Cum se dezvoltă florile? Acesta este un puzzle abordat de Wei Lai și Louis Ronse de Craene în lucrarea lor Care este natura petalelor din Caryophyllaceae? Dovezile de dezvoltare clarifică originea lor evolutivă. În aceasta, autorii folosesc microscopia electronică de scanare pentru a examina interiorul florilor din apropiere. Deși subiectul ar putea părea o problemă pentru morfologi sau biologi evo-devo, întrebarea este importantă în botanică. Louis Ronse de Craene a spus: „Subiectul pe care îl investighez este una dintre întrebările fundamentale din morfologie, despre„ ce sunt petalele? ”. Odată cu diversificarea plantelor cu flori, o periantă atractivă a evoluat de mai multe ori independent, fie prin colorarea (petaloidia) unui înveliș floral existent, fie prin transformarea staminelor, sau din ambele. ”

aruncând
Staminele și petalele apar devreme în Saponaria officinalis. Imagine Wei și Ronse de Craene 2019.

Florile pe care Wei și Ronse de Craene le investighează sunt Caryophyllaceae, uneori cunoscute sub numele de familia Garoafelor. Aceste plante prezintă un anumit puzzle Ronse de Craene a spus: „În ordinea cariofilelor, originea petalelor nu a fost niciodată clară și mai ales Caryophyllaceae au fost prezentate ca un exemplu tipic în care petalele apar prin fragmentarea staminelor. Lucrarea noastră demonstrează că cea de-a doua floare de flori din Caryophyllaceae nu este fundamental diferită de majoritatea florilor pentamerice cu periant diferențiat și că legătura aparentă cu staminele este consecința unei tendințe de reducere și pierdere a petalelor. ”

Al doilea vârtej este format din petale din interiorul plantei. Ronse de Craene a spus: „În majoritatea florilor, al doilea vârtej este ocupat de petale sau o corolă, iar primul vârtej de sepale sau un calice, cu excepția cazului în care acestea sunt pierdute în evoluție. Există flori care și-au pierdut corola și au un calice atractiv (multe grupuri în Caryophyllales, dar nu și în Caryophyllaceae), dar și cazuri fără calice și petale arătătoare (de exemplu, Santalales). Nu știm întotdeauna de unde provin petalele. Prin urmare, este important să ne referim la cel de-al doilea organ whorl ca petaloizi (arătând ca niște petale). ”

Privind familia Caryophyllaceae, este izbitor cât de diverse sunt, unele plante având petale, altele nu. În timp ce diversitatea familiei este o oportunitate de a vedea evoluția în acțiune, ea poate fi, de asemenea, o problemă. Ronse de Craene a spus: „Diversitatea Caryophyllaceae face dificilă determinarea stării în primele flori. În familie și în grupurile surori, există schimbări repetate către pierderea petalelor, dar și cazuri în care petalele devin întărite târziu în dezvoltarea florii. Nu există nicio indicație că petalele au evoluat de nicăieri sau din stamine. Cele mai vechi Caryophyllaceae divergente au petale, dar nu sunt puternic dezvoltate, dar acest lucru reflectă diversitatea ridicată a expresiei petalelor. ”

Iată două vârtejuri de stamen și petale mici la baza florii (stânga) în Saponaria officinalis. Imagine Wei și Ronse de Craene 2019.

Una dintre descoperirile pe care Wei și Ronse de Craene le-au făcut este că sincronizarea este esențială în înțelegerea modului în care se dezvoltă petalele. Ronse de Craene a spus: „Schimbarea momentului inițierii are consecințe foarte importante pentru dezvoltarea petalelor. Din cauza întârzierii inițierii lor, petalele sunt absorbite în țesutul stamenului (care se dezvoltă mai repede) și suferă influența genetică a staminelor. Acest lucru creează un model spațial în schimbare și o similitudine morfologică mai puternică a petalelor cu stamine, influențată de interacțiunea tuturor organelor din floare. Abia la mijlocul dezvoltării petalele fie ajung din urmă și cresc mult mai repede, fie rămân mici, cu tendința de pierdere. ”

"Sunt deosebit de interesat de modul în care forțele mecanice modelează floarea, cu referire specială la Caryophyllales unde sepalele și carpelele tind să aibă o influență puternică asupra inițierii și creșterii stamenului și a petalelor."

Un exemplu al acestei prezențe fizice care are efect poate fi văzut într-o altă lucrare Ronse de Craene și Wei, „Structura și dezvoltarea florală a Macarthuria australis (Macarthuriaceae): cheie pentru înțelegerea secvenței de inițiere neobișnuite a Caryophyllales”. în Botanica sistematică australiană. Primele două petale încep să crească după sepale, dar restul se declanșează după androeciu, colecția de stamine din floare. Într-un spațiu atât de îngust, fără spațiu de creștere, petalele rămase sunt absorbite în țesutul stamei.

Dinamica fizică a dezvoltării florilor rămâne un teren fertil pentru cercetare și sunt publicate mai multe lucrări. Ronse de Craene a spus: „Împreună cu colega mea, Lai Wei, avem planuri de a investiga în continuare aceste probleme în Caryophyllales. În prezent, scriem un manuscris care investighează modul în care numerele și pozițiile de carpel din Caryophyllaceae pot fluctua. Un fapt neobișnuit pentru carpelele Caryophyllaceae este că, atunci când sunt în același număr ca și alte organe, acestea pot fi opuse sepalelor sau alternate cu ele. Schimbările de poziție sunt cauzate de modificări subtile ale presiunii caliciului și a spațiului disponibil din floare. ”

Cu aceeași idee, investigăm modul în care numărul de stame fluctuează în Caryophyllaceae (variind de la 10 la 1), cu o secvență previzibilă de pierdere a stamei cauzată de presiunile calicului și ovarului. Acesta este, de asemenea, un manuscris viitoare. ”

Necesitatea lucrării se datorează faptului că Caryophyllaceae sunt foarte eficiente în a răspunde la presiunea polenizatorului. Cu toate acestea, nu este vorba doar de crearea de noi structuri pentru a atrage vizitatori. Florile pot lua forme noi izbitoare pierzând elemente. Munca lui Wei și Ronse de Craene oferă o privire asupra a ceea ce dispare pe măsură ce floarea se dezvoltă.

Publicat de Alun Salt

Alun este producătorul pentru Botany One. Este treaba lui să mențină serverul în funcțiune. El nu este botanist, dar a început să se întâlnească cu ei în mod regulat în timp ce lucra la modulele de scriere pentru un curs de știință interdisciplinară și, mai târziu, a ajutat la predarea matematicii biologilor. Diplomele sale sunt în arheologie și istorie antică. Vezi toate mesajele lui Alun Salt

Săptămâna în botanică

În fiecare zi de luni, trimitem un e-mail care strânge linkurile pe care le partajează persoanele care urmăresc @BotanyOne pe Twitter. Pentru a primi copia dvs., înscrieți-vă folosind formularul de mai jos. Sau puteți răsfoi edițiile anterioare.