Oppimistavoitteet
Tämän osion loppuun mennessä voit tehdä seuraavat:
- Kuvaile kasvin elinkaaren kaksi vaihetta
- Vertaa ja vertaile uros- ja naaraspuolisia gametofyyttejä ja selitä, kuinka ne muodostuvat koppisiemenissä
- Kuvaile kasvin lisääntymisrakenteita
- Kuvaile täydellisen kukan komponentteja
- Kuvaile mikrosporangiumin ja megasporangiumin kehitystä voisiemenessä
Sukupuolinen lisääntyminen tapahtuu pienin vaihteluin eri kasviryhmissä. Kasveilla on kaksi erillistä vaihetta elinkaaressaan: gametofyyttivaihe ja sporofyyttivaihe. Haploidigametofyyttituottaa uros- ja naaraspuolisia sukusoluja mitoosilla erillisissä monisoluisissa rakenteissa. Uros- ja naaraspuolisten sukusolujen fuusio muodostaa diploidisen tsygootin, joka kehittyysporofyytti. Saavutettuaan kypsyyden diploidi sporofyytti tuottaa meioosilla itiöitä, jotka vuorostaan jakautuvat mitoosissa tuottaen haploidista gametofyyttiä. Uusi gametofyytti tuottaa sukusoluja, ja kierto jatkuu. Tämä on sukupolvien vuorottelua ja on tyypillistä kasvien lisääntymiselle (Kuva 32.2).
Kuva32.2 Koppisiemenisten sukupolvien vuorottelu on kuvattu tässä kaaviossa. (luotto: muutos Peter Coxheadin teokseen)
Korkeampien kasvien elinkaarta hallitsee sporofyyttivaihe, ja gametofyytti kantaa sporofyyttiä. Saniaisissa gametofyytti on vapaasti elävä ja rakenteeltaan hyvin erilainen kuin diploidinen sporofyytti. Sammaleissa, kuten sammalissa, haploidi gametofyytti on kehittyneempi kuin sporofyytti.
Kasvun kasvuvaiheessa kasvit kasvavat ja tuottavat versojärjestelmän ja juurijärjestelmän. Kun ne tulevat lisääntymisvaiheeseen, jotkin oksat alkavat kantaa kukkia. Monet kukat kantavat yksittäin, kun taas jotkut kantavat rypäissä. Kukka kantaa säiliönä tunnetussa varressa. Kukkien muoto, väri ja koko ovat ainutlaatuisia jokaiselle lajille, ja taksonomit käyttävät niitä usein kasvien luokittelemiseen.
Sukupuolinen lisääntyminen angiospermsissä
Koppisiementen elinkaari seuraa aiemmin selostettua sukupolvien vuorottelua. Haploidi gametofyytti vuorottelee diploidisen sporofyytin kanssa koppisiementen seksuaalisen lisääntymisprosessin aikana. Kukat sisältävät kasvin lisääntymisrakenteita.
Kukkien rakenne
Tyypillisellä kukalla on neljä pääosaa eli kierteitä, jotka tunnetaan verhiönä, teriänä, androeciumina ja gynoeciumina (Kuva 32.3). Kukan uloimmassa pyörteessä on vihreitä, lehtivihreitä rakenteita, jotka tunnetaan verholehtinä. Verholehdet, joita kutsutaan yhteisesti verhiöksi, auttavat suojaamaan avautumatonta silmua. Toinen kierre koostuu terälehdistä - yleensä kirkkaanvärisistä - joita kutsutaan yhteisesti teriäksi. Verho- ja terälehtien määrä vaihtelee sen mukaan, onko kasvi yksi- vai kaksisirkkainen. Yksisirkkaisissa terälehtiä on yleensä kolme tai kolmen kerrannaisia; kaksisirkkaisissa terälehtien lukumäärä on neljä tai viisi tai neljän ja viiden kerrannaiset. Verhiö ja teriä tunnetaan yhdessä nimelläperianth. Kolmas kierre sisältää miesten lisääntymisrakenteet ja tunnetaan nimellä androecium. Theandroeciumon heteitä, joissa ponnet sisältävät mikrosporangioita. Kukan sisin rakenneryhmä ongynoeciumtai naisen lisääntymiskomponentti(t). Carpel on gynoeciumin yksittäinen yksikkö, ja siinä on stigma, tyyli ja munasarja. Kukassa voi olla yksi tai useampi karppi.
