Размножение и оплодотворение у растений

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 19.09.2024

Цветок представляет собой укороченный видоизмененный побег покрытосеменных растений, специализированный для образования спор и гамет, а также для осуществления полового процесса, результатом которого является развитие плода с семенами.

Строение цветка

Приступим к классификации частей цветка. Цветок состоит из:

Стеблевой части, в которой выделяется:
- Цветоножка - разветвление стебля, на котором расположен цветок
- Цветоложе - расширенная верхняя часть цветоножки, от которой отходят чашелистики, лепестки, тычинки, пестики
- Чашелистики - видоизмененные листья, составляющие чашечку листа
- Лепестки - внутренние видоизмененные листья, составляющие венчик листа
Отметим, что в ботанике есть такое понятие как околоцветник: так называют внешнюю часть цветка, окружающую репродуктивные органы. Обычно околоцветник состоит из внешнего кольца чашелистиков (чашечка) и внутреннего кольца лепестков (венчик).
- Тычинки - мужской половой орган цветка, состоящий из тычиночной нити и пыльника, в гнездах которого образуется пыльца. Каждое пыльцевое зерно содержит 2 гаплоидные клетки: вегетативную и генеративную.
- Пестик - основная расположенная в центре часть цветка, является женским половым органом.
Состоит из завязи - нижней утолщенной части пестика, из которой в дальнейшем образуется плод, столбика - центральной части пестика между завязью и рыльцем, и самого рыльца - широкой верхней части пестика, на которую попадает пыльца.

В завязи пестика формируются семязачатки, которые после опыления и оплодотворения образуют семена. Выделяют цветки с верхней завязью - картофель, горох, редька, гвоздика и с нижней завязью - у огурцов, колокольчиков, подсолнечника. Верхняя завязь свободная, ее легко выделить из цветка. Выделить нижнюю завязь, не повредив цветок, значительно труднее, так как она срастается с тычинками, листами околоцветника и даже с цветоложем (у огурца).

Особо отметьте наличие в цветке нектарников (медовиков). Они привлекают насекомых-опылителей, выделяя нектар - сахаристый сок с характерным запахом. При попытке собрать нектар насекомые сотрясают генеративную часть цветка, рассыпая пыльцу на себя, на рыльце пестика (благодаря чему происходит опыление) и на другие части цветка. Сами насекомые служат опылителями, перенося на тельце и конечностях пыльцу с одних цветков на другие.

Околоцветник

Вместе чашелистики и лепестки составляют околоцветник. Околоцветник цветка бывает двойным и простым. Двойной околоцветник включает в себя чашечку и венчик, имеется у яблони, гороха, картофеля. Если околоцветник не разделен на чашечку и венчик, то его называют простым. Простой околоцветник состоит из листочков, характерен для лука, дуба, березы, тюльпана и ландыша. У некоторых растений околоцветник отсутствует, их цветки называются "голые" : у тополя, вербы.

Чашечка
- Раздельнолистную чашечку - состоит из разделенных между собой чашелистиков: у дикой редьки, земляники
- Сростнолистная чашечка - чашелистики сращены между собой: у гвоздики, гороха
Венчик
- Свободнолепестный - лепестки венчика разделены между собой
- Спайнолепестный - лепестки венчика срастаются друг с другом
В дальнейшем по мере изучения семейств покрытосеменных мы изучим формулы цветков. Запомните сейчас, что в случае, если любые части цветка срастаются между собой, то в формуле цветка их число берется в скобки.

Симметрия цветка
- Правильные (актиноморфные), через которые можно провести множество плоскостей симметрии. Правильные цветки имеются у гвоздики, лилии, огурцов. В формуле такие цветки обозначаются знаком *
- Неправильные (зигоморфные), такие цветки имеют только одну плоскость симметрии. Цветки такого типа есть у гороха, шалфея, львиного зева. В формуле такой цветок обозначается знаком ↑
Однодомные и двудомные растения

Обоеполые цветки имеют и тычинки, и пестики в одном цветке. Однако есть растения, у которых тычинки и пестики расположены на разных цветках. У таких растений на цветке находятся либо тычинки (тычиночные цветки) - мужские цветки, либо пестики (пестичные) - женские цветки. В зависимости от расположения мужских и женских цветков эти растения делятся на:
- Однодомные - у них и мужские, и женские цветки расположены на одном и том же растении: у кукурузы, березы, тыквы.
- Двудомные - имеют и женские, и мужские цветки, расположенные на разных растениях: у тополя, конопли, вербы.
Поделюсь своей собственной ассоциацией, чтобы вы успешно запомнили эти понятия. Вообразите, что в гости к зажиточным хозяевам приехало большое количество гостей. Богатые хозяева построили на участке два дома, и у них есть возможность разделить всех гостей, так что мужчины отделяются от женщин и идут в разные дома ("двудомные растения"). В случае если хозяева оказались менее богаты, то у них только один дом, так что гостям и мужского, и женского пола придется искать место для ночевки в одном доме ("однодомные растения").

Семязачаток

Также называется семяпочкой. Представляет собой образующийся в завязи многоклеточный орган, из которого развивается семя. Ткани завязи образуют выступ (вырост), называющийся плацента, которым семязачаток крепится внутри завязи. С помощью семяножки семязачаток сообщается с плацентой.

Процесс локализуется в нуцеллусе, называющимся мегаспорангием. Материнская клетка (2n) начинает делиться мейозом, и, что предсказуемо, получается четыре клетки - четыре гаплоидные мегаспоры (n). Из них три отмирают, выживает только одна, приближенная к халазе - ткани, где соединяются интегумент и нуцеллус.

Запомните, что из мегаспоры развивается женский гаметофит - зародышевый мешок. Гаметофит у растений это гаплоидная многоклеточная фаза в цикле развития, которая чередуется со спорофитом - диплоидной фазой.

Ядро мегаспоры трижды делится эндомитозом (удвоение числа хромосом внутри ядерной оболочки, без разрушения ядрышка и без образования нитей веретена деления). В результате образуется 8 ядер, по 4 ядра у каждого полюса зародышевого мешка. На этой восьмиядерной стадии деление ядра женского гаметофита окончено.

От каждого из двух полюсов в центр зародышевого мешка направляется по одному ядру, так называемые - полярные ядра. Таким образом, у полюсов зародышевого мешка их остается по три. Две клетки в центре сливаются и образуют центральную клетку, диплоидного (2n) набора хромосом. На микропилярном полюсе зародышевого мешка одна наиболее крупная клетка превращается в яйцеклетку, а две других становятся вспомогательными клетками - синергидами, короткоживущими клетками. Вместе яйцеклетка и синергиды образуют яйцевой аппарат.

Локализуется в микроспорангиях - гнездах пыльника. Диплоидная материнская клетка делится мейозом, в результате образуется четыре микроспоры с гаплоидным набором хромосом. Каждая из микроспор делится митозом, в результате получаются две клетки: крупная вегетативная и более мелкая генеративная - эти две клетки и составляют пыльцевое зерно (пыльцу). Пыльцевое зерно состоит из двух оболочек - интины (внутренней) и экзины (наружной).

Важно отметить, что из генеративной клетки к моменту оплодотворения (еще в пыльнике (до опыления) или в пыльцевой трубке (после опыления)) путем митоза образуются мужские половые клетки - спермии (или сперматозоиды), необходимые для процесса оплодотворения. Запомните, мужской гаметофит семенного растения - пыльцевое зерно.

Опыление

Признаки самоопыляющихся растений: запах и нектар отсутствуют, тычинки выше пестиков, иногда пыльца созревает еще в бутоне и опыление происходит в цветке еще до его распускания.

Перенос пыльцы из пыльника цветка одного растения на рыльце пестика другого растения. Отметим искусственное опыление, которое сознательно осуществляет человек для повышения урожайности или выведения новых сортов. Осуществляется с помощью воды, ветра и животных. Здесь необходимо ввести новые термины:

Такие растения имеют следующие характерные черты: у них мелкие цветки, невзрачный околоцветник, цветки лишены нектарников (то есть запах, нектар у цветов отсутствует). Ветроопыляемые растения обычно растут большими скоплениями (заросли тростника, березовые рощи), зацветают ранней весной, до появления листьев. Тычинки располагаются на длинных, свисающих тычиночных нитях. Пыльцы образуется очень много, она мелкая, легкая и сухая.

Пыльцевые зерна благодаря наличию воздушных мешков могут перемещаться на большие расстояния, достигающие десятков километров: 30-35 км у березы, у ольхи до 400 км.

Эти растения отличают крупные цветки, мелкие - собраны в соцветия. Имеют нектарники и характерный запах (аромат), особенно важный для привлечения насекомых. Пыльцы мало, она крупная, тяжелая, липкая. Ее внешний слой (экзина) часто покрыт различными приспособлениями, которые помогают зацепится за насекомых: бугорки, шипы, гребешки.

Теперь вы точно знаете, почему именно насекомооплыяемые растения стоит дарить прекрасным девушкам, а не ветроопыляемые (на первом свидании точно лучше подстраховаться насекомооплыяемыми, хотя если вы хотите удивить - вперед в березовую рощу ;)

Оплодотворение

Оплодотворение - слияние спермия, сперматозоида (мужской половой клетки) с яйцом, яйцеклеткой (женской половой клеткой), приводящее к образованию зиготы. Тем или иным способом пыльца (пыльцевое зерно) оказывается на рыльце пестика. Вегетативная клетка начинает прорастать в ткани пестика, растворяя их, формирует пыльцевую трубку. Из генеративной клетки образуются два спермия.

Пыльцевая трубка прорастает до зародышевого мешка, благодаря чему спермии достигают яйцеклетки. Далее у цветковых растений происходит уникальное явление, открытое С.Г. Навашиным - двойное оплодотворение. Как вы помните, из генеративной клетки образовалось два спермия. Суть двойного оплодотворения заключается в том, что один из спермиев сливается с яйцеклеткой (оплодотворяет ее) с образованием зиготы (диплоидна), из которой развивается зародыш. Второй спермий сливается с центральной клеткой (эта клетка к моменту слияния уже диплоидна) с образованием эндосперма (триплоиден) - запасного питательного вещества.

После оплодотворения с течением времени из семязачатков образуются семена. Из интегумента семязачатка (от лат. integumentum — покрывало, покров) образуется семенная кожура. Околоплодник формируется из стенок завязи пестика.

Соцветия

Цветки, особенно у насекомооплыемых растений, редко расположены по одиночке. Чаще всего цветки образуют скопления - соцветия. Соцветие - часть годичного побега растения, несущая цветки и видоизмененные прицветные листья, в пазухах которых и располагаются цветки или соцветия.

Простыми называют соцветия с одной осью - главной, на которой расположены цветки. К простым соцветиям относятся:
Сложными называют соцветия, у которых на главной оси расположены не цветки, а частные (парциальные) соцветия.
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Презентация на тему: " Размножение и оплодотворение у растений. Цель урока: Сформировать понятие о размножении организмов; Значении, особенностях бесполого и полового размножения;" — Транскрипт:

1 Размножение и оплодотворение у растений

2 Цель урока: Сформировать понятие о размножении организмов; Значении, особенностях бесполого и полового размножения; Познакомиться с процессом двойного оплодотворения у цветковых растений.

3 Вспомните, какие свойства характерны для живых организмов: Питание Дыхание Обмен веществ Движение Рост ? Размножение

4 Размножение – увеличение числа себе подобных особей. Размножение – необходимое свойство жизни, присущее всем организмам и обеспечивающее продление существования вида. К размножению приступают все организмы, достигшие определенного возраста и стадии развития.

5 Способы размножения Бесполое Половое В размножении В размножении участвует одна особь. участвуют Происходит два родительских без участия половых клеток. организма. Происходит слияние половых клеток с образованием зиготы. Вегетативное Спорообразование

6 Бесполое размножение В размножении участвует одна особь. Происходит без участия половых клеток. Образующиеся дочерние организмы по своим свойствам одинаковы с материнским растениям.

7 Вегетативное размножение Осуществляется частями органов материнского растения, из которых развиваются самостоятельные (дочерние) организмы.

8 Размножение спорами Происходит благодаря развитию у растений специализированных клеток – спор. Свойственно водорослям, мхам, папоротникам, хвощам, плаунам.

9 Споры – особые мелкие клетки. Они содержат ядро, цитоплазму, покрыты плотной оболочкой и способны на протяжении длительного времени переносить неблагоприятные условия. Споры папоротника

10 Половое размножение В размножении участвуют два родительских организма. Происходит слияние женских ( ) и мужских ( ) половых клеток. Дочерние организмы качественно иные, чем родительские

11 Оплодотворение – процесс слияния мужской и женской половых клеток.

12 Гаметы половые клетки, развиваются у двух родительских организмов женские мужские Яйцеклетки Спермии Сперматозоиды неподвижные подвижные, (у семенных со жгутиком растений) (у споровых растений)

13 Схема полового размножения: Взрослые родительские организмы Образование яйцеклеток спермиев Оплодотворение Зигота Дочерний организм

14 Важнейшее значение полового размножение в том, что организмы, возникшие половым путем, обладают новыми (в сравнении с родительскими) наследственными свойствами.

