Войти
Размножение растений - это получение нового потомства в растениях, которое может осуществляться половым или бесполым путем размножение. Половое размножение дает потомство путем слияния гамет, в результате чего потомство генетически отличается от родителя или родителей. Бесполое размножение дает новых особей без слияния гамет, генетически идентичных родительским растениям и друг другу, за исключением случаев мутаций.
В При бесполом размножении мужские и женские гаметы не сливаются, как при половом размножении. Бесполое размножение может происходить посредством бинарного деления, бутонизации, фрагментации, образования спор, регенерации и вегетативного размножения. У растений есть два основных типа бесполого размножения, при которых получают новые растения, генетически идентичные клону родительской особи. Вегетативное размножение включает вегетативную часть исходного растения (бутонирование, кущение и т. Д.) И отличается от апомиксиса, который является заменой полового размножения, и в некоторых случаях включает семена. Апомиксис встречается у многих видов растений, а также у некоторых нерастительных организмов. Об апомиксисе и подобных процессах у нерастительных организмов см. партеногенез.
Естественное вегетативное размножение - это процесс, чаще всего встречающийся в травянистых и древесные многолетние растения, и обычно включает структурные модификации стебля или корней и у некоторых видов листьев. Большинство видов растений, использующих вегетативное размножение, делают это как средство сохранения растений в течение многих лет, позволяя им выживать от одного сезона к другому и часто способствуя их увеличению в размерах. Растение, сохраняющееся в определенном месте посредством вегетативного размножения особей, составляет клональную колонию ; одиночный рамет или очевидная особь клональной колонии генетически идентична всем остальным в той же колонии. Расстояние, на которое растение может перемещаться во время вегетативного размножения, ограничено, хотя некоторые растения могут производить рамы из ветвящихся корневищ или столонов, которые покрывают большую площадь, часто всего за несколько вегетационных сезонов. В некотором смысле, это процесс не воспроизводства, а процесс выживания и увеличения биомассы индивидуума. Когда отдельный организм увеличивается в размере за счет размножения клеток и остается нетронутым, этот процесс называется вегетативным ростом . Однако при вегетативном размножении новые растения, которые появляются в результате, являются новыми особями почти во всех отношениях, кроме генетических. Основным недостатком вегетативного размножения является передача патогенов от родителей к потомству; патогены редко передаются от растения к его семенам (при половом размножении или при апомиксисе), хотя бывают случаи, когда это происходит.
Семена, генерируемые апомиксисом, являются средством бесполого размножения, включающего образование и распространение семян, которые не происходят в результате оплодотворения эмбрионов. Hawkweed (Hieracium), одуванчик (Taraxacum), некоторые Citrus (Citrus) и голубая трава Кентукки (Poa pratensis) - все используют это форма бесполого размножения. Псевдогамия встречается у некоторых растений с апомиктическими семенами, где для инициирования роста эмбриона часто требуется опыление, хотя пыльца не вносит генетический материал в развивающееся потомство. Другие формы апомиксиса также встречаются у растений, в том числе образование проростка вместо семени или образование луковиц вместо цветков, где образуются новые клонированные особи. Бесполое размножение - это тип воспроизводства, при котором потомство происходит только от одного родителя, таким образом, наследуя характеристики родителя.
A корневище - модифицированный подземный ствол, служащий органом вегетативного размножения; верхушки корневища могут отделяться как новые растения, например, полиподий, ирис, пырей и крапива.
Пространственные надземные стебли, так называемые бегуны или столоны, являются важными органами вегетативного воспроизводства у некоторых видов, таких как клубника, многочисленные травы, и некоторые папоротники.
Причинные почки образуются на корнях у поверхности земли, на поврежденных стеблях (например, на пнях срубленных деревьев) или на старых корнях. Они развиваются в надземные стебли и листья. Форма бутонизации, называемая всасывая, представляет собой воспроизводство или регенерацию растения побегами, возникающими из существующей корневой системы. Виды, которые обычно производят присоски, включают вяз (Ulmus), одуванчик (Taraxacum) и многие представители семейства Rose, такие как Rosa и Rubus.
