Oplození
1. progamogenetická fáze:
­ přenos pylu z prašníku na bliznu (opylení s.s.)
­ vyklíčení pylového zrna na blizně
­ růst pylové láčky k vajíčku
­ průnik pylové láčky do zárodečného vaku
2. gamogenetická fáze: syngamie a konfluace
oplozeni s.s.)
3. postgamogenetická fáze
vajíčko
kalózová
zátka
p.láčka
Schéma
gynecea
s vajíčkem
pylové zrno
blizna
čnělka
semeník
pestík =
soubor plodolistů =
gynaeceum
Dehiscence (otvírání) prašníků
* koordinována s dozráváním pylu
* zahrnuje program postupné destrukce buněk
* je zakončena prasknutím stomia
* kontrola JA
fáze dehiscence:
­ degenerace mezofylu a tapeta
­ expanze buněk endothecia ­ fibrosní stěna
­ degenerace septa mezi prašnými pouzdry
­ prasknutí stomia
­ nerovnoměrné sesychání buněk endothecia
Zralé pylové zrno při dehiscenci
* metabolicky v klidu
* silně desikované ( obsah vody jen 15 ­ 35%)
Přenos pylu na bliznu = opylení
samosprašnost x cizosprašnost
autogamie x allogamie
podle způsobu přenosu pylu
větrosnubnost x hmyzosnubnost
anemofilie entomofylie
zoofilie
hydrofilie
kleistogamie (Oxalis, Viola)zvýšení možnosti autogamie:
snížení možnosti autogamie: autoinkompatibilita:
heteromorfní - heterostylie
dichogamie = protandrie x proterogynie
Místa interakcí v pestíku Haworthia
Povrch pylového zrna:
pylový tmel
proteiny ve sporodermě
Bliznový exudát
Tekutina kanTekutina kanáálulu ččnněělkylky
Placentární tekutina
Exudát mikropyle
Willemsee
Hydratovaná pylová zrna lilie
Adheze pylu na blizny ­ první kontakt
* přenos pylu ­ biotické nebo nebiotické přenašeče
* adheze pylu podmíněná
­ morfologií exiny
­ pylovým tmelem (lipidy a proteiny,
glykoproteiny)
­ typem blizny
* vlhká - exudát
* suchá - pelikula
Typy blizen
suchá blizna Arabidopsis
barvena FM1-43
200 m
suché blizny s papilamivlhké blizny s exudátem
vlhká blizna tabáku
indigogenní reakce
na beta-glukosidasu
Aktivace pylového zrna
rehydratace ve vlhku (na blizně, in vitro)
Klíčení pylového zrna
* hydratace pylu vede k vývoji vysoce polarizované
buňky ­ aktinový cytoskelet se přesunuje k místu
klíčení, přesunuje se vegetativní jádro
* klíčení:
­ monosyfonické
­ polysyfonické
Klíčení pylu
monosyfonické
klíčení pylu
polysyfonické
klíčení pylu
Ontogeneze pylové láčky
* aktivace pylového zrna - hydratace
* klíčení pylového zrna
* invaze pylové láčky do blizny ­ AcP, esterasy
(kutinasy), proteasy, RNAasy
* růst pylové láčky
* stárnutí pylové láčky
Klíčící pylová zrna netýkavky
Impatiens glandulifera
(Cresti et al. 1992)
apertury
Opylení u Arabidopsis
Edlund et al. 2004
Anilinová modř, UV
Fluorescence pylových láček pylu
klíčícího na blizně
monosyfonické
klíčení pylu
Zóny pylové láčky
1. čepička
2. pod čepičkou = zóna vysokého obsahu
proteinů (arabino-galaktanové proteiny)
3. zóna komplexního endomembránového
systému
4. vakuolizovaná část (kalózové zátky)
Struktura vrcholu pylové láčky
Mascarenhas 1993
123
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+]
Model pro růst pylové láčky lilie
Lord 2000
arabinogalaktanové
proteiny
stigma-style
cysteine-rich
adhesin
Plné a duté čnělky
Arabidopsis
Lilium
Lord 2001
Detail čnělky tabáku
plná čnělka s převodovým pletivem
podélný kryostatový řez
indigogenní metoda
detekce aktivity beta-
glukosidasy
Tvorba MGU
u Arabidopsis
Lalanne et Twell :PP 2002
Stárnutí pylové láčky
u láček pěstovaných in vitro nebo při inkompatibilitě
* zastavení růstu
* utvoření kalózové čepičky na vrcholu
* vakuolizace vrcholové části
* degenerace celého obsahu
Chemoregulace růstu pylových láček
Torenia
Torenia
Arabidopsis
