De hondsroos (Rosa canina), de wilde rozensoort, heeft een pentaploïd genoom met 35 chromosomen. Hij heeft een oneven aantal chromosomen, maar kan zich seksueel voortplanten dankzij een unieke vorm van celverdeling "Canina-meiose" genoemd, waarbij slechts twee sets chromosomen een regelmatige meiotische deling ondergaan, terwijl de rest van de 21 chromosomen asymmetrisch door de eicel wordt behouden. Bevruchting van de tetraploïde eicel door het haploïde stuifmeel resulteert in pentaploïde nakomelingen. Het mechanisme achter deze asymmetrische meiose die bij dogrose wordt gezien, was onbekend. In een recente studie ontdekten onderzoekers dat de grootte van de centromeren een doorslaggevende rol speelt bij de vraag of een chromosoom bivalent wordt of ongepaard blijft. Chromosomen met een kleinere centromeergrootte vormen paren en delen symmetrisch, terwijl chromosomen met een grotere centromeergrootte ongepaard blijven en door de eicellen worden behouden. Dit is belangrijk voor de plantenveredeling, omdat het maken van geschikte veranderingen in de centromerengrootte zou betekenen dat een gewenst chromosoom wordt geërfd.
Het aantal chromosomen bij de nakomelingen moet gelijk blijven aan dat van hun ouders voor de continuïteit en integriteit van de genenpool. Om dit te garanderen, ondergaan de gonaden in de meeste hogere dieren en planten een symmetrische meiotische celdeling, wat resulteert in de productie van haploïde gameten met een gelijk aantal chromosomen (n), zodat het oorspronkelijke diploïde aantal (2n) in de zygote wordt hersteld na bevruchting van de eicel door de mannelijke gameet. Mensen hebben bijvoorbeeld 23 paren (2n = 46) chromosomen. Meiosedeling in gonaden produceert symmetrisch haploïde eicellen en spermacellen met (n = 23), zodat het oorspronkelijke diploïde aantal (2n = 46) in de zygote wordt hersteld na bevruchting. Dit is het geval bij de meeste seksueel voortplantende soorten planten en dieren. Zij hebben een even aantal chromosomen. De seksuele voortplanting bij de hondsroos is echter uniek.
De hondsroos (Rosa canina), de veel voorkomende klimroos, heeft een pentaploïd genoom, namelijk vijf sets chromosomen, elk met zeven chromosomen. De plant heeft een oneven aantal chromosomen, in totaal 7, maar kan zich toch seksueel voortplanten dankzij een asymmetrische vorm van meiotische celdeling, genaamd "Canina meiose", waarbij slechts twee sets (=35) chromosomen bivalente cellen vormen en een regelmatige meiotische deling ondergaan, terwijl de rest van de chromosomen (=14) door de eicel worden vastgehouden.
Bij de meiose van Canina blijven sommige chromosomen ongepaard (univalent), terwijl andere paren vormen (bivalent). De ongepaarde chromosomen worden tijdens de spermatogenese geëlimineerd, wat resulteert in een haploïde stuifmeelkorrel met alleen de bivalente chromosomen. Bij de oögenese daarentegen, wordt de eicel gevormd. cel Ontvangt één set bivalente chromosomen en alle 21 ongepaarde chromosomen, waardoor de eicel tetraploïde wordt. Bevruchting van de tetraploïde eicel door het haploïde stuifmeel (met de bivalente chromosomen) herstelt het pentaploïde (5n) genoom in de nakomelingen. De nakomelingen van de dogrose zijn dus grotendeels gekloond en deels seksueel vermeerderd. Deze unieke vorm van voortplanting is al een eeuw bekend, maar het mechanisme ervan was onbekend.
In een recente studie onderzochten onderzoekers hoe gericht transport van de ongepaarde chromosomen naar de eicellen plaatsvindt tijdens de oögenese in dogrose. Ze ontdekten dat de centromeren van de chromosomen hierbij betrokken waren. Grotere centromeren werden voornamelijk aangetroffen in ongepaarde chromosomen, terwijl bivalent vormende centromeren verrijkt waren met retrotransposons. Er zijn aanwijzingen dat de centromeren van een chromosoom bepalend zijn voor de vraag of het chromosoom bivalent wordt of ongepaard blijft om in de eicel te blijven tijdens asymmetrische oögenese. Chromosomen met kleine centromeren vormen bivalenten en ondergaan een symmetrische deling, terwijl chromosomen met grote centromeren ongepaard blijven en asymmetrisch in de eicel blijven. Dit is belangrijk voor de plantenveredeling, omdat het aanbrengen van geschikte veranderingen in de centromeren zou leiden tot overerving van een gewenst chromosoom.
***
Referenties:
- Lunerová J., et al. 2020. Asymmetrische canina-meiose gaat gepaard met de expansie van een pericentromere satelliet in niet-recombinerende univalente chromosomen in het geslacht Rosa. Annals of Botany, Volume 125, Nummer 7, 4 juni 2020, Pagina's 1025–1038, Gepubliceerd: 25 februari 2020. DOI: https://doi.org/10.1093/aob/mcaa028
- Herklotz, V., Zhang, M., Nascimento, T. et al. Bimodale centromeren in pentaploïde dogroses werpen licht op hun unieke meiose. Nature (2025). Gepubliceerd op 18 juni 2025. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09171-z
- Max-Planck-Gesellschaft. DRIVE TO SURVIVE: De schijnbaar onmogelijke reproductie van dogroses draait om een centromeertruc. Geplaatst op 18 juni 2025. Beschikbaar op https://www.mpipz.mpg.de/pr-marques-2025-06-en
***
