APOMIXIS: TIPI, MECCANISMO, IMPORTANZA ED ESEMPI - SCIENZA - 2024

L' apomissia è una forma di riproduzione asessuata di alcune specie attraverso i semi. Il risultato è una generazione geneticamente identica alla pianta madre. Il significato etimologico di apomixis deriva dal greco "apo" che significa - mancanza o assenza - e "mixis" che indica - miscela o unione. In apomissia infatti non si verifica l'unione dei gameti maschili e femminili per la formazione dell'embrione.

Le piante apomittiche non esprimono i vantaggi adattativi - da un punto di vista evolutivo - che fornisce la riproduzione sessuale. Tuttavia, l'apomissia è un meccanismo che consente il mantenimento di genotipi adattati a condizioni ambientali specifiche.

Il dente di leone (Taraxacum officinalis) è una delle principali specie apomittiche. Fonte: pixabay.com

Nell'apomissia il meccanismo riproduttivo bypassa il processo sessuale e permette alla pianta di moltiplicarsi attraverso i semi. In questo processo, la meiosi, la formazione di embrioni dalla fecondazione e la creazione di endosperma vitale non si verifica.

I semi delle piante apomittiche si formano dal tessuto materno dell'ovulo, bypassando la meiosi e la fecondazione. Questo tipo di riproduzione è frequente nella maggior parte delle specie della famiglia delle Poaceae, nonché nei generi Asteraceae, Rosaceae e Rutaceae.

Se questa capacità potesse essere trasferita a colture di interesse agronomico come mais e frumento, diventerebbe un utile tassello di miglioramento genetico, in quanto il suo utilizzo favorirebbe la quantità e la qualità del cibo ottenuto da genotipi superiori.

tipi

Sono noti tre diversi meccanismi attraverso i quali le piante si riproducono per apomissia. Apomissia gametofitica dovuta a diplosporia e aposporia e apomissia sporofitica o embrione avventizio.

Diplosporia

La diplosporia è un meccanismo di riproduzione asessuata o apomissia in cui l'embrione proviene da un sacco embrionale non ridotto. Di conseguenza, il nuovo embrione ha lo stesso numero cromosomico della pianta madre di origine.

È un processo che si verifica quando la cellula madre del sacco embrionale o il gametofito femminile si sviluppa direttamente dall'embrione. Conosciuto anche come partenogenesi diploide, è caratterizzato dalla presenza di un embrione diploide.

Aposporia

L'aposporia è un meccanismo di riproduzione apomittica o asessuata in cui il sacco embrionale proviene da cellule somatiche. Il sacco embrionale proviene da una cellula somatica situata nel tegumento o nucela che circonda la cellula staminale del sacco embrionale.

In questo caso, si sviluppa un gametofito, ma la meiosi non si verifica; anche l'embrione è diploide. In questo processo, non si verifica la riduzione del numero di cromosomi, che è completata dalla partenogenesi o dallo sviluppo apomittico dell'ovulo.

Il Paspalum dilatatum, una specie aposporica. Fonte: Jebulon

Embrione avventizio

Chiamato embrione nucellare o apomissia sporofitica, è un tipo di riproduzione asessuata per seme o apomissia comune negli agrumi. In questo caso, non si osserva la formazione di un sacco embrionale, poiché l'embrione si sviluppa da uno sporofito diploide.

L'embrione, infatti, ha origine da una cellula somatica a livello dell'ovulo della pianta madre. Successivamente si sviluppa per divisioni mitotiche consecutive, non si verifica né il processo di meiosi né la formazione del gametofito femminile.

Meccanismo

L'apomissia è il risultato della modificazione di alcune fasi dei processi embrionali fondamentali per la riproduzione sessuale. In questo caso, la riduzione del numero di cromosomi e il processo meiotico, inclusa l'unione casuale e la fusione dei gameti.

