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生殖の保証（稔性の保証）は、異系交配の花粉が制限されている場合に、植物が自殖によって完全な種子形成を保証するメカニズムを持っているときに発生します。完全な種子形成を達成するために花粉交配サービスや他の個体からの花粉の異系交配が不十分な場合、潜在的な適応度コストにもかかわらず、自家受粉が有益であると考えられています。この現象は、ダーウィンが自家受粉が一部の植物で一般的であることに気付いた19世紀以来観察されています。[1]花粉の絶え間ない制限は、自動自殖、別名オートガミーの進化を引き起こす可能性があります。これは雑草などの植物で発生し、生殖の保証の一形態です。[2]植物が自家受粉によって生殖の保証を追求すると、遺伝的負荷によるホモ接合性と近親交配弱勢 が増加し、自殖した子孫の適応度が低下します。[3]交配のみを行う植物は、交配する他の植物がないため、新しい地域にうまく定着できない可能性があるため、定着する種は生殖保証のメカニズムを備えていると予想されます。これは、ハーバート・G・ベイカーによって最初に提案され、ベイカーの「法則」または「ルール」と呼ばれているアイデアです。[4]ベイカーの法則は、雑草による拡散や、島嶼の植民地化中に発生するような長距離分散など、多くの状況で生殖保証が植物の定着に影響を与えると予測しています。[5]植物が自家受粉を増やす方向に進化するにつれて、エネルギーは、花の誘引物質などの交配を増やす特性ではなく、種子生産に向けられます。これは、自家受粉症候群として知られる状態です。[2]
進化
生殖の確実性は、遺伝的負荷の除去を促進し[4] [2] 、混合交配システムの発生に寄与するため、自殖の進化の原動力であると考えられています。生殖の確実性をもたらすメカニズムは数多くありますが、最も研究されているのは遅延自殖です。受粉が失敗した場合、遅延自殖によって完全な種子セットを得ることができます。ほとんどの雌雄同体植物は自家和合性があり、つまり自家受粉することができます。花粉媒介者が定期的に十分な異系交配花粉を運んで繁殖を確実にできない場合、生殖の確実性のメカニズムによって自殖が増加し、完全な自殖の進化につながる可能性があります。[2]
メカニズム
生殖保証のメカニズムには以下のものがあります。
遅延自殖
自家受粉を促進するために花の中で葯と柱頭の位置を変えることにより、自家受粉によって繁殖できる植物に見られる一般的な繁殖保証メカニズム。
潜在的自家不和合性（CSI）
隠れた自家不和合性は、異種交配花粉と自家花粉の両方が同じ柱頭に存在する場合、異種交配花粉による受精を促進します。[6] CSIは、異種交配花粉管の成長速度が速いため、異種交配花粉による受精を促進します。生殖の保証は、すべての胚珠の受精を達成するのに十分な異種交配花粉が存在しない場合に発生します。
自殖
遅延自殖と同様に、自殖による受精は花粉媒介者が不足しているときに起こり、繁殖を確実に成功させるための生殖保証の形として進化してきました。[7]
閉鎖花婚
閉鎖花は閉鎖花とともに同じ植物に咲き、その結果、自殖による繁殖の成功を保証する混合交配システムが形成される。[8]
参考文献
- ^ Darwin C (2009). 植物界における交配と自家受精の影響。ケンブリッジ: ケンブリッジ大学出版局。doi : 10.1017/cbo9780511694202.001. ISBN 978-0-511-69420-2。
- ^ abcd Lloyd DG (1979). 「植物の自家受精の選択に影響を与えるいくつかの生殖因子」.アメリカ自然主義者. 113 (1): 67–79. doi :10.1086/283365. S2CID 85354396.
- ^ Busch JW、 Delph LF（2012年2月）。「自家受精の進化に関する仮説としての生殖保証と自動選択の相対的重要性」Annals of Botany。109 （ 3 ）：553–62。doi ：10.1093/aob/mcr219。PMC 3278291。PMID 21937484。
- ^ ab Stebbins, GL (1957). 「極端な環境は生殖の確実性を選択する: 月見草 (Oenothera) からの証拠」. The American Naturalist . 91 (861): 337–354. doi :10.1086/281999.
- ^ Pannell JR、Auld JR、Brandvain Y、Burd M、Busch JW、Cheptou PO、ConnerJK、Goldberg EE、Grant AG、Grossenbacher DL、Hovick SM、Igic B、Kalisz S、Petanidou T、Randle AM、de Casas RR、Pauw A、Vamosi JC、Winn AA (2015年7月)。「ベイカーの法則の範囲」。The New Phytologist 。208 ( 3 ): 656–67。doi : 10.1111/nph.13539。PMID 26192018。
- ^ Kruszewski LJ、 Galloway LF (2006)。「Campanulastrum americanum (キキョウ科) の交雑率の説明: 交配受精と隠れた自家不和合性」。国際 植物科学誌。167 (3): 455–461。doi :10.1086/501051。ISSN 1058-5893。S2CID 85293071 。
- ^ Asande, Lydia K.; Omwoyo, Richard O.; Oduor, Richard O.; Nyaboga, Evans N. (2020年12月). 「パッションフルーツKPF4（Passiflora edulis f. edulis × Passiflora edulis f. flavicarpa）のためのシンプルで高速なアグロバクテリウム媒介形質転換システム」. Plant Methods . 16 (1): 141. doi : 10.1186/s13007-020-00684-4 . PMC 7565748. PMID 33088337 .
- ^ Veena V、Nampy S (2019)。「誘導閉鎖花受粉：Murdannia nudiflora（ツユクサ科）における生殖保証戦略」。植物学。97 （ 10 ）：547–557。doi ：10.1139/cjb-2019-0007。ISSN 1916-2790 。