Higashiyama et Hamamura 2007
Diferenciální barvení pylu
Alexander 1969
96% ethanol 10 ml
malachitová zeleň 10 mg
destilovaná voda 50 ml
glycerol 25 ml
fenol 5 g
chloralhydrát 5 g
kyselý fuchsin 50 mg
oranž G 5 mg
ledová kys. octová 1 ­ 4 ml
abortovaná pylová zrna jsou zbarvena zeleně, dobře
vyvinutá (neabortovaná) červeně
Hodnocení viability pylu
* barvení ­ často nadhodnocuje životaschopnost pylu
* fluorescenční mikroskopie ­ aktivita enzymů: esterázy
(substrát FDA), peroxidázy (substrát TTC)
* klíčivost pylu in vitro
médium pro klíčení pylu in vitro:
Brewbaker ­ Kwack (1964) 100 ml
H3BO3 10mg
Ca(NO3)2 . 4 H2O 30mg
MgSO4 . 7 H2O 20mg
KNO3 10mg
+ 10% sacharóza
nebo 10% sacharóza a 1% agar (nanesení média na podložní sklo)
Bariéry oplození
* vnější
­ nepřiměřená teplota a vlhkost
­ nedostatečná výživa
­ působení fyzikálních nebo chemických vlivů
* vnitřní
prezygotické
­ inkompatibilita
­ inkongruita (nedostatek informace a koordinace)
­ samčí nebo samičí sterilita
postzygotické
- malformace vývoje endospermu
- bariéry klíčení embrya
Inkompatibilita (neslučitelnost)
* neschopnost rostlin tvořit semena, přestože mají
funkční gamety
* před 200 lety - Kölreuter - Verbascum - po
samoopylení netvořila semena, zatímco po
cizosprášení ano
* Stout (1917) - studium fertility Cichorium intybus
Typy inkompatibility
* vnitrodruhová (autoinkompatibilita)
* heteromorfní (distylie, tristylie)
* homomorfní
­ sporofytického typu
­ gametofytického typu
* mezidruhová
* mezirodová
Funkce inkompatibility
* zabránění samoopylení
­ podporuje cirkulaci genů v populaci
* zabránění mezidruhovému nebo vzdálenějšímu
(mezirodovému) křížení (zábrana ,,gene flow")
- podporuje stabilitu druhu
Nettancourt et Devreux 1977
Inkompatibilita
sporofytického typu
* je daná genotypem rostliny, která produkuje pyl
(sporofytem). Bez ohledu na genotyp si pyl ponechává
fenotypovou reakci dominantní alely
* projevuje se již na povrchu blizny (proteiny z tapeta)
* suché blizny a 3 buněčný pyl
Inkompatibilita
gametofytického typu
* je určována genotypem samotného pylového zrna
(gametofytu)
* projevuje se až při prorůstání pylových láček přes
pletiva čnělky a zárodečného vaku - zastavování
růstu pyl. láček
* vlhké blizny
­ u čeledí Viciaceae, Solanaceae
Inkompatibilita
gametofytického
typu
sporofytického
typu
tyčinka
S1/S2
tyčinka
S1/S2
pestík
S2/S3
pestík
S2/S3
pestík
S2/S3
pestík
S2/S3
pyl
pyl S1 S2
S1 S2
Synergidy a filiformní aparát
Petunia Torenia Zea Gossypium
Synergidy
pylová láčka vstupuje do z.v. přes receptivní synergidu
známky receptivity synergidy:
1. reorganizace cytoskeletu
2. Ca2+ akumulace
3. degenerace organel a
plazmatické membrány
1898: This is the short description of double
fertilization from a 24 August 1898 meeting
presentation given in Russia by Sergius
Nawaschin reported in German in
Botanisches Zentralblatt.
Průběh syngamie
* apozice plazmatické membrány vaječné a spermatické
buňky
* spermatické jádro s částí cytoplasmy se dostává do
vaječné buňky
* fůze jader
* fůze jadérek
Syngamie
Na mikropylárním pólu zárodečného vaku (vpravo) je malé jádro spermatické
buňky a větší jádro vaječné buňky, po fůzi vznikne zygota
IASPRR
Chalazální konec zárodečného vaku
druhé oplození = konfluace
splývající polární jádra (méně hustá) a tmavší samčí jádro
výsledkem této fůze (triple fusion) bude 5N endosperm (1N + 1N + 3N).
IASPRR
Konfluace - Triple fusion
jádro vlevo je 3N (dříve chalazální) polární jádro, uprostřed je samčí
spermatické jádro, vpravo 1N (dříve mikropylární) polární jádro
IASPRR