กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 16 นาที

ความไม่เข้ากันในตัวเอง

การไม่เข้ากันเอง ( SI ) เป็นชื่อทั่วไปของกลไกทางพันธุกรรมใดๆ ที่ป้องกันการผสมพันธุ์ในตัวเองใน สิ่งมีชีวิต กะเทยที่ เจริญพันธุ์ได้...

ความไม่เข้ากันในตัวเอง

การไม่เข้ากันเอง ( SI ) เป็นชื่อทั่วไปของกลไกทางพันธุกรรมใดๆ ที่ป้องกันการผสมพันธุ์ในตัวเองใน สิ่งมีชีวิต กะเทยที่ เจริญพันธุ์ได้ และส่งเสริมการผสมข้ามพันธุ์และอัลโลกามี[ 1 ]ซึ่งแตกต่างจากการแยกเพศระหว่างบุคคล ( dioecy ) และรูปแบบต่างๆ ของการแยกตามพื้นที่ ( herkogamy ) และการแยกตามช่วงเวลา ( dichogamy )

SI ได้รับการศึกษาอย่างดีที่สุดและพบได้ทั่วไปในพืชดอก[ 2 ]แม้ว่าจะพบในกลุ่มอื่นๆ ด้วย เช่นเพรียงทะเลและเชื้อรา[ 3 ] ในพืชที่มี SI เมื่อละอองเรณูที่ผลิตในพืชต้นหนึ่งไปถึงยอดเกสรตัวเมียของพืชต้นเดียวกันหรือพืชต้นอื่นที่มีอัลลีลหรือจีโนไทป์ที่ตรงกัน กระบวนการงอก ของ ละออง เรณู การเจริญเติบโตของท่อละอองเรณูการปฏิสนธิ ของไข่ หรือ การพัฒนา ของเอ็มบริโอจะถูกยับยั้ง และส่งผลให้ไม่มีการผลิตเมล็ด SI เป็นหนึ่งในวิธีการที่สำคัญที่สุดในการป้องกัน การผสมพันธุ์ ในสายเลือดเดียวกัน และส่งเสริมการสร้างจีโนไทป์ ใหม่ ในพืชและถือเป็นหนึ่งในสาเหตุของการแพร่กระจายและความสำเร็จของพืชดอกบนโลก

กลไกของการไม่เข้ากันเองของยีนเดี่ยว

กลไก SI ที่ได้รับการศึกษาดีที่สุดจะทำงานโดยการยับยั้งการงอกของละอองเรณูบนเกสรตัวเมีย หรือการยืดตัวของท่อละอองเรณูในเกสรตัวเมียกลไกเหล่านี้ขึ้นอยู่กับ ปฏิกิริยาระหว่าง โปรตีน กับโปรตีน และกลไกที่เข้าใจได้ดีที่สุดจะถูกควบคุมโดยตำแหน่ง เดียว ที่เรียกว่าSซึ่งมีอัลลีล ที่แตกต่างกันมากมาย ใน ประชากร ของสปีชีส์แม้ว่าจะมีลักษณะทางสัณฐานวิทยาและพันธุกรรมที่คล้ายคลึงกัน แต่กลไกเหล่านี้ได้วิวัฒนาการอย่างอิสระ และขึ้นอยู่กับส่วนประกอบของเซลล์ที่แตกต่างกัน[ 4 ] ดังนั้นแต่ละกลไกจึงมี S- ยีนที่ เป็นเอกลักษณ์ของตัวเอง

ยีนS -locus ประกอบด้วยบริเวณที่เข้ารหัส โปรตีนพื้นฐานสองบริเวณ – บริเวณหนึ่งแสดงออกในเกสรตัวเมียและอีกบริเวณหนึ่งในอับเรณูและ/หรือละอองเรณู (เรียกว่าตัวกำหนดเพศเมียและ เพศผู้ ตามลำดับ) เนื่องจากอยู่ใกล้กัน ยีนเหล่านี้จึงเชื่อมโยงกัน ทางพันธุกรรม และถูกถ่ายทอดเป็นหน่วยเดียวกัน หน่วยเหล่านี้เรียกว่าS - haplotypeผลิตภัณฑ์ จาก การแปลรหัสของสองบริเวณในยีนS -locus คือโปรตีนสองชนิด ซึ่งเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กัน จะนำไปสู่การยับยั้งการงอกของละอองเรณูและ/หรือการยืดตัวของท่อละอองเรณู และทำให้เกิดการตอบสนองแบบ SI ป้องกันการปฏิสนธิ อย่างไรก็ตาม เมื่อตัวกำหนดเพศเมียมีปฏิสัมพันธ์กับตัวกำหนดเพศผู้ที่มี haplotype ต่างกัน จะไม่เกิด SI และการปฏิสนธิก็จะเกิดขึ้น นี่เป็นคำอธิบายอย่างง่ายของกลไกทั่วไปของ SI ซึ่งมีความซับซ้อนกว่า และในบางชนิดS -haplotype อาจมีบริเวณที่เข้ารหัสโปรตีนมากกว่าสองบริเวณ

