자가 수분

Self-pollination
자동수분은 난초인 오프리스 아피페라에서 일어난다.두 마리 중 한 마리가 낙인을 향해 몸을 굽힌다.

자가수분은 같은 식물의 꽃가루가 꽃의 낙인(꽃식물)이나 배란(배란)에 도달하는 수분작용의 한 형태이다.자가 수분에는 두 가지 유형이 있습니다: 자가 수분에서는 꽃가루가 같은 꽃의 낙인으로 옮겨집니다; 게이토노가미에서는 꽃가루가 같은 꽃의 다른 꽃에서 다른 꽃의 낙인으로 옮겨집니다. 또는 단일 (단순) 나체배양액 내에서 미세포자낭에서 배수로 옮겨집니다.어떤 식물들은 열리지 않는 꽃이나 오명과 접촉하기 위해 움직이는 수술과 같은 자기 결혼을 보장하는 메커니즘을 가지고 있다.동의어로 자주 사용되는 셀프링이라는 용어는 셀프 수분에만 국한되지 않고 다른 유형의 셀프 수분에도 적용됩니다.

발생.

꽃가루 벡터의 도움 없이 자가 수분하는 식물은 거의 없다.그 메커니즘은 땅콩과 같은 콩류에서 가장 자주 나타난다.또 다른 콩류인 콩은 꽃이 피고 낮 동안 곤충의 교잡 수분에도 잘 반응한다.그렇지 않으면 꽃이 닫힐 때 스스로 수분합니다.자가 수분할 수 있는 다른 식물들로는 많은 종류의 난초, 완두콩, 해바라기, 삼나무 등이 있다.대부분의 자가 수분식물은 작고 눈에 잘 띄지 않는 꽃을 가지고 있는데, 꽃가루를 꽃봉오리가 열리기도 전에 꽃봉오리에 직접 떨어뜨리기도 합니다.자가 수분 식물은 꽃가루 매개물질 생산에 에너지를 덜 소비하며, 북극이나 높은 고도에서와 같이 곤충이나 다른 동물이 없거나 매우 부족한 지역에서 자랄 수 있다.

자가수분은 자손의 다양성을 제한하고 식물의 활력을 떨어뜨릴 수 있다.그러나 자가수분은 적절한 수분 매개자의 범위를 넘어 식물이 퍼지거나 수분 매개자 수가 크게 감소했거나 자연적으로 변동하는 지역에서 [1]자손을 낳을 수 있도록 하는 장점이 있다.

수분도 교차수분에 의해 이루어질 수 있다.교차수분은 꽃가루가 바람이나 곤충이나 새와 같은 동물에 의해 다른 식물에 있는 꽃에서 꽃의 낙인으로 옮겨지는 것이다.

자가 수분 꽃의 종류

암수동물과 암수동물은 모두 피할 수 있는 메커니즘이 없는 한 자가수분으로 이어질 가능성이 있다.모든 개화식물의 80%가 암수동물로, 같은 꽃에 암수동물을 포함하고 있는 반면, 식물 종의 5%는 단수동물을 가지고 있다.따라서 나머지 15%는 암수가 될 것이다(각 식물은 양성애자).자가 수분하는 식물에는 여러 종류의 난초와 해바라기가 포함된다.민들레는 자가 수분과 교차 수분도 가능하다.

이점

자가 수분하는 꽃에는 몇 가지 장점이 있습니다.첫째, 주어진 유전자형이 환경에 적합하다면, 자가수분은 그 종에서 이 특성을 안정적으로 유지하는 데 도움이 됩니다.수분제에 의존하지 않는 것은 꿀벌과 바람이 어디에도 없을 때 자가 수분작용을 할 수 있게 해준다.자가 수분이나 교차 수분은 꽃의 수가 적거나 꽃의 간격이 넓을 때 장점이 될 수 있습니다.자가 수분 중에는 꽃가루 알갱이가 한 꽃에서 다른 꽃으로 전달되지 않습니다.그 결과 꽃가루의 낭비가 적다.또한 자가수분식물은 외부 운반체에 의존하지 않는다.그들은 또한 그들의 성격을 바꿀 수 없기 때문에 종의 특징을 순수하게 유지할 수 있다.자가수분은 또한 같은 꽃의 배우자가 진화하여 부모의 성격을 보존하는 데 도움을 준다.꽃가루를 끌어들이기 위해 꽃이 과즙, 향기를 내거나 색채가 풍부할 필요는 없다.

