Определение пола у Silene
Silene — это род цветковых растений, который развил раздельнополую репродуктивную систему. Это стало возможным благодаря гетероморфным половым хромосомам, выраженным как XY. [1] [2] Silene недавно развили половые хромосомы 5-10 миллионов лет назад и широко используются генетиками и биологами для изучения механизмов определения пола, поскольку они являются одними из всего лишь 39 видов в 14 семействах покрытосеменных , которые обладают генами, определяющими пол. [3] Silene изучаются из-за их способности производить потомство с множеством репродуктивных систем. Общий вывод, сделанный из таких исследований, заключается в том, что пол потомства определяется Y-хромосомой.
Эволюция половых хромосом
 | Этот раздел в значительной степени или полностью опирается на один источник . ( Август 2021 г. ) |
Биологи обнаружили, что половые хромосомы у растений произошли от пар аутосом. Поскольку эти хромосомы расходятся от своего аутосомного предка и друг от друга как гомологичная пара, они имеют потенциал увеличиваться или уменьшаться в размере из-за мутаций и рекомбинации. В случае Silene пара аутосомных хромосом трансформируется в гетероморфные хромосомы, определяющие пол, выраженные как XY. Важно признать, что не все виды Silene имеют эту систему определения пола. Некоторые, такие как S. colpophylla, обладают гомоморфными половыми хромосомами. [4]
Растения с хромосомами, определяющими пол, как Silene, могут развивать однополые репродуктивные структуры из-за потери и приобретения генов, определяющих пол. Мутации могут вызывать женскую стерильность, мужскую стерильность или неблагоприятные комбинации генов, которые могут привести к моноэции , гинодиэции и диэции . [4]
ВидыСиленс разными репродуктивными системами
Механизмы, задействованные в определении пола Silene, сложны и могут приводить к различным репродуктивным системам у потомства. В таблице ниже приведены лишь несколько примеров этих возможных систем. Наиболее часто встречающиеся в пределах этого рода — гермафродитизм (однодомное растение с тычиночными и пестичными цветками), двудомность (мужская и женская репродуктивные системы, обнаруженные в отдельных морфах) и гинодиэция (наличие женской и гермафродитной репродуктивных систем у особей популяции). [ необходима цитата ]
Половые системы различаются у разных видов, большинство видов смолевок являются гермафродитами, представляя 58,2% видов смолевок, 14,3% являются раздельнополыми , 13,3% гинодиэцными и 12,2% являются как гинодиэцными, так и гиномоноэцными . Триоэция , андромоноэция и гиномоноэция также были зарегистрированы, но встречаются крайне редко. [5]
| Название вида [6] | Репродуктивная система(ы) [6] |
|---|---|
| С. широколистная | двудомность |
| S. dioica | двудомность |
| S. diclinis | двудомность |
| S. pendula | гинодиэция |
| S. noctiflora | гинодиэция, гермафродит |
| S. бесстебельчатый | триоция |
| S. камнеломка | гинодиэция, андромоноэция |
| С. обыкновенная | гинодиэция, триэция |
| С. галлика | гермафродит |
| S. инаперта | гермафродит |
Генетика
Из 300 000 видов покрытосеменных растений, Silene входят в число 5–10 процентов, чье индивидуальное потомство может быть разного пола. [7] [8] Гетероморфные хромосомы, определяющие пол, очень редки в родах растений; некоторые известные примеры, которые ими обладают, помимо Silene , — это Rumex , Humulus и Cannabis . [9]
Все виды Silene , которые являются диплоидными, обладают одинаковым числом хромосом (n=12); самцы обладают определяющими пол Y-хромосомами, которые намного больше, чем X-хромосомы. [4] [10] Рекомбинация обычно происходит только тогда, когда две X-хромосомы (XX) спариваются во время женского мейоза. Напротив, рекомбинация подавляется в большинстве Y-хромосом во время спаривания в мужском мейозе (XY). [11] Когда рекомбинация происходит в XY-хромосомах, она ограничивается кончиками хромосомы, оставляя большую часть генетического материала в Y-хромосоме нетронутой. [ необходима ссылка ]
Значение Y-хромосомы
Несколько исследований, сосредоточенных на Silene latifolia, показали корреляцию между локусами на хромосоме Y и полом, который фенотипически выражается в цветке . Два из этих сцепленных с полом генов «стимулируют мужественность» (мужскую фертильность и мужское продвижение), а один из них кодирует подавление женского пола. [4] [7] Таким образом, хромосома Y несет три доминантных гена, которые определяют половое выражение у потомства Silene . Если в хромосоме Y во время размножения происходят делеции и мутации, то различные сцепленные с полом гены теряются. Различные комбинации возможных связанных с полом генов, которые может иметь отдельный Silene в одной хромосоме Y, создают богатое разнообразие половых фенотипов во всем этом роде. [ необходима цитата ]
Сексуальное выражение
| Этот раздел в значительной степени или полностью опирается на один источник . ( Август 2021 г. ) |
Система определения пола у Silene latifolia близка к той, что обнаружена у людей, поскольку в обоих случаях Y-хромосома определяет, какие репродуктивные механизмы будут выражены у потомства. Они отличаются, поскольку на Y-хромосоме S. latifolia находится несколько генов, определяющих пол , тогда как у людей наличие или отсутствие Y-хромосомы строго определяет, будет ли потомство мужским или женским.
