„Pollen and Stigma Structure and Function: the Role of Diversity in Pol” by Rob Swanson, Anna F. Edlund et al.

Abstract

ozdobne powierzchnie męskich i żeńskich komórek rozrodczych w roślinach kwitnących od dawna przyciągają uwagę ze względu na ich różnorodność i znaczenie ewolucyjne. Struktury te i cząsteczki zaangażowane w interakcje seksualne pozostają jednymi z najszybciej rozwijających się i zróżnicowanych cech znanych. Niezależnie od ich różnorodności, każdy element bierze udział w wykonywaniu tych samych funkcji, chroniąc pyłek i Stygmat przed środowiskiem, dostarczając i wychwytując pyłek, promując nawodnienie i kiełkowanie pyłku, umożliwiając wprowadzenie odpowiednich rurek pyłkowych do stygmatu i prowadząc rurki do jajnika(ryc. 1 A). W tym przeglądzie (1) badamy najnowsze odkrycia funkcji pyłków i stygmatów zarówno przed, jak i po ich kontakcie, oraz (2) zajmujemy się wielką różnorodnością struktur pyłków i stygmatów w taksonach, koncentrując się na tym, jak wykonują kluczowe zadania w zapylaniu. System ten stanowi ekscytującą okazję do owocnego zjednoczenia badań komórkowych, genetycznych i genomowych organizmów modelowych z badaniami porównawczymi związków i ewolucji. Rozmnażanie roślin okrytonasiennych jest wysoce selektywne. Tkanki żeńskie są w stanie rozróżnić ziarna pyłku, rozpoznając pyłek z odpowiednich gatunków, odrzucając pyłek z niepowiązanych gatunków (lub z tej samej rośliny w gatunkach samowystarczalnych). Selektywności tej towarzyszy ogromna różnorodność powierzchni komórek męskich i żeńskich struktur rozrodczych. Wyjątkowo bogaty zapis kopalny struktur ścian pyłkowych okazał się bardzo korzystny. Wieloletnie wysiłki naukowe skupiły się na integracji różnorodności form pyłkowych z taksonomią roślin okrytonasiennych. Łączenie tych różnic morfologicznych z funkcyjnymi jest trudniejsze, wymaga testów molekularnych i genetycznych, które ujawniają cel nie tylko w obrębie gatunku, ale w różnych taksonach. Najpierw badamy postępy w komórkowym i molekularnym zrozumieniu biologii pyłków i stygmatów, w tym adhezję pyłek-Stygmat, nawodnienie i kiełkowanie pyłków oraz pojawienie się i inwazję rurek pyłkowych. Wykorzystując zasoby mikroskopowe, molekularne, genetyczne i genomowe, możliwe jest powiększenie i rozcięcie funkcji komórkowych na powierzchniach pyłków i stygmatów zarówno przed, jak i po ich kontakcie (Tabela 1). Ostatnie postępy ujawniły kluczowe molekuły i mechanizmy, a także przygotowały pole do badań porównawczych w obrębie taksonów. W drugiej części przeglądu omówimy różnorodność w strukturach pyłków i stygmatów, podkreślając koadaptywną ewolucyjną zmianę, która wspiera efektywne zapylanie w obrębie gatunku, ograniczając zapylanie między gatunkami. Biorąc pod uwagę połączenie łatwych, genetycznych systemów modelowych, analiz morfologicznych i dobrze scharakteryzowanych filogenez, badanie zapylania roślin okrytonasiennych stanowi doskonałą okazję do ujednolicenia biologii komórkowej i porównawczej i daje wgląd poza zapylanie do samych mechanizmów ewolucji i specjacji.