• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy pomagają rozwiązać zagadkę podwójnego zapłodnienia roślin kwitnących

    25.03.2009. 13:46
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Biologowie z Japonii, Wielkiej Brytanii i USA odkryli, że gen DUO POLLEN1 (DUO1) odgrywa zasadniczą rolę w podwójnym zapłodnieniu roślin kwitnących. Nowe badania, opisane w czasopiśmie PLoS Genetics, znacznie poszerzają naszą wiedzę na temat procesu o decydującym znaczeniu dla sukcesu ewolucyjnego roślin kwitnących, poznanego dotąd w niewielkim tylko zakresie.

    Profesor David Twell z Uniwersytetu w Leicester w Wielkiej Brytanii, który prowadził badania, wyjaśnił, że rośliny kwitnące, inaczej niż zwierzęta, potrzebują nie jednej lecz dwóch komórek nasiennych dla udanego zapłodnienia: "Jedna komórka nasienna łączy się z komórką jajową, aby powstał zarodek, a druga łączy się z komórką centralną, aby wytworzyć bogatą w składniki pokarmowe tkankę endospermy wewnątrz nasienia" - powiedział.

    Według naukowców, główną tajemnicą procesu podwójnego zapłodnienia był "sposób, w jaki pojedynczy pyłek może wytworzyć parę komórek nasiennych niezbędnych do zapewnienia płodności i wytworzenia nasienia".

    Zespół zbadał roślinę Arabidopsis, która jest częstym obiektem badań w dziedzinie biologii roślin, odkrywając, że gen DUO1 odgrywa decydującą rolę w kontrolowaniu podziału prekursorowych komórek reprodukcyjnych Arabidopsis na bliźniacze komórki nasienne. W rzeczywistości gen pełni podwójną rolę, zapewniając podział prekursorowych komórek nasiennych oraz spełnianie przez nie wyspecjalizowanej funkcji komórek nasiennych.

    Dokładniej, naukowcy wykazali, że DUO1 jest niezbędny do wytwarzania zarówno białka, które kontroluje podział komórki, jak i do aktywacji niezbędnej do różnicowania i zapłodnienia komórek. W rzeczywistości jest odpowiedzialny za "włączanie" zdolności komórek nasiennych rośliny do zapłodnienia.

    Co więcej, zespół odkrył, że geny ściśle związane z DUO1 występują również u wielu innych odmian roślin, w tym mchu, co sugeruje, że DUO1 może stanowić część sieci regulacyjnej komórek nasiennych, która rozwinęła się przed pojawieniem się pyłku i kwiatów. Dalsze badania w tej dziedzinie mogą - czytamy w raporcie z badań - "pogłębić wiedzę na temat ewolucji mechanizmów regulacyjnych w rozwoju linii płciowej roślin [tj. rodu komórek generatywnych] i ich znaczenia w podwójnym zapłodnieniu roślin kwitnących".

    Naukowcy są przekonani również, że dalsza analiza dostarczy nowych informacji nt. sposobu, w jaki DUO1 aktywuje swoje cele oraz jak sam jest aktywowany. Identyfikacja roli DUO1 w specyfikacji komórki generatywnej powinna umożliwić opracowanie precyzyjnej sieci regulacyjnej gametogenezy męskiej (proces, w którym komórki są różnicowane na nasienie lub jaja) - jak przypuszczają - "oraz badania porównawcze nad kontrolą wytwarzania komórek nasiennych".

    Uwzględniając niedawny opis niezależnego mechanizmu grupy regulacji cyklu męskich komórek generatywnych, ostatnie odkrycia znacznie pogłębiają naszą wiedzę na temat mechanizmów molekularnych zaangażowanych w stopniową reprodukcję roślin i wytwarzanie nasion.

    "Te prace dają pierwszy dokładniejszy obraz mechanizmów, za pośrednictwem których rozwój cyklu komórkowego i różnicowanie gamet są koordynowane w roślinach kwitnących" - czytamy w podsumowaniu. Profesor Twell dodał, że badania mogą pomóc rozwikłać tajemnicę początków ewolucji komórek nasiennych roślin oraz zapewnić nowe narzędzia molekularne do oddziaływania na płodność roślin i wytwarzanie nasion hybrydowych. Prace mogą również przyczynić się do lepszego kontrolowania przepływu genów w uprawach transgenicznych, w których może zajść konieczność wyeliminowania udziału męskiego ("męska sterylizacja" roślin zapewnia pewne korzyści komercyjne, takie jak dłuższy okres przechowywania kwiatów).

    Więcej informacji:

    PLoS Genetics
    http://www.plosgenetics.org/

    Rada Badań Biologicznych i Biotechnologicznych
    http://www.bbsrc.ac.uk/

    Uniwersytet w Leicester
    http://www.le.ac.uk/

    Kategoria: Różne
    Źródło danych: PLoS Genetics; Rada Badań Biologicznych i Biotechnologicznych
    Referencje dokumentu: Brownfield L., et al. (2009) A plant germline-specific integrator of sperm specification and cell cycle progression. PLoS Genetics 5:e1000430; DOI: 10.1371/journal.pgen.1000430.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    ICSI (ang. Intracytoplasmic sperm injection) – rodzaj procedury zapłodnienia in vitro, polegający na wprowadzeniu plemnika do cytoplazmy komórki jajowej. Wskazaniem do zastosowania tej techniki są zwykle nieprawidłowe wyniki badania nasienia, nie dające pewności zapłodnienia nawet w warunkach in vitro. Stosuje się ją również wtedy, gdy wykonywane w przeszłości próby zapłodnienia pozaustrojowego kończyły się niepowodzeniem. Pluripotencja (pluripotencjalność) jest zdolnością pojedynczej komórki do zróżnicowania się w dowolny typ komórek somatycznych poza komórkami trofoblastu, które w późniejszych stadiach rozwoju tworzą łożysko. Z pluripotencjalnych komórek macierzystych pochodzących z najwcześniejszego stadium zarodka – 5-dniowej blastocysty biorą początek komórki wszystkich tkanek i narządów. Zaledwie 30-35 tych komórek, z których składa się węzeł zarodkowy blastocysty "gromadzi" instrukcje dla 100 bilionów (10) komórek tworzących ludzki organizm. Anaplazja – brak zróżnicowania lub proces odróżnicowania się komórek, powstawanie z komórek zróżnicowanych nowych pokoleń komórek o coraz to mniejszym stopniu zróżnicowania albo też zatrzymanie różnicowania (dojrzewania) komórki wraz z zachowaną zdolnością do mnożenia się. Charakterystyczna dla nowotworów złośliwych. Obecnie uważa się, że raczej nowotwory powstają z komórek macierzystych niż że dochodzi do procesu odróżnicowania.

    Żeński układ płciowy służy do wytwarzania komórek płciowych żeńskich, a w przypadku zapłodnienia stwarza dogodne warunki do rozwoju i wzrastania płodu. Z uwagi na rozmieszczenie narządy płciowe żeńskie dzielimy na wewnętrzne i zewnętrzne. Diagnostyka preimplantacyjna (ang. preimplantation genetic diagnosis, PGD) jest metodą pozwalającą na genetyczną analizę komórek jajowych przed lub po zapłodnieniu bądź też zarodków przed podaniem ich do macicy przyszłej matce. PGD pozostaje w ścisłym związku z technikami wspomaganego rozrodu (zapłodnieniem in vitro).

    Zapłodnienie – połączenie się komórek rozrodczych (komórki męskiej i żeńskiej) w wyniku czego powstaje nowa komórka nazywana zygotą. Komórki NC (ang. Natural Cytotoxic cells – komórki naturalnie cytotoksyczne) – hipotetyczne i być może nieistniejące komórki, którym przypisuje się cytotoksyczność naturalną. Istnienie tych komórek opisano u myszy, u których wraz z wiekiem dochodzi do utraty aktywności komórek NK, ale jednocześnie wciąż istnieje grupa komórek, która wykazuje cytotoksyczność naturalną nie zanikającą w trakcie starzenia się . Nie posiadają one markerów różnicowania komórek NK , mają natomiast zdolność lizowania komórek nowotworowych i są pobudzane przez IL-2 i IL-3 . Komórki NC nie posiadają także cech właściwych limfocytom T, limfocytom B oraz makrofagom . W trakcie rozwoju osobniczego pojawiają się wcześnie - ich aktywność opisano już w 10-dniowych zarodkach mysich .

    Dawca nasienia (także dawca spermy) – mężczyzna, który oddaje próbkę swojej spermy celem wykorzystania zawartych w niej plemników do zapłodnienia metodą in vitro bądź inseminacji domacicznej komórek jajowych kobiety, która nie może (niepłodność) bądź nie ma z kim (samotność) począć dziecka. Pojęcie to może także opisywać mężczyznę zgadzającego się na stosunek z samotną, obcą mu kobietą zamierzającą począć, urodzić i wychować dziecko bez jego udziału. Mężczyzna taki jest odpowiednikiem matki zastępczej. Okorowanie – warstwa komórek otaczających zasadniczą część plechy glonów (rdzeń). Czasem zwane jest tak jak u roślin nasiennych korą, a jego rzędy nićmi korowymi.

    Komórki iPS (ang. iPSC – induced pluripotent stem cells) – rodzaj pluripotencjalnych komórek macierzystych, które zostały sztucznie otrzymane z nie-pluripotentnych komórek (przeważnie komórek somatycznych dorosłego człowieka) przez wymuszenie ekspresji odpowiednich genów w tych komórkach.

    Definicja intuicyjna:
    Automat komórkowy to system składający się z pojedynczych komórek, znajdujących się obok siebie. Ich układ przypomina szachownicę lub planszę do gry. Każda z komórek może przyjąć jeden ze stanów, przy czym liczba stanów jest skończona, ale dowolnie duża. Stan komórki zmieniany jest synchronicznie zgodnie z regułami mówiącymi, w jaki sposób nowy stan komórki zależy od jej obecnego stanu i stanu jej sąsiadów.

    Plazmogamia – pierwszy etap zapłodnienia u grzybów. Plazmogamia to zespolenie się cytoplazm dwóch zróżnicowanych płciowo komórek generatywnych. Po plazmogamii następuje kariogamia (zlanie się jąder), co prowadzi do powstania zygoty. U grzybów wyższych po plazmogamii powstaje grzybnia dikariotyczna, a do kariogamii dochodzi znacznie później i tylko w strzępkach końcowych, w których następnie będą wytwarzane zarodniki. Kalus, kallus, merystem przyranny – tkanka roślinna powstająca w miejscu zranienia rośliny najczęściej z okolicznych komórek tkanki miękiszowej. Jest to amorficzna masa komórek mająca zwykle postać białego nalotu. Komórki tworzone przez te merystemy powodują stopniowe zabliźnianie się i zarastanie ran. Komórki kallusa są zwykle większe od komórek tkanki macierzystej.

    Dodano: 25.03.2009. 13:46  


    Najnowsze