Статеве розмноження у покритонасінних рослин
Органом статевого розмноження покритонасінних рослин є квітка. Квітка - видозмінений, укорочений, нерозгалужене втечу, призначений для утворення спор і гамет і статевого процесу, що завершується утворенням насіння і плоду.
будова квітки
У квітки розрізняють цветоножку, квітколоже, оцвітина, тичинки і маточки. У деяких квіток окремі частини можуть бути відсутні.
Квітки більшості видів рослин мають і тичинки, і маточки. Такі квітки називають двостатеві (вишня, горох). Квітки, які мають тільки маточки, називають маточковими (жіночими). Квітки, які мають тільки тичинки, називають тичинковими (чоловічими). Залежно від розподілу одностатевих квіток на рослинах розрізняють: однодомні рослини - рослини, у яких на одних і тих же примірниках розташовуються і жіночі, і чоловічі квітки (огірок, кукурудза, дуб); дводомні рослини - рослини, у яких на одних екземплярах розташовуються жіночі, а на інших - чоловічі квітки (кропива дводомна, конопля, обліпиха); багатодомні рослини - рослини, у яких на одних і тих же примірниках зустрічаються як двостатеві, так і одностатеві квітки в різних кількісних співвідношеннях (гречка, деякі види ясена, клена).
Квітконіжка - междоузлие під квіткою. Квітки, позбавлені цветоножки, називаються сидячими (квітки в суцвітті кошик у соняшнику, айстри, кульбаби).
Квітколоже - укорочена стеблевая частина квітки. На ній розташовуються всі інші частини квітки.
Оцвітина - стерильна частина квітки, його покрив. Оцвітина може бути простим (не диференційовані на чашечку і віночок, утвореним сукупністю однорідних листочків, що мають однакові розміри і забарвлення) і подвійним (диференційованим на чашечку і віночок, що відрізняються один від одного розмірами і забарвленням. Простий оцвітина може бути вінчиковидною (освіченою яскраво забарвленими листочками ) або чашечковідним (освіченою зеленими листочками). Квітки, позбавлені оцвітини (верба, тополя), називаються голими.
Чашечка - зовнішня частина подвійного оцвітини, являє собою сукупність чашолистків - видозмінених приквіткових листя. Зазвичай чашолистки мають невеликі розміри і зелене забарвлення. Вони схожі з звичайними листям, але влаштовані простіше.
Розрізняють: раздельнолістную чашечку - чашечку, утворену вільними (незрослими) чашолистками (капуста, жовтець); сростнолістную чашечку - чашечку, утворену частково або повністю зрощеними чашолистками (картопля, тютюн, горох).
Віночок - внутрішня, звичайно пофарбована частина подвійного оцвітини. Являє собою сукупність пелюсток, часто мають яскраве забарвлення. Кількість пелюсток віночка може бути різним. Пелюстки можуть бути більш-менш однаковими (жовтець, яблуня) або відрізнятися розмірами і формою (фіалка, горох). В результаті віночок може бути правильним, неправильним або асиметричним. Віночок, як і чашечка, може бути раздельнолепестний і сростнолепестний. Раздельнолепестний віночок складається з вільних, несросшихся пелюсток. Сростнолепестний віночок складається з зрощених в тій чи іншій мірі пелюсток. Головна функція віночка - залучення запилювачів.
Андроцей - сукупність тичинок однієї квітки. Кількість тичинок в квітці - від однієї (орхідні) до кількох сотень (деякі кактуси). У більшості рослин тичинка складається з тичинкової нитки і пильовика. Тичинкова нитка - нижня, як правило, звужена стерильна частина тичинки. Нижній кінець тичинкової нитки відходить від квітколожа, а верхній кінець несе пильовик. Зазвичай тичинкові нитки тонкі, довгі, округлі в перетині. Пильник - верхня розширена фертильна частина тичинки. Пильник складається з двох половинок, з'єднаних зв'язковим. Кожна половинка має два пилкових гнізда (мікроспорангія), в яких відбувається утворення мікроспор, а згодом пилинок. Связник є продовженням тичинкової нитки, через нього в пильовик надходять поживні речовини.
Мікроспорогенез
Мікроспорогенез - процес утворення мікроспор в мікроспорангіях (гніздах пильовика). Мікроспори формуються з материнських клітин - мікроспороцітов, що мають диплоїдний набір хромосом. В результаті мейозу кожна материнська клітина утворює чотири гаплоїдних мікроспори. Мікроспори швидко відокремлюються одна від одної.
Мікрогаметогенез
Мікрогаметогенез - процес утворення чоловічих статевих клітин (сперміїв), відбувається в пилкової зерні, яке є чоловічим гаметофитом покритонасінних рослин. Розвиток чоловічого гаметофіту відбувається також в гніздах пиляків тичинок і зводиться до одного мітотичного поділу мікроспори і формування оболонок пилкового зерна. Оболонка пилкового зерна складається з двох шарів: інтіни (внутрішньої, тонкої) і екзіни (зовнішньої, товстої). Кожне пилкові зерно містить дві гаплоїдні клітини: вегетативну і генеративну. З генеративної (спермагенной) далі утворюються два спермії. З вегетативної (сіфоногенной) згодом утворюється пилкова трубка.
Гинецей - сукупність маточок однієї квітки. Зазвичай в маточку виділяють три частини: зав'язь, стовпчик і рильце.
Зав'язь - замкнута, нижня, порожниста частина маточки, що несе і захищає семязачатки. Зав'язь буває: верхня, нижня, полуніжняя. У зав'язі може розташовуватися від одного (пшениця, вишня) до декількох тисяч (мак) семязачатков. Стінки зав'язі виконують функцію захисту семязачатков від несприятливих факторів середовища (висихання, коливання температур, поїдання комахами і т.д.). Усередині зав'язі (в насінних зачатках) відбувається мегаспорогенез і мегагаметогенез, вони беруть участь в утворенні навколоплідника.
Стовпчик - середня більш-менш подовжена стерильна частина маточки, що відходить зазвичай від верхівки зав'язі, з'єднує зав'язь і рильце.
Рильце - верхня розширена частина маточки, призначене для сприйняття пилку. Рильце може бути різноманітної форми (дволопатеве, зірчасту, перисті і т.д.) і розміру в залежності від особливостей запилення. При відсутності стовпчика рильце називають сидячим.
Семязачаток складається з нуцеллуса (ядра) - центральної частини, яка є мегаспорангию, двох покривів - інтегументов, які при змиканні утворюють вузький канал - микропиле, або пилковхід, через який пилкова трубка проникає до зародкового мішка. За допомогою семяножки семязачаток прикріплюється до плаценти. Місце прикріплення семязачатка до семяножка називають рубчиком. Протилежну микропиле частина семязачатка, де зливаються нуцеллус і интегумента, називають халазою.
У семязачатки відбуваються мегаспорогенез, мегагаметогенез і процес запліднення. Після запліднення (рідше без нього) з семязачатка формується насіння.
мегаспорогенез
Процес формування мегаспор називається мегаспорогенез. Він відбувається в нуцеллусом семязачатка. Після закладення семязачатка і формування нуцеллуса в області микропиле починає розростатися одна археспоріальная (спорогенная) клітина - мегаспороціт. або материнська клітина мегаспор.
Материнська клітина мегаспор має диплоїдний набір хромосом. У більшості покритонасінних з неї шляхом мейозу утворюються чотири гаплоїдні мегаспори. З них лише одна (зазвичай нижня, звернена до халазою, рідше верхня, звернена до микропиле) дає початок жіночому гаметофіту - зародкового мішку. Решта мегаспори відмирають.
Мегагаметогенез
Процес формування жіночих статевих клітин відбувається в зародковому мішку. Формування жіночого гаметофіта починається з розростання мегаспори, яка далі три рази ділиться митозом. В результаті цього утворюються вісім клітин, які розташовуються в такий спосіб: три - на одному полюсі зародкового мішка (мікропілярного), три - на іншому (хадазальном), дві - в центрі. Дві що залишилися зливаються в центрі клітини, утворюючи диплоїдну центральну клітку зародкового мішка. Одна з трьох клітин, розташованих на мікропілярного полюсі, відрізняється великими розмірами і є яйцеклітиною. Дві поруч розташовані клітини є допоміжними і називаються синергіди. Група з трьох клітин, що знаходяться на протилежному, халазальном полюсі, називається антиподом. Таким чином, сформований жіночий гаметофіт включає шість гаплоїдних клітин (яйцеклітина, дві клітини-синергіди, три клітини-антипода) і одну диплоїдну клітку.
Запліднення. Освіта насіння і плодів
Процесу запліднення передує запилення - перенесення пилку від пилкових мішків тичинок до рильце маточки. Потрапивши на рильце маточки, під впливом речовин, що виділяються товкачем, пилок починає проростати: утворюється пилкова трубка, упроваджується в тканину рильця. Кінчик пилкової трубки виділяє речовини, що розм'якшують тканину рильця і стовпчика. У процесі формування пилкової трубки бере участь сіфоногенная клітина. У міру зростання пилкової трубки в неї переходить спермагенная клітина, яка ділиться митозом з утворенням двох сперміїв (у деяких рослин спермагенная клітина дає початок двом сперми ще до проростання пилку). Пилкова трубка просувається по стовпчику маточки і вростає в зародковий мішок, як правило, через микропиле. Після проникнення в зародковий мішок кінчик пилкової трубки розривається, і спермії потрапляють всередину. Один з сперміїв зливається з яйцеклітиною, утворюючи диплоїдну зиготу. Другий спермій зливається з центральною клітиною зародкового мішка, утворюючи триплоїдного клітку, з якої далі формується ендосперм (поживна тканина) насіння, що забезпечує живлення зародка. Синергіди і антиподи дегенерируют. Вищеописаний процес отримав назву подвійного запліднення. Подвійне запліднення у квіткових рослин було відкрито в 1898 році українським ботаніком С.Г. Навашиним.
Після подвійного запліднення з яйцеклітини формується зародок насінини, з центрального ядра зародкового мішка - ендосперм, з інтегументов - насіннєва шкірка, з усього семязачатка - насіння, а зі стінок зав'язі - околоплодник. В цілому з зав'язі маточки формується плід з насінням.
Перейти до лекції №14 «Розмноження організмів»
Перейти до лекції №16 «Онтогенез багатоклітинних тварин, що розмножуються статевим способом»