Гаметофит
Гаметофит как половое поколение растительного организма
Гаметофит – это гаплоидная многоклеточная фаза внутри жизненного цикла высших растений, а также водорослей.
Эта фаза развивается из спор и производит половые клетки (гаметы). Целесообразно отметить тот факт, что первые представления о чередовании гаметофита и спорофита были сформулированы ближе к середине 19 века. Автором теории стал Вильгельм Гофмейстер.
Гаметофит развивается из гаплоидной споры. На нем есть специализированные органы, которые называются гаметангии. Гаметангии бывают двух типов:
- антеридии – гаметангии, которые производят гаметы мужского типа или спермии;
- архегонии – гаметангии, которые производят гаметы женского типа или яйцеклетки.
Антеридии и архегонии могут иметь различные формы, отличаться размерами, но они практически всегда выполняют одну и ту же функцию, а именно образование половых клеток, которые при слиянии дадут обновленный хромосомный набор. Появление такого типа размножения стало прогрессивной чертой в ходе эволюции растительного мира.
Оплодотворение гамет происходит внутри архегония, после чего формируется спорофит с двойным набором хромосом. Такой спорофит первое время собственного существования сильно зависит от гаметофита. Этот тип образования половых клеток в ходе эволюции считается весьма примитивным.
Большинство многоклеточных водорослей обладают таким типом оплодотворения, который сильно зависит от воды. Для водорослей характерна изогамия, анизогамия или оогамия. Тот спорофит, который образуется в результате такого оплодотворения не зависит от гаметофита и развивается полностью самостоятельно.
Основные особенности гаметофитов и их типы
Если сравнивать все высшие растения между собой, то можно отметить, что различные группы высших растений и водорослей могут обладать различными степенями развития гаметофита. У некоторых гаметофит существует короткий период времени. Это свойственно папоротникам. У других растений, таких как мхи, гаметофит развивается всю жизнь.
Среди гаметофитов водорослей можно выделить следующие типы:
- раздельнополые нитчатые гаметофиты – красная водоросль Polysiphonia;
- крупные пластинчатые мужские гаметофиты – красная водоросль Palmaria;
- макроталломный гаметофит – бангиевые водоросли;
- обоеполые гаметофиты характерные для ульвовых водорослей.
Существует и другие типы гаметофитов, но в любом случае они обладают гаплоидностью и имеют многоклеточную структуру.
Высшие растения всегда обладают правильным чередованием двух многоклеточных поколений – спорофита и гаметофита. Для цветковых растений характерны микроскопические гаметофиты. Их размеры настолько малы, что помещаются внутри пыльцевого зерна. Такие гаметофиты состоят из нескольких клеток. Микроскопические размеры гаметофитов цветковых растений позволяют им весьма быстро распространяться и выживать при резко меняющихся условий среды.
Женский гаметофит цветковых называется зародышевым мешком и помещается внутри семяпочки. В самом распространенном случае гаметофит состоит из 7 клеток после слияния двух ядер центральных клеток и образования вторичного ядра.
Для плаунов, хвощей и папоротников гаметофит является небольшим самостоятельным растением.
Заросток – это гаметофит папоротников.
Заростки плаунов, хвощей и папоротников способны к фотосинтезу и являются однолетними. Заростки плаунов живут под землей и развиваются в течение всей жизни. Они могут развиваться в течение многих лет и питаются за счет симбиотического образования с грибами. Несмотря на тот факт, что мхи обладают небольшими размерами, он явно доминирует над спорофитом.
Гаметофит высших растений всегда образуется в результате митоза. Это принципиально отличает их гаметофитов животных. Тело гаметофита построено из гаплоидных клеток.
Фазу гаметофитов высших растений называют гаметофазой или галофазой. Необходимо отметить тот факт, что на одном гаметофите могут одновременно развиваться как женские, так и мужские половые органы. Такой гаметофит называется однодомным.
В случае, если гаметофиты формируют женские и мужские половые органы на разных растениях, то их называют двудомными или раздельнополыми. Раздельнополые гаметофиты свойственны всем семенным растениям, у которых мужские гаметофиты развиваются из микроспор, образующихся в пыльниках, а женские — из мегаспор, образующихся в семяпочках. Весь процесс полового размножения растений протекает в виде конъюгации.
Конъюгация – это процесс полового размножения растений, который заключается в слиянии протопластов независимых вегетативных клеток
Иногда на одной и той же особи могут развиваться как споры, так и гаметы. В растительном мире встречаются также и такие случаи, когда споры развиваются на одном растении, а гаметы исключительно на другом. Особь, на которой развиваются споры называют спорофитом, а растение, на котором развиваются гаметы – гаметофитом.
Оригинальным можно назвать половое поколение хвойных. Их мужской гаметофит представлен несколькими пыльцевыми зернами, которые развиваются внутри шишек. Эти шишки находятся у оснований побегов. Мужские шишки мелкие, они достаточно мягкие и собираются в пучки. Каждая чешуйка имеет по два пыльника. Внутри них развиваются половые клетки мужских особей. Женские шишки находятся на верхушках побегов. В них расположены семязачатки. Внутри женских шишек в результате мейоза формируются мегаспоры. Таких мегаспор 4.
В женском гаметофите развивается только одна мегаспора. Все остальные образованные клетки отмирают. Далее происходят последовательные процессы опыления, оплодотворения и формирования семян.
Подводя итог всему вышесказанному, можно сделать вывод о том, что гаметофитом называют половое поколение растений. Такая фаза жизненного цикла характерна для водорослей, а также споровых и семенных высших растений. Гаметофит всегда имеет многоклеточную структуру и содержит гаплоидный набор хромосом.
Источник
Чередование поколений у растений: диплоидная (спорофит) и гаплоидная (гаметофит) фазы
Растениям свойственно биологическое явление, называемое чередованием поколений. Чередование поколений описывает жизненный цикл растения, как оно изменяется между половой и бесполой фазами (поколениями). Половая фаза растений, производящая гаметы, или половые клетки называется поколение гаметофит. Бесполая фаза образует споры и называется поколение спорофит. Каждое поколение развивается от другого, продолжая циклический процесс. Протисты, включая водоросли также проявляют такой тип жизненного цикла.
Размножение растений и животных
Растения и некоторые животные способны размножатся как бесполым, так и половым путем. При бесполом размножении потомство является точной копией родителя. Разные типы бесполого размножения, обычно встречающиеся у обоих растений и животных, включают партеногенез (потомство развивается из неоплодотворенного яйца), почкование (потомство развивается, через почку на теле родителя), а также фрагментация (потомство развивается из части или фрагмента родителя). Половое размножение включает в себя объединение гаплоидных клеток (клеток, содержащих только один набор хромосом), чтобы образовать диплоидные клетки (содержащую два набора хромосом).
У многоклеточных животных жизненный цикл состоит из одного поколения. Диплоидный организм вырабатывает гаплоидные половые клетки посредством мейоза. Все остальные клетки тела диплоидные и продуцируются митозом. Новый диплоидный организм создается путем слияния мужских и женских половых клеток во время оплодотворения. У диплоидных организмов нет чередования поколений между гаплоидной и диплоидной фазами.
В растительных многоклеточных организмах жизненные циклы варьируются между диплоидными и гаплоидными фазами. В диплоидной (спорофитной) фазе продуцируются гаплоидные споры через мейоз. По мере развития гаплоидных спор через митоз, умноженные клетки образуют гаплоидную структуру гаметофитов. Гаметофит представляет собой гаплоидную фазу цикла. После созревания гаметофит производит мужские и женские гаметы (половые клетки). Когда гаплоидные гаметы объединяются, они образуют диплоидную зиготу. Зигота развивается через митоз, образуя новый спорофит. Таким образом, в отличие от животных, растительные организмы могут чередоваться между диплоидными (спорофитами) и гаплоидными (гаметофитными) поколениями.
Сосудистые и несосудистые растения
Чередование поколений наблюдается как у сосудистых, так и несосудистых растений. Сосудистые растения содержат систему сосудистой ткани, которая транспортирует воду и питательные вещества по всему телу растения. Несосудистые растения не имеют такой системы и нуждаются во влажных местах обитания для выживания. К ним относятся мхи, антоцеротовидные и печёночные мхи. Эти растения выглядят как зеленые маты растительности с выступающими из них стебельками. Первичной фазой жизненного цикла несосудистых растений является генерация гаметофитов. Фаза гаметофит состоит из зеленой мшистой растительности, а фаза спорофит состоит из удлиненных стеблей со спорангиями на концах.
Первичной фазой жизненного цикла сосудистых растений является генерация спорофитов. В сосудистых растениях, которые не производят семена, такие как папоротники и хвощи, поколения спорофитов и гаметофитов независимы. Например, у папоротников ветвь с листьями представляют собой зрелое диплоидное образование спорофитов. Спорангии на нижней стороне листьев вырабатывают гаплоидные споры, которые прорастают для образования гаплоидных гаметофитов папоротника (проталлий). Эти растения процветают во влажных условиях, так как вода необходима для оплодотворения.
Сосудистые растения, которые производят семена, не всегда зависят от влажных сред обитания для размножения. Семена защищают развивающиеся эмбрионы. Как в цветковых, так и в нецветковых растениях (хвойных) генерация гаметофитов полностью зависит от доминирующих поколений спорофит. В цветущих растениях репродуктивная структура — цветок. Цветок производит как мужские микроспоры, так и женские мегаспоры.
Сами микроспоры содержатся в пыльце и вырабатываются в тычинке растения, развиваясь в мужские половые клетки. Женские мегаспоры производятся в пестики растений и развиваются в женские гаметы. Во время опыления пыльца переносится ветром, насекомыми или другими животными в женскую часть цветка. Мужские и женские гаметы объединяются и развиваются в семя, а завязь образует плод. У хвойных, пыльца производится в мужских шишках, а в женских шишках после оплодотворение формируется зародыш.
Источник