Kibuvits (Rosa canina), metsiku roosi taimeliik, omab pentaploidset genoomi 35 kromosoomiga. Sellel on paaritu arv kromosoome, kuid ta suudab suguliselt paljuneda tänu ainulaadsele rakkude jagunemise vormile , mida nimetatakse "Canina meioosiks", kus ainult kaks kromosoomikomplekti läbivad regulaarse meiootilise jagunemise, samas kui ülejäänud 21 kromosoomi jäävad munarakus asümmeetriliselt alles. Tetraploidse munaraku viljastamine haploidse õietolmuga annab tulemuseks pentaploidsed järglased. Selle asümmeetrilise meioosi mehhanism, mida täheldatakse kibuvitsalistel, oli teadmata. Hiljutises uuringus leidsid teadlased, et tsentromeeride suurused mängivad otsustavat rolli selle määramisel, kas kromosoom moodustab bivalentse või jääb paardumata. Väiksema tsentromeeri suurusega kromosoomid moodustavad paare ja jagunevad sümmeetriliselt, samas kui suure tsentromeeri suurusega kromosoomid jäävad paardumata ja jäävad munarakkudesse. See on oluline taimearetuse jaoks, sest sobivate muudatuste tegemine tsentromeeride suurustes tähendaks soovitud kromosoomi pärimist.
Geenivaramu järjepidevuse ja terviklikkuse tagamiseks peab järglaste kromosoomide arv jääma samaks kui vanematel. Selle tagamiseks läbivad enamiku kõrgemate loomade ja taimede sugunäärmed sümmeetrilise meiootilise rakkude jagunemise, mille tulemuseks on haploidsed sugurakud, mis sisaldavad võrdset arvu kromosoome (n), nii et pärast munaraku viljastamist isase suguraku poolt taastub sügootis algne diploidne arv (2n). Näiteks on inimestel 23 paari (2n = 46) kromosoome. Meioosi käigus sugunäärmetes jagunevad sümmeetriliselt haploidsed munarakud ja seemnerakud kromosoomidega (n = 23), nii et pärast viljastamist taastub sügootis algne diploidne arv (2n = 46). See kehtib enamiku suguliselt paljunevate taime- ja loomaliikide kohta. Neil on paarisarv kromosoome. Kibuvitsa suguline paljunemine on aga ainulaadne.
Harilik roniv kibuvits (Rosa canina) on pentaploidse genoomiga – tal on viis komplekti kromosoome, igas komplektis on 7 kromosoomi. Taimel on paaritu arv kromosoome, kokku 35, kuid ta suudab suguliselt paljuneda tänu asümmeetrilisele meiootilisele rakkude jagunemisele, mida nimetatakse "Canina meioosiks". Selles protsessis moodustavad ainult kaks komplekti (=14) kromosoome kahevalentseid kromosoome ja jagunevad regulaarselt, ülejäänud kromosoomid (=21) jäävad munarakku.
Koera meioosi korral jäävad mõned kromosoomid paardumata (univalentsed), samas kui mõned moodustavad paare (bivalentsed). Paaritumata kromosoomid elimineeritakse spermatogeneesi käigus, mille tulemuseks on haploidne õietolmutera, milles on ainult bivalentseid kromosoome. Oogeneesis seevastu saab munarakk ühe komplekti bivalentseid kromosoome ja kõik 21 paardumata kromosoomi, muutes munaraku tetraploidseks. Tetraploidse munaraku viljastamine haploidse õietolmuga (bivalentseid kromosoome omavate kromosoomidega) taastab järglastes pentaploidse (5n) genoomi. Seega kloonitakse dogrose järglased suures osas ja paljunetakse osaliselt suguliselt. See ainulaadne paljunemisvorm on teada juba sajand, kuid selle mehhanism oli teadmata.
Hiljutises uuringus uurisid teadlased, kuidas toimub paardumata kromosoomide sihipärane transport munarakkudesse dogrooside oogeneesi ajal. Nad leidsid, et see mõjutab kromosoomide tsentromeeride suurust. Suuremaid tsentromeere leiti peamiselt paardumata kromosoomides, samas kui bivalentseid kromosoome moodustasid tsentromeerid rohkem retrotransposoone. Tõendid näitavad, et kromosoomi tsentromeeri suurus määrab, kas kromosoom moodustab bivalentseid kromosoome või jääb paarimata kromosoomideks, et neid asümmeetrilise oogeneesi ajal munarakus säilitada. Väikese tsentromeeri suurusega kromosoomid moodustavad bivalentseid kromosoome ja jagunevad sümmeetriliselt, samas kui suure tsentromeeri suurusega kromosoomid jäävad paarimata kromosoomideks ja säilivad munarakus asümmeetriliselt. See on oluline taimekasvatuse seisukohalt, sest tsentromeeride suuruste sobivate muudatuste tegemine tähendaks soovitud kromosoomi pärimist.
***
viited:
- Lunerová J. jt 2020. Asümmeetrilise koera meioosiga kaasneb peritsentromeerse satelliidi laienemine mitterekombineeruvates univalentsetes kromosoomides perekonnas Rosa. Annals of Botany, 125. köide, 7. väljaanne, 4. juuni 2020, lk 1025–1038, avaldatud: 25. veebruar 2020. DOI: https://doi.org/10.1093/aob/mcaa028
- Herklotz, V., Zhang, M., Nascimento, T. jt. Bimodaalsed tsentromeerid pentaploidsetes dogroosides heidavad valgust nende ainulaadsele meioosile. Nature (2025). Avaldatud 18. juunil 2025. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09171-z
- Max-Planck-Gesellschaft. ELLUJÄÄMISE SUUREND: Kibuvitsa näiliselt võimatu paljunemine sõltub tsentromeeri trikist. Postitatud 18. juunil 2025. Saadaval aadressil https://www.mpipz.mpg.de/pr-marques-2025-06-en
***