Различные комбинации генов, присутствующих в Y-хромосоме Silene , влияют на половое выражение в организме . Например, существуют две генетические вариации, которые могут привести к мужской стерильности у S. latifolia : если у него есть две Y-хромосомы (YY) или если Y-хромосома обладает генами подавления женского пола и генами стимулирования мужского пола. Silene также восприимчивы к типу инфекций, передающихся половым путем , которые вызывают стерильность. Другая возможная комбинация включает наличие всех трех сцепленных с полом генов (подавляющих мужской пол, подавляющих женский пол и генов стимулирования мужского пола), которые производят мужское потомство. Цветок является гермафродитом, когда присутствуют как гены стимулирования мужского пола, так и гены мужской фертильности. Наконец, Y-хромосомы, несущие как гены подавления женского пола, так и гены стимулирования мужского пола, создают бесполый организм. [7]
Смотрите также
Ссылки
- ^ Сюн, Эрхуэй; У, Сяолинь; Ян, Ле; Ван, Вэй (01 января 2016 г.). Хаким, Халид Рехман; Томбулоглу, Хусейн; Томбулоглу, Гюзин (ред.). Омика растений: тенденции и применение . Международное издательство Спрингер. стр. 363–380 . doi :10.1007/978-3-319-31703-8_15. ISBN 9783319317014.
- ^ Zluvova, Jitka; Georgiev, Sevdalin; Janousek, Bohuslav; Charlesworth, Deborah; Vyskot, Boris; Negrutiu, Ioan (1 сентября 2007 г.). «Ранние события в эволюции Y-хромосомы Silene latifolia: мужская специализация и остановка рекомбинации». Genetics . 177 (1): 375– 386. doi :10.1534/genetics.107.071175. PMC 2013713 . PMID 17603119.
- ^ Мур, RC; Харкесс, AE; Вайнгартнер, LA (2016-07-01). «Как стать моделью seXY-растения: целостный взгляд на исследование половых хромосом». American Journal of Botany . 103 (8): 1379– 1382. doi : 10.3732/ajb.1600054 . ISSN 0002-9122. PMID 27370315.
- ^ abcd Минг, Рэй; Бендахмане, Абдельхафид; Реннер, Сюзанна С. (2011-01-01). "Половые хромосомы наземных растений". Annual Review of Plant Biology . 62 : 485– 514. doi :10.1146/annurev-arplant-042110-103914. ISSN 1545-2123. PMID 21526970.
- ^ Casimiro-Soriguer, Inés; Buide, Maria L.; Narbona, Eduardo (2015-01-01). «Разнообразие половых систем в разных линиях рода Silene». AoB Plants . 7 (plv037): plv037. doi :10.1093/aobpla/plv037. ISSN 2041-2851. PMC 4433491 . PMID 25862920.
- ^ ab DESFEUX, CHRISTINE (2016). «Эволюция репродуктивных систем у рода Silene». Труды: Биологические науки . 263 (1369): 409– 414. JSTOR 50722.
- ^ abcd Кейновский, Выскот (2010). «Silene latifolia: классическая модель для изучения гетероморфных половых хромосом». Cytogenetic and Genome Research . 129 ( 1– 3): 250– 262. doi : 10.1159/000314285. PMID 20551610. S2CID 42879462.
- ^ Кафер, Дж.; Талианова, М.; Биго, Т.; Мичу, Э.; Геген, Л.; Видмер, А.; Жловова Ю.; Глемин, С.; Марэ, Г.А. Б. (01 февраля 2013 г.). «Закономерности молекулярной эволюции раздельнополых и нераздельнополых силенов». Журнал эволюционной биологии . 26 (2): 335–346 . doi : 10.1111/jeb.12052 . ISSN 1420-9101. ПМИД 23206219.
- ^ Деллапорта, С.Л.; Кальдерон-Урреа, А. (1993-10-01). «Определение пола у цветковых растений». The Plant Cell . 5 (10): 1241– 1251. doi :10.1105/tpc.5.10.1241. ISSN 1040-4651. PMC 160357. PMID 8281039 .
- ^ Чарльзворт, Дебора (2002-02-01). «Определение пола растений и половые хромосомы». Наследственность . 88 (2): 94–101 . doi : 10.1038/sj.hdy.6800016 . ISSN 0018-067X. PMID 11932767.
- ^ Бернаскони, Г.; Антонович, Дж.; Бир, А.; Чарльзворт, Д.; Дельф, Л. Ф.; Филатов, Д.; Жиро, Т.; Худ, М. Э.; Маре, Г. а. Б. (2009-07-01). «Силен как модельная система в экологии и эволюции». Наследственность . 103 (1): 5–14 . doi : 10.1038/hdy.2009.34 . hdl : 20.500.11820/f0e8d33c-67c9-4f4a-86d7-f2d2fc3830f3 . ISSN 1365-2540. PMID 19367316.
