Dvojí oplození u krytosemenných rostlin Vniknutí pylové láčky do zárodečného vaku * pylová láčkapylová láčka prorůstá filiformním aparátemfiliformním aparátem do jedné synergidysynergidy * někdy synergida degenerujedegeneruje předem (reakce na opylení), u druhé se projevují změny související se zvýšenou metabolickou aktivitou * pylová láčka v synergidě praská ­ její obsah se smísí s obsahem synergidy * jádro synergidy a vegetativní jádro degenerují (DNDNAAázaáza) * aktinové filamentyaktinové filamenty tvoří korunovité struktury a reagují s myosinem na povrchu spermatických buněk a podílejí se tak na jejich transportu do vaječné a centrální buňky Navigace pylové láčky WT magamata FG mutant Weterings a Russel 2004 A. thaliana - růst pylových láček in vitro Palanivelu a Preuss 2006 unfertilized A. thaliana ovules emit diffusible, developmentally regulated, species-specific attractants, and demonstrated that ovules penetrated by pollen tubes rapidly release diffusible pollen tube repellents. Lat52:GFP Karyogamie a plasmagamie Karyogamie = splývání jader * syngamie - splývání jader vaječné a spermatické buňky * konfluace - splývání jader centrální a spermatické buňky Plasmagamie = splývání cytoplasmy buněk Raná embryogeneze a vývoj endospermu u kukuřice po IVF fůze iniciovaná el. pulsemCa2+ maximum Ca2+ Vývoj embrya a endospermu Post-Fertilization Development & Embryology Embryogeneze - vývoj embrya = proces přeměny jednobuněčné zygoty v embryo obsahující základy orgánů budoucí rostliny pozoruhodná jednota utváření klíční rostliny různých taxonů vyšších rostlin : apikálně-bazální osa = meristémy radiální symetrie = koncentricky uspořádaná pletiva další vývoj - postembryonální aktivita meristémů Vývoj embrya v čase je charakterizován sledem typických morfologických stadií zygota lineární embryo globulární embryo srdcovité embryo hruškovité (torpédovité) zralé embryo u dvouděložných rostlin u jednoděložných rostlin zygota lineární embryo mnohobuněčné embryo ,,válcovitý útvar" zralé embryo (laterálně založený SAM a rudiment 2. dělohy) Embryogenetické typy Solanad Chenopodiad Caryophyllad Onagrad Asterad Piperad první dělení zygoty = příčné první dělení zygoty = podélné dělení apikální buňky = příčné dělení apikální buňky = podélné Piperad Onagrad Caryophyllad Asterad Embryogenetické typy Chenopodiad Solanad Poddubnaja-Arnoldi 1976 Výskyt embryogenetických typů * Solanad - Solanaceae (lilek, tabák), Papaveraceae, Linaceae * Chenopodiad ­ Chenopodiaceae (merlík, řepa) * Caryophyllad ­ Silenaceae, Fumariaceae, Viciaceae * Onagrad ­ Onagraceae, Brassicaceae, Ranunculaceae, Lamiaceae, Euphorbiaceae, Viciaceae, Liliaceae * Asterad ­ Asteraceae, Rosaceae, Polygonaceae, Liliaceae, Poaceae * Piperad ­ Piperaceae, Dipsacaceae, Euphorbiaceae Solanad Poddubnaja-Arnoldi 1976 Vývoj embrya a endospermu - Nicotiana Poddubnaja-Arnoldi1976 N. ruta x N. tabacum 5 DAP 10 DAP 15 DAP 20 DAP N. tabacum x N. ruta 5 DAP 10 DAP 15 DAP 20 DAP Zpomalení vývoje při křížení s pylem N. ruta Poddubnaja-Arnoldi 1976 Solanad Chenopodiad Poddubnaja-Arnoldi 1976 Caryophyllad (Sagina) Poddubnaja-Arnoldi 1976 Asterad Poddubnaja-Arnoldi 1976 Onagrad - Capsella Poddubnaja-Arnoldi 1976 globulární embryo torpédovité (hruškovité) embryo Capsella bursa-pastoris Stadia vývoje embrya Capsella Erdelská 1981 Stadia vývoje embrya - Capsella Thorpe 1995 Image adapted from Wolpert, Lewis. (1998) Principles of Development. Oxford University Press, NY Stadia embryogeneze Arabidopsis thaliana zygota Embryo lilie (Lilium) embryo v globulární fázi vývoje suspenzor vlastní embryo endostom endosperm Embrya jednoděložných rostlin Galanthus nivalis Narcissus pseudonarcissus Podélný řez obilkou pšenice perikarp testa aleuronová vrstva endosperm embryo: štítek (scutellum) koleoptile list plumula epiblast (rudiment 2. dělohy) mezokotyl radikula koleorhiza kalyptra u obilek srůstá Zea Poddubnaja-Arnoldi 1976 Embryogeneze u Arabidopsis (typ Onagrad) první dělení zygoty = příčné PIN-FORMED 1 - 7 (PIN1-7) = regulátory transportu auxinu malá apikální buňka větší bazální buňka proembryo bazální buňka suspenzor + hypofýza (arabinogalaktan. epitopy, PIN7) apikální buňka vlastní embryo transkripční faktory AtML1, WUS Embryogeneze u Arabidopsis formace radiálních vzorů - začíná ve stadiu 8 buněk periklinální dělení vznik protodermu na povrchu dělení vnitřních buněk základní meristém základ prokambia epidermis kůra a endodermis cévní svazky Embryogeneze u Arabidopsis cb ca Model pro roli distribuce auxinu při formování embrya (J. Friml) mp, bdl - mutanty v odpovědi na auxin gn - mutant transportu auxinu specifikace apikálních buněk - hromadění auxinu specifikace kořenového pólu produkce a transport auxinu do hypofýzy a suspenzoru absence kořenového pólu specifikace základů dělohhromadění auxinu v ve dvou místech apexu GE Arabidopsis ­ vývoj radikuly Typy endospermu helobiální jaderný převládá buněčný jaderný u kukuřice Costa et al. TIPS 2004 Raná stadia vývoje jaderného endospermu u Arabidopsis (coenocyt) MP MCE CZE PEN V V V CZE E ChP MP - mikropylární pól V - vakuola ChP - chalazální pól E - embryo MCE - mikropylární endosperm PEN - periferální endosperm CZE - chalazální endosperm Celularizace endospermu u Arabidopsis C MCE -mikropylární buněčný endosperm ALV - alveoly RMS - radiální mikrotubulární systém NO - endospermální noduly E - embryo CE - buněčný endosperm ChC - chalazání cysta ALC - ,,aleurone-like cells" První dělení primárního endospermálního jádra u lilie metafáze prvního dělení primárního endospermálního jádra, vznik volnojaderného endospermu v mikropyle tmavě červeně zbarvená pylová láčka (šipka). antipody Dvoujaderný endosperm u lilie Dělení endospermu začíná před dělením zygoty (vpravo). Apomixe u kvetoucích rostlin definice: nepohlavní tvorba semen obsahujících embryo z mateřských pletiv vajíčka bez procesu meoisis a oplození objev apomixe ­ pozorování, že samičí rostliny Alchornea ilicifolia (syn. Caelebogyne ilicifolia) z Austrálie tvořily semena v Kew Gardens v Londýně (Smith, 1841) Winkler (1908) termín apomixis = ``substitution of sexual reproduction by an asexual multiplication process without nucleus and cell fusion'' současný náhled: apomixis je synonymem termínu ``agamospermie'' (Richards, 1997) Srovnání pohlavního rozmnožování a apomixe Darrigues et al. Mechanismy apomixe * tvorba buněk schopných tvořit embryo bez předcházející meiosis (apomeiosis), * spontánní tvorba embrya nezávislá na oplození (parthenogenesis) * schopnost autonomně produkovat endosperm nebo využití endospermu vyvíjejícího se po oplození Koltunov 1993 Srovnání pohlavního rozmnožování a apomixe apomixe Bicknell a Koltunov 2004 Srovnání pohlavního rozmnožování a apomixe Aposporie u rodu Hieracium ai iniciála aposporie aes aposporický zárodečný vak Bicknell a Koltunov 2004 kalózové stěny barvené anil. modří Význam apomixe * umožňuje tvorbu velkých geneticky uniformních populací * zachovává hybridní vigor v následných semenných generacích * plánuje se: ­ rychlá tvorba a množení nejlepších odrůd ­ redukce nákladů a času při šlechtění ­ překonání problémů spojených s pohlavním rozmnožováním, jako jsou opylovači, kros- kompatibilita ­ redukce transferu virů u vegetativně množených plodin