Šipek (Rosa canina), divja vrtnica, ima pentaploidni genom s 35 kromosomi. Čeprav ima liho število kromosomov, se lahko spolno razmnožuje na edinstven način. delitev celic imenovana »pasja mejoza«, pri kateri se le dva kompleta kromosomov redno mejotsko delita, preostalih 21 kromosomov pa jajčna celica asimetrično ohrani. Oploditev tetraploidnega jajčeca s haploidnim cvetnim prahom povzroči pentaploidne potomce. Mehanizem te asimetrične mejoze, ki jo opazimo pri pasjih vrtnicah, ni znan. V nedavni študiji so raziskovalci ugotovili, da imajo velikosti centromer odločilno vlogo pri določanju, ali bo kromosom tvoril dvovalentno obliko ali bo ostal neparen. Kromosomi z manjšo velikostjo centromer tvorijo pare in se simetrično delijo, medtem ko kromosomi z veliko velikostjo centromer ostanejo neparni in jih jajčne celice ohranijo. To je pomembno za žlahtnjenje rastlin, saj bi ustrezne spremembe velikosti centromer pomenile dedovanje želenega kromosoma.
Število kromosomov pri potomcih mora ostati enako kot pri starših za kontinuiteto in celovitost genskega sklada. Da bi to zagotovili, se spolne žleze pri večini višjih živali in rastlin simetrično mejotsko delijo, kar povzroči nastanek haploidnih gamet z enakim številom kromosomov (n), tako da se po oploditvi jajčeca z moško gameto v zigoti obnovi prvotno diploidno število (2n). Na primer, ljudje imajo 23 parov (2n=46) kromosomov. Mejotična delitev v spolnih žlezah simetrično proizvede haploidne jajčeca in spermije z (n=23), tako da se po oploditvi v zigoti obnovi prvotno diploidno število (2n=46). To velja za večino spolno razmnoževalnih vrst rastlin in živali. Imajo sodo število kromosomov. Vendar pa je spolno razmnoževanje pri rastlini šipek edinstveno.
Šipek (Rosa canina), pogosta vzpenjavka, divja vrtnica, ima pentaploidni genom, in sicer pet kompletov kromosomov, vsak komplet ima 7 kromosomov. Rastlina ima liho število kromosomov, skupaj 35, vendar se lahko spolno razmnožuje z asimetrično obliko mejotske delitve celic, imenovano "mejoza pri psih", pri kateri le dva kompleta (=14) kromosomov tvorita bivalente in se redno mejotsko delita, medtem ko preostale kromosome (=21) jajčna celica ohrani.
Pri mejozi pri psih nekateri kromosomi ostanejo neparni (univalenti), drugi pa tvorijo pare (bivalenti). Neparni kromosomi se med spermatogenezo izločijo, kar ima za posledico haploidno pelodno zrno, ki vsebuje samo bivalentne kromosome. Pri oogenezi pa jajčece celica prejme en niz dvovalentnih kromosomov in vseh 21 neparnih kromosomov, zaradi česar je jajčna celica tetraploidna. Oploditev tetraploidne jajčne celice s haploidnim cvetnim prahom (z dvovalentnimi kromosomi) obnovi pentaploidni (5n) genom v potomcih. Tako so potomci divje vrtnice večinoma klonirani in delno spolno razmnoženi. Ta edinstvena oblika razmnoževanja je znana že stoletje, vendar njen mehanizem ni bil znan.
V nedavni študiji so raziskovalci preučevali, kako poteka ciljno usmerjen transport neparnih kromosomov v jajčne celice med oogenezo pri pasjih vrtnicah. Ugotovili so, da je vpletenost odvisna od velikosti centromer kromosomov. Večje centromere so bile najdene predvsem v neparnih kromosomih, medtem ko so bile centromere, ki tvorijo bivalent, obogatene z retrotranspozoni. Dokazi kažejo, da velikost centromer kromosoma določa, ali bo kromosom tvoril bivalent ali pa bo ostal neparen in se bo ohranil v jajčni celici med asimetrično oogenezo. Kromosomi z majhnimi velikostmi centromer tvorijo bivalente in se simetrično delijo, medtem ko tisti z velikimi velikostmi centromer ostanejo neparni in se asimetrično ohranijo v jajčni celici. To je pomembno za žlahtnjenje rastlin, saj bi ustrezne spremembe velikosti centromer pomenile dedovanje želenega kromosoma.
***
Reference:
- Lunerová J. in sod., 2020. Asimetrično mejozo pri psih spremlja ekspanzija pericentromernega satelita v nerekombinirajočih univalentnih kromosomih rodu Rosa. Annals of Botany, letnik 125, številka 7, 4. junij 2020, strani 1025–1038, objavljeno: 25. februar 2020. DOI: https://doi.org/10.1093/aob/mcaa028
- Herklotz, V., Zhang, M., Nascimento, T. et al. Bimodalni centromeri pri pentaploidnih pasjih vrtnicah osvetljujejo njihovo edinstveno mejozo. Nature (2025). Objavljeno 18. junija 2025. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09171-z
- Max-Planck-Gesellschaft. POGON ZA PREŽIVETJE: Na videz nemogoče razmnoževanje šipek temelji na centromernem triku. Objavljeno 18. junija 2025. Na voljo na https://www.mpipz.mpg.de/pr-marques-2025-06-en
***
