Dlaczego hybrydy roślinne są sterylne?

Hybrydy roślinne są wynikiem rozmnażania płciowego między roślinami z dwóch różnych taksonów lub gatunków. Nie wszystkie hybrydy roślinne są sterylne, ale wiele z nich jest. Bezpłodność mieszańców roślinnych jest najczęściej wynikiem poliploidii, która występuje z powodu nieprawidłowego podziału komórek i skutkuje powstaniem więcej niż dwóch zestawów chromosomów w komórkach potomstwa mieszańców. Hybrydy zwykle tworzą się w naturze między blisko spokrewnionymi gatunkami, ale ludzie również celowo produkują sterylne rośliny hybrydowe do celów komercyjnych.

Większość organizmów jest diploidalna, co oznacza, że ​​mają dwa kompletne zestawy chromosomów. Kiedy rośliny mają dodatkowe zestawy chromosomów, są poliploidami. Poliploidalność jest wynikiem wypadków podczas podziału komórek. Komórki muszą się dzielić, aby wytworzyć gamety (jaja i plemniki), a gdy zdarzy się wypadek, dodatkowe zestawy chromosomów mogą stworzyć stan poliploidalny u potomstwa hybrydowego.

Rośliny hybrydowe są bezpłodne, gdy mają nieprawidłową liczbę chromosomów (co wynika z poliploidii). Jeśli roślina ma nieparzystą liczbę par chromosomów, nie może wytworzyć zrównoważonych gamet (jajek lub plemników) i nie będzie w stanie wyprodukować żywotnego potomstwa.

Hybrydyzacja w roślinach niekoniecznie jest szkodliwa. W rzeczywistości ludzie hodują selektywnie wiele roślin w celu stworzenia potomstwa hybrydowego, ponieważ hybrydyzacja może czasami poprawić produkcję nasion lub owoców lub odporność na choroby. Hybrydy często wykazują również większe i bardziej błyskotliwe kwiaty niż gatunki rodzicielskie. Sterylne hybrydowe rośliny owocowe są celowo produkowane w celu produkcji owoców bez nasion do celów komercyjnych.

Nie wszystkie hybrydy roślinne są sterylne. Hybrydy poliploidalne zwykle tworzą się w naturze w roślinach, a rośliny hybrydowe mogą być płodne, gdy zostaną skrzyżowane z innymi roślinami polipoidalnymi o parzystej liczbie chromosomów. Aby rośliny były płodne, muszą być w stanie wytwarzać w swoich komórkach gamety o zrównoważonej liczbie chromosomów.

Według książki „Dlaczego ewolucja jest prawdziwa” z 2009 r. hybrydyzacja jest ważnym mechanizmem różnorodności ewolucyjnej roślin. Poliploidalność roślin jest ważnym mechanizmem specjacji sympatrycznej, czyli rozgałęziania się nowych gatunków od przodków na tym samym obszarze geograficznym. Poliploidalność powoduje izolację reprodukcyjną z populacji rodzicielskiej, co oznacza, że ​​rośliny poliploidalne nie mogą kojarzyć się z roślinami rodzicielskimi. Z biegiem czasu izolacja reprodukcyjna w połączeniu z naturalnym tempem mutacji genetycznych, które występują we wszystkich organizmów, może skutkować pojawieniem się nowego gatunku rośliny, który jest genetycznie odmienny od gatunki przodków.