Репродуктивная гарантия - Reproductive assurance

Репродуктивная гарантия (гарантия фертильности) возникает, поскольку у растений есть механизмы для обеспечения полного завязывания семян путем самоопыления, когда количество пыльцы вне скрещивания ограничено. Предполагается, что самоопыление является полезным, несмотря на потенциальные затраты на приспособленность, когда недостаточно услуг опылителей или ауткроссинга пыльцы от других особей для получения полного набора семян. Это явление наблюдается с 19 века, когда Дарвин заметил, что самоопыление было обычным явлением для некоторых растений.[1] Постоянное ограничение содержания пыльцы может вызвать развитие автоматического самоопыления, также известного как автогамия. Это происходит с такими растениями, как сорняки, и является одной из форм обеспечения репродуктивной функции.[2] Поскольку растения стремятся обеспечить репродуктивную способность путем самооплодотворения, наблюдается увеличение гомозиготности и инбридинговая депрессия, из-за генетическая нагрузка, что приводит к снижению приспособленности самостоятельного потомства.[3] Исключительно ауткроссинговые растения могут не быть успешными колонизаторами новых регионов из-за отсутствия других растений для ауткроссинга, поэтому ожидается, что колонизирующие виды будут иметь механизмы репродуктивной гарантии - идея, впервые предложенная Гербертом Бейкером и названная законом Бейкера.[4] Закон Бейкера предсказывает, что репродуктивная гарантия должна быть обычным явлением у сорных растений, которые сохраняются за счет колонизации новых участков.[5] По мере того, как растения развиваются в сторону увеличения самооплодотворения, энергия перенаправляется на производство семян, а не на характеристики, увеличивающие ауткроссинг, такие как цветочные аттрактанты, что является условием, известным как синдром самоопыления.[2]

Эволюция

Репродуктивная безопасность считается движущей силой эволюции самоопыления, потому что она будет способствовать очищению от генетическая нагрузка [4][2] и это способствует возникновению смешанные системы спаривания. Существует ряд механизмов, которые приводят к репродуктивной уверенности, но отсроченное самоопыление наиболее изучено. В случае неудачного опыления можно получить полный набор семян путем отложенного самоопыления. Большинство растений-гермафродитов самосовместимы, что означает, что они способны самооплодотворяться. Когда опылители обычно не доставляют адекватную внешнюю пыльцу для обеспечения воспроизводства, самоопыление может усилиться за счет механизмов репродуктивной гарантии, что приведет к развитию полного самоопыления.[2]

Механизмы

Механизмы обеспечения репродуктивной функции включают:

Отложенное селфи

Распространенный механизм обеспечения воспроизводства, который возникает у растений, способных воспроизводиться путем самоопыления, путем изменения положения пыльников и рыльца внутри цветка, чтобы способствовать самоопылению.

Скрытая самонесовместимость (CSI)

Скрытая самонесовместимость способствует оплодотворению путем ауткроссинга пыльцы, когда и ауткроссинг, и самоопыльца присутствуют на одном и том же стигме.[6] CSI способствует оплодотворению внешней пыльцой из-за более быстрой скорости роста наружных пыльцевых трубок. Обеспечение воспроизводства происходит, когда количество внешней пыльцы недостаточно для оплодотворения всех семяпочек.

Автогамия

Подобно отсроченному самоопылению, оплодотворение через автогамия возникает при нехватке опылителей и развивается как форма гарантии воспроизводства, обеспечивающая успешное воспроизводство.[7]

Самоопыление

Клейстогамный цветы производятся вместе с хасмогамный цветы на одном и том же растении, в результате смешанная система спаривания что обеспечивает репродуктивный успех через автогамию.[8]

использованная литература

  1. ^ Дарвин С (2009). Эффекты перекрестного оплодотворения и самооплодотворения в растительном мире. Кембридж: Издательство Кембриджского университета. Дои:10.1017 / cbo9780511694202.001. ISBN  978-0-511-69420-2.
  2. ^ а б c d Ллойд Д.Г. (1979). «Некоторые репродуктивные факторы, влияющие на выбор самооплодотворения у растений». Американский натуралист. 113 (1): 67–79. Дои:10.1086/283365.
  3. ^ Busch JW, Delph LF (февраль 2012 г.). «Относительная важность репродуктивной гарантии и автоматического отбора как гипотез для эволюции самооплодотворения». Анналы ботаники. 109 (3): 553–62. Дои:10.1093 / aob / mcr219. ЧВК  3278291. PMID  21937484.
  4. ^ а б Evans ME, Hearn DJ, Theiss KE, Cranston K, Holsinger KE, Donoghue MJ (июль 2011 г.). «Экстремальные условия окружающей среды выбирают для обеспечения репродуктивной способности: данные по вечерним примулам (Oenothera)». Новый Фитолог. 191 (2): 555–63. Дои:10.1111 / j.1469-8137.2011.03697.x. PMID  21449951.
  5. ^ Cheptou PO (февраль 2012 г.). "Разъяснение закона Бейкера". Анналы ботаники. 109 (3): 633–41. Дои:10.1093 / aob / mcr127. ЧВК  3278284. PMID  21685434.
  6. ^ Крушевский LJ, Galloway LF (2006). «Объяснение скорости ауткроссинга у Campanulastrum americanum (Campanulaceae): гейтоногамия и скрытая самонесовместимость». Международный журнал наук о растениях. 167 (3): 455–461. Дои:10.1086/501051. ISSN  1058-5893.
  7. ^ Асанде Л.К., Омвойо Р.О., Одур Р.О., Нябога Э. (12 мая 2020 г.). «Простая и быстрая система опосредованной Agrobacterium трансформации гибридной маракуйи (Passiflora edulis f. Edulis × Passiflora edulis f. Flavicarpa)». Растительные методы. Дои:10.21203 / rs.3.rs-27621 / v1.
  8. ^ Вина В., Нампи С. (2019). «Индуцированная клейстогамия: стратегия обеспечения репродуктивной способности Murdannia nudiflora (Commelinaceae)». Ботаника. 97 (10): 547–557. Дои:10.1139 / cjb-2019-0007. ISSN  1916-2790.