WAT IS DUBBELE BEVRUCHTING? (OMSCHRIJVING) - BIOLOGIE - 2025

De dubbele bevruchting is een proces dat plaatsvindt in planten, waarbij een van de gametische kernen van stuifmeelkorrel (mannelijke gametofyt) de vrouwelijke voortplantingscel (eicel) bevrucht en een andere vruchtbare andere cel, die anders zal zijn als dat zo is. een angiosperm of een gnetal.

In angiospermen versmelt de tweede kern van de gametofyt met de twee polaire kernen die aanwezig zijn in de centrale cel van de pollenzak om zich later in het endosperm te ontwikkelen. Bij gnetals daarentegen versmelt de tweede kern van de mannelijke gametofyt met de kern van het ventrale kanaal om een ​​tweede embryo te produceren.

Bemesting in planten. 1) sporofyt; 2) de helmknop; 3) eicel; 4) eierstok; 5) microspore stamcellen; 6) megaspore stamcellen; 7) microspore; 8) megaspores; 9) stuifmeelkorrel (mannelijke gametofyt); 10) embryozak (rijpe vrouwelijke gametofyt); 11) zaad; 12) endosperm (3n); 13) volwassen zaad; I) diploïde (2n); II) haploïde (n); III) meiose; IV) Mitose; V) Bestuiving; VI) dubbele bevruchting; Genomen en bewerkt uit: TheLAW14.

Botanici geloofden oorspronkelijk dat dubbele bevruchting een exclusief fenomeen was van angiospermen, maar het proces werd later ook beschreven voor planten van de gnetale groep.

Geschiedenis

De botanicus van Russische afkomst Sergey Gavrilovich Nawashin die werkte met angiospermen van de soorten Lilium martagon en Fritillaria tenella, was de eerste die het dubbele bevruchtingsproces waarnam. Dit fenomeen werd later aangetoond door de beroemde Pools-Duitse botanicus Eduard Strasburger.

Na deze ontdekking meldden verschillende botanici abnormale dubbele bevruchtingsgebeurtenissen in verschillende groepen gymnospermen (onder andere Thuja, Abies, Pseudotsuga). De producten van de tweede bevruchting kunnen degenereren, vrije kernen produceren of ook aanleiding geven tot extra embryo's.

Later werd aangetoond dat dubbele bevruchting een normale gebeurtenis was bij planten van de gnetale groep, maar bij deze, anders dan bij angiospermen, produceert de tweede bevruchting altijd extra embryo's en geen endospermen.

Omschrijving

In angiospermen

In de meeste angiospermen produceert de precursorcel van de megaspores (megasporocyt) vier haploïde megaspores door meiose, waarvan er slechts één ontwikkelt om een ​​megagametofyt te produceren, terwijl de andere degenereren.

De megagametofyt produceert acht kernen, waarvan er twee (polaire kernen) migreren naar de centrale zone van de megagametofyt of de embryozak, waardoor een tweekernige cel ontstaat.

De rest van de kernen zijn gerangschikt in groepen van drie aan de periferie, waarvan er één de ovocell zal vormen, de twee aangrenzende zullen de synergieën vormen, terwijl de overige drie aan de andere kant de antipoden zullen vormen.

Van zijn kant produceert de mannelijke gametofyt (stuifmeelkorrel) drie kernen; twee zaadcellen en één vegetatief. Wanneer het stuifmeelkorrel in contact komt met het stigma, ontkiemt het en produceert een stuifmeelbuis die door de stijl groeit, aangetrokken door stoffen die door de synergisten worden geproduceerd.

De twee zaadkernen migreren vervolgens door de pollenbuis om dubbele bevruchting uit te voeren. Een van de zaadkernen zal samensmelten met de kern van de eicel en zal een zygoot vormen waaruit het embryo zal voortkomen, terwijl de andere zal versmelten met de twee kernen van de centrale cel waardoor het endosperm ontstaat.

Het endosperm

Het endosperm is een triploïde weefsel gevormd door de fusie van de centrale cel van de embryozak (tweekernige) met een van de twee zaadkernen van de pollenkorrel. Endospermcellen zijn rijk aan zetmeelkorrels ingebed in een eiwitmatrix en hun functie is om voedingsmateriaal aan het zich ontwikkelende embryo te leveren.

Er is geen consensus onder wetenschappers over de evolutionaire oorsprong van het endosperm in angiospermen. Sommige auteurs beweren dat het een extra embryo is waarvan de ontwikkeling werd omgezet in voedingsweefsel ten behoeve van het andere embryo.