ต่อไปนี้เป็นคำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับกลไกต่างๆ ของระบบการผสมพันธุ์แบบไม่เข้าคู่กัน (SI) ที่รู้จักกันในพืช

ความไม่เข้ากันเองของแกมีโทไฟต์

ในการไม่เข้ากันเองของแกมีโทไฟต์ ฟีโนไทป์ SI ของละอองเรณูจะถูกกำหนดโดยจีโนไทป์แฮพลอยด์ของแกมีโทไฟต์เองนี่เป็นประเภท SI ที่พบได้บ่อยที่สุด[ 5 ]กลไกการไม่เข้ากันเองของแกมีโทไฟต์สองแบบที่แตกต่างกันได้รับการอธิบายโดยละเอียดในระดับโมเลกุล และคำอธิบายของกลไกเหล่านั้นมีดังต่อไปนี้

กลไก SI ที่ใช้ RNase

ในกลไกนี้ การยืดตัวของท่อละอองเรณูจะหยุดลงเมื่อดำเนินไปได้ประมาณหนึ่งในสามของระยะทางผ่านก้านเกสรตัวเมีย [ 6 ] โปรตีนไรโบนิวคลีเอ สที่ เป็นส่วนประกอบของเพศเมียที่เรียกว่าS-RNase [ 7 ]อาจทำให้เกิดการย่อยสลายของไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอ (rRNA) ภายในท่อละอองเรณู ในกรณีที่อัลลีล S ของเพศผู้และเพศเมียเหมือนกัน และส่งผลให้การยืดตัวของท่อละอองเรณูหยุดลง และละอองเรณูจึงตาย[ 8 ]

ภายในปี 2000 โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการไม่เข้ากันเองของแกมีโทไฟต์ซึ่งอยู่ในตระกูลยีน RNase เดียวกันก็พบว่าทำให้เกิดการปฏิเสธละอองเรณูในสายพันธุ์ของRosaceae [ 9 ]และPlantaginaceae [ 6 ]แม้ว่าจะมีความไม่แน่นอนในเบื้องต้นเกี่ยวกับบรรพบุรุษร่วมกันของ SI ที่ใช้ RNase ในวงศ์พืชที่มีความสัมพันธ์ห่างไกลกันเหล่านี้ การศึกษาทางวิวัฒนาการ[ 10 ] และการค้นพบตัวกำหนดเพศผู้ร่วมกัน ( โปรตีน F-box ) [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]สนับสนุนความเหมือนกัน อย่างมาก ในยูไดคอตดังนั้นกลไกนี้จึงน่าจะเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 90 ล้านปีก่อน และเป็นสถานะบรรพบุรุษที่อนุมานได้สำหรับพืชประมาณ 50% ของสายพันธุ์ทั้งหมด[ 10 ] [ 14 ]