15 Формирование гамет Мужские половые клетки – спермии – формируются в пылинках пыльцы, которые развиваются в пыльниках цветка. Обычно пыльца состоит из многих пылинок (пыльцевых зерен), соединенных в группы. Тычиночная нить Пыльник Пыльца различных растений под микроскопом Строение тычинки

16 Формирование гамет Женские половые клетки – яйцеклетки – образуются в семязачатках, находящихся в завязи пестика. Семязачаток Завязь Столбик Рыльце

17 Опыление - перенос пыльцы с тычинки на рыльце пестика

19 Опыление и оплодотворение цветкового растения

20 Слияние в зародышевом мешке спермиев – одного с яйцеклеткой, а другого с центральным ядром – называется двойным оплодотворением. Двойное оплодотворение свойственно только цветковым растениям. Двойное оплодотворение открыл в 1898 г. отечественный ботаник Сергей Гаврилович Навашин ( ). С.Г. Навашин

21 Преимущество двойного оплодотворения Очень быстрое образование питательной ткани - эндосперма, которое происходит только после оплодотворения.

22 Вопросы: Какие способы размножения вы знаете? В чем отличие опыления от оплодотворения? В чем заключается преимущество полового размножения перед бесполым? Почему растения, выросшие из семян, иногда отличаются от того растения, с которого были взяты плоды с семенами? В чем заключается преимущество двойного оплодотворения у цветковых растений?

Презентация для урока "размножение и оплодотворение растений" в 6 классе.

Вспомни, что называют размножением.

Цветок – орган семенного размножения

Семенное размножение – половое.

Где у растений находятся половые клетки?

Где у растений находятся половые клетки?

Опыление – перенос пыльцы с тычинки на рыльце пестика.

Самоопыление – перенос пыльцы с тычинки на пестик в пределах одного цветка (пшеница, рис, горох)

Перекрёстное опыление – пыльца цветка одного растения переносится на пестик цветка другой особи

Способы перекрёстного опыления:

Опыление при помощи воды

Встречается у водных растений (элодея, валлиснерия).

Пестичные цветки выносятся на поверхность воды. После опыления цветонос закручивается и втягивает цветок под воду, где происходит созревание плода.

Тычиночные цветки собраны в пучках. После созревания они отрываются и всплывают. Опыление происходит в результате контакта тычинок в с рыльцами пестиков.

Опыление при помощи насекомых

Насекомоопыляемые растения – растения, которые опыляются с помощью насекомых (пчёлы, шмели, бабочки, жуки).

Опыление при помощи ветра

Ветроопыляемые растения – растения, у которых опыление происходит с помощью ветра (орешник, берёза).

Искусственное опыление

Искусственное опыление - перенос человеком пыльцы из пыльников одного растения на рыльце пестика другого растения для выведения новых сортов или повышения урожайности.

Пыльца прикрепляется к рыльцу пестика благодаря особенностям строения оболочки, с помощью липких сахаристых веществ.

Оплодотворение у цветковых растений

Один спермий оплодотворяет яйцеклетку, а другой центральную клетку зародышевого мешка.

Биология

При слиянии половых клеток (гаметы) происходит оплодотворение у растений и животных. Явление характерно разным живым организмам — одноклеточным и многоклеточным. В результате образуется новый организм с другим набором хромосом. Таким способом обеспечивается генетическое разнообразие.

Принципы классификации

С учетом размера гамет биологи выделяют 3 вида сингамии (сливание половых клеток): изогамия, анизогамия и оогамия. Под первым определением подразумевается присоединение двух гамет со жгутиками одинакового размера. При анизогамии может образоваться зигота из двух разных по размеру гамет. Оогамией называется слияние клеток разных размеров и поведения. Подобное явление свойственно цветковым растениям, млекопитающим.

С учетом способа размножения различаются 2 типа процесса:
- внешний или наружный — оплодотворение протекает вне организма;
- внутренний — процесс, при котором переносятся мужские гаметы в женский организм, что свойственно позвоночным, включая птиц.
В результате внутреннего оплодотворения сперматозоид достигает ооциту (неподвижная гамета женского пола) в организме самки. Для разрушения оболочки ооцита используется органелла — акросома. После проникновения сперматозоида формируется оболочка, обеспечивающая надежную защиту новой клетки.

Следующий этап можно назвать мейозом, так как происходит второе деление в результате оогенеза. Образуется яйцеклетка. Ядра мужской и женской клеток увеличиваются, сближаются и сливаются. Формируется зигота. Для гамет характерен одинарный набор хромосом, а после оплодотворения — двойной или диплоидный.

У растений в результате размножения образуются эндосперм и зигота одновременно. Кратко об этапах двойного оплодотворения:
1. Образование гаметы.
2. Появление центральной клетки с ядром и 5 маленьких органелл.
3. Спермия попадает в семязачаток.
4. Происходит сливание одного спермия с яйцеклеткой. Появляется зигота. Второй спермий объединяется с центральным ядром, что способствует формированию эндосперм.
Водоросли и покрытосеменные растения

Для большинства грибов, многоклеточных водорослей и высших споровых характерно образование гамет в гаметангиях (специальные органы для полового размножения). Женские клетки называются архегониями, а мужские — антеридиями. Покрытосеменные размножаются с помощью гамет.

В тычинках, которые являются мужскими органами, образуется и развивается мужской гаметофит. У голосеменных наблюдается аналогичная схема оплодотворения, но процесс протекает в пыльцевом зерне. На следующем этапе происходит деление клетки путем мейоза. Таким методом появляются 4 гаплоидные микроспоры. Их ядра подразделяются митозом на 2 гаплоидных ядра:

Вокруг первой части клетки частично концентрируется цитоплазма. Формируется вегетативная клетка.

На мембране микроспоры возникает прочная оболочка. Она не растворяется в щелочах, кислотах. Само пыльцевое зерно состоит из генеративной, вегетативной клеток, покрытых двумя оболочками.

Параллельно при прорастании пыльцевого зерна происходит митоз из генеративной клетки. Это приводит к появлению двух спермий. Из множества подобных частиц состоит пыльца растений. Она созревает в пыльниках до распускания цветка. Для появления семязачатка используются выросты стенок завязи.

Одним концом он фиксируется к стенке завязи. В него поступают питательные вещества по пучку, а с другой стороны появляется отверстие. По внешнему виду он похож на микропиле либо пыльцевход. В семязачатке образуется мегаспора гаплоидного типа с тремя тельцами. На следующем этапе размножения зарождается мешок, отмирают неправильные тельца.

В ядре мегаспоры происходит митоз с последующим появлением группы из 4 ядер. На другом этапе наблюдается появление диплоидного центрального ядра. Вокруг него формируется цитоплазма и следующие отдельные органеллы:
- яйцеклетка;
- маленькие клетки-спутницы;
- 3 небольшие клетки-антиподы;
- зародышевый мешок.
В зрелом женском гаметофите содержатся 7 клеток. Если гаметы созрели, наступает естественное либо искусственное опыление. В результате пыльцевое зерно переносится на пестик. Явление протекает по следующим схемам:
1. Самоопыление. В процессе участвует личная пыльца цветка.
2. Перекрестное. Применяется пыльца иного цветка.
Двойное оплодотворение

С помощью гаметофитов осуществляется постоянная выработка ферментов и фитогормонов, необходимых для оплодотворения. В пестике содержатся аминокислоты триптофана, а в зернах — гормон роста. В результате попадания пыльцевых зерен на рыльце активируются химические реакции, которые стимулируют прорастание зерен. Таким способом формируется пыльцевая трубка.

На следующем этапе делится генеративная клетка. Появляются две спермии. Они быстро смещаются в сторону трубки. Повышается концентрация ионов калия. Когда пыльцевая трубка внедряется в мешок, головка разрывается, наступает двойное оплодотворение. В мешочек проникают 2 спермия:
- один участвует в образовании зиготы;
- второй — образует триплоидную клетку.
Элементы семязачатка способствуют появлению семени. Из зиготы формируется диплоидный зародыш, а триплоидная органелла превращается в эндосперм (образование, состоящее из нескольких клеток). В паренхиме накапливаются следующие вещества:

При оплодотворении повышается синтез ауксина. Стимулируется разрастание завязи. Время между опылением и оплодотворением минимум составляет 15 минут.

Открытие двойного оплодотворения у покрытосеменного растения присвоено русскому ученому С. Г. Навашину в 1898 г. Явление имеет большое значение в сельском хозяйстве, так как одновременно формируется эндосперма и обеспечение зиготой питания зародыша. При этом семяпочка не способно запасаться питательными веществами. Ресурсы направлены на развитие зародыша.

Читайте также: