Процесс размножения у цветковых растений подразделяется на два
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 19.09.2024
У покрытосеменных, цветковых растений уникальный процесс оплодотворения. Именно уникальный. Ни один другой живой организм не проходит через процесс, который биологи называют «Двойное Оплодотворение«.
На женском гаметофите в семязачатке развивается мегаспора — женская половая клетка, которая формируется в завязи пестика.
Спорогенная клетка (2n) сначала делится митозом. Образуются мегаспороциты (2n). Затем они делятся мейозом, образуются гаплоидные (1n) клетки — мегаспоры. У большинства видов 3 из этих клеток редуцируются и остается одна мегаспора.
Она развивается и ее ядро 3 раза делится митозом. Образуются 8 гаплоидных ядра, которые находятся в цитоплазме одной клетки. 6 ядер смещаются к краям семязачатка, 2 ядра остаются в центре клетки.
- Два слившихся ядра образуют центральное ядро,
- остающиеся на полюсах ядра превращаются в клетки:
— антиподы (1n),
— яйцеклетку (1n),
— синергиды (1n) - формируется женский гаметофит, или зародышевый мешок
Мужские половые клетки — микроспоры.
В состав пыльцевого зерна входят 2 клетки:
- вегетативная клетка, которая в будущем формирует пыльцевую трубку и
- генеративная клетка, которая в будущем митозом образует 2 спермия.
Опыление — процесс переноса пыльцы с пыльников тычинок цветка на рыльце пестика
Пыльцевой зерно попадает на рыльце пестика, образующаяся пыльцевая трубка начинает прорастать внутрь столбика, стремясь к завязи. Когда пыльцевая трубка достигает зародышевого мешка, генеративная клетка образует 2 спермия. Один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку, образуется зародыш. Второй спермий сливается с двумя ядрами в середине, образуя триплойдную клетку (3n) — эндосперм. Это и есть двойное оплодотворение.
Процесс двойного оплодотворения был открыт С.Г. Навашиным в 1898 г
Последовательность этапов этого процесса можно свести к схеме:
(такой вопрос часто встречается в части B ЕГЭ)
- после оплодотворения семязачаток превращается в семя
- завязь превращается в плод,
- из зиготы — зародыш семени
- из покровов семязачатка формируется семенная кожура.
Значение двойного оплодотворения
В семенах очень быстро (опережая развитие зародыша) образуются питательные ткани с запасом высокоэнергетических питательных веществ только после оплодотворения. У цветковых растений при развитии семязачатков не тратится время на создание питательных веществ, как у голосеменных растений, поэтому развиваются они гораздо быстрее. Таким образом, благодаря двойному оплодотворению ускоряется процесс формирования и семяпочки, и яйцеклетки, и семени
У голосеменных в оплодотворении участвует один спермий и эндосперм возникает до оплодотворения в результате деления мегаспоры, т.е. он гаплоидный и первичный.
Среди цветковых растений широко распространен апомиксис — образование зародыша без оплодотворения ( без участия мужской гаметы). У животных есть аналогичный процесс — партеногенез. Зародыш может развиваться из любых клеток зародышевого мешка: яйцеклетки, центрального ядра, синергид или антипод. Из остальных частей семязачатка образуются другие части семени.
Двудомные растения опыляются извне. Соответственно, это либо опыление животными (насекомыми, в основном), либо ветром.
Для привлечения насекомых растения используют яркую окраску цветка и аромат, пыльца крупная, липкая; ветроопыляемые растения обычно имеют невзрачные цветки, которые высоко поднимаются над землей и мелкую сухую пыльцу.
Органом полового размножения покрытосеменных растений является цветок. Цветок — видоизмененный, укороченный, неразветвленный побег, предназначенный для образования спор и гамет и полового процесса, завершающегося образованием семян и плода.
Строение цветка
У цветка различают цветоножку, цветоложе, околоцветник, тычинки и пестики. У некоторых цветков отдельные части могут отсутствовать.
Цветки большинства видов растений имеют и тычинки, и пестики. Такие цветки называют обоеполыми (вишня, горох). Цветки, которые имеют только пестики, называют пестичными (женскими). Цветки, которые имеют только тычинки, называют тычиночными (мужскими). В зависимости от распределения однополых цветков на растениях различают: однодомные растения — растения, у которых на одних и тех же экземплярах располагаются и женские, и мужские цветки (огурец, кукуруза, дуб); двудомные растения — растения, у которых на одних экземплярах располагаются женские, а на других — мужские цветки (крапива двудомная, конопля, облепиха); многодомные растения — растения, у которых на одних и тех же экземплярах встречаются как обоеполые, так и однополые цветки в различных количественных соотношениях (гречиха, некоторые виды ясеня, клена).
Цветоножка — междоузлие под цветком. Цветки, лишенные цветоножки, называются сидячими (цветки в соцветии корзинка у подсолнечника, астры, одуванчика).
Цветоложе — укороченная стеблевая часть цветка. На ней располагаются все остальные части цветка.
Околоцветник — стерильная часть цветка, его покров. Околоцветник может быть простым (не дифференцированным на чашечку и венчик, образованным совокупностью однородных листочков, имеющих одинаковые размеры и окраску) и двойным (дифференцированным на чашечку и венчик, отличающиеся друг от друга размерами и окраской. Простой околоцветник может быть венчиковидным (образованным ярко окрашенными листочками) или чашечковидным (образованным зелеными листочками). Цветки, лишенные околоцветника (ива, тополь), называются голыми.
Чашечка — наружная часть двойного околоцветника, представляет собой совокупность чашелистиков — видоизмененных прицветных листьев. Обычно чашелистики имеют небольшие размеры и зеленую окраску. Они сходны с обычными листьями, но устроены проще.
Различают: раздельнолистную чашечку — чашечку, образованную свободными (несросшимися) чашелистиками (капуста, лютик); сростнолистную чашечку — чашечку, образованную частично или полностью сросшимися чашелистиками (картофель, табак, горох).
Венчик — внутренняя, обычно окрашенная часть двойного околоцветника. Представляет собой совокупность лепестков, часто имеющих яркую окраску. Количество лепестков венчика может быть различным. Лепестки могут быть более или менее одинаковыми (лютик,яблоня) либо отличаться размерами и формой (фиалка, горох). В результате венчик может быть правильным, неправильным или асимметричным. Венчик, как и чашечка, может быть раздельнолепестным и сростнолепестным. Раздельнолепестной венчик состоит из свободных, несросшихся лепестков. Сростнолепестной венчик состоит из сросшихся в той или иной степени лепестков. Главная функция венчика — привлечение опылителей.
Андроцей
Андроцей — совокупность тычинок одного цветка. Количество тычинок в цветке — от одной (орхидные) до нескольких сотен (некоторые кактусы). У большинства растений тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника. Тычиночная нить — нижняя, как правило, суженная стерильная часть тычинки. Нижний конец тычиночной нити отходит от цветоложа, а верхний конец несет пыльник. Обычно тычиночные нити тонкие, длинные, округлые в сечении. Пыльник — верхняя расширенная фертильная часть тычинки. Пыльник состоит из двух половинок, соединенных связником. Каждая половинка имеет два пыльцевых гнезда (микроспорангия), в которых происходит образование микроспор, а впоследствии пылинок. Связник является продолжением тычиночной нити, через него в пыльник поступают питательные вещества.
Микроспорогенез
Микроспорогенез — процесс образования микроспор в микроспорангиях (гнездах пыльника). Микроспоры формируются из материнских клеток — микроспороцитов, имеющих диплоидный набор хромосом. В результате мейоза каждая материнская клетка образует четыре гаплоидных микроспоры. Микроспоры быстро обособляются друг от друга.
Микрогаметогенез
Микрогаметогенез — процесс образования мужских половых клеток (спермиев), происходит в пыльцевом зерне, которое является мужским гаметофитом покрытосеменных растений. Развитие мужского гаметофита происходит также в гнездах пыльников тычинок и сводится к одному митотическому делению микроспоры и формированию оболочек пыльцевого зерна. Оболочка пыльцевого зерна состоит из двух слоев: интины (внутренней, тонкой) и экзины (наружной, толстой). Каждое пыльцевое зерно содержит две гаплоидные клетки: вегетативную и генеративную. Из генеративной (спермагенной) далее образуются два спермия. Из вегетативной (сифоногенной) впоследствии образуется пыльцевая трубка.
Гинецей
Гинецей — совокупность пестиков одного цветка. Обычно в пестике выделяют три части: завязь, столбик и рыльце.
Завязь — замкнутая, нижняя, полая часть пестика, несущая и защищающая семязачатки. Завязь бывает: верхняя, нижняя, полунижняя. В завязи может располагаться от одного (пшеница, вишня) до нескольких тысяч (мак) семязачатков. Стенки завязи выполняют функцию защиты семязачатков от неблагоприятных факторов среды (высыхание, колебание температур, поедание насекомыми и т.д.). Внутри завязи (в семязачатках) происходит мегаспорогенез и мегагаметогенез, они принимают участие в образовании околоплодника.
