Розмноження рослин, контент-платформа

Лекція 6. Розмноження рослин

Розмноження є невід'ємною властивістю живих організмів відтворювати собі подібних. Завдяки розмноженню забезпечується безперервність і спадкоємність життя. Розрізняють дві основні форми розмноження: безстатеве і статеве.

Безстатеве размноженіе.Размноженіе, в якому бере участь один організм, не відбувається утворення і злиття гамет, не відбувається злиття генетичного матеріалу в будь-якій формі. Це найбільш древня форма розмноження, широко поширена у всіх групах рослин, відбувається шляхом мітотичного поділу або за допомогою спор, особливою формою безстатевого розмноження є вегетативне розмноження.

Розподіл. Розмноження шляхом ділення характерно для одноклітинних водоростей. Розподіл відбувається шляхом мітозу, в результаті утворюються особини, генетично ідентичні один одному і материнському організму.

Розмноження спорами. Спори рослин - репродуктивні, одноклітинні освіти, що використовуються для утворення нових особин. У більшості мешкають у воді водоростей суперечки рухливі, так як мають джгутики. Такі суперечки називають зооспорами. У наземних рослин і грибів вони не мають спеціальних пристосувань для активного пересування. Спори утворюються в органах безстатевого розмноження - спорангіях або зооспорангиях. У водоростей практично будь-яка клітина може стати спорангієм, у вищих рослин спорангий - багатоклітинний орган. У рослин суперечки завжди гаплоидни. Якщо вони виникають на диплоидном рослині, то їх утворення передує мейоз, якщо на гаплоидном - мітоз. Спори, що утворюються в результаті мейозу генетично неоднакові, організми, які з них розвиваються, генетично нерівноцінні.

Рослина, на якому утворюються спори, називають спорофит. Якщо суперечки морфологічно не відрізняються, то рослини, які їх утворюють, називають равноспорових, різноспорові рослини - рослини, що утворюють спори, завжди відрізняються за величиною і фізіологічним особливостям. Мікроспори - більш дрібні суперечки, що формуються в мікроспорангіях, з них виростають чоловічі гаметофити (рослини, що утворюють чоловічі гамети). Мегаспори - більші суперечки, що формуються в мегаспорангиях, з них виростають жіночі гаметофіту. Разноспоровость частіше зустрічається серед вищих рослин (деякі плавуни, папороті, все голонасінні і покритонасінні).

Розмноження спорами має велике біологічне значення - в результаті мейозу відбувається перекомбінація генетичного матеріалу, в суперечках виникають нові комбінації алелей генів, що потрапляють під контроль відбору; зазвичай у рослин суперечки утворюються у величезних кількостях, що забезпечує високу інтенсивність розмноження. Завдяки малим розмірам і легкості суперечки розносяться на великі відстані, забезпечуючи розселення рослин; щільна оболонка суперечки служить надійним захистом від несприятливих умов середовища.

Вегетативне розмноження рослин - це збільшення числа особин за рахунок відділення життєздатних частин вегетативного тіла і їх подальшої регенерації (відновлення до цілого організму). Даний спосіб розмноження широко поширений в природі. Вегетативним способом розмножуються як водорості, так і вищі рослини.

Вегетативне розмноження буває природним і штучним. Завдяки природному вегетативного розмноження в природі відбувається швидке збільшення числа особин виду, їх розселення і як наслідок - успіх в боротьбі за існування. Природне вегетативне розмноження відбувається кількома шляхами: фрагментацією материнської особини на дві або більше дочірніх; руйнуванням ділянок наземно-повзучих і вилягати пагонів (плавуни, голонасінні, квіткові); за допомогою особливих структур, спеціально призначених для вегетативного розмноження (бульби, цибулини, кореневища, бульбоцибулини, пазушні бруньки, додаткові бруньки на листках або коренях, виводкові кошики Моховидних і т. д.).

Штучне вегетативне розмноження здійснюється за участю людини при вирощуванні культурних рослин. Штучне вегетативне розмноження має низку переваг над насіннєвим: забезпечує отримання нащадків, що зберігають ознаки батьківського організму, прискорює отримання нащадків, дозволяє отримати велику кількість нащадків. Крім того, за допомогою вегетативного розмноження можна відтворити клони тих рослин, які утворюють нежиттєздатні насіння або взагалі їх не утворюють.

Способи вегетативного розмноження. Рослини можна розмножувати вегетативними органами - діленням цілого рослини на частини, надземними і підземними пагонами, листям, корінням.

Мал. 34. Фрагментація у Елоді.

Мал. Розмноження корінням і листям:

1 - розмноження кореневими нащадками осоту польового. 2 - розмноження кореневими живцями кульбаби. 3 - розмноження кореневими бульбами жоржини. 4 - розмноження дітками бріофіллум. 5 - розмноження цілими листям сенполії. 6 - розмноженні листовими живцями сансевьери.

Кореневі бульби. Являють собою потовщення бічних коренів. У декоративному садівництві кореневими бульбами розмножують жоржини, батат. При розмноженні жоржин необхідно брати кореневі бульби з підставою стебла, що несе нирки, так як кореневі бульби нирок не утворюють. Кореневими бульбами розмножуються чистяк весняний, любка дволиста.

Розмноження кореневими паростками. Кореневі нащадки - пагони, що виникають із придаткових бруньок на коренях (рис. 36). Кореневими нащадками розмножується рослини, легко утворюють на коренях додаткові бруньки: вишня. слива, малина, бузок, осика, осот, осот польовий та ін.

Кореневі живці. Кореневої держак є частиною кореня. Ними розмножуються види, на коренях яких легко розвиваються додаткові бруньки: хрін, малина, вишня, троянди. Кореневі живці заготовляють восени, рідше навесні. Для цього використовують бічні корені першого порядку у віці 2-3 років. Довжина держака до 10-15 см, діаметр - 0,6-1,5 см. Черешки висаджують в грунт на глибину 2-3 см. Черешками розмножуються і багато дикорослі рослини: верба, тополя, осика, одуван

Цілими листям. Багато квіткові рослини розмножують листками, наприклад сенполії, бегонії. Лист досить поставити в воду, з'являються додаткові корені і додаткові бруньки, через деякий час рослина пересаджують в грунт.

Листовими живцями. Іноді достатньо навіть частини листа для вегетативного розмноження. У бегонії королівської вирізують частину листа з великої жилкою, лист сансевьери можна розрізати на кілька листових черешків і поставити їх у воду.

Підрядними нирками на листках, дітками. У бріофіллюма на листках утворюються додаткові бруньки, схожі на маленькі рослини. Падаючи, вони стають самостійними рослинами.

Культура тканин. Культура тканин є зростання крупи рослинних клітин на штучних середовищах. Рослинні клітини мають властивість тотіпотентності - окрема клітина може розвинутися в нормальне рослина при використанні певних фітогормонів. Метод культури тканин дозволяє отримувати клони деяких вищих рослин. Клонування - отримання сукупності особин з однієї материнської вегетативним шляхом. Клонування використовується для розмноження цінних сортів рослин і для оздоровлення посадкового матеріалу.

Статеве розмноження. Статеве розмноження пов'язане з утворенням рослинами особливого типу клітин - гамет. Рослина, на якому відбувається утворення гамет, називають гаметофитом. Процес формування гамет називають Гаметогенез. Він відбувається в особливих органах - гаметангиях. У равноспорових рослин гаметофит зазвичай двостатеві: несе і жіночі, і чоловічі гаметангии. У різноспорових рослин з микроспор розвивається гаметофіт з чоловічими гаметангиями, а з мегаспор - гаметофит з жіночими гаметангиями. Гамети рослин утворюються в мітотичний, мейоз відбувається після утворення зиготи (зіготіческая редукція) - багатьох водоростей, або при утворенні спор (споріческая редукція) - у диплоїдних водоростей і вищих рослин. У тварин мейоз відбувається при утворенні гамет (гаметіческой редукція).

Статеве розмноження має ряд переваг в порівнянні з безстатевим. По-перше, при злитті гамет утворюється організм з унікальним подвійним набором алелей генів, отриманих від батьків з різними генотипами, формується організм з унікальним генотипом. В результаті відбору будуть виживати особини, чий генотип дозволяє пристосуватися до даних умов середовища, навіть якщо ці умови змінюються.

По-друге, мутації, які змінюють гени частіше рецесивні, і шкідливі в даних умови середовища. Диплоїдний набір генів дозволяє зберегтися виникли рецесивним аллелям завдяки наявності домінантних алелів цих генів. Кожен диплоїдний організм містить сотні, тисячі генів в рецесивним стані, як губка насичена водою, так і генотип насичений ними, вони передаються наступному поколінню і поступово поширюються по популяції. Мутація проявиться, якщо обидві гамети несуть дану рецесивну аллель гена, а до цього часу середовище може змінитися, і дана мутація може виявитися корисною. Так відбувається накопичення і поширення мутацій.