такие растения, как лук (Allium cepa), гиацинт (гиацинт), нарцисс (нарцисс) и тюльпаны (Tulipa) размножаются, разделяя свои подземные луковицы на большее количество луковиц. Другие растения, такие как картофель (Solanum tuberosum) и георгин (Dahlia), размножаются аналогичным способом с использованием подземных клубней. Гладиолусы и крокусы (Crocus) размножаются аналогично клубнелуковицами.
Самая распространенная форма воспроизводства растений, используемая людьми, - это семена, но используется ряд бесполых методов, которые обычно являются усовершенствованием естественных процессов, в том числе: обрезка, прививка, окулировка, отводка, деление, разделение корневищ, корней, клубней, луковиц, столонов, побегов и т. д.., и искусственное размножение путем лабораторного клонирования ткани. Бесполые методы чаще всего используются для размножения сортов с индивидуальными желательными характеристиками, которые не достигаются при использовании семян. Размножение плодовых деревьев часто осуществляется путем окулировки или прививки желаемых сортов (клонов ), на подвои, которые также являются клонами, размножаются испражнениями.
В садоводстве «черенок» - это ветка, отрезанная от материнского растения ниже междоузлия и затем укореняется, часто с помощью жидкости для укоренения или порошка, содержащего гормоны. Когда сформировался полноценный корень и листья начинают снова прорастать, клон становится самодостаточным растением, генетически идентичным.
Примеры включают обрезки стеблей ежевики (Rubus occidentalis), африканских фиалок (Saintpaulia), вербены (Verbena) для получения новых растения. Связанное с этим использование черенков - прививка, когда стебель или почка присоединяется к другому стеблю. Питомники предлагают на продажу деревья с привитыми стеблями, которые могут давать четыре или более разновидностей родственных фруктов, включая яблоки. Наиболее распространенное использование прививки - это размножение культурных сортов на уже укоренившихся растениях, иногда подвой используется для уменьшения размеров растений или защиты их от повреждения корней патогенами.
Поскольку вегетативно размножаемые растения являются клонами, они являются важными инструментами в исследования растений. Когда клон выращивают в различных условиях, различия в росте можно объяснить влиянием окружающей среды, а не генетическими различиями.
Половое размножение включает два основных процесса: мейоз, который перестраивает гены и уменьшает количество хромосом, и оплодотворение, которое восстанавливает хромосому до полного диплоидного числа. Между этими двумя процессами разные типы растений и водорослей различаются, но многие из них, включая все наземные растения, претерпевают смену поколений, с двумя разными многоклеточными гаплоидами, содержащими один набор хромосом в каждой клетке. Гаметофит производит мужские или женские гаметы (или и то, и другое) в процессе деления клеток, называемом митозом. У сосудистых растений с отдельными гаметофитами женские гаметофиты известны как мега-гаметофиты (мега = большие, они производят большие яйцеклетки), а мужские гаметофиты называются микрогаметофитами (микро = маленькие, они производят маленькие сперматозоиды).
Слияние мужских и женских гамет (оплодотворение) дает диплоид зиготу, которая развивается путем деления митотических клеток в многоклеточный спорофит.
. зрелый спорофит производит споры в результате мейоза, иногда называемого «редукционным делением », потому что пары хромосом снова разделяются, чтобы сформировать единые наборы.
У мхов и печеночников гаметофит относительно велик, а спорофит представляет собой гораздо меньшую структуру, которая никогда не отделяется от гаметофита. У папоротников, голосеменных и цветковых (покрытосеменных) гаметофиты относительно небольшие, а спорофиты гораздо крупнее. У голосеменных и цветковых растений мегагаметофит содержится в семяпочке (которая может развиваться в семя), а микрогаметофит содержится в пыльцевом зерне. Это известно как оплодотворение.