단점들

자가 수분 기능의 단점은 변화하는 환경이나 잠재적인 병원체 공격에 대한 적응을 허용하지 않는 변화가 부족하다는 것입니다.자가수분은 유해한 [2]열성 돌연변이의 발현으로 인한 근친교배 우울증을 유발하거나 관련 검체의 교배로 인한 종의 건강 저하를 초래할 수 있다.이것이 잠재적으로 스스로 수분할 수 있는 많은 꽃들이 그것을 피하기 위한 내장 메커니즘을 가지고 있거나 기껏해야 두 번째 선택이 되는 이유입니다.자가수분식물의 유전적 결함은 유전자 재조합에 의해 제거될 수 없으며 자손들은 생식체에서 발생하는 우연한 돌연변이를 통해서만 유해 속성을 유전하는 것을 피할 수 있다.

혼합 짝짓기

개화식물의 약 42%는 자연에서 [3]교배 체계를 보인다.가장 일반적인 종류의 시스템에서, 개별 식물은 하나의 꽃 종류를 생산하고 열매는 자가 수분, 교잡 또는 자손 유형의 혼합물을 포함할 수 있다.다른 혼합 짝짓기 시스템은 이형성 클리어스토가미라고 불립니다.이 시스템에서는 하나의 식물이 개방적이고, 잠재적으로 교배되고, 폐쇄적이며, 의무적으로 스스로 수분되는 클리스토제일 꽃을 [4]생산합니다.

예시종

교잡에서 자가 수정으로의 진화적 전환은 식물에서 가장 일반적인 진화적 전환 중 하나입니다.개화식물의 약 10~15%는 대부분 자가수정이다.[5]자가 수분 종의 잘 연구된 몇 가지 예는 아래에 설명되어 있습니다.

난초

슬리퍼 난초 Paphiopedilum parisi의 자가수분은 고형상태에서 액체상태로 변화하여 수분제의 [6]도움 없이 낙인표면에 직접 접촉했을 때 발생한다.

나무에 사는 난초인 Holcoglossum amesianum은 어떤 수분제나 매개체의 도움 없이 꽃가루를 자신의 낙인 공동에 넣기 위해 양성 꽃이 360°를 통해 중력에 대항해 발정기를 돌리는 일종의 자기 수분 메커니즘을 가지고 있습니다.이런 종류의 자가 수분은 곤충이 [7]부족한 시기에 꽃이 피었을 때 나타나는 바람이 없는 가뭄 상태에 적응한 것으로 보인다.교배를 위한 꽃가루 매개자가 없다면, 생식 성공을 보장할 필요가 근친 교배의 잠재적인 부작용보다 더 큰 것으로 보입니다.그러한 적응은 비슷한 환경의 종들 사이에서 널리 퍼질 수 있다.

마다가스카르 난초 구근 비콜로라툼의 자가 수분 작용은 원위 중앙 고정엽의 [8]일부로서 고정 기능을 회복했을 가능성이 있는 로스테룸에 의해 발생합니다.

코에노비알리스

중국 허브인 Caulokaempferia coenobialis에서 꽃가루의 막은 꽃의 스타일을 따라 옆으로 미끄러져 개인의 [9]낙인으로 이동하는 기름진 유제에 의해 Anthher(pollen 주머니)에서 운반됩니다.꽃가루 막의 수평 흐름은 오직 유성 유제의 확산 특성 때문이지 중력에 의한 것이 아닌 것으로 보인다.이 전략은 C. coenobialis의 매우 음습하고 습한 서식지의 꽃가루 매개자 부족에 대처하기 위해 진화했을 수 있습니다.

캡셀라 풍진

캡셀라 [10][11]풍진은 5만 년에서 10만 년 전에 자가화합이 된 자가수분이 여러 세대에 걸쳐 지속될 수 있는 진화적 적응임을 보여준다.그것의 바깥 교배하는 조상은 Capsella grandiflora로 확인되었다.

아라비도시스탈리아나

아라비도시스 탈리아나는 야생에서 교잡률이 0.[12]3% 미만인 자가 수분 식물이다.한 연구에 따르면 자가수분이 약 100만 년 또는 [13]그 이상 전에 진화했다고 한다.

감수 분열의 장기적 이점 가능성

감수분열 후 자가수분은 전반적인 유전적 변이를 거의 유발하지 않는다.이것은 자손을 생산하기 위해 덜 복잡하고 덜 비용이 드는 무성 [13]아메오틱 과정을 선호하기 때문에 자가 수분 식물의 감수분열이 장기간에 걸쳐 어떻게 적응적으로 유지되는지에 대한 의문을 제기한다.자가 수분 식물에서의 장기 유지를 설명할 수 있는 감수 분열의 적응적 이점은 DNA [14]손상의 효율적인 재조합 복구이다.이 편익은 각 세대에서 실현될 수 있다(유전자 변이가 생성되지 않은 경우에도).

