Mežrozei (Rosa canina), savvaļas rožu sugai, ir pentaploīds genoms ar 35 hromosomām. Tai ir nepāra skaits hromosomu, tomēr tā var vairoties dzimumceļā, pateicoties unikālai šūnu dalīšanās formai , ko sauc par "Canina meiozi", kurā tikai divi hromosomu komplekti veic regulāru meiotisku dalīšanos, bet pārējās 21 hromosoma olšūnā paliek asimetriski. Tetraploīdās olšūnas apaugļošana ar haploīdiem ziedputekšņiem rada pentaploīdus pēcnācējus. Mehānisms, kas izraisa šo asimetrisko meiozi, kas novērota mežrozēm, nebija zināms. Nesenā pētījumā pētnieki atklāja, ka centromēru izmēriem ir izšķiroša loma, nosakot, vai hromosoma veidos bivalentu vai paliks nesapārota. Hromosomas ar mazāku centromēru izmēru veido pārus un dalās simetriski, savukārt hromosomas ar lielu centromēru izmēru paliek nesapārotas un tiek saglabātas olšūnā. Tas ir nozīmīgi augu selekcijai, jo atbilstošu izmaiņu veikšana centromēru izmēros nozīmētu vēlamās hromosomas mantošanu.
Hromosomu skaitam pēcnācējos jāpaliek tādam pašam kā vecākiem, lai saglabātu gēnu kopas nepārtrauktību un integritāti. Lai to nodrošinātu, lielākajā daļā augstāko dzīvnieku un augu dzimumdziedzeri veic simetrisku meiotisku šūnu dalīšanos, kā rezultātā rodas haploīdas gametas ar vienādu hromosomu skaitu (n), lai pēc olšūnas apaugļošanas ar vīriešu gametu zigotā atjaunotos sākotnējais diploīdu skaits (2n). Piemēram, cilvēkiem ir 23 hromosomu pāri (2n=46). Mejozes dalīšanās dzimumdziedzeros simetriski rada haploīdas olšūnas un spermatozoīdus ar (n=23), lai pēc apaugļošanas zigotā atjaunotos sākotnējais diploīdu skaits (2n=46). Tas attiecas uz lielāko daļu dzimumvairošanās ceļā dzīvojošo augu un dzīvnieku sugu. Tām ir pāra skaits hromosomu. Tomēr dzimumvairošanās mežrozītē ir unikāla.
Suņrozei (Rosa canina), parastajai vīteņrožu sugai, ir pentaploīds genoms, proti, tai ir pieci hromosomu komplekti, katrā komplektā ir 7 hromosomas. Augam ir nepāra skaits hromosomu, kopā 35, tomēr tas var vairoties dzimumceļā, pateicoties asimetriskai meiotiskās šūnu dalīšanās formai, ko sauc par "Canina meiozi", kurā tikai divi hromosomu komplekti (=14) veido bivalentus hromosomu komplektus un veic regulāru meiotisku dalīšanos, bet pārējās hromosomas (=21) paliek olšūnā.
Kanīnas mejozes gadījumā dažas hromosomas paliek nesapārotas (univalentas), bet citas veido pārus (bivalentas). Nesapārotās hromosomas spermatoģenēzes laikā tiek eliminētas, kā rezultātā rodas haploīds ziedputekšņu grauds, kurā ir tikai no bivalentām iegūtās hromosomas. Savukārt oogenezē olšūna saņem vienu no bivalentām iegūto hromosomu komplektu un visas 21 nesapārotās hromosomas, padarot olšūnu tetraploīdu. Tetraploīdās olšūnas apaugļošana ar haploīdiem ziedputekšņiem (ar no bivalentām iegūtajām hromosomām) atjauno pentaploīdo (5n) genomu pēcnācējos. Tādējādi rožaino rožu pēcnācēji galvenokārt tiek klonēti un daļēji vairojas dzimumceļā. Šī unikālā vairošanās forma ir zināma jau gadsimtu, tomēr tās mehānisms nebija zināms.
Nesenā pētījumā pētnieki pētīja, kā dogrožu oogenēzes laikā notiek mērķtiecīga nesapāroto hromosomu transportēšana olšūnās. Viņi atklāja hromosomu centromēru izmēru iesaisti. Lielāki centromēri galvenokārt tika atrasti nesapārotajās hromosomās, savukārt bivalentās hromosomas veidojošajās centromērās bija daudz retrotranspozonu. Pierādījumi liecina, ka hromosomas centromēru izmērs nosaka, vai hromosoma veidos bivalentu hromosomu vai paliks nesapārota, lai asimetriskās oogenēzes laikā tiktu saglabāta olšūnā. Hromosomas ar mazu centromēru izmēru veido bivalentas hromosomas un dalās simetriski, savukārt tās, kurām ir lieli centromēru izmēri, paliek nesapārotas un asimetriski tiek saglabātas olšūnā. Tas ir nozīmīgi augu selekcijai, jo atbilstošu izmaiņu veikšana centromēru izmēros nozīmētu vēlamās hromosomas mantošanu.
***
Norādes:
- Lunerová J. u.c. 2020. Asimetrisku suņu mejozi pavada pericentromēriska satelīta paplašināšanās nerekombinējošās vienvērtīgās hromosomās Rosa ģintī. Annals of Botany, 125. sējums, 7. numurs, 4. gada 2020. jūnijs, 1025.–1038. lpp., publicēts: 25. gada 2020. februāris. DOI: https://doi.org/10.1093/aob/mcaa028
- Herklotz, V., Zhang, M., Nascimento, T. et al. Bimodālie centromēri pentaploīdās dogrožēs atklāj to unikālo meiozi. Nature (2025). Publicēts 18. gada 2025. jūnijā. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09171-z
- Maksa Planka biedrība. IZDZĪVOŠANAS TIKSME: Šķietami neiespējamā mežrozīšu pavairošana ir atkarīga no centromēru trika. Publicēts 18. gada 2025. jūnijā. Pieejams vietnē https://www.mpipz.mpg.de/pr-marques-2025-06-en
***
