Skip to main content
Global

30.12: פיתוח צמחים - שליטה גנטית בפרחים

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    209969

    • Boundless
    • Boundless
    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    מטרות למידה
    • תרשים את מודל ABC של התפתחות פרחים וזהה את הגנים השולטים בהתפתחות זו

    התפתחות פרחים היא התהליך שבו אנגיוספרמים מייצרים דפוס של ביטוי גנים במריסטמים המוביל להופעת פרח. פרח (המכונה גם פריחה או פריחה) הוא מבנה הרבייה המצוי בצמחים פורחים. ישנן שלוש התפתחויות פיזיולוגיות שחייבות להתרחש על מנת שהתרבות תתרחש:

    דמות
    איור\(\PageIndex{1}\): אנטומיה של פרח: פרחים בוגרים מסייעים ברבייה של הצמח. על מנת להשיג רבייה, על הצמח להתבגר מינית, המריסטם האפיקי חייב להפוך למריסטם פרחוני, והפרח חייב לפתח את אברי הרבייה האישיים שלו.
    1. על הצמח לעבור מחוסר בשלות מינית למצב בוגר מינית
    2. המריסטם האפיקי חייב להפוך ממריסטם וגטטיבי למריסטם פרחוני או תפרחת
    3. הפרחים איברים בודדים חייבים לגדול (מעוצב באמצעות מודל ABC)

    פיתוח פרחים

    פרח מתפתח על יורה או ציר שונה ממריסטם אפיקלי נחוש (קבע כלומר הציר גדל לגודל מוגדר). המעבר לפריחה הוא אחד משינויי הפאזה העיקריים שצמח מבצע במהלך מחזור חייו. המעבר חייב להתרחש בזמן הנוח להפריה ולהיווצרות זרעים, ומכאן להבטיח הצלחה רבייה מרבית. על מנת לפרוח בזמן מתאים, צמח יכול לפרש רמזים אנדוגניים וסביבתיים חשובים כגון שינויים ברמות ההורמונים הצמחיים ושינויים בטמפרטורה עונתית ובתקופת הצילום. צמחים רב שנתיים ורוב הצמחים הדו-שנתיים דורשים ורנליזציה כדי לפרוח.

    בקרה גנטית בהתפתחות הפרחים

    כאשר צמחים מזהים הזדמנות לפרוח, אותות מועברים דרך פלוריגן, הכולל מגוון גנים, כולל CONSTANS, LOCUS LOCUS C ו- LOCUS FLOWERING T. Florigen מיוצר בעלים בתנאים נוחים לרבייה ופועל בניצנים ובקצות גידול כדי לגרום למספר שינויים פיזיולוגיים ומורפולוגיים שונים.

    מנקודת מבט גנטית מתוכנתים בצמח שני שינויים פנוטיפיים השולטים בצמיחה צמחית ופרחונית. השינוי הגנטי הראשון כרוך במעבר ממצב הצומח למצב הפרחוני. אם שינוי גנטי זה אינו מתפקד כראוי, אז הפריחה לא תתרחש. האירוע הגנטי השני עוקב אחר מחויבותו של הצמח ליצור פרחים. ההתפתחות הרציפה של איברי הצמח מצביעה על כך שקיים מנגנון גנטי שבו סדרה של גנים מופעלים ומכבים ברצף. מיתוג זה נחוץ עבור כל מערבולת כדי להשיג את זהותו הייחודית הסופית.

    מודל ABC לפיתוח פרחים

    במודל ABC הפשוט של התפתחות פרחונית, שלוש פעילויות גנים (המכונות פונקציות A, B ו- C) מקיימות אינטראקציה כדי לקבוע את הזהויות ההתפתחותיות של האיבר פרימורדיה (יחיד: פרימורדיום) בתוך המריסטם הפרחוני. מודל ABC להתפתחות פרחים פותח לראשונה כדי לתאר את אוסף המנגנונים הגנטיים המבססים זהות איברים פרחוניים ברוזידים ובאסטרידים; לשני המינים ארבעה אנכיים (עלי כותרת, עלי כותרת, אבקנים וקרפלים), המוגדרים על ידי ביטוי דיפרנציאלי של מספר גנים הומיוטיים הקיימים בכל קודקוד.

