Оплодотворение у цветковых растений
Обновлено: 07.07.2024
Получая из внешней среды все необходимое для жизни, цветковые растения растут, зацветают и образуют плоды с семенами. Чтобы завязался плод, должно произойти опыление и оплодотворение. При опылении пыльца должна попасть на рыльце пестика цветка. Пылинки разных растений имеют форму маленьких шариков, с неровностями и выступами. Такая форма помогает им удерживаться на рыльце пестика. На поверхности рыльца выделяется липкая сладкая жидкость, тоже удерживающая пыльцу. В этой жидкости пылинка прорастает, образуя длинную, очень тонкую пыльцевую трубку.
Продолжая расти, пыльцевая трубка проникает в завязь, внутри которой находится одна или несколько семяпочек. Количество семяпочек в пестике у разных растений различно.
У пшеницы, ячменя, ржи, вишни и многих других растений завязь содержит только одну семяпочку, у хлопчатника — несколько десятков, а у мака число семяпочек достигает нескольких тысяч.
В нижнем конце пыльцевой трубки, проросшей в завязь, становятся заметными маленькие клетки. Это спермии.
Семяпочки развиваются на внутренних стенках завязи и, как все части растений, состоят из клеток.
Б ткани, находящейся внутри семяпочки, заметно несколько более крупных клеток. Ближе к входному отверстию (пыльцевходу) располагается одна из крупных клеток, называемая яйцеклеткой. Другая, расположенная в центре, носит название центральной или вторичной клетки.
Когда пыльцевая трубка через отверстие проникает внутрь семяпочки, один из спермиев сливается с цитоплазмой и ядром яйцеклетки, происходит оплодотворение.
Другой спермий сливается с цитоплазмой и ядром центральной, или вторичной, клетки.
Рис. 99. Форма пыльцы разных растений.
Рис. 100. Схема оплодотворения у цветковых растений: 1 — рыльце пестика; 2 — проросшая пыльца; 3— пыльцевая трубка;. 4 — яйцеклетка; 5 — центральная клетка; 6 — семяпочка; 7 — спермии.
Рис. 101. Образование плода тюльпана после оплодотворения.
Что происходит в цветке после оплодотворения? Оплодотворенная яйцеклетка делится на две клетки. Каждая из двух новых клеток снова делится и т. д. В результате многократного деления развивается многоклеточный зародыш растения.
Центральная клетка после оплодотворения тоже делится, образуя множество клеток, составляющих эндосперм. В клетках эндосперма накапливаются запасы питательных веществ, необходимых для питания и развития многоклеточного зародыша растений. Так в результате оплодотворения из семяпочки развивается семя, состоящее из кожуры, зародыша и запаса питательных веществ.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Оплодотворение – это процесс слияния двух клеток, в результате чего происходит образование новой клетки, дающей начало|начало другому организму этого же рода|рода или вида. Что такое двойное оплодотворение у цветковых растений и как оно происходит, читайте в данной статье.
Сущность оплодотворения
Оно происходит в результате слияния двух клеток, женской и мужской, и возникновения диплоидной зиготы. В каждой паре хромосом присутствует одна отцовская и одна материнская клетка. Сущность процесса оплодотворения заключается в том, чтобы восстановить диплоидный набор хромосом и объединить наследственный материал родителей. Их потомство будет более жизнеспособным, так как соединит в себе самые полезные качества от отца и матери.
Оплодотворение — что такое?
Это процесс побуждения яйца|яйца к развитию в результате объединения ядер. Оплодотворение — что такое? Это необратимый процесс, который происходит в результате слияния разнополых гамет и объединения их ядер. Оплодотворённое яйцо не подвергается этой процедуре второй раз.
Но существуют растения, которые воспроизводят новое поколение только при помощи женской гаметы без оплодотворения. Такое размножение называется девственным. Примечательно, что эти два способа размножения у одного вида растений могут чередоваться.
Двойное оплодотворение цветковых растений
Половые клетки обоих начал называются гаметами. Причём женскими являются яйцеклетки, а мужскими – спермии, которые у растений семенных неподвижные, а у споровых – подвижные|подвижные. Оплодотворение — что такое? Это появление особой клетки – зиготы, содержащей наследственные признаки спермия и яйцеклетки.
Цветковые растения обладают сложным оплодотворением, которое называется двойным, поскольку, кроме яйцеклетки, оплодотворяется ещё одна особая клетка. Формирование спермий происходит в пылинках пыльцы, а их созревание осуществляется в тычинках, точнее в их пыльниках. Местом образования яйцеклеток являются семязачатки, расположенные в завязи|завязи пестика. Когда яйцеклетка оплодотворится спермием, из семязачатка начинают развиваться семена|семёна.