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Grossenbacher D, Briscoe Runquist R, Goldberg EE, Brandvain Y (2015). "Geographic range size is predicted by plant mating system". Ecol. Lett. 18 (7): 706–13. doi:10.1111/ele.12449. PMID 25980327. S2CID 833417.
  2. ^ Charlesworth D, Willis JH (2009). "The genetics of inbreeding depression". Nat. Rev. Genet. 10 (11): 783–96. doi:10.1038/nrg2664. PMID 19834483. S2CID 771357.
  3. ^ Goodwillie C, Kalisz S, Eckert CG (2005). "The evolutionary enigma of mixed mating systems in plants: Occurrence, theoretical explanations, and empirical evidence". Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 36: 47–79. doi:10.1146/annurev.ecolsys.36.091704.175539.
  4. ^ Munguía-Rosas MA, Campos-Navarrete MJ, Parra-Tabla V (2013). "The effect of pollen source vs. flower type on progeny performance and seed predation under contrasting light environments in a cleistogamous herb". PLOS ONE. 8 (11): e80934. Bibcode:2013PLoSO...880934M. doi:10.1371/journal.pone.0080934. PMC 3829907. PMID 24260515.
  5. ^ Wright SI, Kalisz S, Slotte T (June 2013). "Evolutionary consequences of self-fertilization in plants". Proc. Biol. Sci. 280 (1760): 20130133. doi:10.1098/rspb.2013.0133. PMC 3652455. PMID 23595268.
  6. ^ Chen LJ, Liu KW, Xiao XJ, Tsai WC, Hsiao YY, Huang J, Liu ZJ (2012). "The anther steps onto the stigma for self-fertilization in a slipper orchid". PLOS ONE. 7 (5): e37478. Bibcode:2012PLoSO...737478C. doi:10.1371/journal.pone.0037478. PMC 3359306. PMID 22649529.
  7. ^ Liu KW, Liu ZJ, Huang L, Li LQ, Chen LJ, Tang GD (June 2006). "Pollination: self-fertilization strategy in an orchid". Nature. 441 (7096): 945–6. Bibcode:2006Natur.441..945L. doi:10.1038/441945a. PMID 16791185. S2CID 4382904.
  8. ^ Gamisch A, Staedler YM, Schönenberger J, Fischer GA, Comes HP (2013). "Histological and Micro-CT Evidence of Stigmatic Rostellum Receptivity Promoting Auto-Pollination in the Madagascan Orchid Bulbophyllum bicoloratum". PLOS ONE. 8 (8): e72688. Bibcode:2013PLoSO...872688G. doi:10.1371/journal.pone.0072688. PMC 3742538. PMID 23967332. S2CID 5787057.
  9. ^ Wang Y, Zhang D, Renner SS, Chen Z (September 2004). "Botany: a new self-pollination mechanism". Nature. 431 (7004): 39–40. Bibcode:2004Natur.431...39W. doi:10.1038/431039b. PMID 15343325. S2CID 52858044.
  10. ^ Brandvain Y, Slotte T, Hazzouri KM, Wright SI, Coop G (2013). "Genomic identification of founding haplotypes reveals the history of the selfing species Capsella rubella". PLOS Genet. 9 (9): e1003754. arXiv:1307.4118. doi:10.1371/journal.pgen.1003754. PMC 3772084. PMID 24068948.
  11. ^ Slotte T, Hazzouri KM, Ågren JA, Koenig D, Maumus F, Guo YL, Steige K, Platts AE, Escobar JS, Newman LK, Wang W, Mandáková T, Vello E, Smith LM, Henz SR, Steffen J, Takuno S, Brandvain Y, Coop G, Andolfatto P, Hu TT, Blanchette M, Clark RM, Quesneville H, Nordborg M, Gaut BS, Lysak MA, Jenkins J, Grimwood J, Chapman J, Prochnik S, Shu S, Rokhsar D, Schmutz J, Weigel D, Wright SI (July 2013). "The Capsella rubella genome and the genomic consequences of rapid mating system evolution". Nat. Genet. 45 (7): 831–5. doi:10.1038/ng.2669. PMID 23749190.
  12. ^ Abbott RJ, Gomes MF (1989). "Population genetic structure and outcrossing rate of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh". Heredity. 62 (3): 411–418. doi:10.1038/hdy.1989.56. S2CID 41914710.
  13. ^ a b Tang C, Toomajian C, Sherman-Broyles S, Plagnol V, Guo YL, Hu TT, Clark RM, Nasrallah JB, Weigel D, Nordborg M (August 2007). "The evolution of selfing in Arabidopsis thaliana". Science. 317 (5841): 1070–2. Bibcode:2007Sci...317.1070T. doi:10.1126/science.1143153. PMID 17656687. S2CID 45853624.
  14. ^ Bernstein H, Hopf FA, Michod RE (1987). "The molecular basis of the evolution of sex". Adv Genet. Advances in Genetics. 24: 323–70. doi:10.1016/s0065-2660(08)60012-7. ISBN 9780120176243. PMID 3324702.