การคาดการณ์เกี่ยวกับการกระจายตัวอย่างกว้างขวางของกลไก SI นี้ได้รับการยืนยันในช่วงต้นศตวรรษที่ 21 ซึ่งเป็นการสนับสนุนเพิ่มเติมถึงต้นกำเนิดโบราณเพียงหนึ่งเดียว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ยีน T2/S-RNase ที่แสดงออกในสไตล์และยีน F-box ที่แสดงออกในละอองเรณูมีส่วนเกี่ยวข้องในการทำให้เกิด SI ในหมู่สมาชิกของRubiaceae [ 15 ] Rutaceae [ 16 ] Cactaceae [ 17 ] และPrimulaceae [ 18 ] ดังนั้นจึง เชื่อ ว่า กลไก SI อื่นๆ เพิ่งเกิดขึ้นในพืชยูไดคอตเมื่อไม่นานมา นี้ในบางกรณีค่อนข้างเมื่อไม่นานมานี้กรณีที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือ SI ที่แสดงออกในสายพันธุ์ Prunus ซึ่งทำงานผ่านการจดจำตัวเอง[ 19 ] (กิจกรรมที่เป็นพิษต่อเซลล์ของ S-RNases จะถูกยับยั้งโดยค่าเริ่มต้นและถูกกระตุ้นโดยโปรตีน F-box เฉพาะแฮปโลไทป์ S ของคู่ผสมเกสร (SFB) เมื่อผสมเกสรตัวเอง) ในขณะที่ SI ในสายพันธุ์อื่นที่มี S-RNase ทำงานผ่านการจดจำสิ่งที่ไม่ใช่ตัวเอง (S-RNases จะถูกล้างพิษโดยเลือกเมื่อผสมเกสรข้ามสายพันธุ์)

กลไกของเอส-ไกลโคโปรตีน

ในกลไกนี้ การเจริญเติบโตของละอองเรณูจะถูกยับยั้งภายในไม่กี่นาทีหลังจากวางลงบนเกสรตัวเมีย และกลไกโมเลกุลพื้นฐานที่อธิบายไว้โดยละเอียดสำหรับPapaver rhoeasจนถึงขณะนี้ดูเหมือนจะจำกัดอยู่เฉพาะในวงศ์พืชPapaveraceaeเท่านั้น แต่มีการค้นหาทางอนุกรมวิธานที่จำกัดอย่างแคบๆ นอกเหนือจากสปีชีส์เดียวนี้[ 8 ]

ตัวกำหนดเพศเมียเป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่อยู่นอกเซลล์ ซึ่งแสดงออกในเกสรตัวเมีย ตัวตนของตัวกำหนดเพศผู้ยังคงคลุมเครือ แต่คาดว่าน่าจะเป็นตัวรับบนเยื่อหุ้มเซลล์[ 8 ]ปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวกำหนดเพศผู้และเพศเมียจะส่งสัญญาณ เซลล์ เข้าไปในท่อละอองเรณู ส่งผลให้ไอออนแคลเซียม ไหลเข้าอย่างรวดเร็ว ซึ่งจะรบกวน การไล่ระดับ ความเข้มข้น ของ ไอออนแคลเซียมภายในเซลล์ที่มีอยู่ในท่อละอองเรณู ซึ่งจำเป็นต่อการยืดตัวของท่อ[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]การไหลเข้าของไอออนแคลเซียมจะหยุดการยืดตัวของท่อภายใน 1-2 นาที ในขั้นตอนนี้ การยับยั้งละอองเรณูยังคงสามารถย้อนกลับได้ และการยืดตัวสามารถกลับมาดำเนินต่อได้โดยการจัดการบางอย่าง ส่งผลให้เกิดการปฏิสนธิของไข่[ 8 ]

ต่อมาโปรตีนไซโตโซลิกp26ซึ่งเป็นไพโรฟอสฟาเทสจะถูกยับยั้งโดยการฟอสโฟรีเลชัน[ 23 ]ซึ่งอาจส่งผลให้การสังเคราะห์โมเลกุลที่เป็นส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับการยืดตัวของท่อหยุดชะงัก มีการสลายตัวและการจัดระเบียบใหม่ของ เส้นใย แอคตินภายในโครงสร้างไซโตสเกเลตันของละอองเรณู[ 24 ] [ 25 ]ภายใน10นาทีหลังจากวางบนเกสรตัวเมีย ละอองเรณูจะเข้าสู่กระบวนการที่จบลงด้วยความตายของมัน หลังจากผสมเกสรไปแล้ว 3-4 ชั่วโมง การแตกตัวของดีเอ็นเอ ของละอองเรณู จะเริ่มต้นขึ้น[ 26 ]และในที่สุด (ที่ 10-14 ชั่วโมง) เซลล์จะตายแบบอะพอพโทซิ[ 8 ] [ 27 ]

การไม่เข้ากันเองของสปอโรไฟต์ (SSI)

ในภาวะไม่เข้ากันเองของสปอโรไฟต์ (SSI)ฟีโนไทป์ SI ของละอองเรณูจะถูกกำหนดโดย จีโนไทป์ ดิพลอยด์ของอับเรณู (สปอโรไฟต์ ) ที่มันถูกสร้างขึ้น รูปแบบของ SI นี้ถูกระบุในวงศ์Brassicaceae , Asteraceae , Convolvulaceae , Betulaceae , Caryophyllaceae , SterculiaceaeและPolemoniaceae [ 28 ] จนถึงปัจจุบัน มีเพียงกลไก SSI เพียงหนึ่งเดียวเท่านั้นที่ได้รับการอธิบายอย่างละเอียดในระดับโมเลกุลในBrassica (Brassicaceae)

เนื่องจาก SSI ถูกกำหนดโดยจีโนไทป์แบบดิพลอยด์ ละอองเรณูและเกสรตัวเมียแต่ละอันจึงแสดงผลิตภัณฑ์การแปลของอัลลีลที่แตกต่างกันสองแบบ กล่าวคือ ตัวกำหนดเพศผู้สองตัวและตัวกำหนดเพศเมียสองตัว ความสัมพันธ์ แบบเด่นมักมีอยู่ระหว่างคู่ของอัลลีล ส่งผลให้เกิดรูปแบบที่ซับซ้อนของความเข้ากันได้/ความไม่เข้ากันในตัวเอง ความสัมพันธ์แบบเด่นเหล่านี้ยังช่วยให้เกิดบุคคลที่เป็นโฮโมไซกัสสำหรับอัลลีล S ที่เป็นลักษณะด้อยได้[ 29 ]

เมื่อเปรียบเทียบกับประชากรที่อัลลีล S ทั้งหมดเป็นอัลลีลเด่นร่วมกันการมีความสัมพันธ์เด่นในประชากรจะเพิ่มโอกาสในการผสมพันธุ์ที่เข้ากันได้ระหว่างบุคคล[ 29 ]อัตราส่วนความถี่ระหว่างอัลลีล S ที่เป็นลักษณะด้อยและลักษณะเด่นสะท้อนถึงความสมดุลแบบไดนามิกระหว่างการรับประกันการสืบพันธุ์ (ซึ่งอัลลีลด้อยสนับสนุน) และการหลีกเลี่ยงการผสมพันธุ์ตัวเอง (ซึ่งอัลลีลเด่นสนับสนุน) [ 30 ]

กลไก SI ในBrassica

ฟีโนไทป์ SI ของละอองเรณูถูกกำหนดโดยจีโนไทป์แบบดิพลอยด์ของอับเรณู ในBrassicaเปลือกละอองเรณูซึ่งได้มาจากเนื้อเยื่อทาพีทัม ของอับเรณู นั้นมีผลิตภัณฑ์การแปลของอัลลีล S สองตัว โปรตีนเหล่านี้มีขนาดเล็กและอุดม ไปด้วยซิสเทอี น ตัวกำหนดเพศผู้เรียกว่าSCRหรือSP11และแสดงออกในทาพีทัมของอับเรณู เช่นเดียวกับในไมโครสปอร์และละอองเรณู (เช่น สปอโรไฟติก) [ 31 ] [ 32 ]อาจมีโพลีมอร์ฟของแฮพลอไทป์ S ได้มากถึง 100 แบบในBrassicaและภายในนั้นมีลำดับชั้นของการครอบงำ

ตัวกำหนดเพศเมียของการตอบสนอง SI ในBrassicaคือโปรตีนทรานส์เมมเบรนที่เรียกว่าSRKซึ่งมี โดเมน ไคเนส ภายในเซลล์ และโดเมนภายนอกเซลล์ที่แปรผันได้[ 33 ] [ 34 ] SRK ถูกแสดงออกในเกสรตัวเมีย และอาจทำหน้าที่เป็นตัวรับสำหรับโปรตีน SCR/SP11 ในเปลือกละอองเรณู โปรตีนเกสรตัวเมียอีกตัวหนึ่งที่เรียกว่าSLG มี ลำดับ คล้ายคลึง กับโปรตีน SRK มาก และดูเหมือนจะทำหน้าที่เป็น ตัวรับร่วมสำหรับตัวกำหนดเพศผู้ ซึ่งขยายการตอบสนอง SI [ 35 ]

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีน SRK และ SCR/SP11 ส่งผลให้เกิดการฟอสโฟรีเลชันตัวเองของโดเมนไคเนสภายในเซลล์ของ SRK [ 36 ] [ 37 ]และมีการส่งสัญญาณไปยัง เซลล์ ปุ่มของเกสรตัวเมีย โปรตีนอีกตัวหนึ่งที่จำเป็นสำหรับการตอบสนอง SI คือMLPKซึ่ง เป็น เซริน - ทรี โอนีนไคเนส ซึ่งยึดติดกับเยื่อหุ้มพลาสมาจากด้านภายในเซลล์[ 38 ]ลำดับการส่งสัญญาณที่ตามมานำไปสู่การย่อยสลายโดยโปรตีเอโซมซึ่งก่อให้เกิดการตอบสนอง SI [ 39 ]

กลไกอื่นๆ ของความไม่เข้ากันในตัวเอง

กลไกเหล่านี้ได้รับการศึกษาในงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์อย่างจำกัด ดังนั้นจึงยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้

การไม่เข้ากันเองของแกมีโทไฟต์แบบสองตำแหน่ง

วงศ์ย่อยหญ้าPooideaeและอาจรวมถึงวงศ์Poaceae ทั้งหมด มีระบบการผสมพันธุ์ตัวเองไม่ได้ในระยะแกมีโทไฟต์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับตำแหน่งยีนสองตำแหน่งที่ไม่เชื่อมโยงกัน เรียกว่าS และ Z [ 40 ]หากอัลีที่แสดงออกในสองตำแหน่งยีนนี้ในละอองเรณูตรงกับอัลลีลที่สอดคล้องกันในเกสรตัวเมีย ละอองเรณูนั้นจะถูกมองว่าไม่เข้ากัน[ 40 ]ที่ทั้งสองตำแหน่ง ยีน SและZสามารถพบตัวกำหนดเพศผู้สองตัวและเพศเมียหนึ่งตัว ตัวกำหนดเพศผู้ทั้งสี่ตัวเข้ารหัสโปรตีนที่อยู่ในตระกูลเดียวกัน (DUF247) และคาดว่าจะยึดติดกับเยื่อหุ้มเซลล์ ตัวกำหนดเพศเมียสองตัวคาดว่าจะเป็นโปรตีนที่หลั่งออกมาโดยไม่มีการสังกัดตระกูลโปรตีน[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]

ความไม่เข้ากันในตัวเองแบบเฮเทอโรมอร์ฟิก

กลไก SI ที่แตกต่างกันมีอยู่ในดอกไม้เฮเทอโรสทิลัส ซึ่งเรียกว่า เฮเทอโรมอร์ฟิก เซลฟ์อินคอมแพติบิลิตี้ กลไกนี้อาจไม่มี ความสัมพันธ์ เชิงวิวัฒนาการกับกลไกที่คุ้นเคยมากกว่า ซึ่งถูกกำหนดแตกต่างกันเป็นโฮโมมอร์ฟิก เซลฟ์อินคอมแพติบิลิตี้[ 44 ]

พืชที่ มีดอก ต่างแบบ (heterostylous) หลายชนิดมีระบบการผสมพันธุ์แบบไม่เข้ากัน (SI) ในระดับหนึ่ง ยีนที่ควบคุม SI ในดอกต่างแบบมีความเชื่อมโยงอย่างแน่นหนากับยีนที่ควบคุมความหลากหลาย ของดอก และลักษณะเหล่านี้ถูกถ่ายทอดทางพันธุกรรมร่วมกัน ดอกสองแบบ ( distyly ) ถูกกำหนดโดยยีนเดียวที่มีสองอัลลีล ส่วน ดอกสามแบบ (tristyly)ถูกกำหนดโดยยีนสองยีน แต่ละยีนมีสองอัลลีล SI ในดอกต่างแบบเป็นแบบสปอโรไฟต์ (sporophytic) กล่าวคือ อัลลีลทั้งสองในต้นตัวผู้เป็นตัวกำหนดการตอบสนองของ SI ในละอองเรณู ยีน SI จะมีอัลลีลเพียงสองอัลลีลในประชากรเสมอ โดยอัลลีลหนึ่งจะเด่นกว่าอีกอัลลีลหนึ่ง ทั้งในละอองเรณูและเกสรตัวเมีย ความแปรปรวนของอัลลีล SI ขนานไปกับความแปรปรวนของรูปร่างดอก ดังนั้นละอองเรณูจากดอกรูปร่างหนึ่งจึงสามารถผสมกับเกสรตัวเมียจากดอกรูปร่างอื่นได้เท่านั้น ในดอกสามแบบ แต่ละดอกจะมีเกสรตัวผู้ สองชนิด แต่ละเกสรตัวผู้จะผลิตละอองเรณูที่สามารถผสมกับดอกรูปร่างเดียวจากสามรูปร่างที่มีอยู่เท่านั้น[ 44 ]

