WAS IST MEGASPOROGENESE? - BIOLOGIE - 2025

Die Megasporogenese ist ein Prozess der sexuellen Fortpflanzung bei Angiospermen und Gymnospermen, bei denen Megasporas gebildet werden. Dieser Prozess beinhaltet reduktive (meiotische) Zellteilungen, bei denen aus dem Eierstockgewebe und den Stammzellen der Pflanze embryonale Säcke oder auch weibliche Gametophyten entstehen.

Der Sporenbildungsprozess ist für die sexuelle Vermehrung von Pflanzen von wesentlicher Bedeutung. Die Untersuchung dieser und anderer Arten embryologischer Prozesse ermöglicht es, evolutionäre und taxonomische Aspekte höherer Pflanzen zu kennen.

Entwicklung des weiblichen Gametophyten und Embryos in der krautigen Pflanze Arabidopsis sp. Entnommen und bearbeitet von Double_fertilization_in_arabidopsis.jpg: * Female_gametophytic_and_early_zygotic_mutant_phenotypes_highlight_the_essential_role_of_corresponding_genes_for_reproductive_development.jpg: Johnston et al.derivative

Das Wissen über den Megasporogenese-Prozess wird verwendet, um die Fortpflanzung zu verstehen und die genetische Verbesserung vieler Pflanzen mit hohem kommerziellen Interesse zu erreichen, um erfolgreiche Pflanzzyklen zu erzielen.

Prozessbeschreibung

Bei Angiospermen

Angiospermen sind die Gruppe von Organismen mit der größten Ausdehnung und Vielfalt unter den Pflanzen. Sie zeichnen sich hauptsächlich durch die Erzeugung von Blumen und Früchten mit Samen aus, haben eine große Plastizität der Formen und haben sich angepasst, um fast überall auf dem Planeten zu leben.

Aus phylogenetischer Sicht ist diese Pflanzengruppe monophyletisch, was darauf hinweist, dass alle Arten einen gemeinsamen Vorfahren haben und ihre Klassifizierung daher natürlich ist.

In dieser Pflanzengruppe beginnt die Megasporogenese im Eierstockgewebe. Die Mutterzelle der Megasporen bildet durch zwei Prozesse der meiotischen Teilung (I und II) vier Kerne oder haploide Megasporen (mit der Hälfte der genetischen Belastung).

Von diesen vier Megasporen degenerieren die drei größten oder höchsten oder erleiden Zelltod, während die kleinsten oder niedrigsten zu einer funktionellen Megaspore werden.

Aus der funktionellen Megaspore entsteht der Embryosack oder Megagametophyt (weiblicher Gamet). Um den Embryosack zu bilden, müssen drei weitere mitotische Teilungen auftreten, die acht Kerne bilden und den Embryosack bilden.

In dieser Pflanzengruppe sind mindestens drei Muster der Megasporogenese bekannt:

Polygonum oder monosporisch

Dies tritt bei den meisten Angiospermen auf. Bei diesem Prozess oder Modell wird nach der meiotischen Zellteilung I und II eine Zellplatte gebildet, wodurch vier Megasporen mit jeweils einem Kern (nicht kernhaltig) entstehen, von denen drei degenerieren, wie im vorherigen allgemeinen Prozess angegeben. wo der Embryosack gebildet wird.

Alisma oder Bisporic

In diesem Modell wird eine Zellplatte nach der meiotischen Zellteilung I gebildet, jedoch nicht nach der Meiose II, wodurch zwei zweikernige Megasporen (jeweils zwei Kerne) entstehen, in denen nur einer den Zelltod erleidet und der andere den Sack hervorruft embryonal.

Druse oder Tetrasporic

In diesem Muster wird nach den meiotischen Zellteilungen I und II keine Zellplatte gebildet, wodurch eine Megaspore mit vier Kernen (Tetranukleat) entsteht.

In Gymnospermen

Gymnospermen sind langlebige Pflanzen, die große Größen erreichen können. Sie zeichnen sich durch sehr kleine und nicht sehr auffällige Blüten aus, sie präsentieren keine Früchte und ihre Samen sind kahl. Kiefern und Tannen zum Beispiel sind Gymnospermpflanzen.