    במערבולת הפרחונית הראשונה באים לידי ביטוי רק גנים A, מה שמוביל להיווצרות גביעים. במערבולת השנייה מתבטאים גם גנים A ו- B, מה שמוביל להיווצרות עלי כותרת. במערבולת השלישית, גנים B ו-C מקיימים אינטראקציה ליצירת אבקנים ובמרכז הפרח גנים C לבדם מולידים קרפלים. לדוגמה, כאשר יש אובדן של תפקוד גן B, פרחים מוטנטים מיוצרים עם עלי גביע בסיבוב הראשון כרגיל, אך גם בסיבוב השני במקום היווצרות עלי הכותרת הרגילה. בסיבוב השלישי היעדר פונקציית B אך נוכחות של פונקציית C מחקה את הסיבוב הרביעי, מה שמוביל להיווצרות קרפלים גם בסיבוב השלישי.

    דמות
    איור\(\PageIndex{1}\): מודל ABC של התפתחות פרחים: גנים מסוג A (כחול) משפיעים על עלי כותרת ועלי כותרת, גנים מסוג B (צהוב) משפיעים על עלי כותרת ואבקנים, גנים מסוג C (אדום) משפיעים על אבקנים וקרפלים.

    רוב הגנים המרכזיים במודל זה שייכים לגנים של MADS-box והם גורמי שעתוק המווסתים את ביטוי הגנים הספציפיים לכל איבר פרחוני.

    נקודות מפתח

    • התפתחות הפרחים מתארת את התהליך שבו אנגיוספרמים (צמחים פורחים) מייצרים דפוס של ביטוי גנים במריסטמים המוביל להופעת פרח; תפקידו הביולוגי של פרח הוא לסייע ברבייה.
    • על מנת שהפריחה תתרחש, חייבות להתרחש שלוש התפתחויות: (1) הצמח חייב להגיע לבגרות מינית, (2) המריסטם האפיקי חייב להפוך ממריסטם וגטטיבי למריסטם פרחוני, ו- (3) על הצמח לגדל איברי פרחים בודדים..
    • התפתחויות אלו מתחילות באמצעות העברת אות מורכב המכונה פלוריגן, הכולל מגוון גנים, כולל קונסטנס, לוקוס פורח C ו לוקוס פורח T.
    • ההתפתחות האחרונה (צמיחת האיברים האישיים של הפרח) עוצבה באמצעות מודל ABC להתפתחות פרחים.
    • גנים מסוג A משפיעים על עלי כותרת ועלי כותרת, גנים מסוג B משפיעים על עלי כותרת ואבקנים, גנים מסוג C משפיעים על אבקנים וקרפלים.

    מונחי מפתח

    • ספאל: חלק מאנגיוספרם, ואחד החלקים המרכיבים של הגביע; באופן קולקטיבי נקראים הגביעים הגביע (גביעים רבים), המעגל החיצוני ביותר של חלקים היוצרים פרח
    • אבקן: בצמחים פורחים, המבנה בפרח המייצר אבקה, המורכב בדרך כלל מאנתר ונימה
    • verticil: מערבולת; קבוצה של חלקים דומים כמו עלים המקרינים מציר משותף
    • דו שנתי: צמח הדורש שנתיים להשלמת מחזור חייו
    • סיבוב: מעגל של שלושה עלים או יותר, פרחים או איברים אחרים, בערך אותו חלק או מפרק של גזע
    • מריסטם אפיקלי: הרקמה ברוב הצמחים המכילה תאים לא מובחנים (תאים מריסטמטיים), הנמצאת באזורים של הצמח שבהם הצמיחה יכולה להתרחש בקצה שורש או יורה.
    • אנגיוספרם: צמח שהביציות שלו סגורות בשחלה
    • רב שנתי: צמח פעיל לאורך כל השנה או שורד יותר משתי עונות גידול
    • פרימורדיום: צבירה של תאים שהיא השלב הראשון בהתפתחות איבר

