Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

30.12: Розвиток рослин - генетичний контроль квітів

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    5229

    • Boundless
    • Boundless
    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання
    • Діаграма ABC модель розвитку квітки та визначте гени, які контролюють цей розвиток

    Розвиток квітки - це процес, за допомогою якого покритонасінні рослини виробляють візерунок експресії генів в меристемах, що призводить до появи квітки. Квітка (також називається цвітінням або цвітінням) - це репродуктивна структура, що зустрічається у квітучих рослин. Існує три фізіологічні події, які повинні відбутися для того, щоб відбулося розмноження:

    зображення
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Анатомія квітки: Зрілі квіти допомагають у розмноженні рослини. Для того щоб домогтися розмноження, рослина має стати статевозрілим, верхівкова меристема повинна стати квітковою меристемою, а квітка повинен розвивати свої окремі репродуктивні органи.
    1. рослина повинна перейти від статевої незрілості в статевозрілий стан
    2. верхівкова меристема повинна перетворитися з вегетативної меристеми в квіткову меристему або суцвіття
    3. квіти, окремі органи повинні рости (змодельовані за моделлю ABC)

    Розвиток квітів

    Квітка розвивається на зміненому пагоні або осі з детермінантної верхівкової меристеми (детермінантне означає, що вісь зростає до встановленого розміру). Перехід до цвітіння - одна з основних фазових змін, які рослина робить протягом свого життєвого циклу. Перехід повинен відбуватися в сприятливий для запліднення та формування насіння час, що забезпечує максимальний репродуктивний успіх. Для того, щоб цвісти у відповідний час, рослина може інтерпретувати важливі ендогенні та екологічні сигнали, такі як зміни рівня рослинних гормонів та сезонні зміни температури та фотоперіоду. Багато багаторічні та більшість дворічних рослин вимагають яровизації для цвітіння.

    Генетичний контроль розвитку квітки

    Коли рослини визнають можливість цвісти, сигнали передаються через флоріген, який включає в себе різні гени, включаючи CONSTANS, FLOCURATE LOCUS C і КВІТУЧИЙ LOCUS T. Florigen виробляється в листі в репродуктивно сприятливих умовах і діє в бутонах і ростуть поради, щоб викликати ряд різних фізіологічних і морфологічних змін.

    З генетичної точки зору в рослині запрограмовані дві фенотипічні зміни, які контролюють вегетативний та квітковий ріст. Перша генетична зміна передбачає перехід від вегетативного до квіткового стану. Якщо ця генетична зміна не функціонує належним чином, то цвітіння не відбудеться. Друга генетична подія слідує за прихильністю рослини формувати квіти. Послідовний розвиток рослинних органів говорить про те, що існує генетичний механізм, при якому послідовно включається і вимикається ряд генів. Це перемикання необхідно для кожної мутовки, щоб отримати свою остаточну унікальну ідентичність.

    ABC модель розвитку квітки

    У простій ABC-моделі квіткового розвитку три генні активності (так звані A, B та C-функції) взаємодіють для визначення ідентичності розвитку примордій органу (сингулярний: primordium) всередині квіткової меристеми. ABC модель розвитку квітки була вперше розроблена для опису колекції генетичних механізмів, що встановлюють ідентичність квіткових органів у Розид і Астерід; обидва види мають чотири вертицили (чашолистки, пелюстки, тичинки та карпели), які визначаються диференційованим вираженням ряду гомеотичні гени, присутні в кожному вертицилі.

    У першій квіткової мутовки виражені тільки А-гени, що призводять до утворення чашолистків. У другій мутовці виражені як А-, так і В-гени, що призводять до утворення пелюсток. У третій мутовці гени B і C взаємодіють, утворюючи тичинки, а в центрі квітки C-гени одні породжують карпели. Наприклад, коли відбувається втрата функції В-гена, мутантні квітки виробляються з чашолистиками в першій мутовці, як зазвичай, а також у другій мутовці замість нормального формування пелюсток. У третьому мутовці відсутність функції В, але наявність С-функції імітує четверту мутовку, що призводить до утворення карпелів також у третій мутовці.

    зображення
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): ABC модель розвитку квітки: гени класу А (синій) впливають на чашолистки і пелюстки, гени класу B (жовті) вражають пелюстки і тичинки, гени класу C (червоні) вражають тичинки і карпели.

    Більшість генів, центральних у цій моделі, належать до генів MADS-box і є факторами транскрипції, які регулюють експресію генів, специфічних для кожного квіткового органу.

    Ключові моменти

    • Розвиток квітки описує процес, за допомогою якого покритонасінні (квітучі рослини) виробляють візерунок експресії генів у меристемах, що призводить до появи квітки; біологічна функція квітки полягає в сприянні розмноженню.
    • Для того, щоб відбулося цвітіння, має відбутися три розробки: (1) рослина повинна досягти статевої зрілості, (2) верхівкова меристема повинна перетворитися з вегетативної меристеми в квіткову меристему, і (3) рослина повинна виростити окремі квіткові органи.
    • Ці розробки ініційовані за допомогою передачі складного сигналу, відомого як флоріген, який включає в себе різні гени, включаючи CONSTANS, FLOVURG LOCUS C і FLOVURE LOCUS T.
    • Останній розвиток (зростання окремих органів квітки) було змодельовано за допомогою ABC-моделі розвитку квітки.
    • Гени класу А впливають на чашолистки і пелюстки, гени класу В впливають на пелюстки і тичинки, гени класу С впливають на тичинки і карпели.

    Ключові умови

    • чашолисток: частина покритонасінних і одна з складових частин чашечки; разом чашолистки називаються чашечками (чашечками множини), крайньою мутовкою частин, що утворюють квітку
    • тичинка: у квітучих рослин структура квітки, яка виробляє пилок, як правило, складається з пильовика та нитки
    • verticil: мутовка; група подібних частин, таких як листя, що випромінюють від спільної осі
    • дворічна: рослина, якій потрібно два роки для завершення життєвого циклу
    • мутовка: коло з трьох і більше листя, квіток або інших органів, приблизно однакова частина або суглоб стебла
    • верхівкова меристема: тканина у більшості рослин, що містить недиференційовані клітини (меристематичні клітини), знайдені в зонах рослини, де зростання може відбуватися на кінчику кореня або пагона.
    • покритосперма: рослина, яйцеклітини якого укладені в зав'язі
    • багаторічна рослина: рослина, яка активна протягом року або виживає більше двох вегетаційних сезонів
    • примордій: агрегація клітин, що є першим етапом розвитку органу

    Внески та віднесення