only mode of reproduction. And yet, scientists also recognize some real disadvantages to sexual reproduction. On the surface, creating offspring that are genetic clones of the parent appears to be a better system. If the parent organism is successfully occupying a habitat, offspring with the same traits should be similarly successful. There is also the obvious benefit to an organism that can produce offspring whenever circumstances are favorable by asexual budding, fragmentation, or by producing eggs asexually. Tieto spôsoby reprodukcie nevyžadujú ďalší organizmus opačného pohlavia. Niektoré organizmy, ktoré vedú osamelý životný štýl, si skutočne zachovali schopnosť nepohlavného rozmnožovania. In addition, in asexual populations, every individual is capable of reproduction. In sexual populations, the males are not producing the offspring themselves, so hypothetically an asexual population could grow twice as fast.

However, multicellular organisms that exclusively depend on asexual reproduction are exceedingly rare. Why are meiosis and sexual reproductive strategies so common? These are important (and as yet unanswered) questions in biology, even though they have been the focus of much research beginning in the latter half of the 20th century. There are several possible explanations, one of which is that the variation that sexual reproduction creates among offspring is very important to the survival and reproduction of the population. Thus, on average, a sexually reproducing population will leave more descendants than an otherwise similar asexually reproducing population. The only source of variation in asexual organisms is mutation. Mutations that take place during the formation of germ cell lines are also the ultimate source of variation in sexually reproducing organisms. However, in contrast to mutation during asexual reproduction, the mutations during sexual reproduction can be continually reshuffled from one generation to the next when different parents combine their unique genomes and the genes are mixed into different combinations by crossovers during prophase I and random assortment at metaphase I.

The Red Queen Hypothesis Genetic variation is the outcome of sexual reproduction, but why are ongoing variations necessary, even under seemingly stable environmental conditions? Enter the Red Queen hypothesis, first proposed by Leigh Van Valen in 1973. 1 The concept was named in reference to the Red Queen’s race in Lewis Carroll’s book, Through the Looking-Glass.

All species coevolve (evolve together) with other organisms. For example, predators evolve with their prey, and parasites evolve with their hosts. Each tiny advantage gained by favorable variation gives a species a reproductive edge over close competitors, predators, parasites, or even prey. However, survival of any given genotype or phenotype in a population is dependent on the reproductive fitness of other genotypes or phenotypes within a given species. The only method that will allow a coevolving species to maintain its own share of the resources is to also continually improve its fitness (the capacity of the members to produce more reproductively viable offspring relative to others within a species). As one species gains an advantage, this increases selection on the other species they must also develop an advantage or they will be outcompeted. No single species progresses too far ahead because genetic variation among the progeny of sexual reproduction provides all species with a mechanism to improve rapidly. Species that cannot keep up become extinct. The Red Queen’s catchphrase was, “It takes all the running you can do to stay in the same place.” This is an apt description of coevolution between competing species.

Životné cykly pohlavne sa rozmnožujúcich organizmov

Fertilization and meiosis alternate in sexual life cycles . What happens between these two events depends on the organism’s “reproductive strategy.” The process of meiosis reduces the chromosome number by half. Oplodnenie, spojenie dvoch haploidných gamét, obnovuje diploidný stav. Some organisms have a multicellular diploid stage that is most obvious and only produce haploid reproductive cells. Animals, including humans, have this type of life cycle. Other organisms, such as fungi, have a multicellular haploid stage that is most obvious. Plants and some algae have alternation of generations, in which they have multicellular diploid and haploid life stages that are apparent to different degrees depending on the group.

Nearly all animals employ a diploid-dominant life-cycle strategy in which the only haploid cells produced by the organism are the gametes. Early in the development of the embryo, specialized diploid cells, called germ cells , are produced within the gonads (such as the testes and ovaries). Germ cells are capable of mitosis to perpetuate the germ cell line and meiosis to produce haploid gametes. Akonáhle sa vytvoria haploidné gaméty, stratia schopnosť opäť sa deliť. Neexistuje žiadne mnohobunkové haploidné štádium života. Fertilization occurs with the fusion of two gametes, usually from different individuals, restoring the diploid state ((Figure)).


