Виды скрещиваний и опыления растений

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 19.09.2024

Гибридизация - это скрещивание между собой двух или большего числа разных родительских форм. В результате ее получается новые организмы - гибриды.

Гибриды - организмы, которые получаются в результате искусственного или естественного скрещивания и объединяющие свойства и признаки разных особей.

Гибридизация делится на:

- внутривидовую - если скрещивающиеся особи принадлежат к одному виду;

- межвидовую и межродовую - еслискрещивающиеся особи принадлежат к разным видам или родам.

Гибридизация делится также на:

- искусственную;

- естественную (спонтанную). Она широко распространена в природе. Происходит не только между особями одного сорта, разновидности или вида, но и между растениями различных видов и родов. Так, при близком произрастании может происходить во время цветения скрещивание разных сортов мягкой яровой пшеницы, яровой пшеницы с озимой, кормовой свеклы с сахарной (из-за этого вырождение сорта), тыквы с кабачками и цукиниями (вырождение сорта) и т.д.

Гибридизация – это не простое арифметическое суммирование признаков и свойств растений. Основой формообразования при использовании метода гибридизации являются перекомбинация генов и трансгрессии. Родительские организмы передают своему потомству не признаки, а гены, на основе которых в каждом поколении гибридов признаки, контролируемые этими генами, развиваются вновь.

Например, При скрещивании двух сортов пшеницы, имеющих среднюю длину колоса, в гибридном потомстве часто обнаруживаются растения с большей или меньшей его длиной. Это новообразование связано с трансгрессией,т.е.суммирующим действием полимерных генов, определяющих длину колоса. При трансгрессии происходит объединение в гибриде генотипов, дополняющих друг друга ( рис. 2 и 3).

Трансгрессии возникают в тех случаях, когда одна или обе родительские формы, имея одновременно и доминантные и рецессивные аллели, контролирующие развитие какого-либо количественного (полигенного) признака, не обладают крайней степенью его выражения. В такой генетической системе при расщеплении могут появляться гибриды с крайними фенотипическими выражениями определенных признаков.

Внутривидовая гибридизация -это основой метод создания исходного материала, ее формообразовательные возможности очень велики.

Внутривидовая гибридизация

Типы скрещиваний

Гибридизация растений осуществляется путем скрещивания. В практической селекции применяют различные типы скрещиваний.

Условия, влияющие на выбор типов скрещивания:

· биологическими особенностями культуры, с которой ведется селекция;

· характером исходного материала;

· требованиями, предъявляемыми к будущему сорту и т.д.

Основные типы скрещиваний, применяемых в современной селекции, можно представить в виде следующей схемы:

Простые скрещивания.Простыми называются скрещивания между двумя родительскими формами, производимые однократно. Если одну из них обозначить А, а другую Б, то простое скрещивание между ними можно представить в виде формулы А х Б. Разновидность парных скрещиваний составляют реципрокные (взаимные) скрещивания. Их можно представить в виде формулы А х Б, и Б х А. Реципрокные скрещивания применяются в двух случаях:

1) когда наследование какого-либо важного хозяйственно-биологического свойства связано с цитоплазмой; например, иногда при скрещивании двух сортов озимой пшеницы, из которой один имеет более высокую морозостойкость, гибриды наследуют это свойство сильнее в том случае, если морозостойкий сорт используют в качестве материнской формы;

2) когда наблюдается различная завязываемость семян в зависимости от того, в качестве материнской или отцовской формы берется тот или иной сорт.

Ядерный материал и при прямом и при обратном скрещивании родительские формы передают поровну, цитоплазма же передается гибридам только по материнской линии. При реципрокных скрещиваниях в одних случаях слияние цитоплазмы материнской формы может быть очень существенным, в других оно не проявляется.

Сложные скрещивания - скрещивания, в которых используют более двух родительских форм или когда гибридное потомство повторно скрещивают с одной из них. Сложные скрещивания делятся на: ступенчатые и возвратные.