Столбик — средняя более или менее удлиненная стерильная часть пестика, отходящая обычно от верхушки завязи, соединяет завязь и рыльце.
Рыльце — верхняя расширенная часть пестика, предназначено для восприятия пыльцы. Рыльце может быть разнообразной формы (двухлопастное, звездчатое, перистое и т.д.) и размера в зависимости от особенностей опыления. При отсутствии столбика рыльце называют сидячим.
Семязачаток состоит из нуцеллуса (ядра) — центральной части, являющейся мегаспорангием, двух покровов — интегументов, которые при смыкании образуют узкий канал — микропиле, или пыльцевход, через который пыльцевая трубка проникает к зародышевому мешку. С помощью семяножки семязачаток прикрепляется к плаценте. Место прикрепления семязачатка к семяножке называют рубчиком. Противоположную микропиле часть семязачатка, где сливаются нуцеллус и интегументы, называют халазой.
В семязачатке происходят мегаспорогенез, мегагаметогенез и процесс оплодотворения. После оплодотворения (реже без него) из семязачатка формируется семя.
Мегаспорогенез
Процесс формирования мегаспор называется мегаспорогенезом. Он происходит в нуцеллусе семязачатка. После заложения семязачатка и формирования нуцеллуса в области микропиле начинает разрастаться одна археспориальная (спорогенная) клетка — мегаспороцит, или материнская клетка мегаспор.
Материнская клетка мегаспор имеет диплоидный набор хромосом. У большинства покрытосеменных из нее путем мейоза образуются четыре гаплоидные мегаспоры. Из них лишь одна (обычно нижняя, обращенная к халазе, реже верхняя, обращенная к микропиле) дает начало женскому гаметофиту — зародышевому мешку. Остальные мегаспоры отмирают.
Мегагаметогенез
Процесс формирования женских половых клеток происходит в зародышевом мешке. Формирование женского гаметофита начинается с разрастания мегаспоры, которая далее три раза делится митозом. В результате этого образуются восемь клеток, которые располагаются следующим образом: три — на одном полюсе зародышевого мешка (микропилярном), три — на другом (хадазальном), две — в центре. Две оставшиеся сливаются в центре клетки, образуя диплоидную центральную клетку зародышевого мешка. Одна из трех клеток, расположенных на микропилярном полюсе, отличается большими размерами и является яйцеклеткой. Две рядом расположенные клетки являются вспомогательными и называются синергидами. Группа из трех клеток, находящихся на противоположном, халазальном полюсе, называется антиподом. Таким образом, сформированный женский гаметофит включает шесть гаплоидных клеток (яйцеклетка, две клетки-синергиды, три клетки-антипода) и одну диплоидную клетку.
Оплодотворение. Образование семян и плодов
Купить проверочные работы
и тесты по биологии
Процессу оплодотворения предшествует опыление — перенос пыльцы от пыльцевых мешков тычинок к рыльцам пестиков. Попав на рыльце пестика, под воздействием веществ, выделяемых пестиком, пыльца начинает прорастать: образуется пыльцевая трубка, внедряющаяся в ткань рыльца. Кончик пыльцевой трубки выделяет вещества, размягчающие ткань рыльца и столбика. В процессе формирования пыльцевой трубки принимает участие сифоногенная клетка. По мере роста пыльцевой трубки в нее переходит спермагенная клетка, которая делится митозом с образованием двух спермиев (у некоторых растений спермагенная клетка дает начало двум спермиям еще до прорастания пыльцы). Пыльцевая трубка продвигается по столбику пестика и врастает в зародышевый мешок, как правило, через микропиле. После проникновения в зародышевый мешок кончик пыльцевой трубки разрывается, и спермии попадают внутрь. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу. Второй спермий сливается с центральной клеткой зародышевого мешка, образуя триплоидную клетку, из которой далее формируется эндосперм (питательная ткань) семени, обеспечивающий питание зародыша. Синергиды и антиподы дегенерируют. Вышеописанный процесс получил название двойного оплодотворения. Двойное оплодотворение у цветковых растений было открыто в 1898 году русским ботаником С.Г. Навашиным.
После двойного оплодотворения из яйцеклетки формируется зародыш семени, из центрального ядра зародышевого мешка — эндосперм, из интегументов — семенная кожура, из всего семязачатка — семя, а из стенок завязи — околоплодник. В целом из завязи пестика формируется плод с семенами.
Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!
Процесс полового размножения цветковых растений включает несколько этапов: цветение, опыление, оплодотворение, созревание и распространение семян.
Цветение - процесс, начинающийся с открытия бутонов, с последующим раскрытием пыльников, освобождением пыльцы, функционированием пестиков и увяданием цветка.
Опыление - процесс переноса пыльцы
с тычинок на рыльце пестика. Различают два вида опыления: 1) самоопыление - перенос пыльцы с тычинок на пестики одной и той же цветка 2) перекрестное опыление - перенос пыльцы с тычинок одного цветка на пестики другой.
Распространенный способ опыления - с помощью насекомых. Насекомые-опылители посещают цветки, чтобы использовать в пищу нектар и (или) пыльцу.
Цветки ветроопыляемых растений мелкие, лишенные яркой окраски и запаха, пыльца очень мелкий, легкий, образуется в огромных количествах.
Опылению предшествует процесс созревания пыльцы и пестиков. Эволюция растений шла по пути усложнения и совершенствования диплоидного спорофита и редукции гаплоидного гаметофита. У покрытосеменных растений различия между гаметофитом и спорофитом достигли наивысшей степени.
Тычинка представляет собой эволюционирующий спорофил, ПИЛЯК - верхнюю часть микроспорофила с возросшими микроспорангиями. Внутри пыльника в результате мейотического деления образуются микроспоры, покрытые оболочкой. Затем микроспора прорастает под оболочкой. В результате одного деления образуются две клетки: маленькая - генеративные и большая - вегетативная. Это и есть мужской гаметофит. Оболочка микроспоры становится оболочкой гаметофита - пыльцевого зерна. Размеры пыльцевых зерен и форма оболочки могут значительно варьировать. : С Пестик образуется в результате срастания краев и одного или нескольких плодолистиков. Плодолистики образовавшихся в процессе эволюции с мегаспорофилив. Внутри завязи содержится один или несколько семенных зачатков. Семенной зачаток состоит из ядра и покровов. Ядро семенного зачатка образовалось в ходе эволюции с мегаспорангия. В покровах семязачатка есть узкий проход - микропиле (через него в семенной зачаток проникает пыльцевая трубка). В семенном зачатке образуются мегаспоры - как правило, четыре, реже две или одна. Затем одна мегаспора начинает делиться, образуя зародышевый мешок, а другие рассасываются. В результате разделения мегаспора вытягивается, у ее полюсов образуется по четыре ядра. Далее от полюсов отводится по одному ядру, которые направляются в центр зародышевого мешка и сливаются, образуя центральное ядро. Поскольку мегаспора сформировалась в результате мейотического деления, то образованные в ней ядра имеют гаплоидный набор хромосом. Центральное ядро имеет диплоидный набор хромосом, поскольку образуется в результате слияния двух гаплоидных ядер. Из ядер, оставшиеся у полюсов зародышевого мешка, образуются клетки. С клеток, расположенных у полюса, обращенного к микропиле, развиваются яйцеклетка и клетки-спутницы (синергиды). На противоположном конце образуются три клетки - антиподы.
Покрытосеменные растения имеют орган семенного размножения – цветок, отсюда их второе название — цветковые. Представители этой группы царства Растения размножаются как половым, так и вегетативным путём.
Вегетативное размножение покрытосеменных растений широко распространено в природе. Но еще чаще его использует человек при размножении сельскохозяйственных и декоративных растений.
Чаще всего растения размножаются черенками. Черенок – отрезок любого вегетативного органа. Если он попадает на влажную почту, то дает придаточные корни и укореняется. Так из черенка начинает развиваться новое самостоятельно существующее растение.
Черенки могут быть стеблевые, корневые и листовые.
Стеблевые черенки — отрезки побега с несколькими почками. Их используют для размножения смородины, розы, тополя и многих других деревьев и кустарников. Для этого весной черенки сажают в подготовленную почву, и к осени на них вырастают придаточные корни. Тогда черенки выкапывают и сажают на постоянное место. Стеблевыми черенками размножают также многие декоративные и комнатные растения: флоксы, бальзамин, колеус и др.
Корневые черенки — отрезки корня длиной 15–25 см. На посаженном в почву корневом черенке формируются придаточные почки, из которых развиваются надземные побеги, от оснований которых вырастают придаточные корни. Корневые черенки используются для размножения малины, шиповника, некоторых сортов яблонь. Корневыми черенками легко размножается одуванчик.
