Alan: Bitki biyolojisi ve genetik · Düzey: İleri IBO
Gametofitlerin oluşumu
Çiçekli bitkilerde erkek gametofit, mikrospor ana hücresinin mayozuyla oluşan haploid mikrospordan gelişir. Olgun polen tanesi türüne göre iki veya üç hücreli olabilir; vejetatif hücre polen tüpünün gelişiminde, generatif hücre ise iki sperm hücresinin oluşumunda rol oynar. Dişi gametofit olan embriyo kesesi, sık işlenen Polygonum tipinde megasporlardan birinin mitozlarıyla gelişir ve olgun aşamada yedi hücre, sekiz çekirdek barındırabilir. Bu embriyo kesesi düzeni bütün çiçekli bitkiler için evrensel değildir. Tohum taslağının diploid integümentleri, döllenme sonrasında tohum kabuğuna katkıda bulunur.
Çift döllenmenin genetik sonucu
Polen tüpünden gelen iki spermden biri yumurta hücresiyle birleşerek zigotu (genellikle 2n); diğeri merkezî hücreyle birleşerek endospermin öncülünü oluşturur. Klasik tipte merkezî hücre iki maternal haploid çekirdek katkısı taşır. Polar çekirdekler sperm gelmeden önce birleşmiş olabilir. Bir paternal katkıyla tipik ploidi 3n olur. Endosperm ploidi farklı üreme sistemlerinde değişebilir. Zigotun nükleer DNA'sı hem maternal hem paternal kökenli olabilirken, tohum kabuğu çoğunlukla maternal sporofit dokusudur. Embriyo, endosperm ve tohum kabuğunun aynı genotipe sahip olduğunu varsaymak temel hatadır. İmprinting, bazı endosperm genlerinin hangi ebeveynden geldiğine göre farklı ifade edilmesiyle ilgili olabilir.
Özgün deney: Diploid dişi bitki AA, diploid polen vericisi aa olsun; A lokusunun nükleer ve Mendelci olduğu varsayılsın. Embriyo genotipi Aa; klasik 3n endospermde A/a kopya bileşimi AAa; integüment kaynaklı tohum kabuğunda AA beklenir. Ancak alel oranının DNA dizilemesinden nasıl ölçüleceği için doku saflığı ve kopya sayısı önemlidir.
Çözümlü IBO problemi
Embriyo ve endospermden alınan ayrı dokularda baba aleli a oranı teorik olarak nedir?
A) Her ikisi %50 B) Embriyo %50, endosperm yaklaşık %33 C) Embriyo %33, endosperm %50 D) İkisi %100 E) İkisi %0.
Yanıt B. Klasik modelde embriyo Aa → a oranı 1/2; endosperm AAa → 1/3. Bu DNA alel kopya oranıdır, transkript ifadesinin oranı değildir. Endospermde imprinting nedeniyle mRNA oranları farklılaşabilir.
Kaynak yönlendirmesi: OpenStax Biology 2e, 32.1–32.2; bitkilerde üreme biyolojisi.
İleri uygulama · Doku genotiplerini sekans okumalarıyla ilişkilendirme
Endospermde maternal ve paternal DNA kopya sayılarının farklılığı, basit örneklerde allel oranlarını etkiler. Ancak örnekleme sırasında diploid tohum kabuğu dokusunun endosperme karışması maternal alelin beklenenden yüksek çıkmasına yol açabilir. RNA-seq'deki maternal fazlalık ise yalnız DNA kopya oranıyla açıklanamaz; imprinting veya izoform düzenlenmesi de rol oynayabilir. Alel-özgül ifade için reciprocal cross (karşılıklı ebeveyn çaprazı) kritik kontroldür.
İkinci analitik soru: Teorik AAa endosperm için 300 DNA okumasında hata ve yanlılık yok varsayılırsa kaçının A ve kaçının a taşıması beklenir? Çözüm: Yaklaşık 200 A, 100 a. Gerçekte PCR yanlılığı, kopya sayısı ve karışan dokular bu oranı saptırabilir.