Ступенчатые скрещивания применяют, когда необходимо последовательно объединить в гибридном потомстве наследственность нескольких родительских форм. Его можно представить в виде следующих примерных простейших формул:

1) [ (А х Б) х В] х Г (четыре родительские формы)

2) [ (А х Б) х (В х Г)] х Д (пять родительских форм)

В первом случае гибрид, полученный от скрещивания двух родительских форм А и Б, дополнительно скрещивают с формой В, а затем с формой Г; во втором случае сначала скрещивают между собой попарно сорта А и Б, В и Г, а потом их гибридное потомство скрещивают между собой, а затем с формой Д. В обоих случаях скрещивания осуществляются последовательно, ступенчато.

Ступенчатая гибридизация очень широко применяется в современной селекции. Переход к ней от парной гибридизации был вызван повышением требований к сортам сельскохозяйственных культур, так как скрещивание двух родительских форм, как правило, не обеспечивает получения сорта с нужными качествами. Для формирования нового сорта требуется участие 4-5, а иногда и большего числа исходных форм.

Метод сложной ступенчатой гибридизации был впервые разработан и успешно применении Шехурдиным А.П. Таким путем был создан сорт яровой пшеницы Саратовская 29 (рис.)

Белотурка х Полтавка

Лютесценс 91 х Сарроза

Альбидум 24 х Лютесценс 55/11

Селекционная практика показывает, что метод сложной ступенчатой гибридизации имеет огромные неисчерпаемые возможности для формообразования.

Возвратными называют скрещивания, при которых гибрид повторно скрещивают с одной из родительских форм. Их применяют в двух случаях:

1. Для преодоления бесплодия гибридов первого поколения при отдаленной гибридизации; такое скрещивание можно представить в виде формулы (А х Б) Х Б.

2. Для усиления в гибридном потомстве желаемых свойств одной из родительских форм. Формула такого скрещивания:

А х Б → АБ х Б → АББ х Б → АБББ х Б →АББББ х Б и т.д.

Во втором случае возвратные скрещивания называют насыщающие насыщающими. Смысл этого названия состоит в том, что в ряду поколений гибридное потомство последовательно дополняется насыщается ядерным наследственным материалом отцовской формы. Цитоплазма при этом у всех поколений гибридов остается материнская.

Гибриды первого поколения имеют равное количество материнского и отцовского ядерного материала, в дальнейших поколениях удельный вес последнего непрерывно нарастает.

Каждое последующее скрещивание гибридного потомства с отцовской формой называется беккроссом. В результате первого беккросса количество отцовского ядерного материала увеличивается до 75 %, после шестого оно равно 99,2 %, т.е. происходит почти полное поглощение материнской наследственности отцовской. Гибридное потомство насыщающих скрещиваний после шестого беккросса обычно размножают и отбирают из него лучшие линии – высокоурожайные и устойчивые к заболеваниям.

Используя насыщающие скрещивания, удается совмещать в гибридном организме цитоплазму одного сорта и ядерное вещество другого. Этот прием очень широко применяется в настоящее время при использовании ЦМС (цитоплазматической мужской стерильности) в селекции гетерозисных гибридов кукурузы, сорго и других культур, а также для создания односемянных сортов сахарной свеклы.

Конвергентные скрещивания.

Одной из разновидностей возвратных скрещиваний являются конвергентные скрещивания (от лат. Convergere – приближаться, сходиться). При насыщающих скрещиваниях гены одной родительской формы почти полностью, за исключением отдельных из них вытесняются у гибридов генами другой. В ряде случаев это не нужно, а, наоборот, требуется обеспечить более или менее равномерное сочетание в гибридном потомстве признаков и свойств обеих родительских форм. Для этого проводят две серии возвратных скрещиваний. Гибриды первого поколения скрещивают в двух направлениях: одни – с отцовской формой, другие – с материнской. После 3-4 таких повторных скрещиваний получают две сближенные (конвергентные) линии, их скрещивают между собой, размножают и в полученном гибридном потомстве ведут отбор лучших растений на ценные признаки и свойства, как при обычно насыщающем скрещивании.

В беккроссах от скрещивания с материнским сортом А отбор ведут главным образом по признакам, свойственным отцовскому сорту Б и, наоборот, в других беккроссах отбор ведут преимущественно по признакам материнского сорта А.