Diese Gruppe von Pflanzen wird phylogenetisch als polyphyletisch angesehen, dh die Arten, aus denen sie besteht, stammen nicht von demselben gemeinsamen Vorfahren ab. Es ist also eine unnatürliche Gruppe.

Die Megasporogenese bei dieser Art von Pflanzen beginnt ebenso wie bei Angiospermen mit einer Mutterzelle der Megasporen, die durch meiotische Zellteilungsprozesse linear vier haploide Zellen (Megasporen) erzeugt.

Von den vier gebildeten Megasporen ist nur eine funktionsfähig und bildet den weiblichen Gametophyten (Embryosack); Der weibliche Gametophyt besteht aus einem Gewebe, in dem sich 2 oder 3 Strukturen gebildet haben, die als Archegonie bezeichnet werden (je nach Art), die für einige Gymnospermen wie Kiefern typisch sind.

In dieser Archegonie tritt eine weitere mitotische Teilung auf, um für jede Archegonie eine sperrige Eizelle zu bilden. Dieses letzte Stadium variiert zwischen den Gymnosperm-Arten. Archegonia hinterlässt Öffnungen oder Löcher, durch die der männliche Gametophyt eintreten wird.

In diesen Pflanzen kann dieser Prozess mehrere Monate dauern, während er in Angiospermen nur Stunden oder Tage dauern kann.

Forschungsanwendungen

Taxonomie und Systematik

Embryologische Studien, die sich auf Systematik und Taxonomie konzentrieren, versuchen, die phylogenetischen Beziehungen zwischen verschiedenen Gruppen von Organismen aufzulösen und gegebenenfalls ihre taxonomische Klassifizierung anzupassen.

Sowohl bei Pflanzen als auch bei Tieren haben solche Studien dazu beigetragen, taxonomische Hierarchien in höheren Taxa wie Klassen, Ordnungen oder Familien aufzulösen. Evolutionsembryologische Studien an Pflanzen auf Artenebene sind relativ selten, obwohl sie in den letzten Jahrzehnten etwas an Stärke gewonnen haben.

Megasporogenese-Studien waren sehr nützlich bei der Unterscheidung taxonomischer Gruppen auf der ganzen Welt; Zum Beispiel Studien an Zierpflanzen der Gattungen Crinum, Haemanthus und Hymenocallis.

Landwirtschaft

Es wurden viele Studien in der Embryologie durchgeführt, insbesondere die Gametogenese von Pflanzen von kommerziellem Interesse, wie Reis, Kartoffeln, Mais, Weizen, Sojabohnen, unter vielen anderen.

Diese Studien ermöglichten es, die idealen Bedingungen für die Erneuerung von Pflanzen zu bestimmen und die Synchronisationszeiten zwischen Gameten, Befruchtung und Entwicklung des Embryos mit größerer Sicherheit zu kennen, wodurch das Wissen und die Technologie für die verschiedenen Pflanzen verbessert wurden.

Lebenszyklus einer Angiospermenpflanze. Entnommen und bearbeitet von: LadyofHats Mariana Ruiz. Übersetzt von Chabacano.

Genetik

Versuche, eine genetische Verbesserung von Pflanzen zu erreichen, führen häufig zu ihrer Sterilität. Megasporogenese-Studien und andere embryologische Analysen versuchen aufzudecken, was im Fortpflanzungsprozess geschieht und was der Grund ist, warum die Embryonen nicht lebensfähig sind.

Beispielsweise zeigte eine 1985 von der FAO veröffentlichte Studie, dass bestimmte Kartoffelklone steril waren, und die Analyse der Mikrosporogenese und Megasporogenese ließ den Schluss zu, dass das Tepetum und das Endothel ihre funktionelle oder physiologische Aktivität verloren hatten.

Das Tapetum ist ein Gewebe, das die Mikrosporen während ihrer Entwicklung mit Nährstoffen versorgt. Aufgrund dieses Aktivitätsverlustes schlug der Prozess der Nährstoffversorgung von Pollen und weiblichem Gametophyten fehl. Infolgedessen trat Sterilität sowohl in der weiblichen als auch in der männlichen Phase auf.

Verweise

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