6.2.2: Папороті

Last updated
Save as PDF

Page ID: 6381

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

Морфологія гаметофітів

Гаметофіти папороті скорочені, талоїдні і серцеподібні. Їх часто називають проталом або проталієм.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Три гаметофіти папороті, які були забарвлені і так виглядають синіми. Зображення позначені наступним чином: А) Проталус, Б) Архегоній, С) Ризоїд, Д) Антеридій. Масштаб = 0,525 мм. Ризоїди та архегонія виходять з нижньої сторони сланця. Описовий текст: А вказує на плоский, серцеподібний слань, В вказує на структури з подовженими шиями, близькими до ризоїдів, С вказує на довгі тонкі проекції, D вказує на невеликі темні структури, поширені по сланню. Масштабна планка = 0,525мм. Ризоїди та архегонія виходять з нижньої сторони проталу. Фото Джона Хаусмана, CC BY-NC, через Wikimedia Commons.

Мічений поперечний переріз через проталу папороті — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Розріз через проталу папороті. Архегонія і ризоїди розташовані на нижній стороні сланця. Кожен архегоній має довгу шию. В основі кожного архегонії розміщується одне яйце. Фото Марії Морроу, CC BY-NC.

Нижня сторона проталу папороті, що показує ризоїди та багато архегонії, зібрані поблизу центру. — Малюнок\(\PageIndex{3}\): Нижня сторона проталу папороті розглядається під мікроскопом. Довгі шийки архегонії видно і здаються темними, виступаючими назовні. Поруч з ними з'являються довгі тонкі ризоїди. Фото Марії Морроу, CC BY-NC.

Крупним планом гаметофіту папороті, що показує антеридій та архегоній — Малюнок\(\PageIndex{4}\): Збільшений вигляд гаметофіту папороті, який має як антеридію, так і архегонію. Антеридій (А) має багато сперматозоїдів всередині (В) і не здається тривимірним. Архегоній (С) оточений збільшеними клітинами - ми дивимося прямо вниз по шиї. У центрі архегонії знаходиться тільки одне яйце (D). Фото Марії Морроу, CC BY-NC.

Гаметофіти папороті, що показують чоловічі та жіночі структури та екологічні сигнали, які вибирають для кожного — Малюнок\(\PageIndex{5}\): Гаметофіти папороті можуть розвиватися або антеридії, або архегонії на основі екологічних характеристик, таких як поживні речовини, конкуренція, світло та антеридіогени. Більше поживних речовин, більше світла, менше конкуренції та відсутність антеридіогену все вибирають для виробництва архегонії. Менше поживних речовин, менше світла, більша конкуренція та антеридіоген - все це вибирають для виробництва антеридій. Діаграма Джона Хаусмана, CC BY-NC, через Вікісховище.

Морфологія спорофітів

Спорофіти папороті складаються з мегафілів, часто перисто-складних листя, які навесні з'являються як скрипалі. Спорангії виробляються в кластерах, які називаються сори (сорус, однина) на листі.

Листя папороті, що виходить з кореневища — Малюнок\(\PageIndex{6}\): Анатомія папороті. Листя папороті (D) виходить з підземного горизонтального стебла, який називається кореневищем (C). Листя двічі перисто-з'єднана. Листочки (B, також звані pinnae) відгалужуються від центрального стебла, званого рахісом (А). Малюнок Пірсона Скотта Форесмана, Громадське надбання, через Вікісховище з мітками, доданими Марією Морроу.

Цирцинат Вернація

Цирцинатна вернація - це термін, який використовується для опису розвитку папороті скрипки в листя. Оскільки рослини ростуть апічно, важливо захищати верхівкові меристеми у зростаючих органах (як ми бачили як у пахвових, так і кінцевих бруньках з еволюцією лусочок бруньок). Скрипка - це, по суті, структура, яка прибирає зростаючі кінчики листя. У міру розвитку листка вона поступово розгортається, звільняючи кінчики останніми.

Скрипаль листя папороті оленя — Малюнок\(\PageIndex{7}\): На двох зображеннях вище показані скрипки двох різних видів папоротей, папороть оленя зліва та папороть меча праворуч. Кожен має однакову основну форму - довге стебло, яке переходить у щільно згорнутий вузол, що містить тканини, що розвиваються листя. Фотографії Марії Морроу, CC BY-NC.

Нечітка скрипка листя папороті меча — Малюнок\(\PageIndex{7}\): На двох зображеннях вище показані скрипки двох різних видів папоротей, папороть оленя зліва та папороть меча праворуч. Кожен має однакову основну форму - довге стебло, яке переходить у щільно згорнутий вузол, що містить тканини, що розвиваються листя. Фотографії Марії Морроу, CC BY-NC.

П'ятипальцева дівоча папороть в процесі цирцинатної вернації — Малюнок\(\PageIndex{8}\): На двох зображеннях вище показаний один і той же вид папороті, п'ятипальцевий папороть дівочого волосся. На першому зображенні листочки частково завиваються. Вони знаходяться посередині процесу розкручування, званого цирцинатною вернацією. На другому зображенні ви можете побачити зрілу форму цього листя папороті, після завершення цирцинатної вернації. Фотографії Марії Морроу, CC BY-NC.

П'ятипальцевий папороть дівочого волосся, повністю відкритий і зрілий — Малюнок\(\PageIndex{8}\): На двох зображеннях вище показаний один і той же вид папороті, п'ятипальцевий папороть дівочого волосся. На першому зображенні листочки частково завиваються. Вони знаходяться посередині процесу розкручування, званого цирцинатною вернацією. На другому зображенні ви можете побачити зрілу форму цього листя папороті, після завершення цирцинатної вернації. Фотографії Марії Морроу, CC BY-NC.

Сорі

A sorus (множина, sori) - це скупчення спорангії, часто захищене парасолькоподібною структурою, яка називається indusium в міру дозрівання суперечок. Кожен спорангіум вистелений надутою смужкою клітин, званої кільцевим кільцем. Коли спори дозріли, клітини в кільцевому просторі починають засихати, в результаті чого клітини руйнуються і витягують спорангий розкриття, звільняючи суперечки.

Мічений поперечний переріз через сорус папороті з індузієм — Малюнок\(\PageIndex{10}\): Перетин сори. Це скупчення спорангії захищене центральною парасолькоподібної структурою, яка називається індузієм. Кожен спорангіум оточений смужкою надутих клітин, званих кільцевим кільцем. Коли клітини в кільцевому просторі висихають, це змушує спорангіум розщеплюватися, звільняючи суперечки. A = Епідерміс, B = судинний пучок, C = кільцеве кільце, D = спорангіум, Е = спора, F = Індузіум. Фото Марії Морроу, CC BY-NC.

Поперечний переріз через сорус папороті з невеликим листом — Малюнок\(\PageIndex{11}\): Епідерміс листа (спорофіл) маркується А. в центрі розташований великий судинний пучок (В), а також кілька інших, розташованих по довжині листа. Під листом утворюється скупчення спорангии (D), що утворюють сорус. Кожен спорангий оточений потовщеним шаром клітин, кільцевим кільцем (С). У межах спорангії виробляються спори (Е). Весь сорус колись був покритий залишковими структурами з маркуванням F, indusium. Фото Джона Хаусмана, CC BY-NC, через Wikimedia Commons.

Поперечний переріз через сорус, який має помилковий індузіум — Малюнок\(\PageIndex{12}\): Поперечний переріз *диксонії*. У цієї папороті скупчення спорангии оповите продовженням листа (Е), помилковим індузієм. A = Епідерміс, B = Кільцеве кільце, C = спора, D = спорангіум, E = помилковий індузіум. Масштаб = 0,1 мм. Фото Джона Хаусмана, CC BY-NC, через Wikimedia Commons.

Діаграма повного життєвого циклу

діаграма життєвого циклу папороті з позначеними важливими частинами — Малюнок\(\PageIndex{13}\): На наведеній вище схемі показаний життєвий цикл папороті *Polypodium*. Генерація гаметофітів (n) показано у верхній половині діаграми, а генерація спорофітів (2n) у нижній половині. Починаючи з вивільнення гаплоїдних гомоспор, ці спори шляхом мітозу переростають в бісексуальні гаметофіти. Гаметофіт має серцеподібну форму, талоїдний і виробляє коренеподібні структури, звані ризоїдами. Антеридій виробляє багато плавальних сперматозоїдів, які розсіюються водою в архегоній. Сперма плаває вниз по шиї/вентер архегонії і запліднює вироблену там єдину яйцеклітину. При цьому утворюється диплоїдна зигота, яка утримується на гаметофіті. Зигота росте мітозом всередині архегонії, виробляючи спорофіл (листя). Коли спорофіт повністю розвинений, швидше за все, матиме кілька листя і кореневище. Листя починаються як скрипки і розмотуються за допомогою цирцинаційної вернації. Листя зліва виробляє сори на нижньому боці листочків. Кожен сорус - це скупчення спорангії, яке захищене індузієм. Мейоз буває всередині спорангії. Кожен спорангій має завищене кільцеве кільце, щоб допомогти вивільнити спори, коли умови правильні. Один з них розірвався, щоб випустити свої гаплоїдні гомоспори, що повертає нас до початку. Діаграма Ніккі Харріс CC BY-NC з додаванням міток.

Примітка: Зображення Джона Хаусмана ліцензовані у Вікімедіа як CC BY-SA. У електронному листі з Марією Морроу він погодився, що ми можемо використовувати ліцензію CC BY-NC для цих зображень.