Схематически конвергентные скрещивания можно представить так:

1-й год	Скрещивание родительских форм	А х Б
2-й	1-й беккросс	АБ х А х АБ х Б
3-й	2-й беккросс	АБА х А х АББ х Б
4-й	3-й беккросс	АБАА х А х АБББ х Б
5-й	Завершающее скрещивание	АБААА х АББББ
6-й	Размножение гибридов конвергентных линий
7-й	Отбор лучших элитных растений

Опыление

Через 1-3 дня, когда цветки в изоляторе распустятся, их опыляют заранее заготовленной пыльцой подобранных сортов. Чем больше пыльцы нанесено на рыльце пестика, тем лучше происходит оплодотворение и образование ягод.

После опыления на опыленное соцветия снова надевают изолятор (вату). На кисть вешают этикетку из вощеной бумаги, подписанную только простым карандашом (пишут номер комбинации, название материнского сорта, дату опыления и фамилию лица, проводившего ее).

*Продолжительность восприимчивости рылец колеблется от 3 до 10 дней и сильно зависит от метрологических условий.

**Лучше время для проведения опыления – ранние утренние часы, когда рыльце наиболее восприимчиво к пыльце и когда обеспечивается наилучшее ее прорастание.

Техника скрещивания других полевых культур имеет некоторые особенности, но в принципе она мало отличается от описанной.

Кастрация и в особенности опыление растений – очень трудоемкие и малопроизводительные процессы. Даже работник, хорошо освоивший технику скрещивании, за один рабочий день обычно кастрирует не более 60-80 колосьев и опыляет 30-40 колосьев. Для повышения производительности труда и получения большей результативности скрещиваний селекционно-опытные учреждения разработали ряд приемов, позволяющих совершенствовать технику искусственного опыления растений.

В КНИИСХ разработан и широко применяется во многих селекциях групповой способ опыления. Сущность его состоит в следующем. Пять-шесть кастрированных колосьев материнского сорта заключают в один общий изолятор размером 20 35 см, в который через 3-5 дней вводят вставленные в бутылку или банку с водой колосья отцовского сорта (по полтора-два колоса на каждый кастрированный колос). Колосья сорта-опылителя берут с созревшими желтыми пыльниками в момент начала растрескивания отдельных из них. Их ставят под изолятор несколько выше колосьев материнского сорта и перемешивают с ними, что обеспечивает хорошее переопыление. Групповой способ по сравнению с обычным, описанным выше, позволяет повысить производительность труда при проведении опыления растений более чем в 10 раз, а количество завязавшихся зерен увеличивается при этом в 3-4 раза.

В некоторых институтах применяют опыление методом сближения скрещиваемых растений. Заранее подобранные родительские формы высевают смежными рядками.

Кастрированные колосья материнского сорта помещают под общий изолятор с колосьями рядом растущего отцовского сорта-опылителя. Результативность оплодотворения и производительности этого способа еще выше, чем группового. Но он имеет и недостатки. Применение его затрудняется в том случае, если скрещиваемые сорта значительно различаются по продолжительности вегетационного периода или когда растения материнского сорта выше растений отцовского сорта. Кроме того, применение этого способа предполагает заблаговременный подбор родительских пар.

В Мексиканском международном селекционном центре (СММИТ) при гибридизации пшеницы применяют так называемые твел-метод (twirl method). Кастрацию колосьев материнской формы проводят обычным способом, но колосковые и цветковые чешуи обрезают очень низко- почти над самой рыльцем пестика. На кастрированный колос надевают прозрачный пергаментный изолятор и закрепляют его снизу канцелярской скрепкой. Колосья отцовской формы, отбираемые от расчета по одному на каждый колос кастрированного материнского растения, ставят на 4-5 часов в банку с водой. Затем у них для ускорения созревания пыльников также низко обрезают колосковые и цветковые чешуи. Появление в колосе пыльников из нескольких цветков указывает на готовность пыльцы к опылению. Начиная опыление, отрезают верхнею часть изолятора, осторожно вводят в него колос отцовской формы и несколько раз энергично вращают его. Отсюда и название этого метода (twirl - вращать, вертеть). После опыления верхнюю часть изолятора закрепляют канцелярской скрепкой. Этот метод очень производителен. Обычно работник за один час может опылить до 50 колосьев при 90-95%-ной удаче.

Тема 3 Создание исходного материала методом гибридизации – 2 ч

1 Понятие о гибридизации

2 Внутривидовая гибридизация.

2.1 Подбор родительских форм для скрещивания

2.2 Типы скрещиваний

3 Отдаленная гибридизация

4 Способы получения жизнеспособных отдаленных гибридов

Понятие о гибридизации

Гибридизация делится на:

- внутривидовую - если скрещивающиеся особи принадлежат к одному виду;

- межвидовую и межродовую - еслискрещивающиеся особи принадлежат к разным видам или родам.

Гибридизация делится также на:

- искусственную;

Весенний воздух наполнен цветочной пыльцой. Её частички настолько малы, что обычный человек этого не замечает. Необходимо проявиться сезонной аллергии, чтобы в перерывах между чиханием и кашлем положить начало пристальному рассмотрению каждого цветка. Если в мае понюхать ветку яблони или вишни, усыпанную бело-розовыми соцветиями, нос станет жёлтым и сообщит, что к опылению всё готово, поэтому жизнь будет продолжаться.

Основные термины

Природа разумно распределила роли: тычинки являются мужскими органами, пестики и семяпочки — женскими. Новая жизнь в виде семени образуется при условии удачного захвата пыльцы и своевременного оплодотворения. Выделяют два основных типа опыления растений:

Во всех случаях, когда цветки свободно опыляются своей пыльцой, говорят об идиогамии или самоопылении. Вариантом считается форма гейтоногамии — соседственного опыления, когда в пределах одного растения пыльца на рыльце попадает от разных цветков той же особи. К самоопылителям относятся ячмень, пшеница, овёс, горох и просо — их бутоны не раскрываются до конца, но даже мелкие и невзрачные цветки дают полноценные семена. Самоопыление на постоянной основе считается тупиком развития, когда процессы микроэволюции затухают, а вид расщепляется на чистые линии.
Участие специального посредника, который доставляет пыльцевые зёрна от тычинок к рыльцам пестиков между цветками различных особей, делает опыление перекрёстным или ксеногамией. Это основной тип размножения для однодомных и двудомных растений: в соцветиях обнаруживается разделение полов или в популяции равноправно сосуществуют одно- и двуполые цветки.

Обмен генами и интеграция возможных мутаций помогают виду лучше приспосабливаться к окружающей среде, поддерживают высокий уровень жизнеспособности популяции, отвечают за целостность и единство сообщества. Создаётся широкое поле деятельности для естественного отбора. Положительные и отрицательные стороны обоих типов приводятся в таблице:

Наименование	Достоинства	Недостатки	Примеры
Самоопыление	Адаптация к неблагоприятным условиям. Позволяет оперативно восстановить популяцию однолетних растений	Малое количество семян. Слабое потомство	Кукуруза, пшеница, фиалка
Перекрёстное опыление	Разнообразие способов переноса пыльцы. Яркая окраска и сильный запах цветов	Зависимость от внешних факторов. Исчезновение опылителей сокращает популяцию. Особые требования к расположению и форме цветков	Маргаритка, лютик

Если перекрёстное опыление происходит при помощи живых организмов, его считают биотическим, а насекомые или животные, участвующие в нём, носят название агентов опыления или опылителей. Биотическими считаются энтомофилия, зоофилия и искусственное опыление, во всех остальных случаях речь идёт об абиотических процессах — анемофилии и гидрофилии.

Энтомофилия — работают бабочки

Опылителями выступают насекомые: осы и пчёлы из улья, реже — муравьи, жуки, улитки, бабочки и мухи. Для этого двуполые растения стараются их привлекать: запасаются сладким нектаром, берут на вооружение приятные запахи, кричащую окраску и крупные размеры соцветий. Насекомые легко переносят липкую пыльцу с одного цветка на другой, обеспечивают продолжение рода калины и гречихи, ромашки и шалфея, молочая и мака.

Зоофилия — не обойтись без лемура

Процесс происходит при активном участии животных, относящихся к группе позвоночных. Различают орнитофилию, где роль агентов опыления играют птицы (нектарницы, близкие родственницы воробьёв, уникальные вертолётики колибри или медососы с особыми щёточками на языке) и хироптерофилию, когда за дело берутся насекомоядные летучие мыши, мелкие обезьяны, австралийские сумчатые грызуны или мадагаскарские лемуры. Зоофилией характеризуются тропические растения с яркими призывно окрашенными цветами.

Искусственный процесс

Для нужд овощеводства, плодового и декоративного садоводства или лесного хозяйства пыльцу с тычинок на пестики переносят специально обученные люди. Чтобы не отстать от матери-природы, они используют различные приспособления. Эти агротехнические приёмы широко применяются для скрещивания и получения новых видов и сортов растений.

Простейший пример — дополнительное опыление ржи: два человека хватаются за концы верёвки, растягивают их и движутся по ржаному полю, касаясь цветущих растений. От сотрясения пыльца осыпается с тычинок и легко оказывается на рыльцах пестиков. Существенно повысить урожайность позволяет обработка порядка 10% цветков, проведённая в первой половине сухого солнечного дня при температуре не выше +30 °C.

Анемофилия и гидрофилия

Гидрофилия — опыление с участием воды, а иногда ему на помощь приходят и слизни. Немногочисленные гидрофильные растения (элодея и взморник, наяда и руппия) имеют нитевидную пыльцу или рыльца, раскрывают пыльники под водой, где и создаются наилучшие условия для продолжения рода.

Значение опыления нельзя переоценить: ему отводится важнейшая роль в размножении любых цветковых растений — от малых причудливых форм до гигантских деревьев. До 80% представителей биологического царства относятся к биотическому типу опыления, а из оставшихся двадцати около 19% опыляются ветром.

Описание механизма

Цветковые растения получили своё название, потому что имеют морфологический орган — цветок, способный к половому размножению и привлечению опылителей. Для образования завязей, формирования плодов и развития семян первым условием является опыление, то есть перенос частиц пыльцы. Природа позаботилась о том, чтобы всё проходило успешно.

Но чаще всего опыление осуществляют разные насекомые. Чтобы привлечь внимание, растения окрашиваются в очень яркие цвета и источают сильный аромат. Если их размеры малы, они группируются в пышные соцветия или окружают себя разноцветными листьями — прицветником, как это делает мексиканская красавица пуансеттия. По сравнению с теми, что опыляются ветром, пыльцевые зёрна таких цветов обычно более крупные, шероховатые и клейкие, чтобы уверенно прилипать к насекомым.

Для привлечения опылителей медовые железы растений специально выделяют нектар — сок, богатый различными сахарами (в основном это сахароза и фруктоза). Кроме того, в состав входят:

кислоты (аспарагиновая и глютаминовая);
минеральные соли;
ферменты;
ароматические компоненты.

Нектары безобидных рододендронов, багульников, азалии и чемерицы содержат токсичные вещества, а ядовитых белены, болиголова, олеандра и наперстянки — относительно безопасны. Растения вырабатывают неодинаковые объёмы нектара, например, единичный цветок малины — чемпион в этом отношении, но для учёта общего количества продукта на заданной площади учитывают ещё и численность цветков в соцветии.

Осы, бабочки и шмели охотно употребляют нектар в пищу. Медоносныепчёлы, собирая и пряча его в соты улья, производят мёд. Акации специально выделяют сладкий секрет для привлечения муравьёв, защищающих древесину от зубов травоядных животных. Спектр опылителей может быть широким (эуфилия), подчиняться опылению несколькими родственными или только определённой жизненной формой (олигофилия) или требовать один вид насекомых (монофилия).

Если говорят, что опылитель обладает полилектией, это свидетельствует о чрезвычайно высоком уровне приспособленности к опылению, он способен обслуживать представителей различных семейств. Посещение ограниченной группы, состоящей из одного семейства или растений с однотипными соцветиями, свидетельствует о наличии олиголектии. В случае монолектии опылитель обязательно питается одним видом или родом растений и опыляет только их.