Гамети завжди гаплоїдний. При злитті чоловічої та жіночої гамет відбувається утворення диплоїдної зиготи, з якої розвивається новий організм. Процес злиття гамет називають заплідненням. Сутність статевого процесу єдина для всіх живих організмів, а його форми різноманітні. Розрізняють такі типи статевого процесу: хологамия, кон'югація, изогамия, гетерогамия і оогамия (рис. 39).

Хологамия. Хологамия - злиття гаплоїдних одноклітинних, зовні не відрізняються організмів один з одним. Цей тип статевого процесу характерний для деяких одноклітинних водоростей. В даному випадку зливаються НЕ гамети, а цілі організми, які виступають в ролі гамет. Новоутворена диплоидная зигота зазвичай відразу ж ділиться мейотіческі (зіготіческая редукція) і утворюється 4 дочірніх гаплоїдних одноклітинних організму.

Кон'югація. Особливою формою статевого процесу є кон'югація, характерна для деяких нитчастих водоростей. Окремі гаплоїдні клітини ниткоподібних талломов, розташованих близько одна від одної, починають утворювати вирости. Вони ростуть назустріч один одному, з'єднуються, перегородки в місці стику розчиняються, і вміст однієї клітини (чоловічий) переходить в іншу (жіночу). В результаті кон'югації утворюється диплоидная зигота.

Ізогамія. При ізогамії гамети морфологічно подібні між собою, тобто однакові за формою і розмірами, але фізіологічно вони Різноякісність. Даний статевої процес характерний для багатьох водоростей і деяких грибів. Ізогамія відбувається тільки у воді, для пересування в якій гамети забезпечені джгутиками. Вони дуже схожі на зооспори, але мають менші розміри.

Мал. 39. Типи статевого розмноження:

1 - изогамия; 2 - гетерогамия; 3 - оогамия; 4 - кон'югація.

Гетерогамія. При гетерогамії відбувається злиття рухливих статевих клітин, подібних за формою, але розрізняються розмірами. Жіноча гамета в кілька разів більше чоловічий і менш рухлива. Гетерогамія характерна для тих же груп організмів, що і изогамия, і також відбувається у воді.

Оогамія. Характерна для деяких водоростей і всіх вищих рослин. Жіноча гамета - яйцеклітина - велика і нерухома. У нижчих рослин утворюється в одноклітинних гаметангиях - оогониях. у вищих рослин (виключаючи покритонасінні) - в багатоклітинних архегониях. Чоловіча гамета (сперматозоїд) мала і рухлива, утворюється у грибів і водоростей в одноклітинних, а у вищих рослин (виключаючи покритонасінні) - в багатоклітинних гаметангиях - антеридиях. Сперматозоїди здатні пересуватися тільки в воді. Тому наявність води - обов'язкова умова для запліднення у всіх рослин, за винятком насіннєвих. У більшості насінних рослин чоловічі гамети втратили джгутики і називаються спермиями.

Ключові терміни і поняття

1. Безстатеве розмноження. 2. Суперечки рослин. 3. Зооспори. 4. Спорофит. 5. Чоловічий і жіночий гаметофити. 6. Мікроспори і мегаспори. 7. Вегетативної розмноження. 8. Прищепа. 9. Подвой. 10. Гаметангії. 11. Зіготіческая редукція. 12. Споріческая редукція. 13. гаметіческой редукція. 14. хологамия. 15. Ізогамія. 16. Гетерогамія. 17. Оогамія. 18. Кон'югація. 19. Оогонії. 20. архегоніях. 21. Антеридії. 22. Тотипотентність.

Основні питання для повторення

1. Розмноження рослин шляхом ділення.

2. Розмноження спорами.

3. Природне вегетативне розмноження.

4. Розмноження фрагментацією і діленням кущів.

5. Розмноження надземними пагонами (вусами, відводками, стебловими живцями).

6. Основні способи та особливості розмноження щепленням.

7. Основні способи розмноження підземний пагонами.

8. Основні способи розмноження корінням.

9. Основні способи розмноження рослин листям.

10. Розмноження культурою тканини.

11. Переваги статевого розмноження.

12. Характеристика основних типів статевих процесів (хологамия, кон'югація, изогамия, гетерогамия, оогамия).