Visuaalinen yhteys
Visuaalinen yhteys
Kuva32.3 Kukan neljä pääosaa ovat verhiö, teriä, androecium ja gynoecium. Androecium on kaikkien miesten sukuelinten summa, ja gynoecium on naisten sukuelinten summa. (luotto: Mariana Ruiz Villarealin teoksen muutos)
Jos ponne puuttuu, minkä tyyppistä lisääntymisrakennetta kukka ei pysty tuottamaan? Mitä termiä käytetään kuvaamaan epätäydellistä kukkaa, josta puuttuu androecium? Mikä termi kuvaa epätäydellistä kukkaa, josta puuttuu gynoecium?
Jos kaikki neljä kierrettä (verhiö, teriä, androecium ja gynoecium) ovat läsnä, kukka kuvataan täydelliseksi. Jos jokin neljästä osasta puuttuu, kukka tunnetaan epätäydellisenä. Kukkia, jotka sisältävät sekä androeciumia että gynoeciumia, kutsutaan täydellisiksi, androgyyniksi tai hermafrodiiteiksi. Epätäydellisiä kukkia on kahta tyyppiä: tärykukat sisältävät vain androekiumin ja karpellakukkia vain gynoecium (Kuva 32.4).
Kuva32.4 Maissikasvissa on sekä karkeakukkia (uros-) että naaraskukkia. Varren kärjessä olevaan tupsuun ryhmittyneet ruostumattomat kukat tuottavat siitepölynjyviä. Carpellate-kukat ovat ryhmittyneet epäkypsiin korviin. Jokainen silkkinauha on leima. Maissinjyvät ovat siemeniä, jotka kehittyvät korvaan hedelmöityksen jälkeen. Kuvassa on myös alavarsi ja juuri.
Jos samassa kasvissa on sekä uros- että naaraskukkia, lajia kutsutaan yksikotiseksi (tarkoittaa "yhtä kotia"): esimerkkejä ovat maissi ja herne. Lajeja, joissa uros- ja naaraskukat kantavat eri kasveja, kutsutaan kaksikotisiksi eli "kaksi kodiksi", joista esimerkkejä ovatC. papaijajaKannabis. Munasarja, joka voi sisältää yhden tai useita munasoluja, voidaan sijoittaa muiden kukkaosien yläpuolelle, jota kutsutaan ylimmäksi; tai se voidaan sijoittaa muiden kukkaosien alle, joita kutsutaan huonommiksi (Kuva 32.5).
Kuva32.5 Lilja (a) on ylivoimainen kukka, jolla on munasarja muiden kukkaosien yläpuolella. (b) Fuksia on huonolaatuinen kukka, jolla on munasarja muiden kukkaosien alla. (kirjoita kuva: Benjamin Zwittnigin työskentely; kuva b: modifikaatio "Koshy Koshy"/Flickr-teoksesta)
Urospuolinen gametofyytti (siitepölyjyvä)
Urosgametofyytti kehittyy ja saavuttaa kypsyyden epäkypsässä ponnessa. Kasvin urospuolisissa lisääntymiselimissä siitepölyn kehittyminen tapahtuu rakenteessa, joka tunnetaan nimellämikrosporangium(Kuva 32.6). Mikroitiöt, jotka ovat yleensä kaksilehtisiä, ovat siitepölypusseja, joissa mikroitiöt kehittyvät siitepölyjyväiksi. Nämä löytyvät ponnesta, joka on heteen päässä - pitkässä filamentissa, joka tukee ponnetta.
Kuva32.6 Esitetty on (a) poikkileikkaus ponnesta kahdessa kehitysvaiheessa. Epäkypsä ponne (yläosa) sisältää neljä mikrosporangiaa tai siitepölypussia. Jokainen mikrosporangium sisältää satoja mikroitiöiden emosoluja, joista jokainen synnyttää neljä siitepölyjyvää. Tapetum tukee siitepölynjyvien kehitystä ja kypsymistä. Siitepölyn kypsyessä (pohjassa) siitepölypussin seinämät halkeavat ja siitepölyjyvät (urosgametofyytit) vapautuvat, kuten (b) mikrokuvassa epäkypsästä liljan ponnesta ilmenee. Näissä pyyhkäisyelektronimikroskooppikuvissa siitepölypussit ovat valmiita räjähtämään ja vapauttamaan rakeistaan. (pisteet a: LibreTextsin teoksen muokkaus; b: Robert R. Wisen teoksen muokkaus; skaalauspalkin tiedot Matt Russellilta)
Mikrosporangiumissa kukin mikroitiön emosolu jakautuu meioosin kautta, jolloin syntyy neljä mikroitiötä, joista jokainen muodostaa lopulta siitepölyjyvän (Kuva 32.7). Solujen sisäkerros, joka tunnetaan nimellä tapetum, tarjoaa ravintoa kehittyville mikroitiöille ja edistää siitepölyn seinämän avainkomponentteja. Kypsät siitepölyjyvät sisältävät kaksi solua: generatiivisen solun ja siitepölyputkisolun. Generatiivinen solu on suuremman siitepölyputkisolun sisällä. Itäessään putkisolu muodostaa siitepölyputken, jonka läpi generatiivinen solu siirtyy munasarjaan. Kuljetessaan siitepölyputken sisällä generatiivinen solu jakautuu muodostaen kaksi miessukusolua (siemensolu). Kypsyessään mikrosporangit puhkeavat vapauttaen siitepölyjyvät ponnesta.
Kuva32.7 Siitepöly kehittyy mikroitiöiden emosoluista. Kypsä siitepölyjyvä koostuu kahdesta solusta: siitepölyputkisolusta ja generatiivisesta solusta, joka on putkisolun sisällä. Siitepölyjyvällä on kaksi päällystettä: sisäkerros (intine) ja ulkokerros (exine). Inset pyyhkäisyelektronimikroskooppikuva näyttääArabidopsis lyratasiitepölyhiukkaset. (siitepölymikrokuva: muunnos Robert R. Wisen teoksesta; mittapalkin tiedot Matt Russellilta)
Jokaisella siitepölyjyvällä on kaksi kuorta:exine(paksumpi, ulompi kerros) jaintine(Kuva 32.7). Eksiini sisältää sporopolleniinia, monimutkaista vedeneristysainetta, jota tarrasolut toimittavat. Sporopolleniini mahdollistaa siitepölyn selviytymisen epäsuotuisissa olosuhteissa ja tuulen, veden tai biologisten tekijöiden kuljettamisen ilman vaurioita.
Naaras gametofyytti (alkiopussi)
Vaikka yksityiskohdat voivat vaihdella lajeittain, naaraspuolisen gametofyytin yleisessä kehityksessä on kaksi erillistä vaihetta. Ensinnäkin prosessissamegasporogeneesi, yksi solu diploidissamegasporangium— munasoluissa oleva kudosalue — käy läpi meioosin, jolloin muodostuu neljä megasporia, joista vain yksi jää henkiin. Toisen vaiheen aikanamegagametogeneesi, eloonjäänyt haploidi megaspori käy läpi mitoosin, jolloin muodostuu kahdeksan ytimestä koostuva seitsemänsoluinen naaras gametofyytti, joka tunnetaan myös nimellä megagametofyytti tai alkiopussi. Kaksi ytimistä -polaariset ytimet-siirry päiväntasaajalle ja sulaa yhteen muodostaen yhden diploidisen keskussolun. Tämä keskussolu fuusioituu myöhemmin siittiön kanssa muodostaen triploidisen endospermin. Kolme ydintä asettuvat alkiopussin päähän vastapäätä mikropyykkiä ja kehittyvät alkiopussin päähänantipodaalinensoluja, jotka myöhemmin rappeutuvat. Lähimpänä mikropyylää olevasta ytimestä tulee naarassukusolu eli munasolu, ja kahdesta vierekkäisestä ytimestä kehittyysynergidisolut (Kuva 32.8). Synergidit auttavat ohjaamaan siitepölyputkea onnistuneeseen hedelmöitykseen, minkä jälkeen ne hajoavat. Kun hedelmöitys on valmis, tuloksena oleva diploidi tsygootti kehittyy alkioksi, ja hedelmöitetty munasolu muodostaa siemenen muut kudokset.
Kaksikerroksinen sisäkalvo suojaa megasporangiumia ja myöhemmin alkiopussia. Integumentti kehittyy siemenkuoreksi lannoituksen jälkeen ja suojaa koko siementä. Munasolun seinämästä tulee osa hedelmää. Integumentit, vaikka ne suojaavat megasporangiumia, eivät peitä sitä kokonaan, vaan jättävät aukon nimeltämikropyylä. Mikropyylin avulla siitepölyputki pääsee naaraspuoliseen gametofyyttiin hedelmöitystä varten.
Visuaalinen yhteys
Visuaalinen yhteys
Kuva32.8 Kuten tässä kaaviossa koppisiementen alkiopussista näkyy, munasolu on peitetty ihokalvoilla ja siinä on aukko, jota kutsutaan mikropyyliksi. Alkiopussin sisällä on kolme antipodaalisolua, kaksi synergidiä, keskussolu ja munasolu.
Alkiopussista puuttuu synergidit. Mitä erityistä vaikutusta odotat tällä olevan lannoituksen kannalta?
- Siitepölyputki ei pysty muodostumaan.
- Siitepölyputki muodostuu, mutta sitä ei ohjata munaa kohti.
- Hedelmöitystä ei tapahdu, koska synergidi on muna.
- Hedelmöityminen tapahtuu, mutta alkio ei pysty kasvamaan.
Sukupuolinen lisääntyminen Gymnossperms
Kuten koppisiemenisille, myös varsisiementen elinkaarelle on ominaista sukupolvien vuorottelu. Havupuissa, kuten mäntyissä, kasvin vihreä lehtiosa on sporofyytti, ja käpyt sisältävät uros- ja naarassugatofyyttejä (Kuva 32.9). Naaraskäpyt ovat suurempia kuin uroskäpyjä ja ne sijaitsevat kohti puun latvoja; pienet uroskäpyt sijaitsevat puun alaosassa. Koska siitepöly leviää ja tuulen puhaltaa, tämä järjestely vaikeuttaa voimisiementen itsepölytystä.
Kuva32.9 Tämä kuva näyttää havupuun elinkaaren. Uroskäpyjen siitepöly puhaltaa yläoksiin, missä se hedelmöittää naaraskäpyjä. Esimerkkejä on esitetty naaras- ja uroskäpyistä. (teksti "nainen": "Geographerin"/Wikimedia Commonsin teoksen muokkaus; tekijä "mies": muutos Roger Griffithin teokseen)
Urospuolinen gametofyytti
Uroskäpyllä on keskiakseli, johon on kiinnitetty suojuslehtiä, eräänlainen muunneltu lehti. Suojuslehdet tunnetaan nimellämikrosporofyllit(Kuva 32.10) ja ovat paikkoja, joissa mikroitiöt kehittyvät. Mikroitiöt kehittyvät mikrosporangiumin sisällä. Mikrosporangiumissa solut, jotka tunnetaan mikrosporosyyteinä, jakautuvat meioosin kautta ja tuottavat neljä haploidista mikroitiötä. Mikroitiöiden lisämitoosi tuottaa kaksi ydintä: generatiivisen ytimen ja putken ytimen. Kypsyessään urospuolinen gametofyytti (siitepöly) vapautuu uroskäpyistä, ja tuuli kuljettaa sen laskeutumaan naaraskartion päälle.