После этого наступает очередь оплодотворения, которое происходит у всех по-разному: чаще период длится несколько недель, но иногда для полноценного слияния половых клеток требуются месяцы. Пыльца, находящаяся на рыльце, для этого должна созреть, обладать достаточной жизнестойкостью и иметь сформированный женский гаметофит (зародышевый мешок). В него и проникает пыльцевая трубка, растущая в направлении завязи через семенной зачаток.

Оказавшись возле яйцеклетки, она спешит разорваться и высвободить два спермия: один соединяется с яйцеклеткой и даёт жизнь зародышу, второй сливается с диплоидным ядром, образуя триплоидную клетку и формируя эндосперм. Такое двойное оплодотворение позволяет получить семя, защищённое кожурой, а из завязи затем возникнет желанный плод.

Примеры в окружающей природе

От опыления зависит сохранение вида, поэтому так важно, чтобы всё проходило успешно. Растения, в отличие от животных, не могут самостоятельно передвигаться в поисках партнёра для размножения и вынуждены уповать на помощь союзников — ветра, воды или живых существ. Самоопыляющимся растениям присущи следующие отличительные признаки:

цветки не имеют запаха и не выделяют нектара;
пестики располагаются ниже тычинок;
пыльца созревает ещё на стадии бутонизации, и опыление осуществляется в нераспустившемся цветке, как у гузмании или арахиса.

Мужские деревья двудомных тополя и облепихи интересны только цветками с пыльцой, а женские особи плодоносят. В случае тополя пушистые семена — продукт жизнедеятельности женских деревьев. Если высаживать для озеленения исключительно мужские черенки, можно навсегда избавиться от надоедливого пуха. Оранжевые плоды облепихи дают только женские кусты, но если рядом не посадить мужское растение, то урожая не будет, а обычное соотношение составит 10:1.

Опыление и оплодотворение растений. Половое размножение

Половое размножение характерно для большинства растений, за исключением некоторых водорослей.

Опыление — это перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика. Различают перекрестное опыление и самоопыление (рис.1).

Рис.1 Виды опыления цветковых растений

При самоопылении происходит перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика в пределах одного и того же цветка.

В природе самоопыление происходит редко, зачастую еще в бутонах, до раскрытия цветка (пшеница, горох, фасоль, фиалка, томат). Главное преимущество самоопыления — оно не зависит от погодных условий и насекомых, поэтому осуществляется при любых условиях. Не все обоеполые цветки являются самоопыляющимися. Большинство растений дают полноценные семена только при перекрестном опылении.

Опыление, при котором пыльца тычинок одного цветка попадает на рыльце пестика другого, называют перекрестным. Перекрестное опыление осуществляется насекомыми и ветром. Реже — птицами, летучими мышами и водой.

Строение цветков насекомоопыляемых растений разнообразно (вишня, слива, яблоня, сирень, роза и многие другие). Они имеют ярко окрашенный или белый венчик и сильный запах. Цветки крупные или собраны в соцветия.

Запах цветков и их яркая окраска привлекают насекомых. Пчелы, шмели, мухи, бабочки, жуки и муравьи питаются пыльцой и нектаром цветка. Нектарники, расположенные в глубине цветка, выделяют нектар до тех пор, пока цветок не завянет. Тело насекомого, пытающегося добраться до нектарников, обильно покрывается пыльцой. Перелетая с одного цветка на другой в поисках пищи, они переносят прилипшую к их телу пыльцу с тычинок одних цветков на рыльца пестиков других.

Опыление ветром возникло в процессе эволюции как приспособление к неблагоприятным условиям. Надежда на немногочисленных тогда мух, бабочек, пчел и других насекомых была слабой. Позже насекомых стало больше. Но наряду с насекомоопыляемыми растениями, существуют опыляемые ветром. Это многие злаковые травы лугов, степей и саванн, обитатели леса (береза, ольха, осина, дуб, орешник), пустынь и полупустынь (полыни, солянки) (рис.2).

У ветроопыляемых растений бывает очень много пыльцы. Она легкая, сухая и мелкая. Околоцветник отсутствует или плохо развит и не препятствует движению ветра. Перистые рыльца пестиков приспособлены к улавливанию пыльцы. Тычиночные нити длинные и свисающие. Раскачиваясь на ветру, они распыляют зрелую пыльцу.

Большинство ветроопыляемых растений цветет до распускания листьев, что облегчает опыление. Но оно зачастую зависит от погоды. В облачные, дождливые дни осадки смывают пыльцу и тем самым снижают урожай.

Искусственное опыление осуществляет человек, перенося пыльцу с тычинок на рыльца пестиков. Такое опыление требует больших затрат времени и трудно осуществимо на больших площадях. Чаще всего к нему прибегают при выведении новых сортов.

Оплодотворение (рис.2) происходит после опыления.Пыльца, или пыльцевое зерно, попав на рыльце пестика, выделяющего липкую жидкость, прорастает, образуя длинную, тонкую пыльцевую трубку. Пыльцевая трубка, постепенно удлиняясь, продвигается по столбику рыльца по направлению к завязи (нижняя, важнейшая часть пестика). В завязи образуются семязачатки (семяпочки). Снаружи они защищены покровами, а внутри находится зародышевый мешок, состоящий из нескольких клеток.

Рис.2 Процесс двойного оплодотворения

Одна из клеток в зародышевом мешке — яйцеклетка, это женская половая клетка (женская гамета). Другая — крупная центральная клетка.

В пыльцевой трубке находятся две маленькие мужские половые клетки (мужские гаметы) — спермии. Когда пыльцевая трубка достигает семязачатка и врастает в него, один спермий сливается с яйцеклеткой. Слияние двух половых клеток (гамет) называется оплодотворением. Из оплодотворенной яйцеклетки впоследствии разовьется зародыш растения. Второй спермий сливается с крупной центральной клеткой. Из нее образуется ткань эндосперм. В клетках этой ткани накапливаются питательные вещества для развития зародыша. Покровы семязачатка превращаются в семенную кожуру. Таким образом два одинаковых спермия сливаются с двумя разными женскими гаметами. Происходит двойное оплодотворение (открыл у лилейных русский ученый в 1898 г. Г.Навашин). После оплодотворения образуется семя, которое состоит из зародыша, запасающей ткани (эндосперма) и семенной кожуры. Из стенки завязи образуется плод.

Опыление — перенос пыльцы на рыльце пестика. Бывает самоопыление — внутри закрытого цветка (горох, пшеница) и перекрестное: насекомыми — цветки яркие, с запахом (яблоня, сирень, роза); ветром — цветки без околоцветника, распускаются до появления листьев, много мелкой легкой пыльцы (береза, дуб, полынь). Искусственное опыление проводит человек. После опыления происходит оплодотворение — процесс слияние мужских и женских половых клеток — гамет. Двойное оплодотворение — два спермия из пыльцы, достигнув завязи пестика по пыльцевой трубке, оплодотворяют две женские гаметы. При слиянии яйцеклетки и спермия образуется зародыш. При слиянии второго спермия и центральной клетки образуется эндосперм (запас питательных веществ). Из покровов семязачатка образуется кожура семени, а из стенки завязи пестика — плод.

Есть два виды опыления, с учетом источника пыльцы: самоопыление и перекрестное опыление. Кроме того, автоопыление можно подразделить на автогамию и геотогамию..

Опыление - это процесс, при котором пыльцевые зерна какой-либо пыльника - мужская часть цветка - переносятся в женскую часть цветка, известную как стигма..

Чтобы опыление было успешным, перенесенные пыльцевые зерна должны быть одного и того же вида..

Самоопыление - это вид опыления, при котором пыльца с пыльников цветка передается рыльцам того же цветка..

Перекрестное опыление включает перенос пыльцевых зерен с цветка одного растения на клеймо цветка другого растения. Это единственный тип опыления, который приводит к стигме различных генетических типов пыльцевых зерен во время опыления..

В зависимости от агента опыления перекрестное опыление можно классифицировать на абиотическое и биотическое опыление..

