Шипка (Rosa canina), врста дивље руже, има пентаплоидни геном са 35 хромозома. Има непаран број хромозома, али се може сексуално размножавати захваљујући јединственом облику... ћелијске деобе названа „мејоза паса“ у којој само два сета хромозома пролазе кроз правилну мејотичку деобу, док осталих 21 хромозома јајна ћелија задржава асиметрично. Оплодња тетраплоидног јајета хаплоидним поленом резултира пентаплоидним потомством. Механизам иза ове асиметричне мејозе, виђене код шипражница, није био познат. У недавној студији, истраживачи су открили да величине центромера играју одлучујућу улогу у одређивању да ли ће хромозом формирати бивалентан хромозом или остати неупарен. Хромозоми са мањом величином центромера формирају парове и деле се симетрично, док хромозоми са великом величином центромера остају неупарени и задржавају их јајне ћелије. Ово је значајно за оплемењивање биљака јер би одговарајуће промене у величинама центромера значиле наслеђивање жељеног хромозома.
Број хромозома код потомства мора остати исти као и код њихових родитеља ради континуитета и интегритета генског фонда. Да би се ово осигурало, гонаде код већине виших животиња и биљака пролазе кроз симетричну мејотичку деобу ћелија што резултира производњом хаплоидних гамета који садрже једнак број хромозома (n) тако да се оригинални диплоидни број (2n) обнавља у зиготи након оплодње јајне ћелије од стране мушке гамете. На пример, људи имају 23 пара (2n=46) хромозома. Мејозна деоба у гонадама симетрично производи хаплоидне јајне ћелије и сперматозоиде са (n=23) тако да се оригинални диплоидни број (2n=46) обнавља у зиготи након оплодње. То је случај код већине полно размножавајућих врста биљака и животиња. Оне имају паран број хромозома. Међутим, полно размножавање код биљке шипражја је јединствено.
Шипак (Rosa canina), уобичајена пењачица, дивља ружа, има пентаплоидни геном, односно има пет комплета хромозома, сваки комплет има 7 хромозома. Биљка има непаран број хромозома, укупно 35, али се може сексуално размножавати захваљујући асиметричном облику мејотичке ћелијске деобе названом „мејоза паса“, у којој само два комплета (=14) хромозома формирају биваленте и подлежу правилној мејотичкој деоби, док остатак хромозома (=21) задржава јајна ћелија.
У мејози код паса, неки хромозоми остају неупарени (унивалентни), док неки формирају парове (бивалентни). Неупарени хромозоми се елиминишу током сперматогенезе, што резултира хаплоидним поленовим зрном са само хромозомима изведеним из бивалента. С друге стране, у оогенези, јајна ћелија ћелија прима један сет хромозома изведених из бивалента и свих 21 неупарених хромозома, чинећи јајну ћелију тетраплоидном. Оплодња тетраплоидне јајне ћелије хаплоидним поленом (са хромозомима изведеним из бивалента) обнавља пентаплоидни (5n) геном код потомства. Дакле, потомци шипражја су углавном клонирани и делимично се размножавају сексуално. Овај јединствени облик размножавања познат је већ један век, међутим његов механизам је био непознат.
У недавној студији, истраживачи су истраживали како се циљани транспорт неупарених хромозома у јајне ћелије одвија током оогенезе код шипражја. Открили су да је укључена величина центромера хромозома. Већи центромери су углавном пронађени у неупареним хромозомима, док су центромери који формирају бивалент обогаћени ретротранспозонима. Докази указују на то да величина центромера хромозома одређује да ли ће хромозом формирати бивалент или остати неупарен и задржати се у јајној ћелији током асиметричне оогенезе. Хромозоми са малим величинама центромера формирају биваленте и подлежу симетричној деоби, док они са великим величинама центромера остају неупарени и задржавају се асиметрично у јајној ћелији. Ово је значајно за оплемењивање биљака јер би одговарајуће промене у величинама центромера значиле наслеђивање жељеног хромозома.
***
Референце:
- Лунерова Ј. и др. 2020. Асиметрична мејоза паса праћена је експанзијом перицентромерног сателита у нерекомбинантним унивалентним хромозомима рода Rosa. Анали ботанике, том 125, број 7, 4. јун 2020, странице 1025–1038, објављено: 25. фебруар 2020. DOI: https://doi.org/10.1093/aob/mcaa028
- Херклоц, В., Жанг, М., Насименто, Т. и др. Бимодални центромери код пентаплоидних шипражница бацају светло на њихову јединствену мејозу. Nature (2025). Објављено 18. јуна 2025. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09171-z
- Макс-Планк-Гезелшафт. ПОГОН ЗА ПРЕЖИВЉАВАЊЕМ: Наизглед немогућа репродукција шипражја заснива се на трику са центромером. Објављено 18. јуна 2025. Доступно на https://www.mpipz.mpg.de/pr-marques-2025-06-en
***