ประชากรของพืชสองเพศประกอบด้วยจีโนไทป์ SI เพียงสองแบบ คือ ss และ Ss [ 44 ]การปฏิสนธิเป็นไปได้เฉพาะระหว่างจีโนไทป์เท่านั้น แต่ละจีโนไทป์ไม่สามารถปฏิสนธิกับตัวเองได้[ 44 ]ข้อจำกัดนี้รักษาสัดส่วน 1:1 ระหว่างจีโนไทป์ทั้งสองในประชากร จีโนไทป์มักจะกระจายแบบสุ่มในพื้นที่[ 45 ] [ 46 ]โดยทั่วไปแล้ว พืชสามเพศจะมีโลคัส M นอกเหนือจากโลคัส S ซึ่งมีอัลลีลสองตัวเช่นกัน[ 44 ]จำนวนจีโนไทป์ที่เป็นไปได้มีมากกว่าในกรณีนี้ แต่มีสัดส่วน 1:1 ระหว่างแต่ละบุคคลของประเภท SI แต่ละประเภท[ 47 ]

ความไม่เข้ากันในตัวเองแบบซ่อนเร้น (CSI)

ความไม่เข้ากันเองแบบซ่อนเร้น (CSI)ไม่ใช่กลไกเดียว แต่เป็นคำที่ใช้เรียกการรวมกันของปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการลดการติดเมล็ดสัมพัทธ์ของละอองเรณูตัวเองเมื่อเทียบกับละอองเรณูที่ไม่ใช่ตัวเอง[ 48 ] โดยเฉพาะอย่างยิ่ง CSI ถูกนำมาใช้เมื่อการมีอยู่พร้อมกันของละอองเรณูที่ไม่ใช่ตัวเองและละอองเรณูตัวเองบนเกสรตัวเมียเดียวกัน ส่งผลให้การติดเมล็ดจากละอองเรณูที่ไม่ใช่ตัวเองสูงกว่าเมื่อเทียบกับละอองเรณูตัวเอง[ 48 ]ในทางที่ขัดแย้งกัน เนื่องจากมันขัดแย้งกับคำจำกัดความมาตรฐานของ SI ในปรากฏการณ์ CSI การผสมเกสรตัวเองโดยไม่มีละอองเรณูข้ามสายพันธุ์ที่แข่งขันกัน ส่งผลให้เกิดการปฏิสนธิและการติดเมล็ดอย่างต่อเนื่อง[ 48 ] CSI ทำงานอย่างน้อยในบางชนิด ในขั้นตอนการยืดตัวของท่อละอองเรณู และนำไปสู่การยืดตัวของท่อละอองเรณูข้ามสายพันธุ์ที่เร็วกว่าเมื่อเทียบกับท่อละอองเรณูตัวเอง กลไกทางเซลล์และโมเลกุลของ CSI ยังไม่ได้รับการอธิบาย

ดัชนีที่ใช้กันทั่วไปในการประเมินความแข็งแกร่งของ CSI ใช้สัดส่วนของไข่ที่ผสมข้ามพันธุ์กับไข่ที่ผสมตัวเองซึ่งเกิดขึ้นเมื่อละอองเรณูที่ไม่ใช่ของตัวเองและของตัวเองในปริมาณเท่ากันถูกวางบนเกสรตัวเมีย ในกลุ่มอนุกรมวิธานที่อธิบายว่าเป็น CSI สัดส่วนนี้มีความหลากหลายมาก (3.2 ถึง 11.5) [ 49 ]

ภาวะไม่เข้ากันเองที่เกิดขึ้นภายหลัง (LSI)

การไม่เข้ากันเองแบบออกฤทธิ์ช้า (LSI)เรียกอีกอย่างว่าการไม่เข้ากันเองของรังไข่ (OSI) ในกลไกนี้ ละอองเรณูของตัวเองจะงอกและไปถึงไข่ แต่ไม่มีการติดผล[ 50 ] [ 51 ] LSIอาจเป็นแบบก่อนไซโกต (เช่น การเสื่อมสภาพของถุงเอ็มบริโอก่อนที่ท่อละอองเรณูจะเข้าไป เช่นในNarcissus triandrus [ 52 ] ) หรือแบบหลังไซโกต (ความผิดปกติของไซโกตหรือเอ็มบริโอ เช่นใน AsclepiasบางชนิดและในSpathodea campanulata [ 53 ] [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ] )

