אי-סבילות עצמית (self-incompatibility, SI) היא קבוצת מנגנונים בצמחים שמונעת הפריה עצמית ורביית קרובים. כשהאבקה מפרט אחד נוחתת על הצלקת של אותו צמח או צמח גנטית דומה, התהליך יכול להיעצר בשלב של נביטת האבקה, צמיחת נחשון הנביטה (הצינור שגדל מהאבקה), הפריית הביצית או בהתפתחות העובר, וכך לא נוצרים זרעים.
במרכז המנגנון עומד לוקוס אחד שנקרא S (מיקום גנטי). לוקוס זה מכיל שני גנים עיקריים: דטרמיננטה נקבית ובשלה זכרית. כל ווריאציה של הגן נקראת אלל (גרסה של גן). האינטראקציה בין החלבונים שנוצרים מאללים תואמים גורמת לעיכוב התפתחות האבקה.
ב-GSI ההגדרה של אי-הסבילות נקבעת לפי הגנוטיפ של גרגר האבקה עצמו. סוג זה נפוץ במכוסי הזרע, ורבים ממשפחות כמו סולניים, ורדיים וקטניות משתמשות בו.
במשפחת הסולניים הפנוטיפ נעצר אחרי התקדמות קצרה של נחשון הנביטה. הדטרמיננטה הנקבית היא אנזים שנקרא S-RNase. אנזים זה מפרק RNA בתוך גרגר האבקה אם האללים תואמים, וכך הוא עוצר את צמיחת הנחשון ומוביל למוות של גרגר האבקה.
הדטרמיננטה הזכרית בקבוצה זו היא חלבון מקבוצת F-box בשם PiSLF. חלבונים אלה בדרך כלל עוזרים לסמן חלבונים אחרים לפירוק. נראה ש-PiSLF מסייע בהסרת מולקולות S-RNase זרות דרך מערכות פירוק התא.
בפרג (Papaver) עצירת האבקה קורה בתוך דקות מרגע הנחיתה. הדטרמיננטה הנקבית היא מולקולה חוץ-תאית קטנה שמבוטאת בצלקת. היא שולחת אות לגרגר האבקה, שגורם לגל של סידן בתוך נחשון הנביטה. שינוי זה משבש את מנגנון הארכת הנחשון, ובעקבותיו צמיחת האבקה נעצרת תוך דקות.
בהמשך משתבשים חלבונים ותהליכים תאיים אחרים. לאחר כמה שעות מתחיל קיטוע DNA ובסופו של דבר התא מת בתהליך דמוי־תכנות־מוות (אפופטוזיס).
ב-SSI הפנוטיפ של האבקה נקבע על ידי הגנוטיפ הדיפלואידי של הצמח שממנו הגיעה האבקה (הספורופיט). כלומר תכונות שתי ההורים משנות את התגובה. צורה זו נמצאת בקבוצות כמו המצליבים (כולל כרוב).
בכרוב דופן גרגר האבקה נושאת חלבוני SCR או SP11, שהן הדטרמיננטות הזכריות. בצלקת מבטאים את הקולטן SRK. כשה-SCR באבקה מתאים ל-SRK בצלקת, הקולטן מעורר תגובה תוך-תאית (כולל זירחון) שמובילה לעצירת האבקה. חלבון נוסף בשם SLG מחזק את התגובה, ו-MLPK מעורב בהעברת האות.
ב-SSI קיימת לעיתים מורכבות של דומיננטיות בין אללים. דפוסי דומיננטיות אלה משפיעים על האפשרות להינשא ולהתפתח, ומגדילים את המגוון הגנטי באוכלוסייה.
ישנם סוגים נוספים פחות נפוצים:
בצמחים הטרוסטיליים יש צורות פרח שונות (לדוגמה פרחים קצרים ואחרים ארוכים). אי-הסבילות מקושרת לצורה הגנטית של הפרח. לרוב קיימים רק שני או שלושה אללים בשוק האוכלוסייה, וכל צורה יכולה להפרות רק צורה אחרת.
במערכת זו, נוכחות אבקה זרה תעדיף הפריה זרה על פני עצמית. אם יש רק אבקה עצמית, היא עדיין יכולה להצליח להפרות. CSI פועלת לעיתים בשלב צמיחת הנחשון, שם נחשוני אבקה זרה מתארכים מהר יותר.
ב-LSI גרגרי אבקה עצמיים נובטים ולעיתים מגיעים לביצית, אך בעקב כך אין חנטה של פירות או העוברים מתנוונים לאחר ההפריה. חלק מהמקרים עלולים להסביר גם תופעות של inbreeding depression, כלומר נזקים גנטיים להפריה עצמית.
הבנת המנגנונים השונים מסבירה מדוע צמחי הפרחים הפכו כה מגוונים ומצליחים מבחינה אבולוציונית.
אי-סבילות עצמית היא דרך של צמחים למנוע הפריה עצמית. הפריה עצמית היא כאשר אבקה מאותו הצמח מפרה את הביצית שלו. בצמחים עם מערכת זו, אבקה עצמית לעיתים נעצרת ולא יוצרים זרעים.
יש גן מיוחד בשם S. כל צמח יש לו גרסאות שונות של הגן, שנקראות אללים. אם אלל האבקה תואם לאלל בצלקת, האבקה עלולה להיעצר.
בצורה זו, הגנוטיפ של גרגר האבקה עצמו קובע אם הוא ייעצר. זה נפוץ ברבים מצמחי הפרחים.
בסולניים (כמו עגבניות ברות-הטבע), יש אנזים בשם S-RNase. אם הוא מזהה אבקה תואמת, הוא מפרק מולקולות בתוך האבקה. זה עוצר את הצמיחה ומונע יצירת זרעים.
בפרג עצירת האבקה מאוד מהירה, בתוך דקות. מולקולה בצלקת שולחת אות לגרגר האבקה. האות משנה את רמות הסידן בתא. השינוי עוצר את צמיחת הנחשון, והאבקה מתה אחר כך.
ב-SSI התגובה נקבעת על ידי הצמח שממנו הגיעה האבקה. זה קורה למשל בכרוב.
בכרוב יש חלבון באבקה בשם SCR (או SP11). בצלקת יש קולטן בשם SRK. כש-SCR מתאים ל-SRK, הם מדליקים תגובה שמעכבת את האבקה.
ישנם עוד סוגים:
בצמחים עם פרחים בצורות שונות, אבקה מפרח אחד מתאימה רק לפרח בצורה אחרת.
כשהאבקה זר ועצמית יחד, האבקה הזרה מצליחה יותר. אם אין אבקה זרה, האבקה העצמית עדיין עלולה להצליח.
במקרים מסוימים האבקה העצמית אפילו נובטת, אך אחר כך אין פירות. לפעמים זה קורה בגלל פגמים גנטיים שנוצרים מהפריה עצמית.
לסיכום, מערכות אלה עוזרות לצמחים להתרבות עם פרט אחר. כך נוצר מגוון גנטי וזרעים חדשים.
תגובות גולשים