Andere auteurs stellen dat het endosperm niet het product is van seksuele voortplanting, maar eerder een vegetatieve fase is van de ontwikkeling van de embryozak, zoals gebeurt bij gymnospermen. Beide hypothesen hebben hun tegenstanders en verdedigers.

In Gnetales

De enige gymnospermplanten waarbij dubbele bevruchting is aangetoond, behoren tot de geslachten Gnetum en Ephedra (Gnatales). Bij geen van hen ontstaat het endosperm echter als gevolg van deze dubbele bevruchting.

Ephedra

In ten minste twee soorten Ephedra vormen de vrouwelijke gameten in archegonia binnen monosporische gametofyten. De zaadbuis bevat op zijn beurt vier kernen, waarvan er twee reproductief zijn.

Deze zaadkernen komen vrij in de megagametofyt en een ervan zal samensmelten met de kern van de eicel, terwijl de andere zal versmelten met de kern van het ventrale kanaal.

Het resultaat is dat twee zygoten zich zullen ontwikkelen tot genetisch identieke levensvatbare embryo's, omdat de twee vrouwelijke kernen werden gevormd in een monosporische gametofyt, terwijl de twee zaadkernen uit dezelfde pollenbuis ook genetisch identiek zijn.

Er kunnen zich twee of meer archegonia vormen in elke vrouwelijke gametofyt, wat resulteert in meerdere dubbele bevruchtingsgebeurtenissen die gelijktijdig plaatsvinden binnen één gametofyt.

Gnetum

De dubbele bevruchting bij Gnetum vertoont belangrijke verschillen in vergelijking met de dubbele bevruchting die optreedt bij Ephedra. In Gnetum, in tegenstelling tot in Ephedra, zijn de vrouwelijke gametofyten tetrasporisch en niet monosporisch.

Een ander verschil is dat in Gnetum noch archegonia, noch voorbestemde ovocellen worden gevormd. Door het verlies van oocellen zijn talrijke vrouwelijke gametofytische kernen bevrucht; Op deze manier kunnen de twee zaadkernen uit een pollenbuis twee vrouwelijke kernen bevruchten.

Net als in Ephedra zal het dubbele bevruchtingsproces in Gnetum twee levensvatbare zygoten produceren, maar hierin zullen de zygoten niet genetisch identiek zijn vanwege de tetrasporische aard van de vrouwelijke gametofyt. In Gnetum kunnen ook meerdere dubbele bevruchtingsgebeurtenissen optreden, als er voldoende stuifmeelkorrels zijn.

Gnetal plant Ephedra viridis. Genomen en bewerkt uit: Dcrjsr.

Dubbele bemesting en evolutie in planten

De ontdekking van dubbele bevruchting in Gnetum en Ephedra ondersteunt de evolutionaire hypothese volgens welke dit proces zijn oorsprong vond in een gemeenschappelijke voorouder van Gnetales en angiospermen, en daarom zou het een synapomorfie (gedeeld afgeleid karakter) zijn waarmee ze zouden kunnen worden gegroepeerd in de clade van anthophytes. (monofyletisch).

Synapomorfieën zijn afgeleide karakters die worden gedeeld door twee of meer soorten of taxa en die daarom een ​​zekere mate van verwantschap kunnen vertonen. Het voorouderlijke karakter (plesiomorf) zou in dat geval een eenvoudige bevruchting zijn.

Op deze manier zouden de Gnetales een basale groep kunnen zijn binnen de clade van anthophytes waarin dubbele bevruchting aanleiding geeft tot twee levensvatbare zygoten, terwijl het verschijnen van het endosperm als een product van dubbele bevruchting een unieke synapomorfie zou zijn binnen angiospermen. .

Referenties

1. Endosperm. Op Wikipedia. Opgehaald van en.wikipedia.org.
2. Dubbele bevruchting. Op Wikipedia. Opgehaald van en.wikipedia.org.
3. C. Lyre. Wat is een monofyletische groep? Opgehaald van lifeder.com.
4. MW Nabors (2004). Inleiding tot Botany. Pearson Education, Inc.
5. JS Carmichael & WE Friedman (1996). Dubbele bevruchting bij Gnetum gnemon (Gnetaceae): Het is van invloed op de evolutie van seksuele voortplanting binnen de Gnetales en de Anthophyte clade. American Journal of Botany.
6. WE Friedman (1990). Seksuele voortplanting bij Ephedra nevadensis (Ephedraceae): verder bewijs van dubbele bevruchting in een niet-bloeiende zaadplant. American Journal of Botany.
7. Unit 24: Bevruchting en embryogenese. 24.3. Angiospermae. In de morfologie van vaatplanten. Hersteld van biologia.edu.ar.