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/pl
antimages 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
Stavba prašníku
* exothecium = pokožková vrstva s kutikulou
stomium, hypostomium
* endothecium = subepidermální, vláknitá vrstva
* střední vrstva = mezofyl, parenchymatické pletivo
* tapetum = výstelka prašného pouzdra
­ žlaznaté (sekretorické)
­ ameboidní = periplazmodium
prašný váček
prašné
pouzdro
tetrády
tapetum exothecium
endothecium
mezofyl
konektiv s CS
nitka
prašný váček
stomium
Řez prašníkem lilie
Mikrosporogeneze
vývoj mikrospor ze
sporogenních buněk
subepidermální buňky
meristem. hrbolku
primární
archespor
sporogenní
buňky
mikrosporocyty
pylové mateřské
buňky (PMC)
tetrády
mikrospor
mikrospory
redukční
meiotické
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)
Mikrogametogeneze
= vývoj samčích gamet
mikrospory
pylová zrna dvoubuněčná
(Liliaceae, Rosaceae,
Solanaceae - tabák)
pylová zrna tříbuněčná
(Brassicaceae - Arabidopsis,
Asteraceae, Poaceae)
mitóza
1x
2x
30% z 2000 analyzovan30% z 2000 analyzovanýých druhch druhůů
Funkce tapeta
* produkce enzymu kalázy (-D-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 - redukční
segregace homologních
chromosomů
* 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
profáze II. bezprostředně
navazuje na telofázi I.
nezralá
stěna
vakuola
Meióza
I a II
kaláza
1. mitóza
jádro
veget.
buňky
jádro
generat.
buňky
odvodnění
pylová mateřská 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
schéma vývoje
dvoubuněčného
pylu
Sporoderma - stěna pylového zrna
intina = pektocelulózová ­ spojení intiny s okolním
prostředím = apertury (póry), někdy i kanálky
exina = sporopolenin = velmi rezistentní polymer
lipidické povahy
­ endexina = hladká lamelární vrstva
­ ektexina = strukturovaná:
základní vrstva
bakuly
tektum
pylový tmel ­ na povrchu exiny: lipidy, proteiny,
flavonoidy, aromatické látky
Stavba exiny pylového zrna pelyňku
(Artemisia)
tektum
bakuly
základní vrstva
sporopolenin
ektexina
endexina
lamelární vrstva
TEM pylového zrna pryšce (Euphorbia)
(Cresti et al. 1992)
dvoubuněčný pyl:
u 75% studovaných
kvetoucích rostlin
dělení generativní
buňky na 2 buňky
spermatické probíhá
v pylové láčce
Hydratovaná pylová zrna lilie
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
mezofyl
Telofáze I.
diády
Metafáze II.
separace chromatid během II. meiotického dělení
tapetum
exothecium
endothecium
mezofyl
Metafáze II.
detail
tapetum
Cytokineze tetrád. Separace buněk začíná brzy od stěny mikrosporocytu.
Telofáze II.
tapetum
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.
tapetum
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.
Tetrády v "callose special wall"
tapetum
Tetrády mikrospor
Dokončování tvorby tetrád mikrospor ­ jejich prodlužování
As microspores complete this stage, they elongate somewhat, becoming
a bit football shaped
Tetrády mikrospor
tapetum
Mikrospory uvolněné z tetrád
mikrospory mají již exinu (vnější stěna tvořená sporopoleninem),
plní se zásobními materiály a zůstávají po krátké období pružné
Mikrospory uvolněné z tetrád
mikrospory mají exinu (vnější stěna tvořená sporopoleninem)
tapetum
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" (MGU).
Cytoplazma generativní buňky je hustá ­ méně vakuol a organel.
Dvoubuněčný pyl
Mikrosporogeneze a
mikrogametogeneze u tabáku
Schéma vývoje pylu u tabáku
Goldberg et al. 1993
Vývoj prašníku
Goldberg et al. 1993
Koltunov et al. 1990
otevírání prašníkůotevření květu12
zralá pyl. zrnakoruna zpola
otevřená
11
spojení prašných
pouzder
8
mizí tapetumkoruna přes kalich3
tetrádypetaly na úrovni
sepalů
-1
meiozaprašníky pod
bliznou
-2
intenzivní dělení-6
začátek diferenciaceprimordia tyčinek-7
Stadia vývoje prašníku tabáku
Vývoj prašníku tabáku
meiosis mikrospory
pyl. zrna
exotheciumexothecium
endotheciumendothecium
mezofylmezofyl
tapetumtapetum
Nicotiana tabacum L.
kryostatovkryostatovýý řřezez ­­ asi 40 umasi 40 um
exotheciumexothecium
endotheciumendothecium
zbytky mezofyluzbytky mezofylu
a tapetaa tapeta
konektivkonektiv
mikrosporogeneze Nicotiana tabacum L.
metafáze I.dělení
tetrády
počátek tvorby tetrád
mikrospora se zbytky kalózy
Nicotiana tabacum L. SR1
vakuolizované mikrospory
vnější
tapetum
vnitřní
tapetum
mezofyl
endothecium
Pylová zrna Nicotiana tabacum L.
DAPI
PEG sections
Pylová zrna Nicotiana tabacum L.
DAPI, UV
PEG sections
autofluorescence exiny a plastidů
fluorescence DNA,
autofluorescence exiny
apertury
vegetativní
jádro
generativní
jádro
Nicotiana tabacum L.
desikovaný pyl
3 (- 4) apertury
SEM, vysušeno metodou
,,critical poit dry", pozlaceno
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
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
The Plant Cell, 2, 755-767, 1990
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
Variabilita morfologie pylu
Lilium Passiflora Accacia - polyady
Torenia Arabidopsis
Edlund et al. 2004
Variabilita velikosti pylových zrn
2000Zostera marina
až 250Cucurbita
150 až 250Malva
2 - 5Myosotis
asi 60anemofilní druhy
velikost /m/Taxon
variabilita i v rvariabilita i v ráámci jednmci jednéé rostliny,rostliny, ččastastáá i polymorfiei polymorfie
StanleyStanley etet LinskensLinskens 1974,1974, UnarUnar 19921992
Cucurbita pepo L.
AQUASEM
mnoho apertur =
polysyfonické klíčení
pylu
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