การมีอยู่ของกลไก LSI ในกลุ่มสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ และโดยทั่วไป ถือเป็นหัวข้อถกเถียงทางวิทยาศาสตร์ นักวิจารณ์อ้างว่า การไม่ติดผลเกิดจากความบกพร่องทางพันธุกรรม (ภาวะโฮโมไซโกซิตี้สำหรับอัลลีลด้อยที่ทำให้ตาย) ซึ่งเป็นผลโดยตรงจากการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกัน ( ภาวะเสื่อมถอย จากการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกัน ) [ 57 ] [ 58 ] [ 59 ]ในทางกลับกัน ผู้สนับสนุนโต้แย้งว่ามีเกณฑ์พื้นฐานหลายประการที่แยกแยะกรณี LSI บางกรณีออกจากปรากฏการณ์ภาวะเสื่อมถอยจากการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกัน[ 50 ] [ 55 ]

ความเข้ากันได้ในตัวเอง (SC)

ความสามารถในการผสมพันธุ์ในตัวเอง ( SC ) คือการไม่มีกลไกทางพันธุกรรมที่ป้องกันการผสมพันธุ์ในตัวเองส่งผลให้พืชสามารถสืบพันธุ์ได้สำเร็จทั้งโดยละอองเรณูของตัวเองและละอองเรณูจากต้นอื่น ประมาณครึ่งหนึ่งของพืชดอกมี SI [ 2 ]ส่วนที่เหลือเป็น SC การกลายพันธุ์ที่ทำให้ SI ใช้งานไม่ได้ (ส่งผลให้เกิด SC) อาจกลายพันธุ์ได้ทั่วไปหรือครอบงำประชากรตามธรรมชาติการลดลงของแมลงผสมเกสร ความแปรปรวนในการให้บริการของแมลงผสมเกสร สิ่งที่เรียกว่า "ข้อได้เปรียบโดยอัตโนมัติ" ของการผสมพันธุ์ในตัวเอง และปัจจัยอื่นๆ อาจส่งผลให้สูญเสีย SI

พืชปลูกหลายชนิดเป็น SC แม้ว่าจะมีข้อยกเว้นที่น่าสนใจ เช่น แอปเปิลและBrassica oleraceaการคัดเลือกเทียมโดยมนุษย์ผ่านการผสมพันธุ์แบบเลือกสรรมักเป็นสาเหตุของ SC ในพืชผลทางการเกษตรเหล่านี้ SC ช่วยให้สามารถใช้เทคนิคการผสมพันธุ์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการปรับปรุงพืชผล อย่างไรก็ตาม เมื่อผสมพันธุ์พันธุ์ SI ที่คล้ายคลึงกันทางพันธุกรรม ภาวะการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกันอาจทำให้เกิด SC ในรูปแบบที่ไม่สามารถผสมข้ามสายพันธุ์ได้ เช่น ในแอปริคอตและอัลมอนด์[ 60 ] [ 61 ]ในกลไกที่ไม่สามารถผสมข้ามสายพันธุ์ได้ภายในสายพันธุ์เดียวกันที่หายากนี้ บุคคลจะมีโอกาสประสบความสำเร็จในการสืบพันธุ์มากขึ้นเมื่อผสมเกสรตัวเองมากกว่าเมื่อผสมเกสรข้ามสายพันธุ์กับบุคคลอื่นในสายพันธุ์เดียวกัน ในประชากรป่า พบว่าไม่สามารถผสมข้ามสายพันธุ์ได้ภายในสายพันธุ์เดียวกันใน หอยสอง ฝาNothoscordum [ 62 ]

