- Korzyści z podwójnego zapłodnienia
- Podwójne zapłodnienie u roślin okrytonasiennych
- Brak podwójnego zapłodnienia u nagonasiennych
Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Podwójne nawożenie jest konieczne, aby rośliny kwitnące zawiązały nasiona. U nagonasiennych proces tworzenia nasion przebiega nieco inaczej. W wyniku ewolucji okrytozalążkowe flory, które nabyły mechanizm podwójnego zapłodnienia, uzyskały pewne przewagi nad innymi typami roślin.
Korzyści z podwójnego zapłodnienia
Podwójne zapłodnienie u roślin powstało w procesie ewolucyjnym i zapewniło im jednocześnie kilka korzyści.Gatunki kwitnące miały możliwość stworzenia rezerwy odżywczej zarodka na najwcześniejszych etapach jego rozwoju. Podczas gdy nagonasienne zużywają duże ilości zasobów na ten proces, zalążki nie mają zapasu składników odżywczych.
W przypadku podwójnego zapłodnienia endosperma triploidalna rozwija się szybciej i rozwija się tylko wtedy, gdy uformował się zarodek nasienny. U nagonasiennych proces jest zupełnie inny, wydają środki na budowę bielma nawet wtedy, gdy zarodek jest nieobecny.
Podwójne zapłodnienie u roślin okrytonasiennych
W procesie zapłodnienia roślin kwitnących (okrytonasiennych) bierze udział gametofit żeński składający się z worka zarodkowego znajdującego się w słupku oraz gametofitu męskiego - pyłku powstającego w pylniku.
Powstawanie męskich gamet
Materiałem budulcowym gametofitu męskiego są komórki macierzyste, które zaczynają się dzielić i tworzą haploidalne mikrospory. Później mikrospory przekształcają się w ziarna pyłku. Z góry takie ziarno jest pokryte podwójną skorupą, która chroni je przed wpływami zewnętrznymi.
Komórki wegetatywne i generatywne są zamknięte w środku. Pyłek w końcu dojrzewa w pylnikach, zanim kwiaty zakwitną. W końcowej fazie skorupa komory pyłkowej zostaje rozerwana, pyłek się wysypuje.
Powstawanie gamet żeńskich
W słupku powstają gamety żeńskie. Tworzą się tutaj zalążki, których liczba jest różna w różnych roślinach. Powstawanie zalążka następuje z wyrostków ściany jajnika. Wewnątrz zalążka powstaje haploidalna megaspora i 3 ukierunkowane ciała, które później obumierają.
W procesie podziału jądra megaspory powstaje woreczek zarodkowy. Dojrzały gametofit żeński to formacja składająca się z 6 komórek haploidalnych i 1 diploidalnej.
Proces zapylania
Podczas zapylania pyłek jest przenoszony w taki czy inny sposób na znamię słupka.Zgodnie z metodą zapylania rośliny dzielą się na 2 grupy. U gatunków samozapylających zapylanie następuje pyłkiem z tego samego kwiatu. Zapylenie krzyżowe polega na przenoszeniu ziaren pyłku z jednego otwartego pąka do drugiego.
W zapylaniu kwiatów pomaga wiatr, pyłek mogą przenosić owady i zwierzęta. Przy uprawie roślin uprawnych czasami zapylanie musi być przeprowadzane sztucznie.
Sekwencja podwójnego zapłodnienia
Gametofity żeńskie i męskie biorą udział w produkcji enzymów i hormonów niezbędnych do zapłodnienia. Piętno słupka zawiera aminokwas tryptofan, a pyłek zawiera enzym, który przekształca go w auksynę hormonu wzrostu. Kiedy pyłek uderza w słupek, uruchamiane są procesy sprzyjające kiełkowaniu pyłku, w wyniku czego powstaje łagiewka pyłkowa.
Następna sekwencja to:
- Komórka generatywna dzieli się, tworząc dwa plemniki.
- Plemniki przemieszczają się wzdłuż uformowanej łagiewki pyłkowej stopniowo, w trakcie jej wzrostu.
- Średnica rurki wzrasta od znamienia do jajnika.
- Po dotarciu do jajnika łagiewka pyłkowa przenika do zalążka, a następnie do woreczka zarodkowego.
- Następnie główka łagiewki pyłkowej pęka, uwalniając plemniki do woreczka zarodkowego.
- Jeden plemnik łączy się z komórką jajową, a drugi z centralną diploidalną komórką woreczka zarodkowego.
W przyszłości te formacje komórkowe biorą udział w tworzeniu nasion.
Równocześnie z zapłodnieniem w tkankach dochodzi do syntezy auksyn, co prowadzi do wzrostu zalążni i dalszego powstawania owoców i nasion. Okres między zapyleniem a zapłodnieniem może wynosić od 15 minut do kilku godzin, dni, a nawet miesięcy. Proces podwójnego zapłodnienia został odkryty i szczegółowo opisany przez rosyjskiego botanika S.G. Navashin.
Okrytozalążkowe to największa grupa. Ich cechą wyróżniającą jest obecność owocni wokół nasion. Zgodnie z klasyfikacją rośliny okrytozalążkowe dzielą się na jednoliścienne i dwuliścienne. Przykładami takich roślin są lilie, zboża, psiankowate, krzyżowe, różowate, strączkowe, astrowate.
Brak podwójnego zapłodnienia u nagonasiennych
Grupa nagonasiennych obejmuje niewielką liczbę gatunków. Otrzymali przedrostek holo-, ponieważ nasiona powstają w zalążkach leżących na powierzchni, a nie ukrytych. Rośliny nagonasienne nie mają zamkniętych pojemników na nasiona. Do tej grupy należą drzewa i krzewy iglaste (świerk, tuja, sosna, jałowiec).
Nagonasienne nie charakteryzują się podwójnym zapłodnieniem. Proces zapylania w tym przypadku zachodzi wyłącznie za pomocą wiatru.Jest to poprzedzone tworzeniem się na roślinie szyszek męskich i żeńskich. Na szyszkach żeńskich dojrzewają zalążki, a na szyszkach męskich tworzą się woreczki pyłkowe, w których dojrzewa pyłek.
Po uderzeniu ziaren pyłku wraz z wiatrem w żeńską szyszkę następuje zapylanie. Łuski są sklejone żywicą i zamknięte. Proces dojrzewania plemników trwa około roku. W rezultacie jeden z nich połączy się z jajkiem, a drugi zginie. Po około 1,5 roku szyszka zmienia kolor i sztywnieje, po czym otwiera się uwalniając nasiona. Od momentu zapylenia do utraty nasion mija 2-3 lata.
Za pomocą mechanizmu podwójnego zapłodnienia natura usprawniła proces rozmnażania roślin kwitnących, czyniąc go możliwie najszybszym. Rośliny nagonasienne są na niższym etapie ewolucyjnym, proces powstawania nasion jest u nich znacznie wolniejszy.