Условия оплодотворения цветковых растений

Оплодотворение цветковых растений и типы зародышевых мешков

Оплодотворение цветковых растений и типы зародышевых мешков

Оплодотворение у цветковых растений

Оплодотворение представляет собой процесс слияние половых клеток с последующим образованием диплоидной зиготы.

Цветковые растения характеризуются вариантом оплодотворения, происходящим в зародышевом мешке. Для понимания сути такого процесса, важно актуализировать особенности строения покрытосеменных растений.

Цветок — генеративный орган растения, который стоит на цветоножке и имеет цветоложе (верхняя расширенная часть). Все остальные части цветка располагаются именно на цветоложе. Это следующие части:

• чашелистики, которые вместе образуют чашечку;
• околоцветник, представляющий собой совокупность чашечки и венчика;
• лепестки. Основная их задача — привлекать внимание насекомых-опылителей. С помощью лепестков образуются различного цвета венчики с ярким запахом;
• тычинки. Они состоят из тычиночной нити и пыльника. В пыльнике происходит образование пыльцы, которая состоит из генеративной и вегетативной клеток;
• пестики, включающие завязь, столбик и рыльце. Внутри завязи пестика располагается семязачаток: в нем находится зародышевый мешок с семью клетками. Одна из таких клеток — это яйцеклетка, еще одна — центральная диплоидная клетка.

Где у цветковых растений развивается яйцеклетка?

У цветковых растений яйцеклетка формируется из гаплоидного ядра зародышевого мешка. Яйцеклетка — это клетка, которая образуется в завязи.

Что такое зародышевый мешок?

Зародышевый мешок — это женский гаметофит или половое поколение покрытосеменных растений.

Покрытосеменные растения отличаются особым процессом оплодотворения. Он получил название двойного, так как в нем присутствуют два спермия.

Двойное оплодотворение является процессом полового размножения покрытосеменных растений, в случае которого одним спермием оплодотворяется яйцеклетка, и в результате образуется диплоидная зигота, а другой спермий сливается с центральной клеткой и образует триплоидный эндосперм.

В пыльниках цветков образуются пыльцевые зерна — для них характерен гаплоидный набор хромосом. Ядро такого зерна имеет две части: генеративную и вегетативную. Когда зерно попадает на рыльце пестика, то прорастает. Его вегетативная часть служит базой для образования пыльцевой трубки — она спускается в столбик пестика и достигает завязи.

А с генеративной частью происходит еще одно деление, в результате которого образуются два спермия. Один спермий сливается с яйцеклеткой, а другой — с центральной клеткой. Как результат — происходит образование диплоидной зиготы и триплоидного эндосперма.

Открытие процесса двойного оплодотворения произошло в 1898 году С. Г. Навашиным.

С. Г. Навашин был российским и советским цитологом и эмбриологом растений, профессором Киевского университета с 1894 года, основателем отдельной научной школы, а также академиком Российской академии наук (1918 год). Ученому удалось открыть новый механизм объединения генетической информации растений — это стало прорывов в его научной области.

Есть несколько процессов, которые составляют механизм двойного оплодотворения:

• в ходе реализации процесса опыления пыльца попадает на рыльце пестика;
• вегетативная клетка пыльцы прорастает в пыльцевую трубку, растет через столбик, со временем доходя до зародышевого мешка;
• происходит разделение генеративной клетки на два спермия, которые постепенно двигаются по пыльцевой трубке и проникают в зародышевый мешок;
• один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку — в итоге образуется диплоидная зигота. Позже из этой зиготы появляется зародыш;
• другой спермий отвечает за оплодотворение центральной диплоидной клетки — в итоге получается триплоидный эндосперм.

Эндосперм представляет собой оболочку зародыша цветкового растения, в которой находится определенный запас питательных веществ: она играет важную роль для правильного формирования зародыша при прорастании семени.

Основные виды зародышевых мешков

В зародышевом мешке есть тонкая плазматическая оболочка. Обычно мешок располагается в центре семяпочки: это обеспечивает высокую скорость обеспечения зародыша питательными веществами.

В комплексе запасных питательных веществ зародыша покрытосеменных растений можно выделить:

• жир;
• крахмал;
• аминокислоты;
• белки;
• аскорбиновую кислоту;
• окислительные ферменты;
• пектиновые вещества.

Для зародышевого мешка покрытосеменных растений характерен уникальный путь развития. Это качественно новое явление, встречающееся только у покрытосеменных растений: оно отличает их от других организмов.

У прочих высших растений зародышевого мешка нет.

У зародышевого мешка имеется большая полость, заполненная мелкозернистой цитоплазмой. Также в нем присутствует крупная вакуоль. Поэтому развивающееся из такого зародышевого мешка семя обеспечено лучшими, в сравнении с другими, условиями питания.

Зрелый зародышевый мешок подсолнечника отличается наличием 4-х антиподов: нижний развивается в гаустроий. Цитоплазма клеток аппарата яйцеклеток и центральных клеток характеризуется наличием различных капель жира.

Результатом последующих четырех делений станет образованный восьмиядерный зародыш с двумя полюсами.

Есть и моноспермические зародышевые мешки — они представлены четырех- и восьмиядерными зародышевыми мешками.

Важно, что развитие зародышевого мешка происходит только из одной макроспоры, а остальные просто отмирают.

Нуцеллярная эмбриония — еще один вариант формирования зародышевого мешка. Развитие зародыша происходит из зародышевого мешка: из клеток нуцеллуса, расположенных рядом с зародышевым мешком. Наблюдается усиленное разрастание нуцеллуса и множественное его деление. В большинстве случаев у нуцеллярных зародышей нет подвеска. А так как они располагаются очень близко и давят друг на друга, то в некоторых случаях это приводит к нарушению симметрии и нормальной дифференциации.

Зародышевый мешок — прогрессивная черта, характерная покрытосеменным растениям. Благодаря ему защищается собственное семя начиная со стадии образования, закладываются основы дальнейшего эффективного роста и развития любого вида покрытосеменных растений.

Цветковые растения формируют эндосперм именно за счет зародышевого мешка. В эндосперме запасены необходимые цветковому растению питательные вещества. Наличие различных вариантов зародышевого мешка указывает на приспособляемость к меняющимся условиям среды и повышает эффективность существования любого представителя царства растения.

Источник

1. Ботаника Читать 0 мин.

Половое размножение покрытосеменных растений происходит за счет важнейших частей цветка – пестиков и тычинок. В них происходят сложные процессы, в результате которых образуются половые клетки – гаметы. У цветковых растений мужские гаметы, спермии, очень мелкие, а женские гаметы, яйцеклетки, гораздо крупнее. Когда гаметы сливаются, происходит оплодотворение, образование зиготы и нового зародыша.

Для того чтобы произошло оплодотворение, необходима встреча разнополых гамет. Мужские гаметы находятся в пыльце в тычинках, а женские – в пестике.

Опыление – это процесс переноса пыльцы с тычинок на рыльце пестика. Оно бывает двух видов – перекрестное и самоопыление.

Когда пыльца из тычинки переносится на рыльце пестика того же самого цветка, это называется самоопыление. В этом случае сливаются гаметы, несущие одни и те же признаки, а значит, новое растение не будет отличаться от родительского организма. Так опыляются горох, фасоль, рис, пшеница, овес.

Если же пыльца из тычинки одного цветка переносится на пестик цветка другого растения, то это – перекрестное опыление. При таком типе опыления гаметами передаются наследственные признаки от разных растений и у потомства могут образоваться новые свойства, которых не было у родителей. По этой причине потомство от перекрестного опыления более жизнеспособно.

Двойное оплодотворение цветковых растений – особый тип оплодотво­рения, который наблюдается только у цветковых расте­ний. Процесс двойного оплодотво­рения был открыт на примере лилейных и де­тально изучен отечественным бота­ником Сергеем Гавриловичем Навашиным в 1898 г.

Двойное оплодотворение = первый спермий сливается с яйцеклеткой + второй спермий сливается с центральной клеткой.

— Попав на рыльце пестика, пыльца прорастает. При прорастании пыльцы образуется пыльцевая трубка, растущая по столбику вниз. Генеративная клетка мигрирует в пыльцевую трубку и делится с образованием двух спермиев.

Зрелый мужской гаметофит состоит из пыльцевого зерна, пыльцевой трубки и двух спермиев.

Оба спермия проникают в основание пестика.

— Один спермий перемещается к яйцеклетке и сливается с ней; образующаяся в результате зигота дает начало новому поколению растения.

— Другой спермий перемещается к двум крупным центральным клеткам и сливается с ними. Образуется очень питательный эндосперм.

Описанное явление двойного оплодотворения, приводящее к возникновению диплоидной зиготы (спермий + яйцеклетка = двойной (диплоидный) набор) и триплоидного эндосперма (получается при сливании не двух клеток, а трех — триплоидный набор), специфично и характерно только для цветковых растений.

Момент оплодотворения

Образование семян и плодов

После слияния центральной клетки со спермием образуется эндосперм, который начинает делиться. Он будет отвечать за питание зародыша.

После оплодотворения яйцеклетки чашелистики, лепестки, тычинки, рыльце и столбик обычно завядают и опадают. Клетки покрова семязачатка (структура в пестике, из которой будет образовываться семя) утолщаются и превращаются в семенную кожуру.

После оплодотворения из семязачатка образуется семя, состоящее из семенной кожуры, зародыша и запаса питательных веществ.

После оплодотворения к завязи внутри пестика приливают питательные вещества, и она превращается в спелый плод.

Семена от неблагоприятных воздействий защищает околоплодник, который развивается из стенок завязи.

Развитие зародыша

Образовавшаяся при слиянии мужской и женской гамет зигота начинает делиться сначала на две клетки, потом каждая клетка делится еще на две и т. д. В результате многократных делений образуется зародыш нового растения. Семяпочка вместе с содержащимся в ней зародышем превращается в семя.

Семя состоит из зародыша и эндосперма с запасом питательных веществ, заключенных в прочную оболочку, которая возникла из стенки семяпочки.

Зародыш = корешок + стебелек + почечка + семядоля(-и)

Развитие зародыша

Источник