ดูเพิ่มเติม

  • การผสมพันธุ์ข้ามสายพันธุ์  – รูปแบบหนึ่งของการปฏิสนธิ
  • ไดโคกามี  – การเปลี่ยนเพศซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวงจรชีวิตปกติของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่ง
  • ดอกไม้สองรูปแบบ  – ดอกไม้สองชนิด (ก้านเกสรตัวเมีย) ที่แตกต่างกันบนต้นเดียวกัน
  • ไดโอซี  – การมีเพศผู้และเพศเมียแยกกัน
  • เฮเทอโรซิส  – ความแตกต่างของลักษณะเชิงปริมาณระหว่างจีโนไทป์แบบเฮเทอโรไซกัสและแบบโฮโมไซกัส
  • การสืบพันธุ์ของพืชใบเลี้ยงเดี่ยว  – ระบบการสืบพันธุ์ของพืชดอก
  • การผสมข้ามสายพันธุ์  – เทคนิคการผสมข้ามสายพันธุ์ระหว่างสัตว์ต่างชนิดกัน
  • การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศของพืช  – ส่วนต่างๆ ของพืชที่ช่วยในการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ
  • การผสมเกสร  – กระบวนการทางชีวภาพที่เกิดขึ้นในพืช
  • โปรแทนดรี  – การเปลี่ยนเพศซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวงจรชีวิตตามปกติของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่ง

อ่านเพิ่มเติม

  • Lan XG, Yu XM, Li YH (กรกฎาคม 2548). "[ความก้าวหน้าในการศึกษาการส่งสัญญาณของความไม่เข้ากันเองของแกมีโทไฟต์]". Yi Chuan = Hereditas (ภาษาจีน). 27 (4): 677– 685. PMID  16120598 .
  • Boavida LC, Vieira AM, Becker JD, Feijó JA (2005). "ปฏิสัมพันธ์ของแกมีโทไฟต์และการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ: พืชสร้างไซโกตได้อย่างไร"วารสารนานาชาติชีววิทยาพัฒนาการ 49 ( 5– 6 ): 615– 632. doi : 10.1387/ijdb.052023lb . hdl : 10400.7/71 . PMID  16096969 .
  • Kimball JW (4 กุมภาพันธ์ 2019). "การผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกันไม่ได้: พืชหลีกเลี่ยงการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกันได้อย่างไร" . Kimball's Biology Pages .
  • Silverside AJ (มกราคม 2545). "ลักษณะดอกต่างเพศในดอกคาวสลิป" . ภาควิชาวิทยาศาสตร์ชีวภาพ มหาวิทยาลัยเพสลีย์. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 6 มีนาคม 2545.
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Self-incompatibility&oldid=1344901306#Self-compatibility_(SC) "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ความไม่เข้ากันในตัวเอง

การไม่เข้ากันเอง ( SI ) เป็นชื่อทั่วไปของกลไกทางพันธุกรรมใดๆ ที่ป้องกันการผสมพันธุ์ในตัวเองใน สิ่งมีชีวิต กะเทยที่ เจริญพันธุ์ได้...

กลไกของการไม่เข้ากันเองของยีนเดี่ยว

กลไก SI ที่ได้รับการศึกษาดีที่สุดจะทำงานโดยการยับยั้งการงอกของละอองเรณูบนเกสรตัวเมีย หรือการยืดตัวของท่อละอองเรณูใน เกสรตัวเมีย กลไกเหล่านี้ขึ้นอยู่กับ ปฏิกิริยาระหว่าง โปรตีน กับโปรตีน และกลไกที่เข้าใจได้ดีที่สุดจะถูกควบคุมโดย ตำแหน่ง เดียว ที่เรียกว่า S...

ความไม่เข้ากันเองของแกมีโทไฟต์

ในการไม่เข้ากันเองของแกมี โทไฟต์ ฟีโนไทป์ SI ของละอองเรณูจะถูกกำหนดโดยจีโนไทป์แฮพลอยด์ของแกมีโทไฟต์เอง นี่ เป็น ประเภท SI ที่พบได้บ่อยที่สุด [ 5 ] กลไกการไม่เข้ากันเองของแกมีโทไฟต์สองแบบที่แตกต่างกันได้รับการอธิบายโดยละเอียดในระดับโมเลกุล...

การไม่เข้ากันเองของสปอโรไฟต์ (SSI)

ใน ภาวะไม่เข้ากันเองของสปอโรไฟต์ (SSI) ฟีโนไทป์ SI ของละอองเรณูจะถูกกำหนดโดย จีโนไทป์ ดิ พลอยด์ของ อับเรณู (ส ปอโรไฟต์ ) ที่มันถูกสร้างขึ้น รูปแบบของ SI นี้ถูกระบุในวงศ์ Brassicaceae , Asteraceae , Convolvulaceae , Betulaceae , Caryophyllaceae , Sterculiaceae...