Двойное оплодотворение и его значение

РАЗМНОЖЕНИЕ РАСТЕНИЙ.

ОПЫЛЕНИЕ. ОПЛОДВОРЕНИЕ.

СЕМЯ. ПЛОД.

Размножение растений.

Размножение – это процессувеличения числа особей определенного вида. Это необходимое свойство жизни, присущее всем организмам и обеспечивающее продление существования вида.

У растений различают два типа размножения – бесполое и половое.

Бесполое размножение – это размножение, происходящее без участия половых клеток и полового процесса. В бесполом размножении различают два способа: вегетативное размножение и размножение с помощью спор.

Вегетативное размножение – это отделение частей тела от материнского растения и развитие из него самостоятельных (дочерних) организмов. Вегетативное размножение может происходить естественным путем или может быть вызвано искусственно человеком.

Естественное вегетативное размножение у некоторых растений (например одноклеточные зеленые водоросли) чаще осуществляется путём деления, у грибов – почкованием (дрожжи) или участками мицелия (шляпочные грибы), у лишайников – частями таллома, у высших растений – частями вегетативных органов (корень, стебель, лист), но чаще видоизменёнными вегетативными органами – корневищами (пырей), клубнями (картофель), луковицами (лук, тюльпан), корневыми отпрысками (малина, вишня, слива), усами (земляника). Естественное вегетативное размножение свойственно почти всем многолетним растениям и основано на их способности к регенерации. Возникающее в данном случае вегетативное потомство одной особи называется клоном и является точной генетической копией материнского организма.

Искусственные способы вегетативного размножения включают все естественные, а также размножение черенками (стеблевые – смородина, корневые – малина, листовые –бегония), делением куста (флоксы), прививкой черенками и почкой (груша, яблоня, роза, сирень), отводками (крыжовник, фундук.).

Вегетативное размножение культурных растений применяется уже многие столетия. В современной практике используются новый эффективный метод культуры тканей – микроразмножение (микроклональное размножение), которое основано на получении посадочного материала из клеток верхушечной меристемы. Этот метод позволяет из одного растения в течение года получать к нужному сроку тысячи растений, обладающих признаками материнского и свободных от вирусной и другой инфекции. Таким образом получают посадочный материал овощных, плодовых и декоративных растений.

Достоинства и преимущества вегетативного размножения перед половым размножением заключаются:

– в сохранении свойств материнского растения (так если растение обладает высокими декоративными качествами, то для сохранения этих качеств у последующих поколений его размножают только вегетативным способом),

– лёгкость размножения,

– высокая скорость размножения.

Размножение с помощью спор происходит благодаря развитию у некоторых растений особых, специализированных клеток – спор. Такое размножение свойственно водорослям, моховидным, плауновидным, хвощевидным и папоротниковидным. Споры – это специализированные клетки, способные в благоприятных условиях среды прорастать и образовывать новые (дочерние) растения.

Половое размножение – это размножение, при котором происходит слияние женских и мужских половых клеток, с образованием зиготы, из которой развивается дочерний организм, который обладает новыми (в сравнении с родительскими) наследственными свойствами.

Половые клетки, называемые гаметами развиваются у двух родительских организмов в разных половых органах. В женских половых органах формируются яйцеклетки. В мужских половых органах образуются мужские половые клетки – неподвижные спермии (у семенных растений) или подвижные, со жгутиком –сперматозоиды (у споровых растений). В связи с этим значение полового размножения заключается в обновлении свойств организмов. Такие организмы с новыми наследственными свойствами, полученными от обоих родителей, имеют больше шансов на выживание.

В простейшем случае у некоторых одноклеточных водорослей, лишенных твердой оболочки, при половом размножении сливаются целые организмы, выступающие в роли гамет. Такой половой процесс, при котором сливающиеся клетки неотличимы друг от друга и являются самостоятельными организмами, называется хологамией. Диплоидная зигота в этом случае обычно сразу же делится мейотически с образованием 4 дочерних гаплоидных одноклеточных организмов.

В зависимости от размера и подвижности гамет, наряду с хологамией, различают несколько типов полового процесса:

– изогамия – когда гаметы, образующиеся в гаметангиях, одинаковы по форме и размеру, а их попарное слияние основано лишь на физиологическом различии (некоторые водоросли и грибы),

– оогамия – когда женская гамета, называемая яйцеклеткой, неподвижна, лишена жгутиков, имеет крупные размеры и большой запас питательных веществ, а мужская гамета, называемая сперматозоидом или спермием – маленькая, подвижная, со жгутиком или без него (у всех высших растений).

Неподвижная яйцеклетка образуется при оогамии в гаметангии, называемом либо оогонием (у водорослей и некоторых грибов), либо архегонием (у мхов, папоротникообразных и голосеменных), либо зародышевым мешком (у цветковых растений).

Сперматозоиды у споровых растений образуются в гаметангиях, называемых антеридиями.

 

Опыление растений

Опылением называется перенос пыльцы с тычинки на рыльце пестика цветка. Различают два основных типа опыления: автогамию, или самоопыление, при котором опыление происходит в пределах одного цветка, и аллогамию (перекрестное опыление) – перенос пыльцы с тычинки одного цветка на пестик другого цветка.

Перекрестное опыление встречается в природе гораздо чаще и обеспечивает генетически более разнообразное потомство. Самоопыление является резервной возможностью опыления в том случае, когда по каким-то причинам (погодные условия, отсутствие опылителя и др.) не произошло перекрестное опыление.

В обоеполых цветках есть различные приспособления, препятствующие самоопылению:

– дихогамия – разновременность созревания тычинок и пестика (более раннее созревание пыльцы называют протерандрией, рыльца – протерогинией);

– гетеростилия (разностолбчатость): у одних цветков тычинки имеют короткие тычиночные нити, а столбик пестика длинный, у других – наоборот.

– самостерильность – неспособность пыльцы прорастать на рыльце пестика того же цветка;

– раздельнополость цветков,

– двудомность растений.

В зависимости от того, как переносится пыльца, выделяют различные типы опыления:

– энтомофилия – опыление с помощью насекомых. Для цветков энтомофильных растений характерны крупные, ярко окрашенные венчики с хорошо развитыми нектарниками.

– анемофилия – опыление растений с помощью ветра. У ветроопыляемых растений цветки обычно мелкие, с плохо развитым околоцветником, пыльца легкая, мелкая.

– орнитофилия – опыление с помощью птиц. Цветки обычно яркие, имеют прочную структуру и выделяют большое количество нектара.

– хироптерофилия – опыление летучими мышами. Цветки раскрываются по ночам, обладают резким запахом.

– гидрофилия – перенос пыльцы водой. Цветки погружены в воду или плавают на поверхности водной глади.

 

Двойное оплодотворение и его значение

У цветковых растений пыльцевое зерно, попав на рыльце пестика, начинает прорастать. При этом его содержимое выпячивается через поры экзины и образует пыльцевую трубку. Между опылением и оплодотворением у разных растений проходит различное время. Ядро клетки пыльцевой трубки и два спермия находятся на растущем конце трубки. Достигнув завязи, пыльцевая трубка направляется к семязачатку и проникает в него чаще всего через микропиле (порогамия), в редких случаях – через халазу (халазогамия). Дальше пыльцевая трубка растет по направлению к зародышевому мешку. Оболочка пыльцевой трубки растворяется – и спермии оказываются внутри зародышевого мешка. Один из них сливается с яйцеклеткой, другой – с диплоидной центральной клеткой. В результате образуются диплоидная зигота и триплоидная клетка, которая дает начало эндосперму. Происходит так называемое двойное оплодотворение – процесс характерный только для покрытосеменных растений. Из оплодотворенного семязачатка впоследствии формируется семя.