New Evidence on Endopolyploidy in Differentiated Plant Tissues
1952; University of Florence; Volume: 4; Issue: 2 Linguagem: Italiano
10.1080/00087114.1952.10797537
ISSN2165-5391
Autores Tópico(s)Chromosomal and Genetic Variations
ResumoSUMMARY1) Experimental mitosis stimulation in the differentiated root tissues in some species of Monocotyledons was obtained by treatment with some concentrations (generally, from 10 to 50 p. p. m.) of sodium 2,4-dichlorophenoxyacetate.2) In Tables I and II the percentages of polyploid mitoses in the cortex tissue in some of the species investigated herein are reported. In addition, a survey of the distribution of polyploidy in the various tissue layers in the roots of the species examined is given in the text.3) Polyploid cells showed 4n and 8n mitoses with « pairs » and « groups of four » chromosomes respectively. Only in one root in Bellevalia romana polyploid mitoses with single chromosomes, indicative of a second mitotic cycle in differentiated cells, were observed.A detailed description of the course of both 4n and 8n mitoses in differentiated root cells in the species studied is reported. The greatest variability in the behaviour of both centromere and relational coiling in 4n mitoses was observed in the roots of Allium yunnanense. Spontaneous chromosome aberrations were met with in differentiated cells in both Allium yunnanense and Nothoscordum fragrans.4) In Galtonia candicans and Bulbinella Hookeri, notwithstanding the very intense pericyde stimulation for the production of lateral roots, mitosis stimulation in adult tissues was practically absent.5) The present observations are discussed in connection with our present knowledge on endopolyploidy and tissue differentiation and function. It is assumed that tetraploidy and octoploidy in differentiated tissues are the result of. respectively, a double and a triple chromosome reproduction in the resting stage, giving rise to « diplo » and « quadruplochromosomes ». The reasons for preferring the term « endopolyploidy » to « polyteny » are presented, with reference to a possible occurrence of an « endomitosis in a despiralized stage », as suggested by Geitler (1948).6) The following other points are also discussed: a) the chimerical constitution of differentiated plant tissues, 2n, 4n, 8n and probably higher polyploid nuclei occurring in different proportion in different tissues and in one and the same tissue in different species (or individuals in one species); b) the possible connection between size and shape of nuclei in adult tissues on one side and degree of « ploidy » on the other; c) the occurrence of spontaneous chromosome aberrations in differentiated cells and the possible significance of metabolites or some of their derivatives in the origin of the aberrations (cf. D'AMATO 1950 b).RIASSUNTO1) L'A. ha studiato la costituzione citologica dei tessuti differenziati della radice in alcune Monocotiledoni, per mezzo di mitostimolazione sperimentale con soluzioni a varia concentrazione (generalmente da 10 a 50 mgr/1) di 2,4-diclorofenossiacetato di sodio.2) In Galtonia candicans e Bulbinella Hooheri, nonostante la intensissima stimolazione dell'assisa rizogena (periciclo), non si è praticamente ottenuta mitostimolazione in nessuno dei tessuti differenziati radicali. Nelle rimanenti specie la mitostimolazione delle cellule adulte è apparsa più o meno intensa ed è stato possibile uno studio della distribuzione della diploidia e poliploidia nei vari strati della radice. Queste osservazioni hanno permesso di confermare quanto era stato dapprima messo in evidenza da D'AMATO e AVANZI (1948) nella radice di Allium Cepa e successivamente da altri Aa. in altre specie. Particolare attenzione è stata dedicata al tessuto parenchimatico della corteccia, sulla cui costituzione citologica vengono riportati numerosi dati nelle Tabelle I e II.3) Le mitosi 4n ed 8n sono state sempre trovate fornite di « paia » e di « gruppi di 4 » cromosomi rispettivamente. Solo in una radice in Bellevalia romana si sono osservate mitosi poliploidi a cromosomi semplici, indicanti un secondo ciclo mitotico in cellule adulte mitostimolate sperimentalmente (fatto finora ignoto nella letteratura).E' stato descritto il corso delle mitosi 4n ed 8n dalla profase iniziale alla meta-anafase nelle varie specie, prendendo in particolare considerazione il comportamento dei centromeri e dell'avvolgimento spiralico reciproco (« relational coiling ») fra cromosomi e, talora, anche fra cromatidi.Nelle mitosi 4n di Allium yunnanense si è così messa in evidenza la più grande variabilità di comportamento dei centromeri e del « relational coiling » oggi nota per mitosi 4n in nuclei realizzati per un meccanismo di endopoliploidizzazione.4) Mutazioni cromosomiche spontanee, del tipo di quelle scoperte da D'AMATO e AVANZI (1948) in Allium Cepa, sono state ritrovate nelle cellule differenziate della radice di Allium yunnanense e Nothoscordum fragrans.5) I risultati conseguiti con la presente ricerca vengono discussi sulla base delle nostre attuali conoscenze sulla endopoliploidia e sulla differenziazione e funzionalità dei tessuti vegetali.Si ritiene che i nuclei 4n e 8n tessuti differenziati siano rispettivamente il risultato di una doppia e tripla riproduzione cromosomica nel nucleo quiescente originante « diplo- » e « quadruplocromosomi » (= cromosomi a 4 e a 8 cromatidi tenuti riuniti da un centromero indiviso) e si espongono le ragioni per le quali si preferisce il termine « endopoliploidia » a quello, che sembrerebbe più appropriato, di « politenia ». Fra le varie ragioni esposte a giustificare il termine « endopoliploidia », si dà particolarmente peso al problema della « endo-mitosi a fasi despiralizzate » (GEITLER 1948), di cui si considerano criticamente le possibilità di realizzazione in un tessuto differenziato.6) Vengono discussi anche i seguenti altri problemi: a) la evidente costituzione chimerica dei tessuti differenziati vegetali, a causa della contemporanea presenza di nuclei 2n, 4n, 8n, e forse più altamente poliploidi, in diversi tessuti di una stessa specie o in uno stesso tessuto in specie diverse o, ancora, in diverse radici di una stessa specie: b) la difficoltà di ottenere una sicura correlazione fra dimensioni e forma dei nuclei quiescenti nei tessuti differenziati da una parte e grado di « ploidia » dall'altra, come mostrato chiaramente da 2 esempi presi dallo studio citologico della radice di Allium Cepa (D'Amato & Avanzi 1948; Therman 1951); c) la presenza di aberrazioni cromosomiche spontanee nelle cellule adulte e la loro possibile interpretazione come il risultato di una azione mutagena « chimica » da parte di metaboliti (o loro derivati) presenti nel corpo vegetale [cfr. D'Amato (1950 6) per la impostazione generale del problema dell'insorgenza spontanea di mutazioni].
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