Чтобы оплодотворение у цветковых произошло, сначала нужно опылить растение, то есть на рыльце пестика должны попасть пылинки пыльцы. Оказавшись на рыльце, они начинают прорастать внутрь завязи|завязи, в результате чего образуется пыльцевая трубка. Одновременно с этим в пылинке происходит образование двух спермиев. Они не стоят|стоят на месте, а начинают продвигаться к пыльцевой трубке, которая проникает в семязачаток. Здесь в результате деления и удлинения одной клетки происходит образование зародышевого мешка.
Он нужен для расположения в нём яйцеклетки и ещё одной клетки, в которой сосредоточен двойной набор наследственной информации. После этого происходит прорастание пыльцевой трубки в зародышевый мешок и слияние одного спермия с яйцеклеткой, в результате которого образуется зигота, а другого – с клеткой особой. Развитие зародыша происходит из зиготы. Второе слияние образует питательную ткань, или эндосперм, необходимый для питания зародыша в период роста|роста.
Что нужно для существования каждого вида растений?
- Прежде всего необходимо восстановить диплоидный набор хромосом, а в его пределах — их парность.
- Обеспечить материальную непрерывность между поколениями, следующими чередой.
- Объединить в одном виде или роде наследственные свойства двух родителей.
Всё|Все это осуществляется на генетическом уровне. Для того чтобы оплодотворение осуществилось, созревание материнских и отцовских гамет должно произойти одновременно.
Оплодотворение у покрытосеменных растений
Этот процесс впервые охарактеризовал немецкий учёный Страсбургер во второй половине девятнадцатого века|века. Оплодотворение покрытосеменных растений происходит в результате слияния двух ядер разных гамет: с мужским и женским началом. Их цитоплазма не участвует в оплодотворении. Собственно оплодотворение происходит тогда, когда спермий сливается с ядром яйцеклетки.
Местом возникновения спермиев является пыльцевое зерно или пыльцевая труба. Зерно начинает прорастать после того, как попадает|попадает на рыльце. Время начала|начала этого процесса у каждого растения разное, как и время оплодотворения. Например, пыльцевые зерна|зёрна свёклы прорастают через два часа, а кукурузы – моментально. Первый признак прорастания зерна|зёрна – его увеличение в объёме. Обычно одно пыльцевое зерно образует одну трубку. Но некоторые растения не подчиняются этому правилу и образуют несколько трубок, из которых только одна достигает своего развития.
Пыльцевая трубка с передвигающимися по ней спермиями растёт и в конце концов разрывается. Всё|Все её содержимое оказывается внутри зародышевого мешка. Один из проникших сюда спермиев внедряется в яйцеклетку и сливается с её гаплоидным ядром. Оплодотворение — что такое? Это слияние двух ядер: спермия и яйцеклетки. Оплодотворённая яйцеклетка начинает делиться, получаются две новые клетки. Они делятся на четыре и так далее. Таким образом, происходит многократное деление, в результате которого развивается зародыш растения.
Покрытосеменные растения после процесса оплодотворения обладают способностью развивать дополнительный орган|орган, который называется эндоспермом. Это не что иное, как питательная среда зародыша. При слиянии второго спермия и диплоидного ядра|ядра происходит образование определённого набора хромосом, из которых два – материнского происхождения, и один – отцовского. Таким образом, двойное оплодотворение организмов растительного происхождения осуществляется тогда, когда один спермий сливается с яйцеклеткой, а другой – с ядром клетки, расположенной в центре.
Отличительные черты покрытосеменных растений
Благодаря перечисленным признакам покрытосеменные растения занимают господствующее положение в мире.
Особенность оплодотворения покрытосеменных растений
Она вытекает из того, что эти растения имеют двойное оплодотворение. Уникальная особенность представлена явлением, называемым ксениями. Его смысл заключается в том, что пыльца напрямую влияет на свойства и признаки эндосперма. Для примера возьмём кукурузу.
Она бывает с жёлтыми и белыми семенами|семёнами. Их цвет зависит от оттенка эндосперма. При опылении женских цветков белозёрной кукурузы пыльцой желтозёрного сорта|сорта её окраска всё равно будет жёлтой, хотя развитие эндосперма происходит на растении с белыми зёрнами.
Какую роль играют цветковые растения?
Эти растения насчитывают 13 000 родов|родов и 250 000 видов. Они получили широкое распространение по всему миру. Цветковые растения – это ключевые компоненты биосферы, производящие органические вещества, связывающие углекислоту и выделяющие кислород. Пастбищные цепи питания начинаются именно с них. Многие разновидности цветковых растений человек использует в пищу|пищу. Из них строят жилища|жилища и изготавливают различные хозяйственные материалы.
Не обходится без них и медицина. Отдельные виды покрытосеменных растений являются господствующими на планете, им отводится решающая роль в формировании покрова|покрова растительности и создании основной части наземной фитомассы. В конечном итоге именно этими растениями определяется возможность самого|самого существования человека на земле как вида биологического.
Процесс оплодотворения у цветковых растений
Пояснение.
Процесс оплодотворения у цветковых растений характеризуется слиянием спермия с центральной клеткой и слиянием спермия и яйцеклетки; образованием зиготы в зародышевом мешке
В семязачатке к этому времени бывает развит зародышевый мешок, образовавшийся из мегаспоры и состоящий из семи клеток, одна из которых — яйцеклетка (женская гамета), а самая крупная — центральная клетка с двумя ядрами.
Когда пыльцевая трубка дорастает до зародышевого мешка и входит в него, она лопается и спермин осуществляют оплодотворение — один сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу, а другой — с центральной клеткой. Этот процесс называют двойным оплодотворением. Из зиготы затем развивается зародыш, а из центральной клетки эндосперм (ткань, запасающая питательные вещества). После оплодотворения из семязачатков формируются семена|семёна, а сам цветок превращается в плод.
Видео по теме : Процесс оплодотворения у цветковых растений
Суть двойного оплодотворения у цветковых растений заключается в том, что в нём участвуют два спермия. Один из них оплодотворяет яйцеклетку, и образуется зигота. Второй спермий сливается с центральной клеткой, из которой развивается запасающая ткань (эндосперм).
Мужской гаметофит (пыльцевое зерно) образуется в пыльцевых камерах пыльников тычинки из микроспоры. Пыльцевое зерно состоит из двух гаплоидных клеток: вегетативной и генеративной, покрытых оболочкой.
Образование женского гаметофита (зародышевого мешка) происходит в завязи пестика в семязачатке из мегаспоры. В состав зародышевого мешка входит семь клеток: гаплоидная яйцеклетка, центральная диплоидная клетка и пять вспомогательных гаплоидных клеток.
При попадании пыльцевого зерна на рыльце пестика начинается деление вегетативной клетки и образуется пыльцевая трубка. Пыльцевая трубка прорастает через столбик пестика и проникает в семязачаток через пыльцевход.
Генеративная клетка пыльцевого зерна делится и образует два спермия. По пыльцевой трубке спермии проникают в семязачаток. Один спермий сливается с яйцеклеткой и образует диплоидную зиготу. Второй спермий сливается с центральной клеткой и образует триплоидную клетку.
Зигота делится, и развивается в зародыш нового растения. Из триплоидной клетки формируется эндосперм. Стенки семязачатка становятся семенной кожурой. Таким образом, семязачаток становится семенем.
Перенос пыльцы из пыльника на рыльце пестика называется опылением. Различают два вида опыления: перекрестное и самоопыление.
При самоопылении рыльце принимает пыльцу того же цветка либо другого, но той же особи. Возможно опыление в закрытых, нераспустившихся цветках (горох). При перекрестном опылении переносится пыльца от разных особей. Это основной тип опыления цветковых растений (яблоня, ива, огурец и др.).
Перекрестное опыление
Перекрестное опыление осуществляется естественным (насекомыми, птицами, летучими мышами, ветром, водой) и искусственным (производит человек) путями.
Приспособленность растений к опылению ветром проявляется в наличии голых цветков, либо невзрачных, слабо развитых околоцветников. Они лишены нектарников и запаха, пыльцы образуют много, она легкая, сухая, мелкая, рыльца длинные, с большой поверхностью для улавливания пыльцы (рожь, кукуруза).
Приспособленность растений к опылению насекомыми характеризуется яркой окраской венчика, наличием нектарников, запаха (одуванчик, земляника). Пищей для насекомых являются нектар и пыльца. Окраска и запах служат для привлечения опылителей. Иногда цветки обладают запахом, характерным для самок насекомых того же вида. Это привлекает к ним самцов, которые и осуществляют опыление. Эволюция цветковых растений и их опылителей шла параллельно. Это так называемая сопряженная эволюция.
Приспособление растений к опылению насекомыми и ветром
Перекрестное опыление обеспечивает обмен генами, поддерживает высокую гетерозиготность популяций, дает материал для естественного отбора и сохраняет самое выносливое потомство — носителей наиболее благоприятного сочетания генов.
Искусственное опыление
Искусственное опыление производит человек для повышения урожая или получения новых сортов растений. При этом для нанесения пыльцы на рыльце пестика используют разные способы. Так, у кукурузы, имеющей однополые цветы, пыльцу собирают, стряхивая верхушечные метелки мужских цветков в бумажные воронки. Затем собранной пыльцой посыпают выступающие на верхушке початка длинные рыльца женских цветков.
При искусственном опылении подсолнечника стебли двух соседних растений наклоняют так, чтобы можно было прижать цветущую поверхность одной корзинки к другой. Можно переносить пыльцу, поочередно прижимая руку в варежке из мягкой материи к цветущим корзинкам разных растений.
Схема искусственного опыления
Для получения новых сортов растений с обоеполыми цветками необходима подготовка к искусственному опылению. Прежде всего из цветков растения, избранного в качестве материнского, еще в бутоне удаляют пыльники и защищают эти цветки марлевыми или бумажными мешочками от попадания пыльцы. Через 2-3 дня, когда бутоны раскроются, наносят на рыльца пестиков заготовленную пыльцу другого сорта чистой сухой акварельной кисточкой, мягким поролоном или кусочком резинки, прикрепленными к проволоке.
Двойное оплодотворение у цветковых растений
После опыления происходит процесс оплодотворения, но для этого нужен ряд условий: пыльца должна не только удержаться на рыльце, но и прорасти через столбик, достигнуть семязачатка и обеспечить слияние мужских клеток с женскими.
Двойное оплодотворение характерно для цветковых растений.
Обычно на рыльце попадает множество пыльцевых зерен. Они, как правило, имеют шероховатую поверхность и удерживаются липкой кожицей рыльца. Кроме этого, при попадании совместимой пыльцы клетки рыльца выделяют вещества, стимулирующие ее прорастание.
Схема двойного оплодотворения у цветковых растений
Начинается прорастание пыльцевых зерен с набухания. Затем через специальные поры (каналы) в наружной оболочке пыльцевого зерна внутренняя выпячивается в тонкую пыльцевую трубку, куда переходят вегетативное ядро и спермин. Пыльцевые трубки всех совместимых зерен, удержавшихся на рыльце пестика, растут по столбику, направляясь к семязачатку. Одна из них обгоняет в росте другие и, достигнув пыльцевхода, проникает через него к зародышевому мешку и здесь изливает в него свое содержимое.
Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а другой — со вторичным ядром центральной диплоидной клетки. Вегетативное ядро разрушается еще до проникновения пыльцевой трубки в зародышевый мешок.
Двойное оплодотворение у цветковых растений открыл русский цитолог и эмбриолог растений С.Г.Навашиным в 1898г.
При наличии в завязи семязачатков в каждом из них происходит вышеописанный процесс двойного оплодотворения. Называется он двойным потому, что сливаются две мужские клетки с двумя клетками женского гаметофита. В дальнейшем после оплодотворения в цветке начинается развитие семени и плода.
Образование семян
После оплодотворения внутри зародышевого мешка начинается быстрое митотическое деление триплоидного вторичного ядра, не имеющего периода покоя. Образуется большое количество ядер, затем между ними возникают, перегородки.
Эти вновь образовавшиеся клетки продолжают деление, заполняя всю полость зародышевого мешка питательной тканью — эндоспермом, который у одних растений полностью расходуется во время развития зародыша (бобовые, тыквенные), а у других — сохраняется в зрелых семенах (злаки). Одновременно происходит разрастание зародышевого мешка и семяпочки.
Формирование зародыша начинается с деления зиготы. После периода покоя зигота делится митотически на две клетки. Верхняя клетка, прилегающая к пыльцевходу, образует подвесок, отодвигающий нижнюю клетку в глубь эндосперма. Подвесок у одних видов растений остается одноклеточным, у других — делится поперечными перегородками и становится многоклеточным. Нижняя клетка разрастается в предзародыш семени сферической формы. Предзародыш делится на 4 клетки двумя перпендикулярными перегородками, затем каждая из этих клеток делится еще на две.
Сначала клетки более или менее однородны. По мере дальнейшего деления происходит дифференцировка клеток на зачаточный корешок, зачаточный стебель, зачаточные листочки (семядоли) и зачаточную почечку, окруженную семядолями. К этому времени семяпочка превращается в семя, ее покровы и остатки эндосперма образуют кожицу семени.
Таким образом, из оплодотворенной диплоидной яйцеклетки формируется зародыш семени, а из вторичной триплоидной клетки — питательная ткань — эндосперм, покровы семязачатка превращаются в покровы семени, а стенка завязи, разрастаясь, образует околоплодник.
Читайте также: