“Pollen and Stigma Structure and Function: The Role of Diversity in Pol” di Rob Swanson, Anna F. Edlund et al.

Abstract

Le superfici ornate delle cellule riproduttive maschili e femminili nelle piante da fiore hanno da tempo attirato l’attenzione per la loro varietà e significato evolutivo. Queste strutture, e le molecole coinvolte nelle interazioni sessuali, rimangono tra le caratteristiche più in rapida evoluzione e diverse conosciute. Per quanto diversi possano essere, ogni elemento partecipa allo svolgimento delle stesse funzioni, proteggendo il polline e lo stigma dall’ambiente, trasportando e catturando il polline, promuovendo l’idratazione e la germinazione del polline, consentendo l’ingresso di appropriati tubi pollinici nello stigma e guidando i tubi all’ovaio (Figura 1 A). In questa recensione, (1) esaminiamo le recenti scoperte delle funzioni di polline e stigma sia prima che dopo che entrano in contatto, e (2) affrontiamo la grande diversità nelle strutture di polline e stigma tra i taxa, concentrandosi su come svolgono compiti chiave nell’impollinazione. Questo sistema presenta un’entusiasmante opportunità per la fruttuosa unificazione di studi cellulari, genetici e genomici di organismi modello con studi comparativi di relazione ed evoluzione. La riproduzione delle angiosperme è altamente selettiva. I tessuti femminili sono in grado di discriminare tra i grani di polline, riconoscendo il polline dalla specie appropriata mentre respingono il polline da specie non correlate (o dalla stessa pianta in specie auto-incompatibili). Questa selettività è accompagnata da un’enorme diversità nelle superfici cellulari delle strutture riproduttive maschili e femminili. La ricca documentazione fossile delle strutture murarie del polline è stata di grande beneficio. Literallyh undreds di anni di sforzo scientifico si sono concentrati sull’integrazione della diversità della forma del polline con la tassonomia delle angiosperme. Collegare queste differenze morfologiche ai ruoli funzionali è più impegnativo, richiedendo analisi molecolari e genetiche che rivelino lo scopo non solo all’interno di una specie ma in diversi taxa. Qui, per prima cosa esaminiamo i progressi nella comprensione cellulare e molecolare del polline delle angiosperme e della biologia dello stigma, compresa l’adesione del polline-stigma, l’idratazione e la germinazione del polline e l’emergenza e l’invasione del tubo pollinico. Sfruttando la microscopia, le risorse molecolari, genetiche e genomiche, è possibile ingrandire e sezionare le funzioni cellulari sulle superfici del polline e dello stigma sia prima che dopo il loro contatto (Tabella 1). I recenti progressi hanno rivelato molecole e meccanismi chiave e hanno preparato il campo per studi comparativi tra i taxa. Nella seconda parte della revisione, discutiamo la diversità nelle strutture del polline e dello stigma, evidenziando il cambiamento evolutivo coadattivo che supporta l’impollinazione efficiente all’interno di una specie mentre limita l’impollinazione tra le specie. Data la sua combinazione di facile, sistemi di modello genetico, analisi morfologiche, e filogenie ben caratterizzati, lo studio di impollinazione angiosperme fornisce un’eccellente opportunità per unificare la cellula e biologia comparativa e produce intuizione oltre l’impollinazione ai meccanismi stessi di evoluzione e speciazione.