5.2: Розмноження рослин - запилення та підживлення

Last updated
Save as PDF

Page ID: 4104

Daniela Dutra Elliott & Paula Mejia Velasquez
Leeward Community College

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Процес статевого розмноження у рослин складається з декількох хронологічних етапів:

Виготовлення квітів
Запилення
Запліднення (виробляє насіння)
формування плодів

Як і у тварин, для статевого розмноження у рослин сперма повинна приєднатися до яйцеклітини. Сперма рослин міститься в пилкових зерно, тому для статевого розмноження пилку необхідно перенести на іншу рослину. Оскільки рослини не можуть ходити, щоб знайти пару, їм доводиться використовувати інші засоби доведення пилку до яйцеклітини. Запилення визначається як перенесення пилку з чоловічої частини квітки в жіночу частину квітки, зазвичай квітки на іншу рослину. Деякі види рослин будуть самозапилюватися (пилок переноситься на рильце того ж квітки); проте більшість квітучих рослин перехрещуються (запилюються іншою рослиною). Цей обмін генетичним матеріалом, характерним для статевого розмноження, збільшує різноманітність в популяції. Генетичне різноманіття важливо, оскільки саме так рослини здатні адаптуватися до нових викликів. Якщо всі рослини в популяції мають однаковий генетичний склад (клони), як у випадку з рослинами, які розмножуються переважно безстатевим шляхом (наприклад, банани), всі вони можуть загинути хворобою. Однак якщо деякі рослини в популяції мають інший ген, який забезпечує стійкість до цієї хвороби, вони виживуть і зможуть передати свій генетичний матеріал своєму потомству. Квіти забезпечують явну перевагу квітучим рослинам, дозволяючи їм розмножуватися статевим шляхом. Це одна з причин, чому квітучі рослини настільки успішні і є домінуючою групою рослин у більшості наземних екосистем на нашій планеті.

У деяких рослин, таких як сосни, пилок транспортується водою або вітром. Ця стратегія дуже енерговитратна для рослини, оскільки вимагає від рослини виробляти мільйони пилкових зерен, щоб гарантувати, що принаймні деякі з них досягнуть сусідньої жіночої квітки іншої рослини. Квітучі рослини розробили інноваційну стратегію, де вони заручаються допомогою тварин, щоб перенести пилок на жіночі частини. Завдяки цій стратегії рослинам не потрібно виробляти стільки пилку, так як запилювачі будуть відвідувати однотипні рослини, забезпечуючи успішну передачу пилку до потрібної мети. Однак рослині, швидше за все, доведеться виробляти інші речовини, такі як нектар, для залучення запилювачів. Комахи - найвідоміші запилювачі, причому бджоли і метелики привертають увагу багатьох з нас. Однак деякі види рослин запилюються птахами, кажанами або навіть ящірками. На Гаваях місцеві рослини співрозвивалися з певними тваринами протягом мільйонів років, утворюючи деякі унікальні стратегії запилення. Наприклад, лобеліади можуть запилювати лише місцеві нектарні птахи, такі як 'iwi (Drepanis coccinea). Якщо ви подивитеся на форму квіток лобеади, то побачите, як вони підходять до форми дзьоба птаха (рис.\(\PageIndex{1}\)). Через специфіку цієї стратегії запилення ці рослини знаходяться під загрозою зникнення, так як багато корінних гавайських лісових птахів вимерли або настільки рідкісні, що рослини не запилюються.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): 'I'iwi (*Vestiaria coccinea*) відвідування гавайської квітки лобеліади. За USFWS Тихоокеанський регіон ліцензується під CC BY-NC через Flickr.

Як тільки пилок, який вноситься запилювачем, контактує з рильцем квітки, пилкова трубка виростає в стилі квітки. Трубка подовжується до яєчника, де випускає дві сперматозоїди. Одна з цих сперматозоїдів знайде яйцеклітину (яйцеклітину) і запліднить її, утворюючи зиготу. Запліднення - це злиття чоловічих і жіночих гамет (репродуктивних клітин), утворюючи зиготу і врешті-решт ембріон (дитяча рослина). Квітучі рослини мають унікальний процес запліднення, званий подвійним заплідненням, де в процесі запліднення вони виробляють ембріон, а також енергетичний пакет для живлення ембріона (ендосперму). Ми опишемо цей процес тут найпростішими словами. Як згадувалося вище, одна з двох сперматозоїдів, які були звільнені з пилкових зерен і доставлені в яєчник через пилкову трубку, приєднається до яйцеклітини, щоб породити ембріон, тоді як інша сперматозоїд буде зливатися зі структурою, знайденою всередині рослинної яйцеклітини, яка називається полярним ядром, що породжує живильну тканину називають ендоспермом. І ембріон, і ендосперм розташовані всередині насіння (рис.\(\PageIndex{2}\)). Ендосперм дійсно важливий, оскільки це енергетичний запас, який ембріон буде використовувати для росту в процесі проростання.

Малюнок\(\PageIndex{2}\): Подвійне запліднення. Триплоїд в англійській Вікіпедії., CC BY 3.0, через Вікісховище.