Шипката (Rosa canina), вид дива роза, има пентаплоиден геном с 35 хромозоми. Тя има нечетен брой хромозоми, но въпреки това може да се размножава полово благодарение на уникална форма на... клетъчно делене наречена „мейоза на куче“, при която само два комплекта хромозоми претърпяват редовно мейотично делене, докато останалите 21 хромозоми се запазват асиметрично от яйцеклетката. Оплождането на тетраплоидната яйцеклетка от хаплоидния прашец води до пентаплоидно потомство. Механизмът зад тази асиметрична мейоза, наблюдавана при шипките, е неизвестен. В скорошно проучване изследователите установиха, че размерите на центромерите играят решаваща роля при определянето дали една хромозома ще се образува бивалентна или ще остане несдвоена. Хромозомите с по-малък размер на центромерите образуват двойки и се делят симетрично, докато хромозомите с големи размери на центромерите остават несдвоени и се запазват от яйцеклетките. Това е важно за селекцията на растения, защото извършването на подходящи промени в размерите на центромерите би означавало наследяване на желаната хромозома.
Броят на хромозомите в потомството трябва да остане същият като този на родителите им, за да се осигури непрекъснатост и целостност на генофонда. За да се гарантира това, половите жлези при повечето висши животни и растения претърпяват симетрично мейотично клетъчно делене, което води до производството на хаплоидни гамети, съдържащи равен брой хромозоми (n), така че оригиналният диплоиден брой (2n) се възстановява в зиготата след оплождането на яйцеклетката от мъжката гамета. Например, хората имат 23 двойки (2n=46) хромозоми. Мейозното делене в половите жлези симетрично произвежда хаплоидни яйцеклетки и сперматозоиди с (n=23), така че оригиналният диплоиден брой (2n=46) се възстановява в зиготата след оплождането. Това е така при повечето полово размножаващи се видове растения и животни. Те имат четен брой хромозоми. Половото размножаване при растението шипка обаче е уникално.
Шипката (Rosa canina), често срещаният вид катерене от дивата роза, има пентаплоиден геном, а именно пет комплекта хромозоми, всеки комплект има 7 хромозоми. Растението има нечетен брой хромозоми, общо 35, но може да се размножава полово благодарение на асиметрична форма на мейотично клетъчно делене, наречена „Canina meiosis“, при която само два комплекта (=14) хромозоми образуват биваленти и претърпяват редовно мейотично делене, докато останалите хромозоми (=21) се запазват от яйцеклетката.
При мейозата на кучето (Canaina) някои хромозоми остават несдвоени (едновалентни), докато други образуват двойки (бивалентни). Несдвоените хромозоми се елиминират при сперматогенезата, което води до хаплоидно поленово зърно само с двувалентните хромозоми. При оогенезата, от друга страна, яйцеклетката... клетка получава един набор от двувалентни хромозоми и всички 21 несдвоени хромозоми, което прави яйцеклетката тетраплоидна. Оплождането на тетраплоидната яйцеклетка от хаплоидния прашец (с двувалентните хромозоми) възстановява пентаплоидния (5n) геном в потомството. По този начин, потомството на шипката е предимно клонирано и частично се размножава полово. Тази уникална форма на размножаване е известна от век, но механизмът ѝ е неизвестен.
В скорошно проучване, изследователи изследват как се осъществява целенасочен транспорт на несдвоените хромозоми в яйцеклетките по време на оогенезата при шипките. Те откриват участие на размерите на центромерите на хромозомите. По-големите центромери се откриват главно в несдвоени хромозоми, докато двувалентно образуващите центромери са обогатени с ретротранспозони. Данните сочат, че размерът на центромерите на хромозомата определя дали хромозомата ще се образува двувалентна хромозома или ще остане несдвоена, за да се запази в яйцеклетка по време на асиметрична оогенеза. Хромозомите с малки размери на центромерите образуват двувалентни хромозоми и претърпяват симетрично делене, докато тези с големи размери на центромерите остават несдвоени и се запазват асиметрично в яйцеклетка. Това е важно за селекцията на растения, тъй като извършването на подходящи промени в размерите на центромерите би означавало наследяване на желаната хромозома.
***
Литература:
- Lunerová J., et al 2020. Асиметричната мейоза на кучето е съпроводена с разширяване на перицентромерен сателит в нерекомбиниращи едновалентни хромозоми в рода Rosa. Annals of Botany, том 125, брой 7, 4 юни 2020 г., страници 1025–1038, публикувано: 25 февруари 2020 г. DOI: https://doi.org/10.1093/aob/mcaa028
- Herklotz, V., Zhang, M., Nascimento, T. et al. Бимодални центромери в пентаплоидни шипкови рози хвърлят светлина върху тяхната уникална мейоза. Nature (2025). Публикувано на 18 юни 2025 г. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09171-z
- Макс Планк-Гезелшафт. СТРЕМЯНЕ КЪМ ОЦЕЛЯВАНЕ: Привидно невъзможното размножаване на шипки се основава на центромерен трик. Публикувано на 18 юни 2025 г. Достъпно на https://www.mpipz.mpg.de/pr-marques-2025-06-en
***
