Click here to load reader

Reproductie bij planten

  • View
    794

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Reproductie bij planten

  • 1. HOOFDSTUK 1Reproductie bij planten

2. Reproductie bij planten1.Sexuele reproductie 1.Sexuele reproductiesystemen 2.Mannelijke en vrouwelijke fitness 3.Sex-ratios 4.Bestuiving1. Kruis- versus zelfbestuiving2. Bestuivingssyndromen3. Bestuivingssucces2.Vegetatieve reproductie 1.Apomixis 2.Clonaliteit 3. 1. Sexuele reproductie 4. 1. Sexuele reproductie 5. 1.1. Sexuele reproductiesystemen Hermafrodiet: zowel mannelijke als vrouwelijkevoortplantingsorganen (binnen dezelfde bloem) (72 %) Eenhuizig (monoecious): mannelijke en vrouwelijkebloemen op hetzelfde individu (5 %), is een vorm vanhermafroditisme (binnen dezelfde plant) Tweehuizig (dioecious): mannelijke en vrouwelijke bloemenop verschillende individuen(bomen: 20 %, struiken: 14 %, kruidachtigen: 5 %) Tussenvormen: zowel mannelijk (androdioecy) ofvrouwelijke (gynodioecy) individuen en hermafrodieten indezelfde populatie 6. Hermafroditisme binnen een bloemAesculushippocastanum(Paarde- of Wildekastanje) Destempel is dikkerdan de antherenen steekt er verderuit. Magnolia virginiana (Sweetbay magnolia) Meerdere stempels staan boven rij van antheren ingeplant 7. Hermafroditisme binnen een bloemParnassia palustris 8. Hermafroditisme binnen een individu (eenhuizigheid)Vrouwelijke bloemMannelijke bloem,met twee stigmas waarbij individueleBetula-soorten (Berken). De groene vrouwelijke bloemen antheren iets uit destaan opgericht op bovenste deel van de tak en deschubben van demannelijke bloemen (of katjes) hangen onderaan de tak. katjes hangen. 9. Hermafroditisme binnen een individu(eenhuizigheid)Hazelaar (Corylus avellana) 10. Mannelijke en vrouwelijke individuen(tweehuizigheid)Silene latifolia(Avondkoekoeksbloem):Antheren steken buitende kroonbuis in bloemenvan mannelijke plantenBij vrouwelijke plantensteekt de stempel buitende kroonbuis van debloemen uit. 11. Mannelijke en vrouwelijke individuen (tweehuizigheid) Urtica dioica (Grote brandnetel):Rumex acetosa (Veldzuring)=geel= groen 12. Evolutionaire pathways die leiden totgender dimorfisme (tweehuizigheid)Gynodioecy pathway a: -steriliteit genen verspreiden zich ineen cosexuele populatie wat resulteertin een populatie met en +individuen (gynodioecy). Genetischemodifiers van fertiliteit converterengradueel + in (dioecy).Monoecy pathway b:Deze pathway is minder bestudeerd enveronderstelt dat er een disruptieveselectie optreedt bij de allocatie naaren structuren in eenhuizigepopulaties, waarbij gender-specialisatiegradueel toeneemt tot unisexueleindividuen ontstaan. 13. Evolutionaire pathways die leiden totgender dimorfisme (tweehuizigheid)Monoecy is verscheidene keren ontstaan uitde dominante cosexuele conditie inangiospermpopulaties die exclusief +bloemen hebben. Dit gebeurt doorsteriliteitsmutaties die unisexuele bloemenproduceren.Een tweede mogelijke pathway waarbijdioecy uit monoecy gebeurt via eengynodioece intermediaire stadium(stippellijn).Een laatste pathway heeft betrekking tot eenzeldzaam sexueel systeem (androdioecy). Erzijn geen aanwijzingen voor het ontstaanvan androdioecy als intermediair stadium inde evolutie naar dioecy of vanuit eenhermafrodiet stadium. 14. Evolutionaire pathways die leiden totgender dimorfisme (tweehuizigheid)Sagittaria latifolia (Indian potato, wapato):Gewoonlijk onderaan bloemgestel enbovenaan, maar ook tweehuizigeindividuen komen voor. 15. Monocarp vs polycarpMonocarp: soorten die slechts n keer bloeien en dan afsterven.Zowel kortlevende (Cirsium vulgare, Melilotus officinalis, Digitalispurpurea) als langlevende soorten (vb.: bamboe, palmsoorten enbromeliasoorten) 16. Monocarp vs polycarpPuya raimondii (de grootste bekende bromelia) is een monocarpische plant 17. Monocarp vs polycarpPolycarp: soorten die herhaaldelijk bloeien tijdenshun leven (meerjarige soorten)Bellis perennis (Madeliefje)Primula veris (Gulden sleutelbloem) 18. Reproductie bij planten1.Sexuele reproductie 1.Sexuele reproductiesystemen 2.Mannelijke en vrouwelijke fitness 3.Sex-ratios 4.Bestuiving1. Kruis- versus zelfbestuiving2. Bestuivingssyndromen3. Bestuivingssucces2.Vegetatieve reproductie 1.Apomixis 2.Clonaliteit 19. 1.2. Mannelijke en vrouwelijke fitness Mannelijke functie (genen via pollendoorgegeven), fitness verhogen door: verspreiding van pollen succesvolle bestuiving Vrouwelijke functie (genen via zaad), fitnessverhogen door: produceren van een maximale hoeveelheid zaad meteen grote kiem- en concurrentiekracht Sex allocation: allocatie in investering mannelijkeen vrouwelijke functie ~ reproductiesysteem 20. 1.2. Mannelijke en vrouwelijke fitness Voordelen van bloemhermafroditisme n enkele investering in kroonbladeren of nectarbevoordeelt zowel de mannelijke als de vrouwelijkefunctie laat facultatieve zelfbevruchting toe bij gebrek aanpollen (reproductive assurance) als bestuivers aangetrokken worden door pollenzouden vrouwelijke bloemen niet bestoven worden mannelijke of vrouwelijke functie kunnen gelimiteerdzijn door verschillende hulpbronnen (vb. protenen ofkoolhydraten) 21. 1.2. Mannelijke en vrouwelijke fitnessSexueleinvestering doorhermafrodieten Trade-off tussen investering in mannelijke en vrouwelijke kenmerken lineaire lijn: f + m = 1 Convex: f + m > 1Sommige investeringen kunnen gedeeld worden tussen detwee geslachten (vb. aantrekking voor bestuivers) evolutievan hermafroditisme Concaaf: f + m < 1Plant wint fitness door te specialiseren in n enkel geslachtevolutie van tweehuizigheid 22. Reproductie bij planten1.Sexuele reproductie 1.Sexuele reproductiesystemen 2.Mannelijke en vrouwelijke fitness 3.Sex-ratios 4.Bestuiving1. Kruis- versus zelfbestuiving2. Bestuivingssyndromen3. Bestuivingssucces2.Vegetatieve reproductie 1.Apomixis 2.Clonaliteit 23. 1.3. Sex-ratios Geslachtsbepaling bij planten: meestal via nucleair DNA onder bepaalde omstandigheden cytoplasmic gender sterility maternaal overgerfd (cytoplasma, mitochondria,) schakelt de mannelijke/vrouwelijke functie uit restorer genes herstelt de mannelijke/vrouwelijke functie laat geslachtswijziging toe 24. Vb.: Catasetum viridiflavum afhankelijk van licht en nutrinten indien veel licht / nutrinten meer vrouwelijkeplanten, meer verjonging, Vruchtzetting serieuzekost en weinig vegetatieve groei indien donkerder meer mannelijke planten,meer investering in vegetatieve groei en overleving 25. Vb.: Silene latifolia (Avondkoekoeksbloem) 26. Reproductie bij planten1.Sexuele reproductie 1.Sexuele reproductiesystemen 2.Mannelijke en vrouwelijke fitness 3.Sex-ratios 4.Bestuiving1. Kruis- versus zelfbestuiving2. Bestuivingssyndromen3. Bestuivingssucces2.Vegetatieve reproductie 1.Apomixis 2.Clonaliteit 27. 