Samčí gametofyt
mikrosporogeneze
mikrogametogeneze
SE micrograph of an early floral developmental stage
Photo:
C. J. Runions
Cornell University
Am. J. Bot.
Clarkia xantania (Onagraceae)
blizna s čnělkou
http://www.botany.org/
plantimages větší prašníky
menší prašníky
petaly
sepaly s trichomy
Samčí rozmnožovací orgán = tyčinka
soubor tyčinek = androeceum
* tyčinka se zakládá jako meristematický hrbolek na
vrcholu květního základu
* z baze nitka (filamentum)
* z apexu prašník (anthera)
prašný váček prašný váček
konektiv
(spojidlo)
prašné pouzdro prašné pouzdro prašné pouzdro prašné pouzdro
Mikrosporogeneze
vývoj mikrospor ze sporogenních buněk
Subepidermální buňky
meristem. hrbolku
primární
archespor
sporogenní
buňky
mikrosporocyty
pylové mateřské
Buňky (PMC)
tetrády
mikrospor
mikrospory
redukční
meiot.
dělení kaláza
Typy tetrád
sukcesivní typ - ihned po I. meiotickém dělení vzniká centrifugálně
přehrádka (diáda mikrospor) a po II. meiotickém dělení tetráda
(častý u jednoděložných rostlin)
simultánní typ - po I. meiotickém dělení přehrádka nevzniká, teprve
po skončení II. meiotického dělení začíná centripetálně (od periferie
dovnitř) tvorba brázd a následně přepážek (typický u dvouděložných
rostlin)
Přehled stadií vývoje květu u
A.thaliana (Smyth et al. 1990)
The Plant Cell, 2, 755-767, 1990
Stadium Charakteristický znak
1 Vznik květního základu
2 Tvorba květního primordia
3 Formace primordií sepalů
4 Sepaly překrývají meristem
5 Vznik primordií petalů a tyčinek
6 Sepaly uzavírají pupen
7 Zakládání nitky u primordií dlouhých tyčinek
8 Diferenciace prašných pouzder u dlouhých tyčinek
9 Primordia petalů na bázi užší, rychlý růst nahoře
10 Petaly na úrovni krátkých tyčinek
11 Diferenciace bliznových papil
12 Petaly na úrovni dlouhých tyčinek
5. Vznik primordií petalů a tyčinek
Vývoj květu u A.thaliana (Smyth et al. 1990)
8.Diferenciace prašných
pouzder u dlouhých tyčinek
Stavba prašníku
* exothecium = pokožková vrstva s kutikulou
* endothecium = subepidermální, vláknitá vrstva
* střední vrstva = mezofyl, parenchymatické pletivo
* tapetum = výstelka prašného pouzdra
­ žlaznaté (sekretorické)
­ ameboidní = periplazmodium
* stomium, hypostomium
prašný váček
prašné
pouzdro
tetrády
tapetum exothecium
endothecium
mezofyl
konektiv s CS
nitka
prašný váček
stomium
Řez prašníkem lilie
Funkce tapeta
* produkce enzymu kalázy (1,3-glukanáza)
rozkládá kalózu a uvolňuje mikrospory z tetrád)
* syntéza prekurzorů exiny
* syntéza a vylučování pylového tmelu (depozice
na povrchu pylových zrn)
* syntéza proteinů (depozice ve vnější vrstvě
pylových zrn - exině)
Meióza = redukční dělení
I. heterotypické dělení
segregace homologních
chromozómů
profáze
leptoten
zygoten - bivalenty
pachyten
diploten ­ chiasmata, CO
diakineze
metafáze
anafáze
telofáze
interfáze mezi I. A II.
dělením je krátká =
nedochází k syntéze DNA
II. homeotypické dělení =
ekvační ­ dochází k
segregaci alel
průběh je shodný s
mitózou
Mikrogametogeneze
= vývoj samčích gamet
mikrospory
pylová zrna
dvoubuněčná
(tabák)
pylová zrna
tříbuněčná
(Arabidopsis, trávy)
mitóza
1x
2x
nezralá
stěna
vakuola
Meióza
I a II
Kaláza
1. mitóza
jádro
veget.
buňky
jádro
generat.
buňky
odvodnění
Pylová mat. buňka Tetráda volné mikrospory
mikrospora
nezralé pylové zrno
zralé pylové zrno
klíčící pylové zrno
2. mitóza
migrace
jádra
Apertura
dozrávání
tvorba mikrospor
tvorba gamet
kalózová stěna
spermat. buňky
pylová láčka
jádro
Mikrosporogeneze u Lilium
IASPRR
International Society for Sexual Plant Reproduction Research
http://images.iasprr.org/lily/
Mikrosporocyty v rané profázi I.
většinu profáze I představuje precizní párování homologních
chromosomů
tapetum
exothecium
endothecium
mezofyl
stomium
Mikrosporocyty v rané profázi I.
detail
Střed profáze I.
pachytene - chromosomy jsou velmi prodloužené, spárované
homologní chromosomy vyměňují genetický materiál
Pozdní profáze I.
pokračuje kondenzace homologních chromosomů - blíží se diakinese
tapetum
exothecium
endothecium
mezofyl
stomium
detail předchozího snímku
Pozdní profáze I.
Diakinesis
diakineze = poslední stadium profáze I před metafází
tapetum
exothecium
endothecium
mezofyl
Diakinesis
Metafáze I.
metafázní chromosomy
Anafáze I.
homologní chromosomy přemístěné na opačné
buněčné póly = přesné dělení genetického materiálu
Telofáze I.
výrazná buněčná přepážka se tvoří mezi jádry po I. meiotickém dělení
u lilie (diády), druhé meiotické dělení probíhá rychle
tapetum
exothecium
endothecium
mezofy
l
Telofáze I.
diády
Metafáze II.
separace chromatid během II. meiotického dělení
tapetum
exothecium
endothecium
mezofyl
Metafáze II.
detail
Cytokineze tetrád. Separace buněk začíná brzy od stěny mikrosporocytu.
Telofáze II.
Tetrády v "callose special wall"
Kalóza tvoří obal tetrád uvnitř staré stěny mikrosporocytu.
Mikrospory se oddělují od stěny mikrosporocytu, zakulacují se a tvoří
primexinu = prekursor templátu pro pozdější ukládání exiny.
Kalóza tvoří obal tetrád uvnitř staré stěny mikrosporocytu.
Mikrospory se oddělují od stěny mikrosporocytu, zakulacují se a
tvoří primexinu = prekurzor templátu pro pozdější ukládání exiny.
Tetrády v "callose special wall"
Tetrády mikrospor
Dokončování tvorby tetrád mikrospor ­ jejich prodlužování
As microspores complete this stage, they elongate somewhat, becoming
a bit football shaped
Tetrády mikrospor
Mikrospory uvolněné z tetrád
mikrospory mají exinu (vnější stěna tvořená sporopolleninem),
plní se zásobními materiály a zůstávají po krátké období pružné
Mikrospory uvolněné z tetrád
mikrospory mají exinu (vnější stěna tvořená sporopolleninem),
plní se zásobními materiály a zůstávají po krátké období pružné
Mikrogametogeneze u Lilium
IASPRR
Dvoubuněčný pyl
Generativní buňky se tvoří zpočátku v kontaktu s intinou (vnitřní vrstva
stěny pylu), později se vnoří do cytoplasmy = "a cell within a cell".
Dvoubuněčný pyl
detail buňky generativní v buňce vegetativní
Tvar generativní buňky často vřetenovitý, buňka je v kontaktu s
vegetativním jádrem = "male germ unit." Cytoplazma generativní
buňky je hustá ­ méně vakuol a organel.
Dvoubuněčný pyl
Mikrosporogeneze a
mikrogametogeneze u tabáku
Schéma vývoje pylu
Goldberg et al 1993
Vývoj prašníku
Goldberg et al. 1993
Stadia vývoje prašníku
tabáku
Koltunov et al.1990
otevírání prašníkůotevření květu12
zralá pyl. zrnakoruna zpola
otevřená
11
spojení prašných
pouzder
8
mizí tapetumkoruna přes
kalich
3
tetrádypetaly na úrovni
sepalů
-1
meiozaprašníky pod
bliznou
-2
intenzivní dělení-6
začátek diferenciaceprimordia tyčinek-7
Nicotiana tabacum L. SR1
Vakuolizované mikrospory
vnější
tapetum
vnitřní
tapetum
mezofyl
endothecium
Vývoj prašníku tabáku
Nicotiana tabacum L.
Nicotiana tabacum L.SR1
Nicotiana tabacum L.
-tubulin DAPI
PEG sections
Nicotiana tabacum L.
-tubulin DAPI
PEG sections
Povrch pylu
Sporoderma - stěna pylového zrna
* vnitřní vrstva = intina ­ pektocelulózová
(spojení intiny s okolním prostředím =
apertury (póry) v exině, kanálky)
* vnější vrstva = exina ­ sporopolenin
­ endexina = hladká lamelární vrstva
­ ektexina = strukturovaná
základní vrstva
bakuly
tektum
* pylový tmel ­ lipidy, proteiny, flavonoidy,
aromatické látky
Variabilita pylu
Lilium Passiflora Accacia - polyady
Torenia Arabidopsis
Edlund et al. 2004
Nicotiana tabacum L.
desikovaný pyl
3 (-4) apertury
SEM, vysušeno metodou
,,critical poit dry", pozlaceno
Cucurbita pepo L.
AQUASEM
mnoho apertur polysyfonické
klíčení
pylu
Polarita mikrospor a vývoj pylu
Arabidopsis
kontrola
(WT)
mutanti:
sidecar pollen
scp
gemini
gem1
Twell et al. 1998
Tetrády pylu
Arabidopsis
mutant
quartet
Arabidopsis
mutant tes/
stud
abnormální
tvar
apertur
přirozené tetrády pylu
Drosera binata
Edlund et al. 2004
Diferenciální barvení pylu
Alexander 1969
* 95% ethanol 10 ml
* malachitová zeleň 10 mg (1 ml 1% rozt. v 95% eth.)
* destilovaná voda 50 ml
* glycerol 25 ml
* fenol 5g
* chloralhydrát 5g
* kyselý fuchsin 50 mg (5 ml 1% vodný roztok)
* oranž G 5 mg (0,5 ml 1% vodný roztok)
* ledová kys. octová 1 - 4 ml
Opylení u Arabidopsis
Edlund et al. 2004
Struktura vrcholu pylové láčky
Mascarenhas 1993
Model pro růst pylové láčky lilie
Lord 2000
arabinogalaktanové
proteiny
stigma-style
cysteine-rich
adhesin
Růst pylových láček
Camacho et Malhó 2003
rychlost až 50um /min
je umožněna vysoce
polarizovanou fůzí váčků,
které transportují složky
buněčné stěny k vrcholu
hlavní roli v regulaci
hraje gradient [Ca 2+
]
Regulace růstu pylových láček
Torenia
Torenia
Arabidopsis
Higashiyama et Hamamura 2007
Plné a duté čnělky
Arabidopsis
Lilium
Lord 2001
Blizna a čnělka tabáku
plná čnělka s převodovým pletivem