    תרומות וייחוסים

    • מריסטם. מסופק על ידי: ויקיפדיה. ממוקם בכתובת: http://en.Wikipedia.org/wiki/Meristem. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • מריסטם. מסופק על ידי: ויקימילון. ממוקם בכתובת: en.wiktionary.org/ויקי/מריסטם. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • לא מובחן. מסופק על ידי: ויקימילון. ממוקם בכתובת: en.wiktionary.org/ויקי/לא מובחן. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • אפיקלי. מסופק על ידי: ויקימילון. ממוקם בכתובת: en.wiktionary.org/ויקי/אפיקלי. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • מסופק על ידי: ויקימדיה. ממוקם בכתובת: http://upload.wikimedia.org/Wikipedia/commons/d/d7/M%C3%A9rist%C3%A8me_coupe_zones_chiffres.png. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • מסופק על ידי: סטטי Flckr. ממוקם בכתובת: http://farm3.staticflickr.com/2441/5717178292_fd834167b1_o.jpg. רישיון: CC BY: ייחוס
    • מודל ABC לפיתוח פרחים. מסופק על ידי: ויקיפדיה. ממוקם בכתובת: en.wikipedia.org/ויקי/ABC_מודל_של_פרח_פיתוח. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • פרח. מסופק על ידי: ויקיפדיה. ממוקם בכתובת: en.wikipedia.org/ויקי/פרח. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • ורטיציל. מסופק על ידי: ויקימילון. ממוקם בכתובת: en.wiktionary.org/ויקי/ורטיציל. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • פרימורדיום. מסופק על ידי: ויקימילון. ממוקם בכתובת: en.wiktionary.org/ויקי/פרימורדיום. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • רב שנתי. מסופק על ידי: ויקימילון. ממוקם בכתובת: en.wiktionary.org/ויקי/רב שנתי. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • מריסטם אפיקלי. מסופק על ידי: ויקיפדיה. ממוקם בכתובת: en.wikipedia.org/ויקי/אפיקל% 20 מריסטם. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • ספאל. מסופק על ידי: ויקימילון. ממוקם בכתובת: en.wiktionary.org/ויקי/ספאל. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • דו-שנתי. מסופק על ידי: ויקימילון. ממוקם בכתובת: en.wiktionary.org/ויקי/דו שנתי. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • אבקן. מסופק על ידי: ויקימילון. ממוקם בכתובת: en.wiktionary.org/ויקי/אבקן. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • אנגיוספרם. מסופק על ידי: ויקימילון. ממוקם בכתובת: en.wiktionary.org/ויקי/אנגיוספרם. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • מערבולת. מסופק על ידי: ויקימילון. ממוקם בכתובת: en.wiktionary.org/ויקי/וורל. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • מסופק על ידי: ויקימדיה. ממוקם בכתובת: http://upload.wikimedia.org/Wikipedia/commons/d/d7/M%C3%A9rist%C3%A8me_coupe_zones_chiffres.png. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • מסופק על ידי: סטטי Flckr. ממוקם בכתובת: http://farm3.staticflickr.com/2441/5717178292_fd834167b1_o.jpg. רישיון: CC BY: ייחוס
    • מסופק על ידי: ויקימדיה. ממוקם בכתובת: http://upload.wikimedia.org/Wikipedia/commons/e/ee/ABC_flower_development.svg. רישיון: CC BY: ייחוס
    • דיאגרמת פרחים בוגרת. מסופק על ידי: ויקיפדיה. ממוקם בכתובת: en.wikipedia.org/ויקי/קובץ:בוגר_פלוור_דיאגרם.svg . רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה