Jaké orgány má orchidej?

Samčí a samičí květy orchidejí Catasetum arietinum se liší nejen vnější a vnitřní strukturou, ale také vůní, jak je uvedeno v AoB rostliny. Rozdíly jsou jak kvalitativní (nepodobnost pachů je způsobena především (Z)-methyl-paramethoxycinnamátem a (E)-geranylgeraniolem), tak kvantitativní (samičí květy voní silněji než samčí). To ovlivňuje chování opylujících včel: tráví mnohem více času na samičích květech, což zvyšuje pravděpodobnost jejich opylení. Toto je první známý případ sexuálního dimorfismu vůně u květů orchidejí.

Rostliny mají někdy heterosexuální květy – ty, které produkují pouze samičí nebo pouze samčí reprodukční buňky. Kromě toho, že v životě rostliny plní různé funkce, liší se také svou vnitřní stavbou: první musí mít rozhodně pestík, druhá musí mít tyčinky s prašníky a struktury tvořící gamety druhé sex bude s největší pravděpodobností nedostatečně rozvinutý nebo se nevyvine vůbec. Vnější struktura může být také odlišná: přítomnost sepalů a okvětních lístků, jejich počet, barva a podobné vlastnosti.

Rozdíl ve složení vonné směsi mezi samčími a samičími květy však pravděpodobně nebude významný. Měl by je navštěvovat stejný hmyz, a pokud jsou pachy zcela odlišné, existuje možnost, že pyl požadovaného typu nikdy nedopadne na příslušné blizny pestíků: zvíře prostě nebude vnímat květy jednoho z pohlaví jako ta, která potřebuje. Na druhou stranu dočasné rozdíly ve vůni samčích a samičích květů mohou rostlině prospět. U Phitelephas a několika příbuzných rodů palem se květy obou pohlaví otevírají ve stejný den, ale ty staminy voní silně jen první den květu a pestíkové voní slabě, ale minimálně dva dny. To zvyšuje pravděpodobnost opylení posledně jmenovaných.

Mnoho orchidejí si však vyvinulo extrémně specifické úpravy pro interakci s hmyzem a podřídilo je svým cílům – včetně čichu. Je známo, že samci včely eugloss orchideje sbírají pachové látky z orchidejí catasetum, aby tyto „květinové parfémy“ prezentovaly samičkám, které o to mají zájem. Sběr se provádí převážně ze samčích květů, které na hmyz „střílí“ pyl. To vedlo brazilské a německé výzkumníky pod vedením Kathariny Brandt z univerzity v Ulmu k přesvědčení, že pestíkové a staminátové květy katasetu mohou jinak vonět a jinak ovlivňovat chování včel.

Vědci pozorovali 2016 orchidejí tohoto druhu během dvou období květu (březen – srpen 2017 a březen – květen 28) Catasetum arietinum, z nichž téměř každý vyrostl na palmě olejné (catasetum – epiphytes) na jedné z farem v brazilském státě Pernambuco. Na rostlinách ještě před rozkvětem květů vybrali květenství (samčí nebo samičí) a umístili je do mušelínových sáčků. Každé ráno v 10:30 jeden z experimentátorů ucítil květenství ze vzdálenosti 2 centimetrů a zaznamenal intenzitu zápachu na stupnici od 0 do 3.

Po dobu 23 dnů (nikoli po sobě) od 06:00 do 16:30 v půlhodinových intervalech biologové sledovali, který hmyz nalétá na samčí a samičí květy, kolik času tráví na květech určitého typu (v případě květenství mimo vaky), zda ulpívají na pylu zvířat a tak dále. Směs pachových látek byla shromážděna z 11 květů staminate a 10 pestíkových květů a studována dynamickou headspace analýzou.

У Catasetum arietinum voněly samčí i samičí květy. Samčí začaly vonět den po otevření poupat a jejich vůně dosáhla maximální intenzity druhý nebo třetí den po začátku kvetení. Jejich životnost byla pět až sedm dní, pokud je nenavštívil hmyz. Samičí květy v květenstvích nepřístupných hmyzu začaly vonět dva dny po otevření a hned silně a neuvadly dva až tři týdny. Vypouštěli více pachových látek než muži. Květiny navíc voněly různou silou v různou denní dobu, nejnápadněji kolem poledne.

Ukázalo se, že zápach katasetu má na svědomí nejméně 52 látek, z nichž osm uvolňují pouze pestíkové květy a další tři pouze květy lat. Kromě nich tam bylo dalších 38 neidentifikovaných látek. Složení směsi, která poskytovala vůni každé konkrétní květiny, však bylo jiné a ne vždy byly přítomny všechny možné sloučeniny. Hlavní složkou, která dodává aroma květům orchidejí obou pohlaví, byl (E,E)-α-farnesen. Samičí květy uvolňovaly více (E)-geranylgeraniolu, zatímco samčí květy více (Z)-methyl-paramethoxycinnamátu.

Květenství navštěvovali především samci dvou druhů euglossů: Euglossa securigera и E. nanomelanotricha. To se stávalo téměř vždy mezi 08:00 a 14:30 – přesně v těch hodinách, kdy byla vůně květin nejsilnější. Před touto dobou ani po ní včely na orchideje nikdy nelétaly. Přestože počet opylovačů přibližujících se pestíkovým a staminovým květům byl podobný, Euglosses přistávaly na samičích květech častěji než na samčích a trávily podstatně více času na prvně jmenovaných (P < 0,001).

Toto chování s největší pravděpodobností zvyšuje pravděpodobnost tvorby semen: pyl z jednoho samčího květu může stačit pro několik samičích květů, proto je pro rostlinu důležitější, aby hmyz navštívil co nejvíce samičích květů a nechal na nich pyl. Poprvé byly objeveny rozdíly ve složení směsi pachových látek v květech samčích a samičích orchidejí – tedy pachový pohlavní dimorfismus.

Aby přilákaly opylovače, orchideje často tvarem květů napodobují samice hmyzu vhodného druhu. To pomáhá rostlinám množit se, ale někdy to má negativní vliv na množení členovců: například vosy ichneumon Lissopimpla excelsa utrácejí v průměru deset procent svých cenných spermií za květinové napodobeniny partnerek než za skutečné ženy. Existuje dlouhodobý předpoklad, že to má za následek zvýšení podílu samců v populacích ichneumon ichneumonidů (k jejich narození není nutné hnojení): to je pro orchideje výhodné, protože jejich pyl přenášejí samci. V této studii však zůstala nevyzkoušena.

Světlana Yastrebová
Našli jste překlep? Vyberte fragment a stiskněte Ctrl + Enter.
Kyselina 5-aminolevulová pomohla ovocným muškám s defektem dýchacího řetězce produkovat ATP
Zmírnil příznaky poškození svalů a nervů

Pěstování vrtulí s deficitem prvního komplexu dýchacího řetězce v médiu obsahujícím kombinaci hydrochloridu kyseliny 5-aminolevulové a citrátu železitého sodného (5-ALA-HCl + SFC) zvyšuje produkci ATP zvýšením aktivity druhého a čtvrtého dýchacího ústrojí. komplexy. Činnost prvního komplexu se nemění. Kromě toho ovocné mušky snížily hromadění laktátu a pyruvátu, ke kterému dochází, když je první komplex defektní, což zřejmě zmírnilo příznaky poškození svalů a nervů. Studie byla publikována v Human Molecular Genetics. Oxidativní fosforylace se vyskytuje v mitochondriích, vícestupňový proces, který oxiduje redukující ekvivalenty redukovaného nikotinamidadenindinukleotidu (NADH) a flavinadenindinukleotidu (FADH2) a produkuje ATP. Dochází k sekvenčnímu přenosu elektronů podél dýchacího řetězce – skupiny respiračních enzymů v mitochondriální membráně. V řetězci je zapojeno celkem pět respiračních enzymových komplexů. Porucha transportu elektronů dýchacím řetězcem je doprovázena poklesem produkce ATP a způsobuje mitochondriální onemocnění. Prvním komplexem, který se nejčastěji „rozpadá“, je NADH-CoQ oxidoreduktáza nebo NADH dehydrogenáza. Jeho nedostatek postihuje orgány a tkáně s vysokou potřebou energie, jako je mozek, srdce, játra a kosterní svalstvo. To se obvykle projevuje jako závažné neurologické syndromy: například Leberova dědičná neuropatie zrakového nervu, syndrom MELAS nebo syndrom MERRF. Ačkoli první komplex je zodpovědný za vstup největšího počtu elektronů do dýchacího řetězce, druhý komplex – FAD-dependentní dehydrogenázy – pracující paralelně s prvním, je také zodpovědný za vstup elektronů do řetězce a jejich přenos , stejně jako první komplex, na ubichinon (koenzym Q). Potenciálně by zvýšení aktivity druhého komplexu mohlo kompenzovat pokles aktivity prvního komplexu. Vzhledem k tomu, že druhý, třetí a čtvrtý respirační komplex a cytochrom c obsahují hemové struktury, rozhodl se tým pod vedením Kanae Ando z Tokyo Metropolitan University otestovat, jak efektivní by bylo použití prekurzoru hemu, kyseliny 5-aminolevulové, při zvyšování aktivity těchto komplexů. a obnovení syntézy.ATP u Drosophila s defektem v prvním komplexu. Nejprve vědci vypnuli gen v Drosophila, který je homologní s NDUFAF6 a je zodpovědný za expresi jednoho z regulačních proteinů prvního komplexu. U těchto ovocných mušek byly svaly tenčí, křehčí a méně inervované než u hmyzu bez genového knockdownu. Samci s nefunkčním genem navíc umírali mnohem rychleji než samice a došlo u nich k těžším poruchám pohybového aparátu. Vědci poté analyzovali, jak genový knockdown prvního komplexu ovlivňuje expresi a aktivitu dalších komplexů. Ukázalo se, že knockdown zvyšuje expresi genů třetího a pátého komplexu a snižuje expresi čtvrtého. Kromě toho aktivita druhého a čtvrtého komplexu významně vzrostla po knockdown u samice Drosophila. Vědci nezjistili žádné poruchy v procesech využití reaktivních forem kyslíku, nicméně u octomilek obou pohlaví bez pracovního genu pro první komplex se hromadil laktát a pyruvát. Pro testování účinku komplexu kyseliny 5-aminolevulové, hydrochloridu a citrátu železnatého sodného (5-ALA-HCl + SFC) na mitochondrie genu knockout Drosophila byly kultivovány v médiu obsahujícím tento komplex. Tato expozice významně zvýšila hladiny ATP u samců a samic ovocných mušek, zatímco počet kopií mitochondriální DNA se nezměnil, to znamená, že lék nezvýšil počet mitochondrií. Exprese a aktivita defektního prvního komplexu se nijak nezměnila, ale aktivita druhého a čtvrtého komplexu se u samců zvýšila. Celkově zvýšená exprese genů třetího komplexu a aktivita druhého a čtvrtého komplexu zmírnily defektní fenotypy. Kromě toho 5-ALA-HCl + SFC snižovaly akumulaci laktátu a pyruvátu u mužů a žen s knockdownem prvního komplexního genu, což potenciálně zlepšilo metabolické poruchy způsobené prvním deficitem komplexu. Samci a samice ovocných mušek léčených 5-ALA-HCl + SFC měli méně muskuloskeletálních defektů a významně prodloužili životnost. Vědci očekávají, že otestují účinek takové léčby na zvířatech se složitější strukturou, aby potvrdili všestrannost tohoto přístupu k léčbě mitochondriálních poruch. K narušení dýchacího řetězce není vždy nutná mutace. Nedávno jsme hovořili o tom, jak velké množství sodíku z příjmu soli narušuje mitochondriální dýchací řetězec v regulačních T lymfocytech.