Co je apomixie - jak mohou rostliny vytvářet semena bez opylení?
Semena si většina lidí spojuje výhradně s opylením - tedy s přenosem pylu a následným spojením samčí a samičí pohlavní buňky. Existuje ale překvapivé množství rostlin, které dokážou vytvořit plně funkční, klíčivá semena úplně bez opylení a bez spojení pohlavních buněk. Tomuto jevu se říká apomixie a je jednou z nejzajímavějších "zkratek" v rostlinném rozmnožování.
Co apomixie znamená
Apomixie (z řeckého "apo" - bez a "mixis" - smíšení) je tvorba semen bez předchozího splynutí samčí a samičí pohlavní buňky - výsledné semeno tak obsahuje embryo, které je geneticky prakticky identickou kopií matečné rostliny, podobně jako při vegetativním množení řízky nebo odnožemi, jen zabalené do podoby semene.
Jak se to liší od běžného semenného rozmnožování
Při běžném (sexuálním) rozmnožování vzniká vaječná buňka redukčním dělením (meiózou), která obsahuje jen poloviční počet chromozomů, a teprve spojením se spermatickou buňkou z pylu vznikne embryo s plnou, ale novou kombinací genů od obou rodičů. Při apomixii se tento krok vynechá - embryo vznikne buď přímo z nedělené somatické buňky vaječníku, nebo z vaječné buňky, která ale neprodělá redukční dělení a nepotřebuje spojení s pylovou buňkou. Výsledkem je semeno, které je geneticky klonem matky, nikoli výsledkem křížení.
Typy apomixie
- Diplosporie - vaječná buňka vznikne bez redukčního dělení počtu chromozomů a vyvine se v embryo sama, bez oplození.
- Apospórie - embryo vznikne z jiné somatické buňky vaječníku, nikoli z klasické vaječné buňky.
- Adventivní embryonie - embryo vznikne přímo z buněk obalujících vaječník (nikoli z vaječné buňky), typicky u citrusů, kde z jednoho semene může vzniknout i více embryí najednou.
Proč je apomixie pro rostlinu výhodná
Apomixie umožňuje rostlině spolehlivě vytvořit semena i tam, kde chybí opylovači, nebo kde je nedostatek kompatibilního pylu - a navíc zajistí, že si potomstvo zachová přesně stejné, osvědčené vlastnosti jako matečná rostlina, bez rizika "rozmíchání" vlastností při křížení. To je výhodné zejména v nestálých nebo extrémních podmínkách, kde se osvědčená genetická výbava nemusí měnit.
Kde se apomixie vyskytuje
Apomixie se objevuje u stovek druhů rostlin, typicky u pampelišky (smetanky lékařské), u mnoha trav, u ostružiníku a maliníku, nebo u citrusů, kde se díky apomixii pěstitelům daří udržovat odrůdy geneticky stálé po mnoho generací, aniž by se musely vegetativně roubovat.
Proč o to mají velký zájem šlechtitelé
Apomixie je v posledních desetiletích předmětem intenzivního výzkumu, protože by umožnila "zafixovat" cenné hybridní vlastnosti (třeba vysoký výnos u kukuřice nebo rýže) přímo do semen, aniž by se tyto vlastnosti při dalším křížení rozpadly - šlechtitelé by tak mohli jednou vyšlechtěnou úspěšnou odrůdu dál množit semeny beze ztráty vlastností, bez nutnosti opakovaného a nákladného křížení každou sezónu znovu.
Apomixie v praxi - od pampelišky po šlechtění
Apomixii nelze zaměňovat s klasickým vegetativním množením (řízky, odnožemi nebo oddělky), přestože obě metody produkují geneticky identické potomstvo matečné rostliny - rozdíl je v tom, že apomixie proběhne uvnitř semene a vzniklá rostlinka se tedy šíří a klíčí stejně jako při běžném pohlavním rozmnožování, včetně výhod snadného přenosu větrem nebo živočichy, zatímco vegetativní množení vyžaduje fyzické oddělení části matečné rostliny.
Proč je pampeliška tak úspěšná
Většina běžných pampelišek (smetanky lékařské) na zahradách a loukách je apomiktická - vytvářejí klíčivá semena bez ohledu na to, zda je navštívil hmyz, a navíc je výsledné potomstvo přesnou genetickou kopií matky, která se již osvědčila v daném prostředí. Tato kombinace spolehlivé tvorby semen a zachování úspěšných vlastností je jedním z důvodů, proč se pampeliška dokáže tak rychle a úspěšně šířit prakticky do jakéhokoli volného prostoru.
Fakultativní versus obligátní apomixie
U řady druhů se apomixie nevyskytuje výhradně - mluvíme pak o fakultativní apomixii, kdy stejná rostlina může za různých podmínek vytvářet semena jak apomikticky, tak klasickým pohlavním způsobem, podle toho, co je v dané sezóně výhodnější nebo dostupnější. Oproti tomu obligátní apomixie znamená, že daný druh nebo odrůda se jinak než apomikticky prakticky nerozmnožuje, což je právě vlastnost, kterou se šlechtitelé obilovin snaží uměle přenést i do plodin, kde se přirozeně nevyskytuje.
Pro zahradníky z toho plyne praktický důsledek - semena sbíraná z apomiktických rostlin (například z okrasných odrůd ostružiníku) poskytují předvídatelné, matce podobné potomstvo, zatímco u běžných, pohlavně se rozmnožujících rostlin se semena z vlastní zahrady mohou vlastnostmi od matečné rostliny výrazně lišit.