Некоторые растения размножают листовыми черенками. Листья сажают во влажный песок, и на них начинают развиваться придаточные почки и придаточные корни. Так размножают многие виды комнатных растений, например, бегонию, сенполию, сансевьеру. В природе листовыми черенками размножается сердечник луговой.
У некоторых растений из придаточных почек на корнях вырастают побеги — корневые отпрыски. Такие растения называются корнеотпрысковыми. Со временем старые участки корней разрушаются и отпрыски становятся самостоятельными растениями. Такой способ вегетативного размножения встречается у осины, рябины, тополя, сирени, вишни, малины и др.
Растения могут также размножаться ползучими побегами — усами. Несколько таких побегов отрастает от материнского растения, в их узлах развиваются маленькие растеньица с листьями и корешками. Так размножаются земляника, клюква, луговой чай.
Смородину, крыжовник, калину можно размножать отводками. Для этого весной молодой побег пригибают так, чтобы его средняя часть касалась земли, а верхушка была направлена вверх. На нижней части побега под почкой надрезают кору, и к осени на месте надреза образуются придаточные корни.
Покрытосеменные растения могут также размножаться подземными видоизменёнными побегами (корневищами, клублнями, луковицами). Корневищами размножаются такие ценные декоративные растения как ирисы, ландыши. Клубнями — картофель, топинамбур, луковицами — лук, тюльпаны, нарциссы, лилии.
Еще одним способом вегетативного размножения является прививка. В естественной природе такой способ размножения встречается крайне редко, но люди широко применяют его в садоводстве для размножения плодовых деревьев – яблонь, груш, слив и др. Почку или черенок культурного растения сращивают со стеблем дичка. Дичок это молодое растение, выращенное из семени плодового дерева. Глазок или черенок растения называют привоем, а дичок – подвоем.
Сравнительно недавно растения начали размножать культурой ткани. Для этого клетки образовательной ткани помещают в особую питательную среду, где они начинают активно делиться и вскоре образовывают самостоятельные крохотные растения. Такой способ используют для размножения орхидей, садовой гвоздики, женьшеня и даже картофеля.
Половое размножение покрытосеменных растений связано с основными частями цветка — тычинками и пестиками.
В тычинках образуются пыльцевые зерна. Одновременно с образованием пыльцы в семязачатке пестика формируется зародышевый мешок.
Чтобы произошло оплодотворение, пыльцевое зерно должно попасть на рыльце пестика. Процесс переноса пыльцы с тычинок на рыльце называют опылением. Различают два основных типа опыления: самоопыление и перекрёстное опыление. При самоопылении пыльца из тычинки попадает на рыльце пестика того же самого цветка. Так опыляются пшеница, рис, овёс, ячмень, горох. При перекрёстном опылении пыльца с тычинок одного растения переносится на рыльца пестиков другого растения. Перенос пыльцы происходит с помощью ветра, насекомых, птиц и воды. Иногда сам человек сознательно переносит пыльцу с тычинок на рыльца пестиков. Происходит искусственное опыление. Его применяют для выведения новых сортов и повышения урожайности растений.
После того как пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика, оно набухает и превращается в длинную пыльцевую трубку, в которой образуются две мужские гаметы (спермии). Когда пыльцевая трубка через пыльцевход проникает внутрь зародышевого мешка, один из спермиев сливается с находящейся там яйцеклеткой. Происходит оплодотворение, образуется зигота. Второй спермий сливается с ядром крупной центральной клетки зародышевого мешка. Таким образом происходит двойное оплодотворение.
Дальше зигота начинает делиться. В результате возникает многоклеточный зародыш нового растения. Центральная клетка тоже делится, образуя клетки эндосперма, в которых накапливаются запасы питательных веществ, необходимые для питания и развития растения. Из покрова семязачатка развивается семенная кожура. Кожура, зародыш и запас питательных веществ составляют семя.
Постепенно завязь превращается в спелый плод. Околоплодник защищает семя от неблагоприятного воздействия. После созревания семян весь плод либо только содержащиеся в нем семена отделяются от родительского растения. Начинается распространение семян. Оно может происходить разными путями — ветром, водой, насекомыми, птицами, зверями и другими способами. Попав в почву, семя прорастает, образуя самостоятельное молодое растение.
Мы рассмотрели два типа размножения покрытосеменных растений: вегетативное и половое. Они имеют большое значение в природе. Благодаря им растения быстро расселяются и захватывают новые территории.
Читайте также: