Половое размножение у цветковых растений

Цветковые растения размножаются половым и бесполым путем. Процесс полового размножения выглядит следующим образом: предварительное оплодотворение, состоящее из гаметогенеза и переноса гамет или опыления, оплодотворение (сингамия + тройное слияние) и послеоплодотворение, состоящее из эндосперма и развития зародыша. Созревание семязачатка в семя

Предварительное оплодотворение

Структуры и события: Цветы — это места полового размножения. В цветке андроцей представляет мужскую репродуктивную систему, а гинецей представляет женскую репродуктивную часть.

Андроцей

• Андроцей состоит из мутовок тычинок. Тычинка состоит из нити (длинный и тонкий стебель) и пыльника (конечная двулопастная структура). Каждая доля дитека (2 теки). Тека отделена продольной бороздой, идущей вдоль.
• Пыльник представляет собой тетрагональную структуру, состоящую из 4 микроспорангиев/микроспорангиев, расположенных на углах по 2 в каждой доле.
• Микроспорангии развиваются дальше и превращаются в пыльцевые мешочки, заполненные пыльцевым зерном.

Структура микроспорангиев

• Микроспорангий окружен четырьмя слоями стенок: эпидермисом, эндотецием, средним слоем и внутренним тапетумом.
• В молодых пыльниках центры каждого микроспорангия содержат гомогенные клетки, называемые спорогенной тканью.

Микроспорогенез

• Это процесс образования микроспор из материнской клетки пыльцы посредством мейоза, называемый микроспорогенезом.
• По мере развития другого спорогенная ткань микроспорагия дифференцируется в микроспоры. Микроспора претерпевает тетрадный мейоз.
• По мере созревания других микроспоры отделяются друг от друга и превращаются в пыльцевое зерно. У 60% покрытосеменных пыльцевое зерно сбрасывается на двухклеточной стадии, в то время как у других генеративных клеток происходит митоз с образованием двух мужских гамет (трехклеточных стадий).
• Жизнеспособность пыльцевых зерен после осыпания/высвобождения зависит от температуры и влажности и колеблется от 30 минут (например, пшеница, рис) до нескольких месяцев (пыльца розоцветных).

Пыльцевые зерна

Он представляет собой мужскую гамету и имеет сферическую форму с двухслойной стенкой.

• Наружная экзина: твердый слой, состоящий из спорополленина, который чрезвычайно устойчив и может выдерживать высокие температуры, кислотные, щелочные условия и ферменты.
• Внутренний слой: это тонкий и непрерывный слой, состоящий из целлюлозы и пектина.
• Зрелое пыльцевое зерно состоит из двух клеток.
  • Вегетативная клетка: она больше по размеру, запасает пищу и имеет большое ядро.
  • Генеративная клетка: она небольшого размера и плавает в цитоплазме вегетативной клетки. Он имеет ядро и митотически делится на две мужские гаметы.

Гинецей

Гинецей представляет собой женскую репродуктивную часть цветка. Он состоит из мутовок пестиков. Каждый пестик состоит из трех частей.

• Стигма – это посадочная площадка для пыльцевых зерен.
• Стиль - это длинная тонкая часть ниже рыльца.
• Завязь – это прикорневая вздутая часть пестика. Внутри яичника находится ткань, называемая плацентой, на которой развиваются яйцеклетки. Семяпочек в яичнике может быть одна или несколько. Яичник имеет одну или несколько полостей, называемых локулами.

Мегаспорагий/Семязачаток

• Семяпочка прикрепляется к плаценте ножкой (фуникулом). Место соединения тела семязачатка и жгутика называется воротами.
• Каждая семяпочка имеет одну или две защитные оболочки, называемые покровами, которые покрывают остальную часть семязачатка, за исключением небольшого отверстия, называемого микропиле.
• Напротив конца микропиле находится халаза, представляющая собой базальную часть семязачатка.
• Совокупность клеток, заключенных в покровах, называется ядром. Он содержит зарезервированные пищевые материалы. Зародышевый мешок или женский гаметофит расположен внутри ядра.

