7.2: Морфологія квітів
- Page ID
- 7837
До кінця цього уроку ви зможете:
- Визначте частини квітки.
- Опишіть, як пов'язані мутовки квіткових частин з листям, що виходять з вузлів на стеблі.
- Опишіть способи, за допомогою яких структура квітки впливає на запилення.
Загальне знайомство з квітковими частинами
Покритонасінний квітка побудований на структурній основі, що складається з стислого стебла з чотирма вузлами і трьома міжвузлами. Для візуального зображення цих стислих вузлів уявіть, що натискаєте на телескопічну радіоантену так, щоб секції антени ковзали один в одного. У самій верхній частині повністю стисненої антени ви все ще побачите кінчики кожної з секцій антени, і це нагадує сильно стиснуті вузли і міжвузли стебла. Область стебла, що містить ці чотири стислих вузла, називається вмістилищем.
Ми бачили інші приклади стислих стебел з дуже короткими міжвузлями, включаючи прикореневу пластину цибулі. У кожному з цих випадків ми знаходимо листя, прикріплені до цих щільно стиснутих вузлів. У цибулі листя модифікуються для зберігання води та поживних речовин у вигляді луски цибулини. У кульбаби листя незмінені, але розташовані в низькорослий розетці. Квітка - ще один приклад дуже компактного стебла з чотирма вузлами і трьома міжвузлами. Листя на цьому стеблі сильно модифіковані, щоб служити репродуктивній функції. Вони настільки сильно модифіковані, що, крім структур на четвертому вузлі, частини зовсім не нагадують листя.
Заповніть підручник з квіткових частин (настійно рекомендується) з наукового відділу школи Джона Берроуза в Сент-Луїсі; він познайомить вас або допоможе вам переглянути частини квітки, використовуючи графіку, подібну до показаної тут.
У #8 у підручнику автор називає структуру carpel і зазначає, що маточка є архаїчним терміном. Ви можете використовувати або carpel або pistil в цьому курсі, але ми зазвичай говоримо carpel. Маточка іноді все ще для структури, якщо вона складається з двох або більше плавлених карпелів.
Після завершення підручника ви знаєте, що квітка насправді є укороченою гілкою, що містить стебло з чотирма дуже компактними вузлами. Цей короткий стебло називається вмістилищем. З вузлів на посудині виходять чотири різних види модифікованих листя, які в сукупності мають такі назви:
- Чашечка: четвертий вузол, біля основи вмістилища, окремо називається чашолистиками; це частини, які все ще мають деяку схожість з листям
- Віночок: третій вузол, окремо званий пелюстками
- Андроціум (грецьке похідне означає «чоловічий будинок»): другий вузол
- Gynoecium (грец. derivation означає «жіночий будинок»): перший вузол на кінчику посудини
Для наочності замість того, щоб використовувати число для позначення певного вузла ємності, ми будемо використовувати ім'я змінених листя, прикріплених до цього вузла. Наприклад, ми назвемо четвертий вузол, де чашечка прикріплена «вузол чашечки», третій вузол, де кріпиться віночок, «вузол віночка» тощо.
Ми відзначили, що чашечка, віночок, андроціум та гінеціум - це модифіковані листя. Це може бути дивним, оскільки, зокрема, андроціум та гінеціум вузькоспеціалізовані для статевого розмноження.
Вузли, де прикріплюються ці модифіковані листя, часто називають мутовками, оскільки зазвичай два або більше цих модифікованих листя прикріплені радіально навколо вузла. Монокоти, як правило, мають три модифікованих листя, прикріплені на кожному вузлі, тоді як дводольні зазвичай мають чотири або п'ять прикріплених до кожного вузла. Однією цікавою особливістю квітки полуниці, показаної вище, є збільшений гіноцеціум вузол вмістилища, який покритий карпелами. Посудина стане червоним кулінарним «фруктом», тоді як фактичні ботанічні фрукти будуть сім'янками (ви вважали їх насінням, але вони є різновидом фруктів), вбудованими у зовнішню поверхню посудини.
Перегляньте наступні два відео, щоб дізнатись більше про квіткові частини та про спеціалізовані квітки квітки Asteraceae.
Подивіться це відео про структуру квітки.
Перегляньте це відео, щоб вивчити структури квітки Asteraceae.
- Що таке вмістилище?
- Намалюйте квітка і позначте деталі, включаючи вузли.
- Який зв'язок між мутовкою і вузлом? Яким чином цей зв'язок пов'язаний з поняттям, що віночок квітки складається з модифікованих листя?
Чашечка
Четверта мутовка біля основи вмістилища - чашечкова мутовка. Чашечка складається з видозмінених листя, які називаються чашолистиками. У деяких видів чашолистки виглядають як мініатюрні листя, вони зелені і фотосинтезуючі. У інших видів, як у лілії, вони ефектні і майже не відрізняються від пелюсток. Коли чашолистки і пелюстки ефектні і невиразні, їх називають тепалі.
Квітка шафрану, внизу, є джерелом рідкісної спеції, зібраної з довгих червоно-помаранчевих тичинок, які ви ледве можете побачити всередині квітки, що відкривається. Зверніть увагу, що, мабуть, немає чашолистиків. Це тому, що три чашолистки та три пелюстки цієї монокотної рослини виглядають однаково; тому вони є тепалами.
Можливо, вас зацікавить, що шафран - це геофіт, який росте з клубнелуковиці. У попередній лекції ми представили геофіти як рослини, які розвивають підземні органи, що дозволяють рослині виживати в періоди ворожих умов навколишнього середовища.
Дивіться це відео на tepals.
Corolla
Наступна мутовка у напрямку до кінчика вмістилище несе віночок. Віночок складається з сильно модифікованих листя, званих пелюстками. Пелюстки залучають запилювачів своїми яскравими фарбами і ефектними візерунками. Пелюстки також можуть виділяти нектар поблизу місця їх прикріплення до вмістилища, щоб винагородити комах, які відвідують квіти, і при цьому поширювати пилок від квітки до квітки. Кольорові візерунки на пелюстках можуть імітувати «бичаче око» або посадочну смугу, яка забезпечує комасі візуальну орієнтир, що вказує на розташування нектару, як у фіолетового, нижче.
Чашечка і віночок в сукупності названі оцвітиною. У деяких квіток відсутня оцвітина. Прикладом є кукурудза; вона запилюється вітром і не потребує ефектного оцвітини для залучення комах-запилювачів.
- Чашолистки і пелюстки - це модифікації якої ще структури рослини?
Андроціум
Третя мутовка, коли ми рухаємося до кінчика посудини, - це мутовка андроціума. Андроціум складається з модифікованих листя, які називаються тичинками. Тичинки зустрічаються в багатьох різних композиціях. На малюнку квітки Роза Шарон, на верхньому фото вище, зображений андроціум, складений з великої кількості тичинок у відкритому розташуванні. На відміну від цього, 10 тичинок в томаті androecium (нижнє фото вище) злиті в конус, який оточує гінеціум. Шишка томата з тичинок - це структура, завдяки якій помідор заохочує самозапилення. Пилку з іншої рослини важко дістатися до рильця килима до пилку з власної тичинки квітки.
Тичинки мають два різних складових:
Нитка (довгий стебло)
- Нитка має архітектурну функцію, в тому, що вона піднімає пильовик в положення, де вона може ефективно вивільняти пилкові зерна в/на запилювач.
- Він також має фізіологічну (або деякі можуть сказати сантехнічну) функцію, оскільки з'єднує пильовик із судинною системою рослини, щоб він міг отримувати воду та поживні речовини.
Пильовик (зазвичай чотири мішечка, що містять пилкові зерна).
- Усередині пилкових мішків знаходяться мікроспорангія та мікроспорові материнські клітини, де відбувається особливий тип поділу клітин, який називається мейозом (буде покритий пізніше). Мейоз в мікроспорангії призводить до утворення чоловічих гамет (сперми), які будуть упаковані в пилкове зерно.
На зображенні вище показано поперечний переріз через квітку, що розвивається, показуючи компоненти андроціума та гінеціума.
Гінеціум
Мутовка на кінчику вмістилища підтримує гинециум. Гінеціум складається з карпелів. Кілька карпелів можуть бути сплавлені в складний килимок (який також може називатися маточком). Квітка Berberis (Oregon Grape) праворуч має зрощений килимок; на фото чітко видно локулу (внутрішню камеру) з яйцеклітинами.
Як ви бачили в підручнику, килимок складається з трьох частин:
Стигма
Наконечник на кінці конструкції називається клеймом.
Стиль
Стебло, що піднімає рильце.
яєчник
Набрякле підставу, до складу якого входять:
- Камера під назвою сакула
- Усередині сакули одна або кілька яйцеклітин
- Усередині яйцеклітин утворюється ембріонний мішок — мегаспорангія і мегаспорові материнські клітини, які при заплідненні пилком яйцеклітина стає насінням
- Мейоз мегаспорових материнських клітин в ембріонному мішку призводить до утворення жіночих гамет (яйцеклітин)
Коли ви почнете порівнювати структурні відмінності між квітами, ви виявите, що положення чашечки і віночка щодо зав'язі відрізняється між деякими видами. Більш повний опис цього відносного вирівнювання можна побачити на зображенні вище, і описано тут:
Епігінозні квіти
Інші частини квітки кріпляться НАД зав'яззю.
Це називається нижнім яєчником, оскільки вузол гінеціума не розташований прямо на кінчику вмістилища, а скоріше занурюється в ємність нижче, де прикріплені андроціум, чашечка та віночок. Це означає, що яєчник оточений іншими тканинами, в першу чергу помітною тканиною. Це вплине на те, чи складають плоди будь-які допоміжні тканини рослин. Детальніше про це пізніше.
Перигінні квіти
Зав'язь оточена зрощеними підставами квіткових частин (чашечки, віночка, андроціума), які оточують зав'язь.
гіпогінні квіти
Інші частини квітки кріпляться НИЖЧЕ зав'язі. Це називається верхнім яєчником, оскільки яєчник сидить над точкою прикріплення верхньої мутовки.
Квітка, яка має всі чотири частини, описані вище - чашечку, віночок, андроціум і гінеціум - називається «повною» квіткою. Квіти, відсутні одна або кілька частин, описуються як «неповні». Раніше ми відзначали, що кукурудза дає квітка без оцвітини. Така квітка можна було б охарактеризувати як «неповний».
- Сперма виробляється з мікроспор, що містяться в якій рослинній частині? До якої мутовки прикріплена ця деталь?
- Яйця виробляються з мегаспор, що містяться в якій рослинній частині? До якої мутовки прикріплена ця деталь?
- Який тип зав'язі показаний на графіці підручника на початку цієї лекції, з якої ви дізналися частини квітки?
- Яким чином нитка тичинки виконує архітектурну функцію? Як це може вплинути на розмноження рослини?
закономірності запилення
Квітка з андроціумом і гінеціумом - це як чоловіча, так і жіноча частини - називається ідеальною або бісексуальною або гермафродитичною. Ідеальні квіти можуть бути здатні до самозапилення. Пилок, що утворюється всередині квітки, може потрапляти на рильце тієї ж квітки, а сперма, яку вона несе, може запліднити яйцеклітину в яйцеклітині. Іноді терміни проведення заходів на етапах дозрівання квітки спонукають до самозапилення. Наприклад, у деяких видів пильовик дозріває і пилок скидається, а рильце сприйнятливе, перш ніж квітка навіть розкриється. Це називається клейстогамія, і поширене в самозапильних сільськогосподарських культурах. Самозапилення заохочується, оскільки пилку з іншої квітки важко дістатися до рильця всередині закритої квітки, перш ніж пилок з власного пильовика квітки потрапляє туди першим. Квіти, які повністю розкриваються при дозріванні, є хасмогамними і полегшують запилення з інших квітів.
З іншого боку, терміни розвитку чоловічих та жіночих органів у різних видів можуть сприяти переходу шляхом вивільнення пилку, коли стигма в одній квітці не сприйнятлива, або навпаки. Цей відносний час називається Protandry, коли пилок проливається до того, як рильце сприйнятливий, і Protogyny, коли стигма сприйнятлива до пилку скинути.
Існують також генетичні механізми, які називаються самонесумісністю, за допомогою яких стигма та стиль розпізнають пилок, вироблений тією ж рослиною, і припиняють запліднення, тим самим уникаючи самозапилення та сприяючи змішуванню генетичного матеріалу (ДНК) від різних осіб.
Деякі рослини дають недосконалі чоловічі та недосконалі жіночі квіти на одній рослині. Квітки, що містять лише андроціум, називаються тичинковими (чоловічими) квітками, тоді як квіти з лише гінеціумом називаються маточковими (жіночими) квітками. Кабачки та дині, такі як кавун, показаний вище, є прикладами рослин з недосконалими квітами. Кукурудза і огірок - інші. Зверніть увагу на збільшену вмістилище і нижню зав'язь біля основи маточкової квітки кавуна. Ці квіти, оскільки в них відсутня одна з чотирьох частин, також можна охарактеризувати як неповні.
Для остаточного уникнення самозапилення деякі рослини мають лише тичинкові або лише маточкові квіти. Таке одностатеве рослина називається дводомним (рослини з обома статями, будь то ідеальні або недосконалі квіти, називаються однодомними). Хміль, спаржа та коноплі - приклади дводомних рослин.
- Які квіткові характеристики або візерунки термінів сприяють самозапиленню?
- Які квіткові характеристики сприяють перехресному запиленню?
- Коли ви їсте спаржу, чи є рослинна частина, яку ви їсте, швидше за все, чоловічою чи жіночою? Чому?