„Pollen und Stigma Struktur und Funktion: Die Rolle der Vielfalt in Pol“ von Rob Swanson, Anna F. Edlund et al.

Abstrakt

Die kunstvollen Oberflächen männlicher und weiblicher Fortpflanzungszellen in Blütenpflanzen haben lange Zeit wegen ihrer Vielfalt und evolutionären Bedeutung Aufmerksamkeit erregt. Diese Strukturen und die an sexuellen Interaktionen beteiligten Moleküle gehören nach wie vor zu den sich am schnellsten entwickelnden und vielfältigsten bekannten Merkmalen. So unterschiedlich sie auch sein mögen, jedes Element erfüllt die gleichen Funktionen, schützt Pollen und Stigma vor der Umwelt, liefert und fängt Pollen ein, fördert die Pollenhydratation und -keimung, ermöglicht den Eintritt geeigneter Pollenschläuche in das Stigma und führt die Schläuche zum Eierstock (Abbildung 1 A). In dieser Übersicht untersuchen wir (1) die jüngsten Entdeckungen von Pollen- und Stigmafunktionen sowohl vor als auch nach dem Kontakt und (2) die große Vielfalt der Pollen- und Stigmastrukturen in allen Taxa und konzentrieren uns darauf, wie sie Schlüsselaufgaben bei der Bestäubung erfüllen. Dieses System bietet eine aufregende Gelegenheit für die fruchtbare Vereinigung von Zellen, genetisch, und genomische Studien von Modellorganismen mit vergleichenden Studien zu Beziehung und Evolution. Die Angiospermenreproduktion ist hochselektiv. Weibliche Gewebe sind in der Lage, zwischen Pollenkörnern zu unterscheiden, Pollen von der entsprechenden Art zu erkennen, während Pollen von nicht verwandten Arten (oder von derselben Pflanze in selbstkompatiblen Arten) abgelehnt werden. Diese Selektivität geht mit einer enormen Vielfalt in den Zelloberflächen männlicher und weiblicher Fortpflanzungsstrukturen einher. Der einzigartig reiche Fossilienbestand von Pollenwandstrukturen war von großem Nutzen. Buchstäblich Hunderte von Jahren wissenschaftlicher Bemühungen haben sich darauf konzentriert, die Vielfalt der Pollenform mit der Angiospermen-Taxonomie zu integrieren. Die Verknüpfung dieser morphologischen Unterschiede mit funktionellen Rollen ist schwieriger und erfordert molekulare und genetische Assays, die den Zweck nicht nur innerhalb einer Art, sondern über verschiedene Taxa hinweg aufdecken. Hier, Wir untersuchen zunächst Fortschritte im zellulären und molekularen Verständnis der Angiospermenpollen- und Stigmabiologie, einschließlich Pollen-Stigma-Adhäsion, Pollenhydratation und Keimung, und Pollenschlauch Entstehung und Invasion. Durch die Nutzung mikroskopischer, molekularer, genetischer und genomischer Ressourcen ist es möglich, zelluläre Funktionen an den Pollen- und Stigmaoberflächen vor und nach dem Kontakt zu vergrößern und zu sezieren (Tabelle 1). Die jüngsten Fortschritte haben Schlüsselmoleküle und -mechanismen aufgedeckt und das Feld für vergleichende Studien über Taxa hinweg vorbereitet. Im zweiten Teil des Reviews diskutieren wir die Vielfalt der Pollen- und Stigmastrukturen und heben den koadaptiven evolutionären Wandel hervor, der eine effiziente Bestäubung innerhalb einer Art unterstützt und gleichzeitig die Bestäubung zwischen Arten einschränkt. Aufgrund ihrer Kombination aus einfachen, genetischen Modellsystemen, morphologischen Analysen und gut charakterisierten Phylogenien bietet die Untersuchung der Angiospermenbestäubung eine hervorragende Gelegenheit, die Zell- und Vergleichsbiologie zu vereinheitlichen und Einblicke über die Bestäubung hinaus in die Mechanismen von Evolution und Artbildung zu gewähren.