СЕМЯ. СТРОЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ СЕМЯН
Семя – это репродуктивный орган, который у покрытосеменных растений образуется из семязачатка обычно после двойного оплодотворения.
Строение семени. Первоначально семя находится внутри плода, который защищает его до прорастания. Каждое семя состоит из семенной кожуры, зародыша и запасающих тканей.
Семенная кожура развивается из интегументов (покровов) семязачатка, поэтому она диплоидна (2n). Она многослойна и есть в семени всегда. Толщина и плотность семенной кожуры связаны с особенностями околоплодника, поэтому она может быть мягкой, кожистой, пленчатой или твердой (деревянистой). Семенная кожура защищает зародыш от механических повреждений, высыхания и преждевременного прорастания. Кроме этого она может способствовать прорастанию семян.
Зародыш представляет собой растение в зачаточном состоянии и состоит из зародышевого корешка, стебелька, семядолей и почечки. Развивается зародыш из зиготы, образованной в результате слияния спермия с яйцеклеткой (2n).
Запасающими тканями семени являются эндосперм и перисперм. Эндосперм образуется в результате двойного оплодотворения при слиянии центрального ядра зародышевого мешка (2n) со вторым спермием (1n). Поэтому эндосперм состоит из триплоидных клеток (3n). Перисперм является производным нуцеллуса и состоит из клеток с диплоидным набором хромосом.
Типы семян. Классификация семян основана на месте локализации запасных питательных веществ. Различают четыре типа семян (рис. 22):
А – семена с эндоспермом, который окружает зародыш (мак);
Б – семена с эндоспермом, примыкающим к зародышу (пшеница); В – семена с малым эндоспермом (окружает зародыш) и мощным периспермом (перец); Г – семена с периспермом (куколь);
Д – семена с запасными веществами, отложенными в семядолях зародыша (горох); 1 – семенная кожура; 2 – эндосперм; 3 – корешок; 4 – стебелек; 5 – почечка; 6 – семядоли; 7 – околоплодник;
1) семена с эндоспермом в основном характерны для семян класса однодольных, а также некоторых двудольных (пасленовые, сельдерейные, маковые); запасные питательные вещества локализованы в эндосперме;
2) семена с периспермом характерны для гвоздичных, маревых, у которых в зрелом семени эндосперм полностью поглощается, а перисперм остается и разрастается; семя состоит из семенной кожуры, зародыша и перисперма;
3) семена с эндоспермом и периспермом имеют черный перец, кубышка, кувшинка, в семенах которых сохраняется эндосперм и развивается перисперм; семя состоит из семенной кожуры, зародыша, эндосперма и перисперма;
4) семена без эндосперма и без перисперма характерны для бобовых, тыквенных, астровых; в процессе развития зародыш полностью поглощает эндосперм, поэтому запас питательных веществ находится в семядолях зародыша; в этом случае семя состоит из семенной кожуры и зародыша.
Строение семени с эндоспермом. Такие семена характерны для растений класса Однодольные, например для мятликовых (злаковых). В зерновке пшеницы (набухшие семена) различают брюшную сторону (со стороны бороздки) и противоположную – спинную. На одном из полюсов семени, на спинной стороне, находится зародыш. С противоположного полюса имеются волоски, которые удерживают зерновку в почве и способствуют подаче воды в эндосперм семени (рис. 23).
Рис. 23. Строение зерновки пшеницы
1 – волоски; 2 – околоплодник, сросшийся с семенной кожурой; 3 – алейроновый слой;
4 – слой запасного крахмала (3 – 4 – эндосперм); 5 – щиток; 6 – эпибласт; 7 – почка с листочками; 8 – колеоптиль; 9 – корешок;
10 – колеориза (корневое влагалище)
Снаружи зерновка покрыта тонким пленчатым слоем, который трудно отделить от внутренней части зерновки. Это околоплодник, сросшийся с семенной кожурой, так как зерновка является односемянным плодом. Строение околоплодника и кожуры семени хорошо видно при рассмотрении микропрепарата поперечного среза зерновки.
Размеры зародыша незначительны по сравнению с размерами эндосперма. Это значит, что запасные вещества находятся в эндосперме. Он состоит из двух слоев: алейронового и запасного крахмала.
Зародыш имеет следующие части:
– зародышевый корешок с корневым чехликом, колеоризу (корневое влагалище);
– зародышевый стебелек и почечку с конусом нарастания;
– колеоптиль (первый зародышевый лист) в форме бесцветного колпачка, которым он пробивает слои почвы во время прорастания;
– щиток (видоизмененная семядоля) – по своему расположению в зерновке образует перегородку между зародышем и эндоспермом; под действием ферментов щиток переводит питательные вещества эндосперма в усвояемую форму и передает их на питание зародыша;
– эпибласт расположен на противоположной щитку стороне и является второй редуцированной семядолей.
Строение семени без эндосперма и без перисперма. Такие семена характерны для бобовых, тыквенных, астровых. Рассмотрим данный тип строения семян на примере фасоли обыкновенной (набухшие в воде семена) (рис. 24).
Рис. 24. Строение семени фасоли обыкновенной:
1 – зародышевый корешок; 2 – микропиле; 3 – рубчик;
4 – семенной шов; 5 – семенная кожура; 6 – почечка;
7 – зародышевый стебелек; 8 –семядоли
Снаружи семя покрыто толстой семенной кожурой. Она может быть различной окраски. На внутренней вогнутой стороне семени расположены рубчик, микропиле и семенной шов.
Рубчик – это место прикрепления семени к семяножке.
Микропиле – отверстие, через которое вода и газы поступают внутрь семени. Микропиле расположено рядом с рубчиком, на одной линии.
Семенной шов – это след от срастания семязачатка с семяножкой. Он расположен с противоположной от микропиле стороны и тоже примыкает к рубчику.
Под семенной кожурой находится зародыш. Различают следующие его части:
– две крупные семядоли почковидной формы; они являются зародышевыми листочками, где отложились в запас питательные вещества;
– почечка, прикрытая зародышевыми листочками.
Семя фасоли не имеет эндосперма, так как запасные вещества находятся в семядолях. Оно состоит из семенной кожуры и зародыша.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник
9. Семя как орган размножения и расселения растений. Строение семян голосеменных и покрытосеменных растений.
Для семенных растений важнейшим эволюционным приобретением является внутреннее оплодотворение. Гаметофиты этих растений резко редуцируются. Женский гаметофит и образуемые им гаметы (яйцеклетки) не покидают мегаспорангия и остаются на материнском растениии (спорофит). Крайне редуцированный мужской гаметофит помещается в пыльцевом зерне. Очень важно что процесс оплодотворения не зависит теперь от наличия капельно-жидкой водной среды.
Единицей размножения у семенных растений служат семена. Семена, в отличие от спор, имеют вполне сформированный зародыш будущего спорофита и запасные питательные вещества, необходимые на первых этапах его развития. Плотные оболочки предохраняют семя от неблагоприятных природных факторов, губительных для большинства спор.
Семя представляет собой результат развития семязачатка. Центральная часть семязачатка представляет собой видоизмененный мегаспорангий, называемый нуцеллусом, который окружен особыми покровамим — интегументами. После оплодотворения из яйцеклетки внутри нуцеллуса формируется миниатюрный спорофит — зародыш семени, а интегументы разрастаясь и отвердевая защищают зародыш и питательные вещества семени. Мужские гаметы утратили подвижность и доставляются к женским гаметам пыльцевой трубкой. Доминирует спорофит, бесполое поколение.
Рассмотрим размножение голосеменных на примере сосны.
Мегаспорогенез. Весной на верхушке молодых побегов образуются женские шишки (1), на чешуйках (мегаспорофиллах) по два семязачатка (2). В нуцеллусе мегаспороцит (2n) претерпевает мейоз, образуется мегаспора (n), три клетки отмирают.
Мегагаметогенез. Ядро мегаспоры многократно делится, образуется до 2000 ядер, около них формируются клеточные оболочки. Зрелый женский гаметофит представлен гаплоидным эндоспермом (3) и двумя архегониями (4) с яйцеклетками внутри.
Микроспорогенез. У основания молодых побегов весной образуются желтые мужские шишки (5), на микроспорофиллах которых (6) из микроспороцитов в результате мейоза образуются микроспоры (n).
Микрогаметогенез. Каждая из них в результате двух митотических делений превращается в мужской гаметофит (7), состоящий из оболочек (экзины и интины), между которыми воздушные камеры), генеративной клетки (10) и вегетативной (9). Две проталлиальные клетки отмирают.
Опыление происходит весной, оплодотворение — через год, причем из генеративной клетки образуется два спермия, из которых один погибает, погибает и второй архегоний. Из диплоидной клетки образуется зародыш семени, из интегументов — кожура семени. Эндосперм гаплоидный.
Эволюционные преимущества семенных растений перед споровыми состоят в следующем: 1. половой процесс у них не зависит от капельножидкой среды; 2. семена — многоклеточные образования, а споры — одноклеточны; 3. в семени уже находится зародыш нового спорофита; 4. семя содержит запас питательных веществ, в отличие от споры; 5. число образующихся семян гораздо меньше, чем число образующихся спор; 6. внутреннее оплодотворение; развитие зародыша внутри семязачатка; Это позволяет признать, что семя более надёжная единица расселения, чем спора.
Семенные растения представлены двумя отделами: сосновые (или голосеменные) и цветковые (или покрытосеменные). Они являются разноспоровыми.
Семязачаток состоит из мегаспорангия — нуцеллуса и интегумента (покрова). Интегумент не полностью обрастает нуцеллус, остается узкий вход (канал) — микропиле, или пыльцевход. Внутри семязачатка образуются и развиваются мегаспора и женский гаметофит, а затем происходит оплодотворение и развитие зародыша. Мегаспорангий + интегумент = семязачаток. Семязачатки (семяпочки) Ц. р. заключены (в отличие от семязачатков голосеменных) в более или менее замкнутую полость завязи, образованной одним или несколькими сросшимися плодолистиками. Семязачатки голосеменных располагаются открыто на поверхности мегаспорофиллов, не образующих плодов. У покрытосеменных мегаспорофиллы, срастаясь краями, образуют полость, к внутренней поверхности которой и прикрепляются семязачатки. При созревании семян мегаспорофиллы образуют их вместилище, называемое плодом.
Характернейшая особенность Ц. р. и главное отличие цветка от стробилов голосеменных — наличие рыльца (которое у примитивных форм тянется вдоль шва плодолистика).
Строение семени: семя цветкового растения состоит из зародыша, эндосперма и семенной кожуры. Семенная кожура обычно многослойна. Её функция — защита зародыша от повреждений, проникновения микроорганизмов, от чрезмерного высыхания и преждевременного прорастания. Эндосперм — состоит обычно из крупных клеток запасающей ткани. Зародыш в основном состоит из меристематических тканей, в нем можно различить зародышевый корешок и стебелёк.
Строение семян однодольных растений: семя однодольных растений имеет одну семядолю. Запасные питательные вещества могут находиться как в эндосперме, так и в семядоле. Строение семян двудольных растений: зародыши имеют две семядоли. Семядоли фасоли крупные, содержат большой запас питательных веществ, необходимых зародышу. Однако не у всех двудольных растений запасные вещества содержатся в семядолях, у некоторых зародыш окружен эндоспермом, а семядоли развиты не сильно и выполняют функцию всасывания питательных веществ из эндосперма и передачи их зародышу.
Источник