In effetti, durante l'apomissia questi cambiamenti embrionali riescono a disabilitare il processo meiotico ei suoi prodotti. Allo stesso modo, evitano o sostituiscono il processo di fecondazione attraverso lo sviluppo partenogenetico.

Nell'apomissia ci sono quattro processi embrionali che la distinguono dalla riproduzione sessuale:

Apomeiosis

È un processo che si verifica quando si formano strutture sporofitiche senza riduzione meiotica o degenerazione della macrospora -megaspore-. Costituisce la semplificazione del processo meiotico e si verificano sia nella diplosporia che nell'aposporia.

Sviluppo del sacco embrionale

Nell'apomissia, le cellule citologicamente non ridotte (2 ⁿ ) hanno la capacità di sviluppare il sacco embrionale. Nel caso delle specie apomittiche aposporiche, il sacco embrionale si sviluppa dalla parte interna del primordio seminale o nucela.

Partenogenesi

Processo embrionale che si traduce nella formazione dell'embrione direttamente dalla cellula uovo, senza previa fecondazione. Cioè, lo sviluppo apomittico dell'ovulo per la formazione di una nuova pianta da un ovulo non fecondato.

Il processo embrionale avventizio è comune negli agrumi. Fonte: pixabay

Pseudogamy

Processo relativo a quelle piante apomittiche che necessitano di impollinazione, nonostante si sviluppino senza la fecondazione della cellula madre. L'endosperma è formato dalla fusione del gamete maschile con i nuclei polari delle cellule del sacco embrionale.

Infatti, nei processi di apomissia gametofitica, viene soppressa la fusione dei gameti femminile e maschile o la doppia fecondazione. Tuttavia, anche se la fecondazione dei nuclei polari viene annullata, l'endosperma si sviluppa in modo indipendente.

Importanza

L'apomixis è una tecnica efficiente per produrre semi e nuove specie in breve tempo. In effetti, consente di creare nuove varietà ibride con rese migliori e qualità fenotipica superiore.

Attraverso l'apomissia si previene la perdita di alcuni caratteri specifici negli ibridi. Essendo un meccanismo funzionale per la produzione di piante esenti da malattie e ottenere rese e produttività maggiori delle colture.

Esempi

Il Taraxacum officinalis (dente di leone) è uno degli esempi più comuni di piante apomittiche. A questo proposito, l'apomissia si verifica frequentemente nelle piante delle famiglie Poaceae -grasses-, Rosaceae e Composite -asteraceae-.

Nei compositi o asteraceae, l'apomissia è la forma di riproduzione inevitabile della maggior parte delle specie. Al contrario, nelle Poaceae e nelle Rosacee, l'apomissia si alterna alla riproduzione sessuale -apomissia facoltativa-.

In particolare, l'apomissia si verifica in diversi generi; Achillea, Arnica, Brachycome, Crepis, Conyza, Erigeron, Eupatorium, Hieracium, Parthenium e Taraxacum.

Nelle poaceae l'apomissia è stata inizialmente identificata nel genere Poa, successivamente è stata descritta in varie paniche e andropogoni. Tra i generi di Poaceae si possono notare Bothriochloa, Capillipedium, Cenchrus, Dichanthium, Heteropogon, Paspalum, Setaria, Sorghum e Themeda.

Erba piangente (Eragrostis curvula). Fonte: USDA NRCS Tucson PMC

L'erba piangente (Eragrostis curvula) è una fonte di cibo che permette di aumentare la produzione di carne bovina. Una delle sue forme di riproduzione è l'apomissia diplosporica, che può essere obbligatoria o facoltativa.

Altri esempi di piante apomittiche si trovano nei generi Sorbus -serbales- e Crataegus -thorn- della famiglia delle Rosaceae. Così come la specie Rubus fruticosus (rovo) e il genere delle piante da fiore Hieracium appartenenti alla famiglia delle Asteraceae.

Riferimenti

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