Abstract
Gymnosperms and angiosperms are thought to have evolved from a common ancestor c. 300 million yr ago. The manner in which gymnosperms and angiosperms form seeds has diverged and, although broad similarities are evident, the anatomy and cell and molecular biology of embryogenesis in gymnosperms, such as the coniferous trees pine, spruce and fir, differ significantly from those in the most widely studied model angiosperm Arabidopsis thaliana. Molecular analysis of signaling pathways and processes such as programmed cell death and embryo maturation indicates that many developmental pathways are conserved between angiosperms and gymnosperms. Recent genomics research reveals that almost 30% of mRNAs found in developing pine embryos are absent from other conifer expressed sequence tag (EST) collections. These data show that the conifer embryo differs markedly from other gymnosperm tissues studied to date in terms of the range of genes transcribed. Approximately 72% of conifer embryo-expressed genes are found in the Arabidopsis proteome and conifer embryos contain mRNAs of very similar sequence to key genes that regulate seed development in Arabidopsis. However, 1388 loblolly pine (Pinus taeda) embryo ESTs (11.4% of the collection) are novel and, to date, have been found in no other plant. The data imply that, in gymnosperm embryogenesis, differences in structure and development are achieved by subtle molecular interactions, control of spatial and temporal gene expression and the regulating agency of a few unique proteins
چکیده
تصور می شود که بازدانگان و نهاندانگان از جد مشترکی که در 300 میلیون سال پیش می زیسته تکامل یافته باشند. نحوه تشکیل دانه در بازدانگان و نهاندانگان به تدریج متفاوت شده است، و اگر چه شباهت های گسترده ای در این زمینه وجود دارد، اما با این وجود از نقطه نظر آناتومی و زیست شناسی مولکولی امبریوژنز، تفاوت چشمگیری بین بازدانگانی مانند خانواده کاج که شامل گونه های مختلفی از درختان کاج، صنوبر و نرادهستند، و گیاه Arabidopsis thaliana، باز دانه ای که گسترده ترین مطالعات بر روی آن انجام شده، وجود دارد. تحلیل مولکولی مسیرهای پیام رسانی و پروسه هایی مانند مرگ برنامه ریزی شده سلول و بلوغ جنین نشان می دهد که بسیاری از مسیرهای رشد و نمو بین بازدانگان و نهانداگان بدون تغییر باقی مانده اند. تحقیقات ژنومیکسی اخیر نشان می دهند که تقریبا 30% از mRNA های کشف شده در رویان های کاج در حال رشد و نمو در مجموعه توالی های نشان دار بیان شده (EST) در سایر گونه های کاج وجود ندارند. این یافته ها نشان می دهند که رویان کاج بر حسب محدوده ژن های رونویسی شده به شکل قابل ملاحظه ای نسبت به سایر بافت های بازدانگان مطالعه شده تا به امروز تفاوت یافته است. تقریبا 72% از ژن های بیان شده در رویان کاج در پروتئوم آرابیدوپسیس یافت می شوند، رویان کاج حاوی mRNA هایی است که توالی های بسیار مشابهی با ژن های مهم تنظیم کننده رشد و نمو دانه در آرابیدوپسیس دارند. اگرچه، برخی از توالی های بیان شده در رویان کاج تدا (Pinus taeda) (11.4% از کل مجموعه توالی های بیان شده) جدید هستند، اما تا به امروز چنین یافته ای در سایر گیاهان یافت نشده است. این یافته ها، دلالت بر این موضوع دارند که تفاوت های ساختاری و رشد ونموی موجود در، بازدانگان و نهاندانگان، از طریق برهم‌کنش های مولکولی دقیق، کنترل فضایی و موقت بیان ژن، وتنظیم به کارگیری تعدادی پروتئین منحصر بفرد حاصل می شود.
1-مقدمه
قابلیت قرار دادن رویان ها در دانه حاوی مواد مغذی این امکان را فراهم آورد تا گیاهان دانه دار مقاومت بهتری نسبت به محیط های نامساعد داشته باشند و به شکل گسترده تری نسل جدید خود را پراکنده سازند، بدین ترتیب این وضعیت دارای فواید تکاملی بسیار زیادی برای گیاه است. اولین شواهد مبنی بر پیدایش گیاهان دانه دار مربوط به بازدانگانی است که در صخره های مربوط به دوره دونین با عمری حدود 360 میلیون سال یافت شده اند (Kenrick & Grane, 1997).