В отличие от животных, растения неподвижны и не могут искать половых партнеров для размножения. В ходе эволюции ранних растений абиотические средства, включая воду и ветер, переносили сперму для воспроизводства. Первые растения были водными, как описано на странице «История эволюции растений », и свободно выпускали сперматозоиды в воду, чтобы их переносили течения. У примитивных наземных растений, таких как печеночники и мхи, была подвижная сперма, которая плавала в тонкой пленке воды или брызгала каплями воды из мужских репродуктивных органов на женские органы. По мере развития более высоких и сложных растений развивались модификации в чередовании поколений ; в палеозойской эре прогимноспермы воспроизводились с помощью спор, рассеянных ветром. Семенные растения, включая семенные папоротники, хвойные деревья и cordaites, которые все были голосеменными, возникли 350 миллионов лет назад; у них были пыльцевые зерна, содержащие мужские гаметы для защиты сперматозоидов в процессе передачи от мужской части к женской. Считается, что насекомые питались пыльцой, и таким образом растения эволюционировали, чтобы использовать насекомых для активного переноса пыльцы от одного растения к другому. Семеноводческие растения, в том числе покрытосеменные и голосеменные, имеют гетероморфное чередование поколений с крупными спорофитами, содержащими значительно сокращенные гаметофиты. Покрытосеменные имеют отличительные репродуктивные органы, называемые цветками, с плодолистиками, а женский гаметофит сильно редуцирован до женского зародышевого мешка всего с восемью клетками. Мужской гаметофит состоит из пыльцевых зерен. Сперма семенных растений неподвижна, за исключением двух более старых групп растений, Cycadophyta и Ginkgophyta, у которых есть жгутиковые сперматозоиды.
Цветковые растения являются доминирующей формой растений на суше, и они размножаются половым и бесполым путем. Часто их самой отличительной особенностью являются репродуктивные органы, обычно называемые цветками. Половое размножение у цветковых растений включает производство мужских и женских гамет, перенос мужских гамет на женские семяпочки в процессе, называемом опылением. После опыления происходит оплодотворение, и семяпочки прорастают в семена внутри плода. После того, как семена готовы к распространению, плод созревает и с помощью различных средств семена освобождаются от плодов, и через разное время и при определенных условиях семена прорастают и вырасти в следующее поколение.
пыльник производит мужские гаметофиты, которые представляют собой пыльцевые зерна, которые прикрепляются к рыльцу на вершине плодолистика, в котором расположены женские гаметофиты (внутри семяпочек). После того, как пыльцевая трубка прорастает по типу плодолистика, сперма из пыльцевого зерна мигрирует в семяпочку для оплодотворения яйцеклетки и центральной клетки женского гаметофита в процессе, называемом двойным оплодотворением. В результате зигота развивается в эмбрион, а триплоидный эндосперм (одна сперматозоид плюс двухъядерная женская клетка) и женские ткани семяпочки дают начало окружающим тканям в развивающемся семени. Яичник, из которого образовался женский гаметофит (ы), затем вырастает в плод, который окружает семя (я). Растения могут самоопыляться или перекрестно опылять.
Цветок орхидеи У растений, которые используют насекомых или других животных для перемещения пыльцы с одного цветка на другой, растения развили сильно измененные части цветка, чтобы привлечь опылителей и облегчить перемещение пыльцы от одного цветка к насекомому и от насекомого обратно к следующему цветку. Цветки растений, опыляемых ветром, как правило, не имеют лепестков и чашелистиков; как правило, производится большое количество пыльцы, и опыление часто происходит в начале вегетационного периода, прежде чем листья могут помешать распространению пыльцы. Многие деревья, травы и осока опыляются ветром, поэтому они не нуждаются в цветах.
У растений есть ряд различных средств для привлечения опылителей, включая цвет, запах, тепло, нектарные железы, съедобную пыльцу и форму цветка. Наряду с модификациями, затрагивающими вышеупомянутые структуры, два других условия играют очень важную роль в половом размножении цветковых растений: первое - время цветения, а второе - размер или количество цветков. Часто виды растений имеют несколько больших, очень эффектных цветков, в то время как другие дают много мелких цветков, часто цветы собирают вместе в большие соцветия, чтобы максимизировать их визуальный эффект, становясь более заметными для проходящих опылителей. Цветы - это стратегии влечения, а сексуальное самовыражение - это функциональные стратегии, используемые для создания следующего поколения растений, при этом опылители и растения совместно эволюционировали, часто в какой-то экстраординарной степени, очень часто принося взаимную пользу.