Most fungi and algae employ a life-cycle type in which the “body” of the organism—the ecologically important part of the life cycle—is haploid. The haploid cells that make up the tissues of the dominant multicellular stage are formed by mitosis. During sexual reproduction, specialized haploid cells from two individuals—designated the (+) and (−) mating types—join to form a diploid zygote. The zygote immediately undergoes meiosis to form four haploid cells called spores. Although these spores are haploid like the “parents,” they contain a new genetic combination from two parents. The spores can remain dormant for various time periods. Eventually, when conditions are favorable, the spores form multicellular haploid structures through many rounds of mitosis ((Figure)).


Ak dôjde k mutácii tak, že huba už nie je schopná produkovať mínusový typ párenia, bude sa stále schopná rozmnožovať?

The third life-cycle type, employed by some algae and all plants, is a blend of the haploid-dominant and diploid-dominant extremes. Species with alternation of generations have both haploid and diploid multicellular organisms as part of their life cycle. The haploid multicellular plants are called gametophytes , because they produce gametes from specialized cells. Meiosis is not directly involved in the production of gametes in this case, because the organism that produces the gametes is already haploid. Oplodnením medzi gamétami vzniká diploidná zygota. The zygote will undergo many rounds of mitosis and give rise to a diploid multicellular plant called a sporophyte . Špecializované bunky sporofytu podstúpia meiózu a vytvoria haploidné spóry. The spores will subsequently develop into the gametophytes ((Figure)).


Although all plants utilize some version of the alternation of generations, the relative size of the sporophyte and the gametophyte and the relationship between them vary greatly. In plants such as moss, the gametophyte organism is the free-living plant and the sporophyte is physically dependent on the gametophyte. In other plants, such as ferns, both the gametophyte and sporophyte plants are free-living however, the sporophyte is much larger. In seed plants, such as magnolia trees and daisies, the gametophyte is composed of only a few cells and, in the case of the female gametophyte, is completely retained within the sporophyte.

Sexual reproduction takes many forms in multicellular organisms. The fact that nearly every multicellular organism on Earth employs sexual reproduction is strong evidence for the benefits of producing offspring with unique gene combinations, though there are other possible benefits as well.

Zhrnutie sekcie

Nearly all eukaryotes undergo sexual reproduction. The variation introduced into the reproductive cells by meiosis provides an important advantage that has made sexual reproduction evolutionarily successful. V sexuálnych životných cykloch sa strieda meióza a oplodnenie. The process of meiosis produces unique reproductive cells called gametes, which have half the number of chromosomes as the parent cell. When two haploid gametes fuse, this restores the diploid condition in the new zygote. Thus, most sexually reproducing organisms alternate between haploid and diploid stages. However, the ways in which reproductive cells are produced and the timing between meiosis and fertilization vary greatly.

Otázky týkajúce sa vizuálneho pripojenia

(Figure) If a mutation occurs so that a fungus is no longer able to produce a minus mating type, will it still be able to reproduce?

(Figure) Yes, it will be able to reproduce asexually.

Kontrolné otázky

What is a likely evolutionary advantage of sexual reproduction over asexual reproduction?

  1. Sexual reproduction involves fewer steps.
  2. There is a lower chance of using up the resources in a given environment.
  3. Sexual reproduction results in variation in the offspring.
  4. Sexual reproduction is more cost-effective.

Which type of life cycle has both a haploid and diploid multicellular stage?

  1. asexual life cycles
  2. most animal life cycles
  3. most fungal life cycles
  4. striedanie generácií

What is the ploidy of the most conspicuous form of most fungi?

A diploid, multicellular life-cycle stage that gives rise to haploid cells by meiosis is called a ________.

Hydras and jellyfish both live in a freshwater lake that is slowly being acidified by the runoff from a chemical plant built upstream. Which population is predicted to be better able to cope with the changing environment?

  1. medúza
  2. hydra
  3. The populations will be equally able to cope.
  4. Both populations will die.

Many farmers are worried about the decreasing genetic diversity of plants associated with generations of artificial selection and inbreeding. Why is limiting random sexual reproduction of food crops concerning?

  1. Mutations during asexual reproduction decrease plant fitness.
  2. Consumers do not trust identical-appearing produce.
  3. Larger portions of the plant populations are susceptible to the same diseases.
  4. Spores are not viable in an agricultural setting.

Otázky kritického myslenia

List and briefly describe the three processes that lead to variation in offspring with the same parents.

a. Crossover occurs in prophase I between nonsister homologous chromosomes. Segments of DNA are exchanged between maternally derived and paternally derived chromosomes, and new gene combinations are formed. b. Random alignment during metaphase I leads to gametes that have a mixture of maternal and paternal chromosomes. c. Fertilization is random, in that any two gametes can fuse.

Animals and plants both have diploid and haploid cells. How does the animal life cycle differ from the alternation of generations exhibited by plants?

Nearly all animals employ a diploid-dominant life-cycle strategy only the gametes are haploid. Akonáhle sa vytvoria haploidné gaméty, stratia schopnosť opäť sa deliť. Neexistuje žiadne mnohobunkové haploidné štádium života. Plants, in contrast, have a blend of the haploid-dominant and diploid-dominant cycles — they have both haploid and diploid multicellular organisms as part of their life cycle. The diploid plant is called a sporophyte because it produces haploid spores by meiosis. The spores develop into multicellular, haploid plants that are called gametophytes because they produce gametes.

Explain why sexual reproduction is beneficial to a population but can be detrimental to an individual offspring.

Sexual reproduction increases the genetic variation within the population, because new individuals are made by randomly combining genetic material from two parents. Because only fit individuals reach sexual maturity and reproduce, the overall population tends toward increasing fitness in its environment. However, there is always a possibility that the random combination creating the offspring’s genome will actually produce an organism less fit for the environment than its parents were.

How does the role of meiosis in gamete production differ between organisms with a diploid-dominant life cycle and organisms with an alternation of generations life cycle?

Organisms with a diploid-dominant life cycle make haploid gametes by meiosis, while all their somatic cells are diploid. Organisms with an alternation of generations life cycle make gametes during their haploid life stage, so the chromosome number does not need to be reduced, and meiosis is not involved.

How do organisms with haploid-dominant life cycles ensure continued genetic diversification in offspring without using a meiotic process to make gametes?

Haploid-dominant organisms undergo sexual reproduction by making a diploid zygote. The cells that make the gametes are derived from haploid cells, but the + and – mating types that produce the zygote are randomly combined. The zygote also undergoes meiosis to return to the haploid stage, so multiple steps add genetic diversity to haploid-dominant organisms.

Poznámky pod čiarou

Slovník pojmov


Životné cykly pohlavne sa rozmnožujúcich organizmov

In sexual reproduction, the genetic material of two individuals is combined to produce genetically diverse offspring that differ from their parents. V sexuálnych životných cykloch sa strieda oplodnenie a meióza. What happens between these two events depends upon the organism. The process of meiosis, the division of the contents of the nucleus that divides the chromosomes among gametes, reduces the chromosome number by half, while fertilization, the joining of two haploid gametes, restores the diploid condition. There are three main categories of life cycles in eukaryotic organisms: diploid-dominant, haploid-dominant, and alternation of generations.


Plant Reproduction Bi

A life cycle includes all of the stages of an organism’s growth and development. A plant’s life cycle involves two alternating multicellular stages – a Diploid (2n) sporophyte stage and a Haploid (1n) gametophyte stage. This type of life cycle is called Alternation of Generations. The size of gametophytes and sporophytes varies among the plant groups.

CIELE: Describe the life cycle of a moss. Describe the life cycle of a typical fern. Describe the life cycle of a gymnosperm. Compare and contrast homospory and heterospory.

THE LIFE CYCLE OF MOSSES

1. A Moss is a Nonvascular Seedless Plant belonging to the Phylum Bryophyta.

2. Mosses are the best known and most common Bryophytes. The other Bryophytes are Liverworts and Hornworts. There are about 14,000 kinds of mosses.

CHARACTERISTICS OF MOSSES

1. Mosses grow on moist brick walls, in sidewalks, as thick mats on forest floors, and on the Shaded Side of Trees. Some are adapted to the Desert, or can survive periodic dry spells, reviving when Water becomes available.

