عملية إنبات حبوب اللقاح هي عندما تهبط حبوب اللقاح على الميسم حيث تنبت الحبوب المتوافقة ويتشكل أنبوب مطول وينمو من خلال فتحة حبوب اللقاح، ويرتبط إنبات حبوب اللقاح ارتباطًا وثيقًا بترطيبها لإنتاج التورم مما يدفع سيتوبلازم حبوب اللقاح إلى البروز من خلال الفتحة لتشكيل أنبوب حبوب اللقاح، كما تنمو أنابيب حبوب اللقاح أولاً داخل نتوء جدار خلية -جدار الخلية البثرية- مما يؤدي إلى ضغط مادي على الخلية، وبعد عبور طبقة البثرية تنمو بعد ذلك في الفراغ بين الخلايا للأنسجة الكامنة، وتنتج المدقة بعد ذلك مركبات توجه أنبوب حبوب اللقاح إلى البويضات حيث تصل إلى الأمشاج الأنثوية.
عملية إنبات حبوب اللقاح
يبدأ التلقيح عندما تهبط حبوب اللقاح على سطح الميسم متوافقة، وتتضمن معالجة الجفاف وهي الخطوة الأولى لتنشيط حبوب اللقاح امتصاص منظم للماء من خلال فتحات الإنبات، ويترافق ترطيب حبوب اللقاح في البداية مع تدفق هائل للأحماض الأمينية خاصةً البرولين والإسترات والكتلاز والنوكلياز والسليولاز والبكتيناز، وتعتبر الأكوابورينات متورطة في امتصاص الماء عندما تحدث تغييرات في بنية الغشاء وإعادة ترتيب الخلايا تحت الخلوية، وتتضمن العمليات الأكثر وضوحًا أثناء معالجة الجفاف تكوين أعداد كبيرة من الحويصلات وقطرات الدهون والفراغات.
في الوقت نفسه تصبح الشبكة الإندوبلازمية مغطاة بالريبوزومات ويزداد نشاط الجهاز التنفسي للميتوكوندريا بسرعة، كما تحتوي حبيبات حبوب اللقاح ثنائية الخلية على ميتوكوندريا بسيطة من الناحية الهيكلية تظهر فيها العديد من الكريستيات أثناء التنشيط، بينما تحتوي حبوب اللقاح ثلاثية الخلايا على ميتوكوندريا عالية التنظيم تتكيف مع مرحلة التنشيط دون مزيد من التطوير، وتشمل الميزات الأخرى للتنشيط تكوين متعدد الرّيبوسومات ونشاط تخليقي للبروتينات والحمض النووي الريبي والتغيرات في الهيكل الخلوي ونشاط الجسيم المشتبك العالي.
في حبوب اللقاح المنشطة يتم التخلص من الأغشية الدقيقة الأكتينية بالفعل تجاه موقع الإنبات، ويتم تحديد دورها الأساسي في نمو أنبوب حبوب اللقاح باستخدام السيتوكالاسين (B) الذي يتسبب في تفتيت الشعيرات الدقيقة ووقف إنبات حبوب اللقاح، ولا يُعرف الكثير عن الأنابيب الدقيقة ودورها في إنبات حبوب اللقاح، ولا يتم تنظيم الأنابيب الدقيقة في مواقع الإنبات المحتملة ولكن تتلاقى بعض الأنابيب الدقيقة القصيرة والمتفرعة حول قاعدة أنبوب حبوب اللقاح الناشئ كطوق، وترتبط الأنابيب الدقيقة بشكل عام بالخلية المنتجة وقبل الإنبات يكون ترتيبها المستقطب مشابهًا لترتيب خيوط الأكتين، وعلى العكس من ذلك فإنّ تعطيل الأنابيب الدقيقة بالمثبطات الدوائية له تأثير ضئيل على إنبات حبوب اللقاح.
كما تحتوي حبوب اللقاح على مكمل مخزّن من الحمض النووي الريبوزي المرسال (mRNAs) الذي يشفر البروتينات اللازمة للإنبات ونمو أنبوب حبوب اللقاح المبكر، وبسبب هذا فإنّ الإنبات ونمو أنبوب حبوب اللقاح المبكر وهجرة نواة الخلية الخضرية في وسط يحتوي على مثبط النسخ أكتينوميسين (D) يحدث بشكل طبيعي، وفي المقابل فإن الهيكسيميد الحلقي وهو مثبط للترجمة له تأثير فوري ومميت على الإنبات ونمو أنبوب حبوب اللقاح، مما يدل على الحاجة إلى تخليق البروتين في نمو أنبوب حبوب اللقاح، ومن المثير للاهتمام أنّ بعض الأنواع لا تتأثر بمثبطات تخليق البروتين مما يشير إلى أنّ مجموعة كاملة من البروتينات اللازمة للإنبات مخزنة في حبوب اللقاح لهذه الأنواع.
نمو أنبوب حبوب اللقاح
بمجرد حدوث تغييرات حرجة معينة في حبوب اللقاح أثناء مرحلتي الترطيب والتنشيط يظهر أنبوب حبوب اللقاح، وخلال هذه العملية تصبح الخلية مستقطبة بشكل كبير مع هجرة العضيات ولا سيما جولجي وأعداد كبيرة من الحويصلات نحو مسام الإنبات والقمة المتنامية، وبالمقارنة مع أنواع حبوب اللقاح ثنائية النواة التي تحتوي على متعدد الرّيبوسومات فإنّ حبوب اللقاح ثلاثية النوى النابتة تشكل عددًا قليلاً جدًا من متعدد الرّيبوسومات ولها نشاط اصطناعي منخفض البروتين، ويشير الإنبات السريع لحبوب اللقاح ثلاثي النوى إلى اكتمال تخليق البروتينات الضرورية أثناء نضوج حبوب اللقاح.
حبوب اللقاح بالإضافة إلى الشعر الجذري والخيوط الفطرية أو الخيط الأولي للطحالب توفر مادة ممتازة لدراسة آليات نمو الخلايا عن طريق تمديد الطرف، ويوفر حبوب اللقاح أيضًا نموذجًا لتحليل المسارات الأيضية وديناميكيات ترسب جدار الخلية والنضج في نوع خلية فردي، وداخل هذا الهيكل الخلوي الأنبوبي يحدث التدفق السيتوبلازمي في نمط محدد يسمى النافورة العكسية، وتقدم أنابيب حبوب اللقاح المتزايدة مثالًا رائعًا على خلايا نمو الأطراف التي يمكن أن تحقق معدلات نمو تبلغ 1 سم / ساعة في الذرة.
يوجد البروتوبلاست فقط في الجزء البعيد من الأنبوب ويتم فصله عن المنطقة القريبة عن طريق الترسيب الدوري لسدادات الكالوز مما يجعل حجم البروتوبلاست ثابتًا تقريبًا، ويرتبط النمو القمي لأنابيب حبوب اللقاح بوجود عدد كبير من الحويصلات في منطقة الطرف المعنية بنقل مواد جدار الخلية إلى الطرف الممتد، وتتبع الحويصلات الإفرازية على طول الهيكل الخلوي للأكتين باتجاه المنطقة القمية، ونمو أنبوب حبوب اللقاح متذبذب ويرتبط بتدفق تذبذب للكاتيونات (+Ca2) و(+H) و(+K) وأنيون (-Cl) ويحدث الاستطالة الدورية لحزم الأكتين القصيرة في القبة القمية بين طرد المواد الاصطناعية التي يتم توصيلها بواسطة نظام تهريب الحويصلات عالي النشاط.
أنشطة ومناطق تحدث في أنبوب حبوب اللقاح
1- الانتشار على طول أنبوب العضيات والأجسام الدهنية وغيرها من الادراج السيتوبلازمية.
2- الإدخال المستمر للعديد من جسيمات السلائف المحتوية على عديد السكاريد في جدار التشكيل عند الطرف المتنامي.
3- الممر الأمامي للنواة الخضرية التي تقع على مسافة ما خلف القمة والهجرة على طول أنبوب الخلية المولدة أو الأمشاج الناتجة عنها.
في عرض البنية التحتية لتنظيم أنبوب حبوب اللقاح يتم التعرف على أربع مناطق مختلفة وهي:
1- المنطقة القمية والمخصبة بالحويصلات.
2- المنطقة دون السطحية المأهولة بالعضيات وخاصة الجسيمات المشتبكة النشطة.
3- المنطقة النووية التي تحتوي على النواة الخضرية والخلايا المشيجية.
4- منطقة فجوة بها فجوات كبيرة مفصولة بسدادات كالوز.
يتم إنشاء منطقة أنبوب حبوب اللقاح والحركات بين الخلايا مباشرة بالاشتراك مع عناصر الهيكل الخلوي، ومن الواضح الآن أنّ نظام الأكتوموسين له دور أساسي في التدفق الخلوي وليس فقط النواة الخضرية والخلايا التوليدية ولكن أيضًا الحويصلات مرتبطة بالميوسين والكينيسين، وتحدث الأنابيب الدقيقة بشكل رئيسي في السيتوبلازم المحيطي في مجموعات محورية وفي القفص الذي يحيط بنواة الخلية التوليدية والحيوانية، وتنتشر الألياف الدقيقة في المنطقة المحيطة بالنواة وبعضها يمتد إلى المناطق القشرية لأنبوب حبوب اللقاح، وإلى جانب ذلك فهي مرتبطة بعناصر الشبكة الإندوبلازمية والفجوات الأسطوانية والحويصلات الجسيمات الشبكية والنواة الخضرية.
اتضحت أهمية الخيوط الدقيقة في التهريب الحويصلي والعمليات المختلفة داخل الخلايا بعد التجارب التي تستخدم مثبطات الهيكل الخلوي مثل السيتوكالاسين (D)، مما أدى إلى تعطيل كل من الألياف القشرية والفتائل الميكروية والقشرة الدقيقة في حين عطل الكولشيسين الأنابيب الدقيقة القشرية فقط.
إنّ تكوين وهيكل جدار أنبوب حبوب اللقاح معقدان، فبالإضافة إلى السليلوز فإن المواد البكتيرية والهيميسليلوز وخاصة طبقة الجانب الداخلي هي أيضًا مكونات لجدار أنبوب حبوب اللقاح، ويُفترض أنّ البكتين ميثيل استيراز المسؤولة عن تشابك البكتين غير المعالج، الذي يتحكم في معدل إنتاج مواقع ربط جدار الخلية لـ (+Ca2) عندما يطلق (+Ca2) الواردة أيضًا (+H)، ويمكن أن يؤدي التحمض الناتج إلى إلغاء تنشيط نشاط الميثيل إستريز وبافتراض استمرار خروج الخلايا، وسيتم دفع الميثيل البكتين غير المعالج إلى منطقة الطرف وسيمدد غشاء البلازما هنا مما يؤدي إلى تمديد الطرف.
تعتمد المعرفة ببيولوجيا أنبوب حبوب اللقاح إلى حد كبير على أنابيب حبوب اللقاح المزروعة في المختبر، وتتفاعل أنابيب حبوب اللقاح بشكل وثيق مع أنسجة الميسم والمصفوفة خارج الخلية وتلعب الأنسجة المنقولة دورًا مهمًا في التعرف على حبوب اللقاح والمدقة، والتفاعلات المتوافقة مضمونة من خلال مسارات متعددة الخطوات تستند إلى عوامل مختلفة، وعلى سبيل المثال البروتينات الغنية بالسيستين والبروتينات السكرية والبكتين والفلافونويد وتدرجات الكالسيوم وحمض جاما الأميني الزبداني، وعلاوة على ذلك فقد تطور فهمنا لنمو أنبوب حبوب اللقاح والتوجيه والإخصاب بشكل كبير من خلال تطوير تقنيات التلقيح والتخصيب في المختبر.
