Диплоидный спорофит: как чередуются поколения у растений
Под спорофитом понимают диплоидную многоклеточную фазу развития организмов, развивающуюся из зиготы в результате оплодотворения и производящую гаплоидные споры.
Благодаря спорофиту обеспечивается процесс бесполого размножения.
Чередование поколений свойственно всем растениям. Все из-за особенностей эволюционного процесса. Чередование поколений можно описать при помощи жизненного цикла растения. Если говорить о животных организмах, то такой тип развития для них тоже характерен, в частности, для некоторых протистов.
Изучения чередования поколений — актуальная задача ботаники и общей теории эволюции.
В жизненном цикле большинства растений спорофит и гаметофит чередуются: это позволяет растениям адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды.
Для спорофита характерны некоторые особенности:
- развитие из оплодотворенной яйцеклетки;
- наличие специализированных органов (спорангий), в которых происходит образование спор;
- отдельные тела растений — сплошной спорофит;
- спорофит — результат бесполого развития, он формирует споры. Образование зиготы осуществляется на половой гаплоидной фазе по окончании процесса оплодотворения (под ним понимают слияние женской и мужской гамет).
Споры — результат мейоза. У различных растений они разные по размерам.
Спорофит как диплоидное поколение
- Микроспорангии, которые производят микроспоры.
- Макроспорангии, которые производят макроспоры.
Гаметофит представляет собой половую стадию развития растительного организма.
Микроспоры поставляют мужские гаметофиты, макроспоры, соответственно — женские.
Спорофит развивается по-разному у различных групп растений. Цветковые растения, хвощи, плауны, голосеменные, папоротники, к примеру, характеризуются заметным развитием спорофита. Такой спорофит более крупный, чем гаметофит. Все тело растения в этом случае принято называть спорофитом.
Сосудистые споровые имеют относительно небольшой гаметофит. Но, несмотря на свои размеры, это вполне самостоятельное растение. Усыхание спорофита происходит довольно быстро: в конечном итоге остается только ножка и колпачок со спорангиями. При этом, спорофит не теряет жизнеспособность.
Обобщая, стоит сказать, что диплоидный спорофит — фаза жизни организмов, включающая в себя двойной набор хромосом, сформированный под воздействием высокой степени генетического разнообразия.
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
Чередование поколений у растений
В жизненном цикле растений чередуются два поколения: спорофит и гаметофит.
Гаметофит — гаплоидная стадия (имеет одинарный набор хромосом)
Спорофит — диплоидная стадия (имеет двойной набор хромосом)
Иногда спорофит называют бесполым поколением, так как он образует споры; а гаметофит — половым поколением, так как он образует половые клетки (гаметы).
Схема чередования поколений представлена на рисунке ниже. Я рекомендую учить её в следующем порядке:
1) запоминаем, что спорофит диплоидный (2n), а гаметофит гаплоидный (n)
2) затем учим, что спорофит в спорангиях образует споры мейозом, а гаметофит в гаметангиях образует гаметы (обратите внимание на рисунок, мнемотехнические приемы для запоминания — в желтом и красном прямоугольнике)
***спорангии и гаметангии — это органы, в которых образуются соответственно споры и гаметы:
— мужские спорангии называются микроспорангиями, а женские — мегаспорангиями
— мужские гаметангии называются антеридиями (в них образуются мужские половые клетки), а женские — архегониями (в них образуются женский половые клетки — яйцеклетки)
3) запоминаем, что мейоз в этом цикле происходит только при образовании спор
Мейоз — тип деления, при котором набор хромосом уменьшается в два раза и происходит рекомбинация генов. Поэтому дочерние клетки генетически отличаются от родительской
Митоз — тип деления, при котором образуется копия материнской клетки
Чем споры отличаются от гамет?
Споры — одноклеточные образования, из которых развивается самостоятельный организм без слияния спор друг с другом.
Гаметы (половые клетки) — образуют многоклеточный организм, сливаясь друг с другом. Этот процесс называется оплодотворением, в результате образуется зигота — первая клетка нового организма.
Выучив эти пункты, легко запомнить общую схему чередования поколений. И тогда в последующем вам не придется учить с нуля схемы каждого отдела — вы будете понимать, что последовательность у всех одна и та же. Останется запомнить только небольшие особенности отделов:
чередование поколений у водорослей>>>
чередование поколений у голосеменных>>>
чередование поколений у покрытосеменных>>>
Репетитор по биологии Оспанова Светлана Сергеевна, город Краснодар, ЮМР , ЮМР
Источник