가장 좋아하는 꽃은 돌연변이

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상점에서 장미를 구입 한 적이 있다면 돌연변이를 구입 한 것입니다. 역사를 통틀어 사람들은 돌연변이 꽃에 직면하고 존경하며 신비화되었습니다. 그리스 철학자 테오 프라 스투스는 2000 년 전에 장미에 이중 꽃을 묘사했습니다. 그 이후로 장미,모란,제라늄,금잔화 및 장식물과 같은 이중 꽃은 정원 식물로 수요가 많고 가치가 있습니다.

흰 꽃
이중 꽃이 피었습니다. 플리커와 위키 미디어 공용에서 스테이식에 의해 사진.

우리는 이제이 모든 꽃들(그리고 더 많은 것)이 유전 적 돌연변이라는 것을 알고 있습니다. 우리가 탐내는 여분의 꽃잎은 실제로 돌연변이 된 성기입니다. 테오프라스토스의 관찰에서 이 꽃들이 어떻게 그렇게 아름다워졌는지에 대한 과학적 이해까지 수천 년이 걸렸습니다.

18 세기 후반 독일의 작가이자 시인 괴테는 돌연변이가 꽃이 어떻게 발달했는지를 연구하는 데 사용될 수 있다는 것을 인정했다. 괴테는 바이마르 법정에서 복무하는 동안 식물학에 관심을 가졌으며 나중에 1780 년대 후반에 이탈리아에서 여러 종류의 식물상을 관찰했습니다. 그는 모든 식물의 하나의 통합 신체 부분이 있다고 믿게되었다,잎,그는 자신의 정액 1790 종이에 배치,”식물의 변태.”

어떤 꽃을 열면 괴테가이 아이디어를 어디서 얻었는지 알 수 있습니다. 대부분의 꽃에는 4 개의 동심원,중첩 된 장기 원이 포함되어 있습니다. 이 청사진 내의 위치에 따라보고있는 기관을 식별 할 수 있습니다. 외부 소용돌이에서 안 소용돌이에 기관은 입니다: 꽃받침(일반적으로 녹색과 잎 모양),꽃잎(일반적으로 화려하고 매력적인),수술(남성 생식 기관 및 꽃가루 생산자),그리고 마지막으로 심필(여성 생식 기관). 심피는 알을 포함하고 수정 후 씨앗을 둘러싸고있는 과일로 자랍니다.

꽃 해부학
꽃의 부분. 2009>

괴테는 이중 장미에 대한 그의 관찰을 바탕으로 꽃의 여러 부분이 모두 동등하다고 제안했으며,이로 인해 장기가 왜 그렇게 쉽게 서로 전환되었는지를 설명했다. 생물 학자들은 괴테의 이론에 대해 혼합 된 반응을 보였다. 어떤 사람들은 그를 형태의 아버지로 환영했지만,다른 사람들은 그가 자신의 견해에 부합하기 위해 인위적으로 자연을 구부리려고 노력하고 있다고 믿었습니다.

유전자 수준에서 꽃 장기 발달에 관한 그의 이론을 실험적으로 검증하는 데 거의 200 년이 걸렸다. 그러나 과학자들은 장미를 사용하지 않았습니다. 그들은 일반적인 길가 잡초로 향했다.

1873 년 알렉산더 브라운은 탈레 유채과 야채라고도 알려진 일반적인 식물 아라비돕시스에서”이중 꽃”돌연변이를 설명했습니다. 1980 년대,과학자들은 식물이 작은 게놈,짧은 생성 시간,쉽게 돌연변이에 대한 요령,그리고 외국 유전자를 차지하고 표현하는 능력 덕분에 유전자 연구에 적합하다는 것을 깨달았습니다.

“이중 꽃”표현형을 가진 아라 비도 시스 돌연변이. 플리커와 위키 미디어 공용에서 다니엘 오캄포 사진.

1980 년대 아라비돕시스 탈리아나와 안티리눔 마주스의 작업 덕분에 우리는 괴테가 수세기 전에 묻기 시작한 질문에 마침내 답을 얻었습니다. 우리는 이제 네 가지 종류의 유전자가 겹쳐서 네 가지 꽃 기관을 형성한다는 것을 알고 있습니다. 장기 변형은 꽃의 각 장기 정체성이 특정 단백질 조합의 존재에 의해 지정되기 때문에 발생합니다. 조합을 변경하고 생성 된 장기를 변경하십시오.

1991 년에 발표 된 독창적 인 논문에서 아라비돕시스 탈리아나에 대한 연구는 정상 및 비정상 꽃이 어떻게 발달하는지에 대한 우리의 이해를 심화시켰다. 잘 알려진 알파벳 모델은이 논문에서 등장,꽃의 유전학 및 개발을 연결하는 연구 분야의 시작을 표시.

연구자들이 4 개의 유전자에서 다양한 변이를 시험했을 때,그들은 꽃의 장기에서 엄청난 물리적 변화를 발견했다. 하나의 돌연변이에서,꽃받침은 심피로 개발 또는 잎과 꽃잎 수술로 개발. 한 유전자에서 돌연변이의 두 가지 버전 꽃받침으로 개발 하는 꽃잎,그리고 심피로 개발 하는 수술 발생. 세 번째 유전자의 또 다른 두 가지 돌연변이로 인해 수술은 꽃잎으로 발전했고 완전히 새로운 꽃은 심피로 발전했습니다.

그들의 단일 돌연변이 라인에서 수집 된 데이터에 기초하여,저자들은 꽃받침이 클래스 유전자에 의해서만 형성되고,꽃잎은 에이와 비 유전자의 중첩에 의해,수술은 비와 씨 유전자에 의해,그리고 심피는 씨 단독으로 형성되는 모델을 제안했다.

꽃 기관과 그들을 정의하는 유전자 클래스,적응(보먼,1991). 이중 및 삼중 돌연변이 예에서 여분의 장기의 존재는 중심에서 추가 꽃의 성장을 나타냅니다. 클레어 미더스

이 모델을 사용하여 그들은 여러 종류의 유전자에서 돌연변이를 가진 식물을 만들 경우 무엇을 볼 것인지 예측했습니다. 그들은 서로 다른 돌연변이를 가진 식물을 함께 교차시켜”이중”또는”삼중”돌연변이 선을 생성했습니다. 그 돌연변이 선은 유전자가 소용돌이를 가로 질러 기능한다는 것을 확인했습니다. 비와 씨 유전자가 없으면 하나의 유전자만 발현되고 꽃의 모든 소용돌이는 꽃받침으로 발달한다. 없이고 C 유전자 없는 꽃 유전자 id 외부에서 가마,그래서 거기에 잎뿐만 아니라,아무 꽃잎. 두 번째 및 세 번째 나선 부에 하이브리드 꽃잎/수술의 개발에 이르게 씨 유전자의 부재는 심피의 대신에 앞으로 나선 부에 다른 꽃의 개시에 이르게. 그들의 결과에 기초하여,저자들은 이러한 유전자가 꽃의 장기 정체성에 필수적이라고 결론 지었다.

시간이 지남에 따라 다른 꽃 계통이 신체 계획을 조정하고 조정했습니다. 그러나 알파벳 모델은 여전히 오늘날 존재하는 30 만 종의 꽃 피는 식물,심지어 기본 계획에서 급진적 인 출발을 한 식물에 적합합니다.

내가 연구하는 식물인 콜럼바인(수족)은 4 개가 아닌 5 개의 소용돌이를 가지고 있다. 그것은 수술과 심피의 사이에,기관의 다른 유형,스태미노듐을 가진 추가 소용돌이를 진화시켰다.

해 부 꽃 봉 오리의 주사 전자 현미경 이미지. 꽃받침,꽃잎 및 3 개의 수술을 제외한 모든 수술이 제거되었습니다. 표시된 기관은 아퀼레지아의 심피를 둘러싼 스타미노디아의 소용돌이입니다. SEM 이미지에 의해 클레어 Meaders

에 Aquilegia,중복 B 클래스의 유전자에 대해 허용되는 여러 사본의 유전자를 분배,작업 진화하는 새로운 기능. 전통적으로 비 유전자는 꽃잎과 수술로 표현됩니다. 아퀼레지아에서는 비 유전자의 한 사본이 주로 꽃잎으로 표현되고,한 사본은 수술에 특이 적이며,한 사본은 완전히 새로운 소용돌이 인 스타미노듐을 만들기 위해 남겨졌습니다.

아퀼레지아의 스타미노디아의 스캐닝 전자 현미경 이미지. 고대 철학자부터 18 세기 시인까지 오늘날까지 우리는 꽃이 어떻게 발전하는지 이해하는 데 먼 길을 왔습니다. 원뿔에서 물려받은 이 하나의 보편적인 신체 계획의 돌연변이가 어떻게 오늘날 우리가 볼 수 있는 꽃의 놀라운 다양성으로 이어지는지를 배우는 것은 특히 흥미로웠습니다. 그러나 우리는 여전히 배울 것이 많습니다. 향후 30 년간의 식물 생물학 연구는 우리가 존경하는 아름다움과 그 아래에있는 유전자 코드 사이의 완전히 새로운 연관성을 밝혀 줄 것입니다.

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