Цветочные головки с дисковыми и лучевыми соцветиями. Самым большим семейством цветковых растений являются орхидеи (Orchidaceae ), которые, по оценкам некоторых специалистов, насчитывают до 35000 видов, часто с узкоспециализированными цветами которые привлекают определенных насекомых для опыления. Тычинки видоизменяются, чтобы образовывать скопления пыльцы, называемые поллинией, которые прикрепляются к насекомым, заползающим в цветок. Форма цветов может заставить насекомых проходить мимо пыльцы, которая «приклеивается» к насекомому. Некоторые орхидеи даже более узкоспециализированы: формы цветов имитируют форму насекомых, чтобы привлечь их, чтобы попытаться «спариться» с цветами, у некоторых даже есть запах, имитирующий насекомых феромоны.
Еще одна большая группа цветков Растения - это сложноцветные, или семейство подсолнечника, насчитывающее около 22 000 видов, которые также имеют сильно модифицированные соцветия, представляющие собой цветы, собранные вместе в головки, состоящие из композиции отдельных цветов, называемых соцветиями. Кочаны с цветками одного пола, когда цветки пестичные, функционально тычинчатые или состоят из всех обоеполых соцветий, называются гомогамными и могут включать головки дисковидного и лигулифлористого типа. Некоторые излучающие головы тоже могут быть гомогамными. Растения с головками, имеющими соцветия двух или более половых форм, называются гетерогамными и включают лучистые и дискообразные формы головы, хотя некоторые лучистые головки также могут быть гетерогамными.
Папоротники обычно дают большие диплоиды со стеблем, корнями и листьями; а на плодородных листьях, называемых спорангием, образуются споры. Споры высвобождаются и прорастают, образуя короткие тонкие гаметофиты, которые обычно имеют форму сердца, маленькие и зеленые. Гаметофиты или слоевище продуцируют как подвижные сперматозоиды в антеридиях, так и яйцеклетки в отдельных архегониях. После дождя или когда роса оставляет пленку воды, подвижные сперматозоиды разбрызгиваются от антеридий, которые обычно образуются на верхней стороне слоевища, и плавают в пленке воды к антеридиям, где они оплодотворяют яйцеклетку. Чтобы способствовать скрещиванию или перекрестному оплодотворению, сперма высвобождается до того, как яйцеклетки станут восприимчивыми к сперме, что повышает вероятность того, что сперма оплодотворяет яйцеклетки различных слоевищ. После оплодотворения образуется зигота, которая превращается в новое спорофитное растение. Состояние наличия раздельных спорофитов и гаметофитов называется. Другие растения с аналогичными репродуктивными средствами включают Psilotum, Lycopodium, Selaginella и Equisetum.
The bryophytes, к которым относятся печеночники, роголистники и мхи, воспроизводятся как половым, так и вегетативным способом. Гаметофит - наиболее известная фаза растения. Все они представляют собой небольшие растения, растущие во влажных местах и, как папоротники, имеют подвижную сперму с жгутиками и нуждаются в воде для облегчения полового размножения. Эти растения начинаются как гаплоидная спора, которая перерастает в доминирующую форму, которая представляет собой многоклеточное гаплоидное тело с листоподобными структурами, которые фотосинтезируют. Гаплоидные гаметы продуцируются в антеридиях и архегониях путем митоза. Сперматозоиды, выделяемые антеридиями, реагируют на химические вещества, выделяемые спелыми архегониями, плывут к ним в пленке воды и оплодотворяют яйцеклетки, производя диплоидные зиготы. Зигота делится митотическим делением и превращается в спорофит, который является диплоидным. Многоклеточный диплоидный спорофит образует структуры, называемые споровыми капсулами. Капсулы со спорами производят споры путем мейоза, а при созревании капсулы лопаются, и споры высвобождаются. Мохообразные демонстрируют значительные различия в структуре размножения, и вышесказанное является основным планом. У некоторых видов каждый гаметофит относится к одному полу, в то время как другие виды производят и антеридии, и архегонии на одном и том же гаметофите, который, таким образом, является гермафродитом.