2. ALL MOSSES NEED WATER TO COMPLETE THEIR LIFE CYCLE.

3. MOSSES SHARE SOME CHARACTERISTICS OF OTHER BRYOPHYTES:

A. They do not have complicated Vascular Systems. – Nonvascular Plants

B. Water passes from cell to cell by osmosis. They are only a few cells thick.

C. They do NOT have True Roots, Leaves, or Stems.

D. They Require Water for Fertilization.

E. They are small land plants.

THE LIFE CYCLE OF MOSSES

1. The Dominant form of a moss is a clump of leafy Green Gametophytes.

2. A typical moss Alternates between a HAPLOID GAMETOPHYTE and DIPLOID SPOROPHYTE Phases. (Figure 32-1)

3. Haploid and Diploid refer to the number of Chromosomes in the Cells of an Organism.

4. A Gametophyte is the Haploid (1n) generation that produces GAMETES.

5. The Sporophyte is the Diploid (2n) that produces SPORES by Meiosis.

6. The Gametophyte of a moss is usually the largest and longest-lived generation of the moss life cycle.

7. Gametophytes of Mosses have RHIZOIDS, slender, Rootlike Structures that Anchors the Moss in place.

8. The Gametophytes are the Photosynthetic Part of a Moss.

9. The Sporophyte of a Moss is usually smaller than the Gametophyte and is attached to and dependent on the Gametophyte.

10. Sporophytes lack Chlorophyll, they Depend on the Photosynthetic Gametophyte for Food.

11. The Sporophyte consists of a Foot that anchors it to the Gametophyte and a Stalk. The Stalk grows up from the Foot and resembles a Street Lamp.

12. Atop the long, slender Stalk is a CAPSULE.

13. A CAPSULE IS THE STRUCTURE OF A MOSS THAT FORMS HAPLOID SPORES.

1. Mosses, like most sexually reproducing organisms, produce TWO Kinds of GAMETES: EGGS AND SPERM.

2. GAMETES OF ALL BRYOPHYTES ARE SURRROUNDED BY A JACKET OF STERILE CELLS. The Sterile Cells are an important adaptation that protects the gametes from drying out and dying.

3. EGGS of Mosses are large, contain much Cytoplasm, and CANNOT Move.

4. SPERM are smaller and have FLAGELLA, enabling them to reach the Egg by swimming through Water.

5. THE EGG AND SPERM OF MOSSES FORM IN DIFFERENT REPRODUCTIVE STRUCTURES.

6. THE EGG-PRODUCING ORGAN OF A MOSS IS CALLED AN ARCHEGONIUM (ar-keh-GOH-nee-um). Each Flask-Shaped Archegonium forms ONE EGG by Mitosis. The Archegonia form on Branches of the Gametophyte.

7. THE SPERM-PRODUCING ORGAN OF A MOSS IS CALLED AN ANTHERIDIUM (an-theh-RIH-dee-um). Each Antheridium produces Many Sperm.

8. BOTH THE ARCHEGONIA AND ANTHERIDIA ARE PART OF THE GAMETOPHYTE.

9. Bryophytes such as Mosses are sometimes called the “Amphibians of the Plant Kingdom”. Mosses are Land Plants but they require Water for Sexual Reproduction.

10. For most Mosses, Fertilization can occur only during or soon after RAIN or after Flooding, when the Gametophyte is COVERED with Water.

11. The Sperm Swim to the Egg by following a Trail of Chemicals released by the Egg in the Water.

12. Fertilization produces a Zygote that undergoes Mitosis and becomes a Sporophyte.

13. When the Sporophyte matures cells inside the Capsule undergoes Meiosis and form Haploid Spores which are all the Same.

14. The production of One type of spores is called HOMOSPORY. The life cycle of Mosses is called HOMOSPOROUS ALTERNATION OF GENERATION.

15. THESE SPORES BEGIN THE GAMETOPHYTE GENERATION.

16. When spores are mature, the Capsule opens and Spores are carried off by Wind. If a spore lands in a Moist place, it Sprouts and forms a New Gametophyte.

1. Asexual Reproduction of most Mosses can occur in TWO WAYS:

A. FRAGMENTATION – Small pieces broken from a Gametophyte grow into a new plant.

B. GEMMAE – These are tiny pieces of Tissue that can form new Gametophytes.

2. When raindrops splash Gemmae from the Parent Plant, The Gemmae are carried to a new area where they can form Gametophytes.

THE LIFE CYCLE OF FERNS

1. Ferns are by far the LARGEST Group of Living Seedless Vascular Plants.

2. Ferns grow in a variety of places and are diverse in their appearance.

3. Like other Seedless Plants, Ferns usually live in Moist Habitats because they Need Water for Fertilization.

4. A TYPICAL FERN ALTERNATES BETWEEN HAPLOID GAMETOPHYE AND DIPLOID SPOROPHYTE PHASES. (Figure 32-2)

5. The Sporophyte Phase of the Fern’s Life Cycle is the Dominant Phase.

6. Fern Gametophytes are Tiny, Flat Plants that are Anchored to the soil by Rhizoids.

7. Both ANTERIDIA (Male) and ACHEGONIA (Female) form on the lower surface of a Fern Gametophyte.

8. When Water is present, Sperm released by Antheridia Swim to Archegonia.

9. One Sperm Fuses with the Egg in an Archegonium. Forming a Zygote, which is the First Cell of the Sporophyte.

10. In its Sporophyte Stage, a typical Fern has a Stem with True Roots and True Leaves. The Stem, Roots and Leaves are considered TRUE because they have special Water-Carrying Tissues.

12. Other Ferns form Spores in Special Structures on the UNDESIDE OF THE LEAVES. A SORUS (SORI) IS A GROUP OF SPORE-CONTAINING STRUCTURES (SPORANGIA) CLUSTERED ON THE UNDERSIDE OF A FERN LEAF (Figure 32-2).

A. The BLADE is the broad, flat, photosynthetic surface of the Frond. The Blade contains the Chloroplast. The Blade also contains Vascular Tissue that brings water and minerals from roots.

B. On most ferns, a Blade does not attach directly to a Stem. Instead, a Stalk attaches the Blade to the Stem. The PETIOLE is the Stalk that attaches the Frond’s Blade to the Stem. The Petiole contains vascular tissue that carries Water and nutrients through the Plant.

LIFE CYCLES OF CONIFERS – GYMNOSPERMS – NAKED SEEDS – CONES

1. The oldest surviving Seed Plants on Earth are Gymnosperms. In Seed Plants the Sporophyte Phase is the Dominant Phase.

2. Gymnosperms are referred to as Naked Seeds, because they develop on the Scales of Female Cones and NOT inside a Fruit.

3. Gymnosperms are adapted to live in cold climates there are extensive forests of gymnosperms in most of the colder zones of northern temperate regions.

4. There are about 700 species of gymnosperms, such as pine, fir, and spruce, which are also called Evergreen Trees.

5. Gymnosperms include one of the largest and some of the oldest organisms on Earth. The Giant Redwood is one of the Earth’s largest organisms. The Bristlecone Pines is among the oldest, some more than 5000 years old.

6. Unlike mosses, and most Ferns, Gymnosperms produce TWO Types of spores – MALE MICROSPORES AMD FEMALE MEGASPORES.

7. Mikrospóry grow in into Male Gametophytes, while Megaspores grow into Female Gametophytes.

8. The Production of different types of Spores is called HETERSPORY. The Gymnosperm Life Cycle is called HETEROSPOROUS ALTERNATION OF GENERATION.

9. Heterospory ensures that a Sperm will fertilize an Egg from Different Gametophyte and increase the chance that New Combinations of Genes will occur among Offspring.

10. Gymnosperms are Plants (Trees) that reproduce by way of CONES. (Figure 32-3)

11. The Pine Tree is a typical Gymnosperm. The Large, Familiar Cones known as Pinecones are actually the FEMALE Cones of a Pine Tree.

12. Pine trees also have MALE Cones, which are SMALLER than Female Cones. Male and Female Cones have a vital roles in the reproductive cycle of pine trees and other Gymnosperms.

13. THE LIFE CYCLE OF A PINE TAKES TWO OR THREE YEARS FROM THE TIME THE CONES FORM UNTIL SEEDS ARE RELEASED.

14. Male and Female Gametes are made by the Male and Female Cones, which are on the SAME Tree.

15. The Female Cones consist of spirally arranged Scales and Secrete a STICKY RESIN.

16. At the Base of each scale are TWO EGG-CONTAINING OVULES.

17. AN OVULE IS A STRUCTURE, CONSISTING OF AN EGG INSIDE PROTECTIVE CELLS, THAT DEVELOPS INTO A SEED.

19. POLLINATION IS THE TRANSFER OF POLLEN FROM THE MALE TO THE FEMALE PART OF A PLANT.

20. When a Pollen Grain reaches a Female Cone, it sticks to the RESIN of the cone. As the Resin dries, the Pollen Grain begins to grow a structure called a POLLEN TUBE that extends to an Ovule near the base of a Scale, it enables the sperm to reach an egg. The Pollen Tube takes about a year to grow and reach the Egg.

21. A Sperm Cell released from the Pollen Tube Fertilizes an Egg in the Ovule forming a Zygote. Pine sperm Do Not have Flagella and they do Not Swim to an Egg.

22. A Zygote forms and grows into an Embryo surrounded by a SEED.

23. As the Embryo Matures, the Pinecone enlarges and the scales Separate releasing the Seed from the Female Cone.

24. If the seed lands in an environment with the proper conditions for growth, it will sprout and form a New Sporophyte Pine Plant.

25. Seed Plants Do Not Require Water for Reproduction, Sexual Reproduction in Seed Plants can therefore take place independent of seasonal rains or other periods of moisture.
SECTION 32-2 SEXUAL REPRODUCTION IN FLOWERING PLANTS – ANGIOSPERMS – FLOWERS & FRUITS

You have probably admired flowers for their bright colors, attractive shapes, and pleasing aromas. These characteristics are adaptations that help ensure sexual reproduction by attracting animal pollinators. But some flowers are not so colorful, large, or fragrant. Such flowers rely on wind or water for pollination.

CIELE: Identify the four main flower parts, and state the function of each. Describe ovule formation and pollen formation in angiosperms. Relate flower structure to methods of pollination. Describe fertilization in flowering plants. Compare and contrast the gymnosperm and angiosperm life cycles.

ANGIOSPERMS REPRODUCTION (FLOWERS & FRUITS)

1. The importance of a Flower is NOT in the way it LOOKS or SMELLS, but in WHAT IT DOES.

3. FLOWERS are MODIFIED STEMS with SPECIALIZED LEAVES and other structures for REPRODUCTION. All of these specialized leaves from on the Swollen Tip of a floral “Branch” which is called the RECEPTACLE.

4. FLOWERS HAVE THREE BASIC COMPONENTS: MALE, FEMALE, AND STERILE PARTS.

5. The Male and Female Parts Produce the GAMETES. Sterile Parts ATTRACT POLLINATORS (The Birds and The Bees) and Protect the Female Gametes.

6. Flowers that produce BOTH Male and Female Gametes in the SAME Flower are called PERFECT FLOWERS.

7. IMPERFECT FLOWERS are EITHER a Male or a Female Flower.

8. Some Angiosperms have separate Male and Female Flowers, but BOTH SEXES are on the SAME Plant. Others, the entire plant is Male or Female.

FEMALE STRUCTURES OF FLOWERS

1. The Female Structures of flowers produce VAJCIA.

2. THE FEMALE, OR EGG-PRODUCING, PART OF A FLOWER IS CALLED THE CARPELS.

3. ONE OR MORE CARPELS FUSED TOGETHER MAKE UP THE STRUCTURE CALLED THE PISTIL. Pistils form at the CENTER of the Flower and usually have THREE PARTS: STIGMA, STYLE, AND OVARY, EACH PART HAS A DIFFERENT FUNCTION:

A. THE STIGMA IS THE STRUCTURE ON WHICH POLLEN LANDS AND GERMINATES. IT IS USUALLY STICKY OR HAS HAIRS TO HOLD POLLEN GRAINS. THE TIP OF THE STYLE.

B. THE STYLE IS THE STALK-LIKE STRUCTURE CONNECTING THE STIGMA TO THE OVARY.

C. THE OVARY IS THE ENLARGED BASE OF A PISTIL, IT IS THE STRUCTURE THAT CONTAINS OVULES AND DEVELOPS INTO A FRUIT. OVULES FORM IN THE OVARY, AND EACH OVULE CONTAINS AN EGG.

MALE STRUCTURES OF FLOWERS

1. THE MALE STRUCTURES OF FLOWERS PRODUCE POLLEN.

2. THE MALE, OR POLLEN-PRODUCING PART OF A FLOWER, IS CALLED THE STAMEN.

3. STAMENS USUALLY HAVE TWO PARTS: ANTHER AND FILAMENT. EACH PART HAS A DIFFERENT FUNCTION:

A. THE ANTHER IS THE STRUCTURE THAT CONTAINS MICROSPORANGIA, WHICH PRODUCE MICROSPORES THAT DEVELOP INTO POLLEN GRAINS. POLLEN GRAINS CONTAIN SPERM CELLS.

B. THE FILAMENT IS THE STRUCTURE THAT HOLDS UP AND SUPPORTS THE ANTHER.

STERILE PARTS OF A FLOWER (ATTRACT/PROTECT)

1. THE STERILE PARTS OF A FLOWER ARE THE PETALS AND SEPALS.

2. PETALS are usually Colorful, Leaflike appendages on a Flower. Their Function is to ATTRACT Pollinators.

3. ALL THE PETALS IN A FLOWER ARE COLLECTIVELY CALLED THE COROLLA.

4. The Protective Leaves at the Base of a Flower are SEPALS. Sepals are often Green, cover the BUD of a Flower and Protect the developing Flower parts as they Grow.

5. ALL THE SEPALS ARE COLLECTIVELY CALLED THE CALYX.

6. Monocots and Dicots can often be distinguished by their Flowers. MONOCOT Floral Parts are arranged in multiples of THREE, The Floral Parts of DICOTS are arranged in multiples of FOUR OR FIVE.

7. FLOWER PARTS ARE USUALLY FOUND IN FOUR CONCENTRIC WHORLS, OR RINGS. (Figure 32-5)

A. OUTERMOST WHORL – THE SEPALS (Calyx) (#1)

B. THE PETALS (Corolla) MAKE UP THE NEXT WHORL. (#2)

C. THE TWO INNERMOST WHORLS OF FLOWER PARTS CONTAIN THE REPODUCTIVE STRUCTURES. FIRST THE MALE (STAMENS, #3) AND THE INNERMOST WHORL CONTAINS THE FEMALE (CARPELS, #4). ONE OR MORE CARPELS FUSED TOGETHER MAKE UP THE PISTIL.

LIFE CYCLE OF ANGIOSPERMS

1. An Angiosperm undergoes Alternation of Generations. The Sporophyte undergoes meiosis to form spores, which then divide mitotically to form Gametophytes.

2. The Gametophytes form the GAMETES: EGG AND SPERM.

3. Sexual Reproduction BEGINS WHEN MICROSOPORE MOTHER CELLS undergo Meiosis in the ANTHER to become Pollen Grains, which is a two-celled or three-celled Male Gametophyte. (Figure 32-7) Notice: Each of the four Microspores will form a Pollen Grain that consists of Two Cells a Tube Cell and a Generative Cell, The Male Gametophyte.

4. During the same time, MEGASPORE MOTHER CELLS undergo Meiosis in Ovules, forming four megaspores in each Ovule, One will become an EGG. (Figure 32-6) Notice: Of the four Megaspores, Three of the Megaspores Degenerate, and the Fourth forms the structures of the Embryo Sac, The Female Gametophyte.

5. Because the Ovule of a flower contains the egg, the ovule contains the Female Gametophyte.

6. The next step is Opeľovanie, the transfer of Pollen from the Anther to the Stigma.

7. When a pollen Grain lands on a Stigma, it sends out a POLLEN TUBE that grows through the Style to the Ovary. Inside the Ovary it enters and Ovule which contains an Egg.

8. Fertilization occurs when a Sperm Nucleus from the Pollen Tube FUSES with the Egg and forms a Zygote.

9. While one sperm fertilizes and Egg, a Second Sperm Nucleus from the pollen tube fertilizes TWO Polar Nuclei.

10. The Second Fertilization forms a Food-Storing Tissue in the Seed called ENDOSPERM.

11. The process in plants that involves TWO Fertilizations is called DOUBLE FERTILIZATION. ONLY ANGIOSPERMS HAVE DOUBLE FERTILIZATION.


Pozri si video: Environmentálne záťaže na Slovensku (August 2022).