1.4. Bestuiving planten zijn immobiel en zijn voor hunpollenoverdracht afhankelijk van abiotische vectoren: wind, water, 28. 1.4. Bestuiving planten zijn immobiel en zijn voor hunpollenoverdracht afhankelijk van abiotische vectoren: wind, water, biotische vectoren: dieren (Hymenoptera, Diptera, Lepidoptera, Coleoptera, ) 29. 1.4.1. Kruis- vs zelfbestuiving Types zelfbestuiving: autogamie: binnen eenzelfde bloem geitonogamie: tussen bloemen van hetzelfde individu;vooral bij insectenbestuiving cleistogamie: bestuiving voor de bloem opent (obligatezelfbestuiving; vnl. bij grassoorten, grootste genus:Viola, andere: Droserasp., erwten, bonen, pindanoten,) 30. 1.4.1. Kruis- vs zelfbestuiving cleistogamie: bestuiving voor de bloem opent voordeel: energetisch efficint (lage pollen-ovule ratio) nadeel: inteelt 31. Voorbeelden van delayed selfing Ophrys apifera (Hommelorchis) bij bezoek pollinator: polliniumtegen lichaam kruisbestuiving ondanks hoge investering inmimicry, toch veel selfing kan werken als reproductiveassurance in een variabelpollinator-milieuEen stuifmeelklompje of pollinium(mv. pollinia) is een samenklevendemassa van pollenkorrels (typisch voororchideen). Bij O. apifera hangt hetpollinium aan een staartje (caudiculum). 32. Voorbeelden van delayed selfing Paris quadrifolia (Eenbes):Positie van de stigmas en de antheren (A) in het begin van deanthesis, (B) twee weken na start anthesis en (C) aan heteinde van de bloei, wanneer de antheren fysiek contact makenmet de stigmas 33. Inteelt vermijden 3 strategien: tweehuizigheid mannelijke en vrouwelijke bloemen opverschillende individuen genetische zelf-incompatibiliteit: S-allel mechanische zelf-incompatibiliteit 34. Inteelt vermijden 3 strategien: tweehuizigheid genetische zelf-incompatibiliteit: S-allel stempel produceert extracellulaire glycoproteinen dringen in incompatibele pollen en/of pollenbuis endegraderen daar RNA: verhinderen van pollenkieming vertraging van de groei van de pollenbuis resultaat = falen van bevruchting kan tot verminderde zaadzetting leiden in kleinepopulaties met een kleine diversiteit aan S-allelen mechanische zelf-incompatibiliteit 35. Inteelt vermijden 3 strategien: tweehuizigheid genetische zelf-incompatibiliteit: S-allel mechanische zelf-incompatibiliteit herkogamie:ruimtelijke scheiding van meeldraden en stempel heterostylie:polymorfisme in lengte van de stijl (distylie & tristylie)en inplanting van de meeldraden dichogamie:spreiding in de tijd van mannelijke fase (vrijstellenpollen) en vrouwelijke fase (ontvankelijk zijn van destempel) protandrie & protogynie 36. Herkogamie Voorbeelden: Epilobiumagustifolium (Wilgenroosje) Geranium sp. Centaurium erythraea (Echt duizendguldenkruid) 37. Heterostylie Strategie om: zelfbestuiving / inteelt te vermijden een efficinte kruisbestuiving te bevorderen 38. Heterostylie 39. Heterostylie: voorbeelden Primula vulgaris (Stengelloze sleutelbloem): ditstyliepin: korte meeldraden, lange stijl thrum: lange meeldraden, korte stijl 40. Heterostylie: voorbeelden pin thrum 41. Heterostylie: voorbeelden Pulmonaria officinalis Lythrum salicaria (Longkruid)(Kattenstaart)Primula verisHottonia palustrisTristylie!(Gulden sleutelbloem)(Waterviolier) 42. Heterostylie: voorbeeld