Мегаспорогенез

Процесс образования мегаспоровой формы. Материнская клетка мегаспоры (микроспора) называется мегаспорогенезом.
Микроспора крупная, содержит плотную цитоплазму. Он подвергается мейозу с образованием четырех мегаспор. Единственная функциональная мегаспора развивается в женский гаметофит. Такой тип развития называется моноспорическим развитием.

Формирование эмбриосака

Ядро функциональной мегаспоры митотически делится с образованием двух ядер, которые движутся к противоположному полюсу и образуют 2-ядерный зародышевый мешок. Еще два последовательных митотических деления ядра обеспечивают образование 8-ядерного и 8-ядерного зародышевого мешка, каждый противоположный конец которого имеет 4-ядерную группу.

Распределение клетки внутри зародышевого мешка

• 6 из 8 ядер окружены клеточной стенкой, а оставшиеся два, называемые полярными ядрами, расположены в центре.
• 3 из 6 клеток группируются у микропилярного полюса и составляют яйцевой аппарат (он состоит из 2-х синергид и одной яйцеклетки). Синергиды имеют нитевидный аппарат, направляющий пыльцевые трубки внутрь синергиды.
• Остальные 3 клетки на халазальном конце называются антиподами.
• Таким образом, типичный зрелый зародыш покрытосеменных состоит из 8 ядер и 7 клеток.

Опыление

Опыление - это процесс перемещения пылинки / пыльцевых зерен через пыльник и рыльце подобного цветка растения или к различным растениям для процесса оплодотворения и образования семян. Специалистами, занимающимися перемещением пыльцевых зерен, являются птицы, ветер, живые существа и вода.

Автогамия (самоопыление) — это перенос пыльцевого зерна с другого цветка на рыльце пестика того же цветка. Для этого требуется, чтобы пыльник и рыльце лежали вплотную. Такие растения, как виола, кислица и коммелина, производят 2 типа цветов.

• Хазмогамный (открытый цветок): цветы с открытыми пыльниками и рыльцем.
• Клистогамные (закрытые цветки) — Цветы, которые вообще не раскрываются.
• Гейтоногамия (перекрестное опыление) — процесс переноса пыльцы с тычинок одного цветка на рыльце пестика другого цветка того же растения. Требуется опылитель.
• Ксеногамия (перекрестное опыление) — процесс переноса пыльцевых зерен с пыльника на пестик другого растения. Это приносит генетическое различие.

Агенты опыления

Для опыления растения используют воздух, воду и животных. Существует два типа агентов опыления: абиотические и биотические. Абиотические агенты включают ветер и воду, тогда как биотические агенты включают животных.

• Взаимодействия пыльца-питил: это динамический процесс, включающий распознавание пыльцы, за которым следует продвижение или ингибирование пыльцы.
• Если пыльца совместима (правильный тип), пестик принимает прорастание пыльцы.
• Если пыльца несовместима (неправильный тип), пестик препятствует прорастанию пыльцы.
• Пыльцевое зерно прорастает на рыльце пестика, образуя пыльцевую трубку через одну из пор зародыша.
• Две мужские гаметы пыльцевого зерна перемещаются в пыльцевую трубку.
• Пыльцевая трубка прорастает сквозь ткани рыльца и столбика.
• Достигает яичника и входит в семяпочку через нитевидный аппарат.

Оплодотворение

Вступив в синергиды, пыльцевая трубка выпускает в цитоплазму синергий 2 мужские гаметы.

• Сингамия: одна из мужских гамет, слившаяся с яйцеклеткой, образует зиготу (2n) и развивается в эмбрион.

Мужская гамета (n) + Яйцеклетка (n) —- Зигота (2n) — Эмбрион — Растение (2n)

• Тройное слияние - другие мужские гаметы сливаются с 2 полярными ядрами с образованием триплоидного первичного ядра эндосперма и развиваются в эндосперм.

Мужская гамета (n) + 2 полярных ядра (n+n) — первичное ядро эндосперма (3n) — эндосперм (3n)

• Слияние сингамии и тройного слияния, происходящее в зародышевом мешке, называется двойным оплодотворением.

Пост-оплодотворение

Структура и события

После двойного оплодотворения события развития эндосперма и зародыша, созревания семязачатка в семя и завязи в плод в совокупности называются событиями после оплодотворения.

Эндосперм - клетки эндосперма заполнены зарезервированными пищевыми материалами. Они используются для питания развивающегося эмбриона.
Этапы развития эндосперма

• Шаг 1 Первичное ядро эндосперма подвергается последовательным ядерным делениям с образованием свободных ядер. Это называется свободным ядерным эндоспермом.
• Шаг 2. Затем происходит формирование клеточной стенки, и эндосперм становится клеточным. Нежная кокосовая вода представляет собой свободный ядерный эндосперм, а окружающее его белое ядро представляет собой клеточный эндосперм.

Развитие эмбриона

• Эмбрион развивается на микропилярном конце зародышевого мешка, где находится зигота.
• Зигота дает начало проэмбриону, а затем шаровидному, сердцевидному и зрелому эмбриону.

Концептуальные вопросы

Вопрос 1: Каковы агенты опыления?

Отвечать:

Plants use air, water, and animals for pollination. There are two types of pollination agents, which are abiotic and biotic. Abiotic agents include wind and water whereas biotic agents include animals.

Вопрос 2. Какие существуют способы полового размножения у растений?

Отвечать:

Sexual reproductive system involves the fusion of gametes thereby produces offspring flowers which are genetically different from the parent. The male and the female reproductive structures in flowers are androecium and gynoecium. This can be divided into three stages;

• Pollination: Pollination is a course of moving the dust/pollen grains across the anther and the stigma of a similar flower of a plant or to a various plant for the process of fertilization and the creation of seeds. The specialists engaged with moving the pollen grains are birds, wind, creatures, and water.
• Development of a Zygote: During the pollination process the deposited pollen grains over the stigma will be converted into pollen tubes, then the pollen tubes will move towards the over through stigma and style. During relocation two gametes are shaped inside the dust tube. At the point when the pollen tube arrives at the ovary, it bursts delivering two male gametes in the embryo sac. The male gametes combine with the ovum to frame a zygote in the twofold treatment process. One of the sperm cores wires with the egg core to shape a 2n zygote. The following core meld with the 2n core to shape a 3n core which by mitotic division brings about endosperm development.
• Formation of Fruits and seeds: After the arrangement of a zygote, creating in an embryo is permitted. The ovules form into seeds and ovary forms into an organic product. A definitive result of sexual multiplication is seeds in angiosperms.

Вопрос 3: Дайте определение сингамии и тройному слиянию?

Отвечать:

Syngamy: One of the male gametes fused with the egg cell forms the zygote (2n) and develops into an embryo.
Male gamete (n) + Egg cell (n) —- Zygote (2n) —Embryo—Plant (2n)
Triple fusion- The other male gametes fuses with 2 polar nuclei to produce a triploid primary endosperm nucleus and develops into the endosperm.
Male gamete (n) + 2 polar nuclei (n+n) —primary endosperm nucleus (3n) –Endosperm (3n)

Вопрос 4: Почему вегетативное размножение также считается одним из видов бесполого размножения?

Отвечать:

Vegetative reproduction is a cycle during which new plants are obtained without the get together of seeds or spores. It includes the engendering of plants through specific vegetative parts like the rhizome, sucker, tuber, bulb, and so on. It doesn’t include the combination of the male and the female gamete and requires only one parent. Consequently, vegetative proliferation is considered as a sort of asexual reproduction.

Вопрос 5: Разница между половым и бесполым размножением?

Отвечать:

Sexual reproduction	Asexual reproduction
It involves two different individuals	It involves only one individual
It involves the fusion of the male and female gamete	It does not require the fusion of the male and the female gamete
Offspring produced in sexual reproduction are different from their parents.	Offspring produced in asexual reproduction is exactly similar to their parent.
It is a slow process.	It is a fast process
Occurs in higher plants and animals.	occurs in lower invertebrates and lower chordates