Типы опыления

1- Самоопыление

Это самый основной тип опыления, потому что он включает только один цветок. Этот тип опыления происходит, когда пыльцевые зерна пыльника падают прямо на рыльце того же цветка..

Хотя этот тип опыления является простым и быстрым, он приводит к сокращению генетического разнообразия, поскольку сперма и яйцеклетки одного и того же цветка имеют генетическую информацию.

Этот механизм самоопыления наблюдается у некоторых овощей, таких как арахис и соя. У большинства самоопыляющихся растений маленькие, незаметные цветки..

Эти цветы проливают пыльцу прямо на клеймо, еще до того, как распустится бутон..

Растения, которые следуют за процессами автоматического опыления, часто имеют одинаковое количество тычинок и ковров. Растения опыляются и могут давать потомство, которое самооплодотворяется.

Некоторые растения, которые проявляют этот тип опыления, включают персики, инжир, розы, помидоры, орхидеи и фиалки, среди других..

Самоопыление можно разделить на автогамию и геотогамию.

- автогамия

Это относится к слиянию двух гамет от одного человека. Автогамия преимущественно наблюдается в форме самоопыления.

Это происходит, когда сперма пыльцы из тычинки растения достигает ковров того же растения и оплодотворяет существующую яйцеклетку. При этом типе самоопыления сперма и яичники, собранные вместе, происходили из одного цветка..

- Geitogamia

У цветковых растений пыльца переносится с одного цветка на другой цветок на том же растении. В системах опылителей с животными это достигается, когда опылитель посещает несколько цветов одного растения.

Этот процесс также возможен у видов, которые опыляются воздухом, и может быть обычным источником семян, которые самооплодотворяются у самосовместимых видов.

Хотя функциональная геотогамия представляет собой перекрестное опыление с участием опыляющего агента, она генетически сходна с аутогамией, поскольку пыльцевые зерна происходят от одного растения..

Кукуруза - это растение, которое проявляет геотогамию.

Преимущества самоопыления

- Растения, которые опыляют себя, тратят меньше энергии на производство привлекательных опылителей..

- Они могут расти в областях, где организмы, которые могут помочь опылению, такие как насекомые и другие животные, отсутствуют или отсутствуют. Это включает в себя арктические районы и районы с очень высокими отметками.

- Этот процесс позволяет распространять растения за пределы диапазона доступных опылителей или производить потомство в регионах, где наблюдается сокращение популяции опылителей..

- Вероятность неудачного опыления меньше, и поэтому они помогают поддерживать чистоту своего вида..

Недостатки самоопыления

- Там нет возможности для производства новых видов.

- Потомки проявляют меньше энергии.

- Нежелательные характеристики не могут быть устранены.

- Способность противостоять болезням снижается.

- Это не помогает эволюции.

- Новые функции не введены.

2- Перекрестное опыление

Это происходит, когда пыльцевые зерна переносятся на цветок другого растения. Растения, которые проходят через этот процесс, часто имеют тычинки длиннее, чем их ковры.

Эти растения используют механизмы, обеспечивающие распространение пыльцевых зерен на другие цветы растения..

Процесс перекрестного опыления требует помощи биотических или абиотических агентов, таких как воздух, вода, насекомые, птицы и другие животные, которые действуют как опылители.

- Абиотическое опыление

Опыление проводится без вмешательства других организмов. Наиболее распространенная форма - опыление ветром; Опыление водой существует в водных растениях.

- Биотическое опыление

Это опыление требует опылителей для передачи пыльцевых зерен от пыльника к восприимчивой части или рыльца ковров или пестиков..

Существует много форм биотического опыления. Опыление насекомыми, опыление птицами или летучими мышами, а также человеком - наиболее распространенные варианты.

Растения, которые используют этот тип опыления, обычно имеют характеристики запаха, цвета и формы для привлечения опылителей..

Опыление насекомыми происходит у растений, у которых есть окрашенные лепестки и сильный запах, чтобы привлечь насекомых; У растений, которые опыляются воздушными позвоночными, обычно есть белые лепестки и эффектные запахи. Цветы, опыленные птицами, имеют трубчатые венчики ярких цветов.

Читайте также: