Искусственное оплодотворение у цветковых растений

Как происходит процесс опыления у растений: основные виды, опыление у покрытосеменных и голосеменных растений

Опыление — это процесс переноса пыльцы из пыльников растения на рыльце его пестика.

Есть два типа опыления растений:

Теперь остановимся на самоопылении и перекрестном опылении подробнее.

Самоопыление

Самоопыление — это самостоятельное опыление растения.

Такой способ встречается у растений, у которых двуполые цветки. Большинство растений при самоопылении дают семена. К примеру, ячмень, овес, просто. Такой тип опыления и у гороха.

Самоопыление встречается у цветков, которые совсем не склонны к раскрытию — из-за этого перекрестное опыление здесь невозможно. Поэтому в процессе самоопыления даже самые маленькие и невзрачные цветки способны давать семена.

Однако потомство, полученное в результате самоопыления, считается низко прогрессивным. Растения с таким способом опыления постоянно находятся под угрозой вырождения. Чтобы как-то с этим справляться, небольшой процент цветков у таких растений подвергается внутривидовому опылению. В результате внутривидового опыления получаются растения с отличающимися отцовскими и материнскими зачатками, а также более приспособленные к выживанию в ходе естественного отбора. Как итог — сохранение вида.

Перекрестное опыление

Перекрестное опыление — это опыление, которое находится в прямой зависимости от внешних факторов, таких как вода, ветер, насекомые и птицы. У кого перекрестное оплодотворение? Разберемся на примерах.

Процесс опыления ветром называется анемофилия.

Оно встречается у растений с мелкими цветками, собранными обычно в соцветия. Обычно у цветков очень много пыльцы. Она мелкая и сухая и выбрасывается наружу при помощи пыльника, который находится на длинных тонких нитях.

Что касается рыльцев, то они длинные и широкие, а также высовываются из цветков, благодаря чему пыльца лучше на них попадает. Таким образом происходит опыление у злаковых и у растений с соцветиями в виде сережек (ольха, береза, хмель, тополь, орех). Также ветром опыляется крапива и конопля, поскольку цветок у них состоит из чашелистиков и простого околоцветника — они не могут привлечь опылителей.

Энтомофилия — это опыление насекомыми.

Как правило, растения, опыляемые таким способом, обладают ароматом, нектаром, достаточно большим размером цветков и привлекающим насекомых цветом, а также у них есть липка пыльца с выростами.

Процесс опыления происходит в результате переноса насекомыми пыльцы с одного цветка на рыльца другого: так обеспечивается опыление для двуполых растений.

Насекомыми опыляются мак, ромашка, калина, гречиха, шалфей, молочай и др.

Орнитофилия — процесс опыления с помощью птиц.

Обычно так опыляются тропические растения с пестрой окраской, которая привлекает птиц. К примеру, в процессе опыления участвует колибри.

Гидрофилия — вариант опыления водой.

У многих водных растений рыльца нитеобразной формы, и пыльца с них переносится водой, а в редких случаях — слизнями.

Так происходит у резухи, взморника, роголистки, наяды, элодеи, рунии.

Искусственное опыление

Искусственное опыление — тип опыления, широко используемый в плодовом и декоративном садоводстве, овощеводстве, а также лесном хозяйстве. Суть его в том, что пыльца переносится искусственным способом: с пыльцы тычинок на рыльца пестиков.

По-другому искусственное опыление называется скрещиванием. Благодаря ему селекционеры могут получать новые виды и сорта растений.

Оплодотворение

Процесс оплодотворения происходит после опыления. Как быстро — зависит от самого растения. У одних — спустя несколько недель, а у других — даже через год.

Оплодотворение — процесс слияния мужской и женской клеток.

В момент, когда происходит опыление, пыльца находится на рыльце. Чтобы оплодотворение произошло, нужно чтобы пыльца была зрелой и стойкой. Также важно наличие сформированного зародышевого мешочка.

Процесс развития и роста пыльцевой трубки происходит в направлении завязи — через рыльце и столбик. В завязи пыльцевая трубка проходит в семенной зачаток и доходит до зародышевого мешка. По достижении яйцеклетки происходит разрыв пыльцевой трубки и выход двух спермиев. Вегетативная клетка разрушается. Далее следует слияние одного спермия с яйцеклеткой, а другого — с диплоидным ядром.

В первом случае слияния растет зародыш нового организма, а во втором — образование триплоидной клетки для образования эндосперма. Так происходит процесс двойного оплодотворения.

Зародыш и эндосперм зарождают семя, которое скрыто под кожурой. Завязь формирует плод после оплодотворения.

Опыление у покрытосеменных растений

Опыление у покрытосеменных растений осуществляется обоими способами. В обоих случаях пыльцевые зерна попадают на рыльца пестиков. Чтобы понять, как происходит опыление, рассмотрим его на конкретном примере: винограде.

Виноград опыляется двумя способами: перекрестным и самоопылением. В случае самоопыления у винограда обнаруживается клейстогамия. Клейстогамия — опыление с дальнейшим оплодотворением. В большинстве случаев виноград опыляется ветром: строение цветка расположено к такому перекрестном опылению.

В ходе опыления происходит выделение на рыльце секретной жидкости — в этом время оно уже готово получать пыльцу. Так рыльце положительно сказывается на прилипании пыльцы, защите ее от различных инфекций и обеспечивает благоприятные условия для ее прорастания.

Виноград также отличается возможностью перехода от перекрестного опыления к самоопылению. Благодаря такой способности вид сохраняется столетиями. Также эта способность обеспечивает хорошее развитие и урожай.

Многие коллекционеры практикуют искусственное оплодотворение. Оно похоже на перекрестное опыление, однако оно происходит за счет антропогенных факторов, а не биотических и абиотических.

При искусственном оплодотворении пыльца переносится кисточкой или ватной палочкой. Предварительно цветки изолируются и кастрируются.

Опыление у голосеменных растений

Голосеменные растения опыляются способом анемофилии. То есть, при помощи ветра.

Опыление сосны происходит так: с мужской шишки пыльца попадает на семязачатки женских шишек. Когда шишка зеленеет, происходит срастание и одеревенение чешуек: пыльца находится в состоянии покоя. Прорастание пыльцы происходит на следующее лето.

В процессе прорастания пыльцы пыльцевая трубка несет спермии к архегониям. Далее там происходит слияние одного из спермиев с яйцеклеткой и образование зиготы. Из зиготы формируется зародыш, а семязачаток перерастает в семя.

Зародыш располагается в эндосперме гаметофита, накапливающего питательные вещества. Созревание семян в шишках происходит на протяжении полутора лет с момента оплодотворения. После этого происходит раздвижение чешуек и высыпание семян из шишки.

У семени есть крылышко, благодаря которому оно распространяется ветром.

Это основные способы опыления растений.

Источник

Искусственное опыление растений

При опылении пыльца переносится с одного цветка на другой. При естественном опылении процесс происходит с участием насекомых, ветра, воды, животных, а при искусственном — пыльца переносится человеком.

Искусственное опыление растений применяется для выведения новых сортов растений или как дополнение к естественному для повышения урожайности, выращиваемых в закрытом грунте культур. При искусственном опылении совсем не требуется наносить пыльцу вручную на все цветки, достаточно обработать до 10% цветков для повышения урожая.

Мужские и женские цветки

Искусственное опыление — очень трудоёмкий процесс. Для его проведения необходимо в строго определённый срок с растения-опылителя собрать бутоны, которые вот-вот раскроются или уже начали раскрываться. При этом важно правильно определить мужские цветки и женские. Завязь образуется на женских цветках, которых отличает наличие пестика, а на мужских образуется пыльца, и они имеют тычинки. У некоторых видов растений легко определить мужские цветы по размеру, они гораздо крупнее женских и начинают распускаться раньше.

Время опыления

Проводить процедуру необходимо в сухой солнечный день, при температуре окружающего воздуха от 25 до 30 градусов тепла. При температуре выше +30 градусов процесс оплодотворения останавливается. Первая половина дня больше подходит для опыления.

Методы искусственного опыления

Существует несколько методов искусственного опыления, но суть каждого заключается в том, чтобы собрать пыльцу и перенести её на женские цветки. Для этого осторожно отделяют пыльники от тычиночных нитей и на плотной бумаге оставляют на срок до трёх суток для просушки, оберегая от прямых солнечных лучей. За это время пыльники высыхают и лопаются. Освободившуюся пыльцу собирают в стеклянные пробирки, которые закрывают ватой.

Из обычного ластика изготавливают инструмент для переноса пыльцы. Он представляет собой пирамидку, размером не больше трёх горошин, которую насаживают на проволоку. В качестве инструмента можно использовать кисточку с мягким ворсом или ватную палочку. Инструменты, при помощи которых осуществляется перенос пыльцы, должны быть сухими и чистыми.

Опылять цветок, который должен быть раскрытым, лучше через несколько дней после распускания. Ещё одним условием успеха является зрелость пестика – на его рыльце должна выступить клейкая жидкость, к которой прилипнет пыльца.

Извлечённые из пробирки зёрна пыльцы, переносят на рыльце пестика опыляемого цветка осторожными движениями, стараясь не повредить соцветия. Процедуру необходимо повторить ещё несколько раз в ближайшие дни. Чтобы убедиться в том, что пыльца прилипла к пестику можно использовать увеличительное стекло.

Для проведения искусственного опыления растений можно срезать мужской цветок, аккуратно обрезать лепестки, причём важно не прикасаться к тычинкам пальцами, затем прикоснуться им к женскому, чтобы пыльца попала на рыльце. Данный метод подходит для искусственного опыления арбуза, кабачков, тыквы.

Если цветоножки хрупкие, перед процедурой стебли закрепляют к опоре и, постукивая по подвязке, собирают пыльцу, которую потом с помощью кисточки, пирамидки или ватной палочки переносят на цветки, или сразу проводят кисточкой по тычинкам, а затем переносят на рыльце женского цветка. Причём можно собрать пыльцу сразу с нескольких мужских цветков. Данный способ применяют для опыления растений с мелкими цветками, например дыни, огурцов.

Использование вентилятора, который создаёт поток воздуха, позволит улучшить опыление и увеличить получение плодов.

Если искусственное опыление растений производится для получения нового сорта, то необходимо принять меры для того, чтобы на цветок не попала пыльца от случайного растения. Материнское растение должно быть выращено в хороших условиях, на хорошо удобренных почвах.

Для предотвращения попадания на пестик посторонней пыльцы на цветок надевают защитные бумажные мешочки, или закрывают бутон прищепкой, бумажным скотчем. У бутонов, готовых к распусканию, удаляют пыльники, затем на них снова надевают защитный мешочек. В оптимальные сроки, когда на пестике появляется влага, производят перенос пыльцы и снова надевают защитные мешочки на цветок и оставляют их на завязи до созревания плодов.

Источник