Войти
Спорогенез - это производство спор в биологии. Этот термин также используется для обозначения процесса размножения через споры. Было обнаружено, что репродуктивные споры образуются у эукариотических организмов, таких как растения, водоросли и грибы, во время их нормального размножения жизненный цикл. Споры в состоянии покоя образуются, например, некоторыми грибами и водорослями, в первую очередь в ответ на неблагоприятные условия роста. Большинство спор эукариот являются гаплоидными и образуются в результате деления клеток, хотя некоторые типы являются диплоидными или дикарионами и образуются в результате слияния клеток.
Репродуктивные споры обычно являются результатом деления клеток, чаще всего мейоза (например, у растений спорофитов ). Спорический мейоз необходим для завершения полового цикла жизни организмов, его использующих.
В некоторых случаях спорогенез происходит посредством митоза (например, у некоторых грибов и водорослей). Митотический спорогенез - это форма бесполого размножения. Примерами являются конидиальные грибы Aspergillus и Penicillium, для которых образование митоспор, по-видимому, является основным способом размножения. Другие грибы, такие как аскомицеты, используют как митотические, так и мейотические споры. Красная водоросль Polysiphonia чередует митотический и мейотический спорогенез, и оба процесса необходимы для завершения ее сложного репродуктивного жизненного цикла.
В случае спящих спор у эукариот спорогенез часто происходит в результате оплодотворения или кариогамии с образованием диплоидной споры, эквивалентной зиготе. Следовательно, зигоспоры являются результатом полового размножения.
Размножение через споры включает распространение спор водой или воздухом. Водоросли и некоторые грибы (хитриды ) часто используют подвижные зооспоры, которые могут плавать в новые места, прежде чем превратиться в сидячие организмы. Переносимые по воздуху споры очевидны в грибах, например, когда они выделяются из клубочков. Другие грибы обладают более активными механизмами распространения спор. Например, гриб Pilobolus может стрелять своими спорангиями в сторону света. Споры растений, предназначенные для распространения, также называют диаспорами. Споры растений наиболее очевидны при воспроизводстве папоротников и мхов. Однако они также существуют в цветковых растениях, где они развиваются, скрытые внутри цветка. Например, пыльцевые зерна цветковых растений развиваются из микроспор, образующихся в пыльниках.
Репродуктивные споры превращаются в многоклеточных гаплоидных особей или спорлингов. У гетероспористых организмов существует два типа спор: микроспоры дают начало самцам, а мегаспоры - самкам. У гомоспористых организмов все споры похожи друг на друга и превращаются в особей, несущих репродуктивные части обоих полов.
Спорогенез происходит в репродуктивных структурах, называемых спорангиями. В этом процессе участвуют спорогенные клетки (спороциты, также называемые материнскими клетками спор), которые делятся на клетки, давая начало спорам.
В мейотическом спорогенезе диплоидная материнская клетка споры внутри спорангия претерпевает мейоз, производя тетраду гаплоидных спор. У организмов, которые являются гетероспорами, встречаются два типа спор: микроспорангии продуцируют мужские микроспоры, а мегаспорангии продуцируют женские мегаспоры. При мегаспорогенезе часто три из четырех спор дегенерируют после мейоза, тогда как при микроспорогенезе все четыре микроспоры выживают.
У голосеменных, таких как хвойные, микроспоры образуются в результате мейоза из микроспороцитов в микростробилиях или мужских шишках. У цветковых растений микроспоры образуются в пыльниках цветов. Каждый пыльник содержит четыре пыльцевых мешочка, которые содержат микроспороциты. После мейоза каждая микроспора претерпевает деление митотических клеток, в результате чего образуются многоклеточные пыльцевые зерна (шесть ядер голосеменных растений, три ядра цветковых растений).
Мегаспорогенез происходит в мегастробили хвойных пород (например, сосновая шишка) и внутри семяпочки в цветках цветковых растений. Мегаспороцит внутри мегаспорангия или яйцеклетки подвергается мейозу, образуя четыре мегаспоры. Только одна из них является функциональной мегаспорой, тогда как остальные остаются дисфункциональными или дегенеративными. Мегаспора претерпевает несколько митотических делений, чтобы превратиться в женский гаметофит (например, семиклеточный / восьмиядерный зародышевый мешок у цветущих растений).
Некоторые грибы и водоросли продуцируют митоспоры посредством деления митотических клеток в спорангии. В грибах такие митоспоры называются конидиями.
Некоторые водоросли и грибы образуют споры в покое, способные выжить в неблагоприятных условиях. Как правило, изменение окружающей среды от благоприятных к неблагоприятным условиям выращивания вызывает у этих организмов переход от бесполого размножения к половому размножению. Образовавшиеся споры защищены за счет образования толстой клеточной стенки и могут выдерживать суровые условия, такие как засуха или экстремальные температуры. Примерами являются хламидоспоры, телиоспоры, зигоспоры и миксоспоры. Подобные структуры выживания, образующиеся в некоторых бактериях, известны как эндоспоры.
Хламидоспоры обычно являются многоклеточными бесполыми структурами. Телиоспоры представляют собой форму хламидоспор, образующихся в результате слияния клеток или гиф, где ядра слитых клеток остаются отдельными. Эти ядра претерпевают кариогамию и мейоз при прорастании спор.
Зигоспоры образуются у некоторых грибов (zygomycota, например Rhizopus ) и некоторых водорослей (например, Хламидомонада ). Зигоспора образуется в результате изогамного слияния двух клеток (подвижных одиночных клеток у Chlamydomonas) или полового конъюгации между двумя гифами (у zygomycota). За плазмогамией следует кариогамия, поэтому зигоспоры являются диплоидными (зиготы ). При прорастании они претерпевают зиготический мейоз.
У оомицетов зигота формируется в результате оплодотворения яйцеклетки ядром сперматозоида и входит в стадию покоя в виде диплоидной толстостенной ооспоры. Прорастающая ооспора подвергается митозу и дает диплоидные гифы, которые размножаются бесполым путем через митотические зооспоры, пока условия благоприятны.
У диатомовых оплодотворение дает начало зиготе, называемой ауксоспорой. Помимо полового размножения и стадии покоя, функция ауксоспоры заключается в восстановлении исходного размера клетки, поскольку диатомовые водоросли становятся все меньше во время деления митотических клеток. Ауксоспоры делятся митозом.
Термин спорогенез может также относиться к образованию эндоспор у бактерий, что позволяет клеткам выживать в неблагоприятных условиях. Эндоспоры не являются репродуктивными структурами, и для их образования не требуется слияние или деление клеток. Вместо этого они образуются за счет образования инкапсулирующей оболочки из спор внутри спорообразующей клетки.
Споровое «растение» состоит из многих частей. Ящик, в котором хранятся все споры, называется спорангием.
