Apomiksia: suvuton siemenen muodostus kasveissa — määritelmä ja esimerkit
Apomiksia: suvuton siemenen muodostus kasveissa — selkeä määritelmä, mekanismit ja esimerkit (esim. karhunvatukka). Opi apomiksiksen merkitys ja sovellukset.
Apomixis (suomeksi apomiksia) on lisääntymistapa, jossa jälkeläiset syntyvät vain yhdeltä vanhemmalta ja ovat geneettisesti identtisiä tälle vanhemmalle (klooneja). Apomiksisessä lisääntymisessä siemenen muodostuminen tapahtuu ilman tavanomaista hedelmöitystä ja meioosin tavallista vaikutusta perimään.
Ilmiö näkyy erityisesti kasveissa, etenkin kukkivissa kasveissa. Esimerkiksi karhunvatukat (karhunvatukka) ovat tunnettuja apomiksejä tuottavia lajeja. Joissain määrittelyissä puhutaan lisääntymisestä erityiskudosten avulla ilman hedelmöittymistä tai "siemenen suvuttomasta muodostumisesta munasolun äidinkudoksista, jolloin meioosia ja hedelmöittymistä ei tapahdu ja alkio kehittyy".
Erilaiset mekanismit
Apomiksis ei ole yksiselitteinen prosessi, vaan kattaa useita mekanismeja. Yleisimpiä muotoja ovat:
- Gametofyyttinen apomiksis — diploidinen tai haploidinen alkio kehittyy ilman hedelmöittymistä emäsukusolusta tai koeputki-tyyppisestä alkionkalvosta. Tähän kuuluu mm. diplosporia ja apospory, joissa metyylisesti tai kehityksellisesti muutetut alkionsyyt tuottavat apomiktisen emisakkulan.
- Sporofyyttinen apomiksis (adventiivinen embryonia) — alkio muodostuu suoraan emokasvin varsinaisesta sporofyyttisestä kudoksesta (esim. kukankaulasta tai emilehdestä) ilman emisyytimen osallistumista.
- Parthenogeneesi — sukusolusta (yleensä munasolusta) kehittyy alkio ilman hedelmöittymistä; tämä tapa on yleisempi eläimissä, mutta esiintyy myös kasveissa osana apomiksiaa (parthenogeneesi).
Levinneisyys ja esiintyminen
Apomiksis esiintyy suhteellisen usein eräissä kasviryhmissä. Se on yleisempää monivuotisissa, rönsyävissä tai polyploidisissa lajeissa. Apomiktiset populaatiot voivat säilyttää menestyksellisiksi havaittuja geeniyhdistelmiä sukupolvesta toiseen, koska perimä ei muutu meiottisesti.
Tunnistus ja tutkimusmenetelmät
Apomiksin havaitsemiseen ja tutkimiseen käytetään useita menetelmiä:
- Tsolyytin- ja mikroskooppitutkimukset emisyitä- ja siemenenkehityksen havainnoimiseksi.
- Flow-sytometria siemenen ja emokudoksen DNA-sisällön mittaamiseksi (ploidiaselvitykset).
- Molekyylimerkkien ja isotsyymianalyysien avulla voidaan osoittaa geneettinen identtisyys vanhemman kanssa.
Merkitys ja sovellukset
Apomiksiksella on sekä luonnollista että taloudellista merkitystä:
- Luonnossa se mahdollistaa nopeasti sopeutuneiden genotyyppien säilyttämisen ja leviämisen ilman siitosrajoituksia.
- Kasvinjalostuksessa apomiksis voi mahdollistaa hyödyllisten yhdistelmien (esim. heteroosi eli hybridi-etu) kiinnittymisen siementen kautta, jolloin jalostetun lajikkeen laatu säilyy identtisenä sukupolvesta toiseen. Tämä on yksi syy, miksi apomiksiksen hallinta ja siirrettävyys kiinnostaa tutkijoita.
Rajoitukset ja erot vegetatiiviseen lisäykseen
Puutarhaviljelymenetelmät, kuten pistokkaista tai lehdistä tapahtuva lisäys, eivät ole apomixis. Apomiksis viittaa nimenomaan siihen, että siementä korvataan luonnollisella, suvuttomalla muodostumalla. Vegetatiiviset lisäysmenetelmät ovat ihmisen ohjaamaa epäsukupuolista lisääntymistä, kun taas apomiksis voi tapahtua luonnostaan siementen kautta.
Esimerkkejä ja käytännön havainnot
Apomiksis on dokumentoitu useissa kasvisukupolvissa. Tunnettuja apomiktisia ryhmiä ovat mm. Taraxacum (voikukat), Hieracium (vuohenputki-suvun lajit), monet ruoho- ja heinäkasvit sekä joitain hedelmäpuita ja viljelykasveja. Karhunvatukat mainitaan usein esimerkkinä (karhunvatukka).
Yhteenveto
Apomiksis on biologisesti tärkeä tapa tuottaa geneettisesti identtisiä jälkeläisiä ilman perinteistä hedelmöitystä. Se kattaa erilaisia solutason mekanismeja (sekä gametofyyttisen että sporofyyttisen apomiksiksen) ja sillä on merkittäviä sovellusmahdollisuuksia kasvinjalostuksessa. Samalla apomiksiksen esiintyminen ja säätely ovat monimutkaisia, mikä tekee siitä aktiivisen tutkimusalueen kasvitieteessä ja genomitutkimuksessa. Hans Winkler kuvasi ilmiön kasvitieteessä korvaamisena normaalille sukupuoliselle lisääntymiselle suvuttomalla lisääntymisellä (kasvitieteessä), ja käsitettä käytetään edelleen useissa yhteyksissä kuvaamaan tätä siemenen kautta tapahtuvaa suvutonta lisääntymistä (suvuttomalla lisääntymisellä).
Poa bulbosa -nurmikolla kasvullinen apomixis; kukkien sijasta muodostuu sipuleita.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on apomixis?
V: Apomixis on lisääntymismuoto, jossa vain yksi vanhempi siirtää geenejä jälkeläisille, jolloin syntyy geneettisesti identtisiä klooneja.
K: Missä eliöissä apomiksia esiintyy useimmiten?
V: Apomiksia esiintyy yleisimmin kasveissa, erityisesti kukkivissa kasveissa.
Kysymys: Ovatko karhunvatukat apomiksisia?
V: Kyllä, karhunvatukka on esimerkki apomiktiivisesta kasvista.
K: Miten apomixis määritellään kasvitieteessä?
V: Kasvitieteessä apomiksis on suvullisen lisääntymisen korvaamista suvuttomalla lisääntymisellä ilman hedelmöitystä.
K: Mitä on parthenogeneesi?
V: Parthenogeneesi on eläimillä yleisempi apomiksiksen tyyppi, jossa hedelmöittymättömästä munasolusta kehittyy jälkeläinen.
K: Onko puutarhaviljelyssä tapahtuva lisääntyminen apomixis?
V: Puutarhaviljelyssä käytettäviä lisäysmenetelmiä, kuten leikkaamista tai lehtien lisäystä, ei pidetä apomixisina.
K: Mitä pidetään apomixisina luonnollisen siementuotannon kannalta?
V: Apomixis tarkoittaa luonnollisessa siementuotannossa siemenen suvutonta korvautumista ilman lannoitusta.
Etsiä