Linkki oppimiseen
Linkki oppimiseen
Katso tämä video nähdäksesi, että setri vapauttaa siitepölyään tuulessa.
Napsauta nähdäksesi sisällön
Naaras Gametofyytti
Naaraskartiossa on myös keskiakseli, jolla on suojuslehtiämegasporofyllit(Kuva 32.10) ovat läsnä. Naaraskartion megasporien emosolut ovat läsnä megasporangiumissa. Megasporen emosolu jakautuu meioosin kautta ja tuottaa neljä haploidista megasporia. Yksi megasporeista jakautuu muodostaen monisoluisen naispuolisen gametofyytin, kun taas muut jakautuvat muodostaen muun rakenteen. Naispuolinen gametofyytti sisältyy rakenteeseen, jota kutsutaan arkegoniumiksi.
Kuva32.10 Tämä sarja mikrovalokuvia näyttää uros- ja naaraspuolisia sukusolujen gametofyyttejä. (a) Tässä poikkileikkauksena esitetyssä uroskartiossa on noin 20 mikrosporofyllia, joista jokainen tuottaa satoja miespuolisia gametofyyttejä (siitepölyjyviä). (b) Siitepölyjyviä näkyy tässä yksittäisessä mikrosporofylissä. (c) Tämä mikrovalokuva näyttää yksittäisen siitepölyjyvän. (d) Tämä naaraskartion poikkileikkaus näyttää noin 15 megasporofyllin osia. (e) Munasolu voidaan nähdä tässä yksittäisessä megasporofyllissä. (f) Tässä yksittäisessä munasolussa on megasporen emosolu (MMC), mikropyylä ja siitepölyjyvä. (luotto: Robert R. Wisen teoksen muokkaus; mittapalkin tiedot Matt Russellilta)
Lisääntymisprosessi
Naaraskartion päälle laskeutuessaan siitepölyn putkisolu muodostaa siitepölyputken, jonka kautta generatiivinen solu siirtyy mikropyynin kautta kohti naarassugatofyyttiä. Siitepölyputken kasvaminen ja siirtyminen naaraspuolista gametofyyttiä kohti kestää noin vuoden. Generatiivisen solun sisältävä miespuolinen gametofyytti jakautuu kahdeksi siittiöytimeksi, joista toinen fuusioituu munan kanssa, kun taas toinen rappeutuu. Munasolun hedelmöittymisen jälkeen muodostuu diploidinen tsygootti, joka jakautuu mitoosilla muodostaen alkion. Käpyjen suomut ovat kiinni siemenen kehittymisen aikana. Siemen on peitetty siemenkuorella, joka on peräisin naarassporofyytistä. Siementen kehitys kestää vielä yhdestä kahteen vuotta. Kun siemen on valmis levitettäväksi, naaraskäpyjen suojuslehdet avautuvat siementen leviämisen mahdollistamiseksi; hedelmien muodostumista ei tapahdu, koska gymnospermin siemenillä ei ole peitettä.
Angiosperms vs Gymnosperms
Kasvisiementen lisääntyminen eroaa koppisiementen lisääntymisestä monella tapaa (Kuva 32.11). Koppisiemenissä naaraspuolinen gametofyytti on suljetussa rakenteessa – munasolussa – joka on munasarjan sisällä; siemenissä naaraspuolinen gametofyytti on läsnä naaraskartion paljaissa suojuslehdissä. Kaksoislannoitus on avaintapahtuma koppisiemenisten elinkaaren aikana, mutta se puuttuu kokonaan kasvisiementen osalta. Uros- ja naaraspuoliset gametofyyttirakenteet ovat erillään uros- ja naaraskäpyissä, kun taas koppisiemenissä ne ovat osa kukkaa. Lopuksi tuulella on tärkeä rooli voimisiementen pölytyksessä, koska tuuli puhaltaa siitepölyä naaraskäpyihin. Vaikka monet koppisiemeniset ovat myös tuulipölytyksiä, eläinten pölytys on yleisempää.
Kuva32.11 (a) Angiospermit ovat kukkivia kasveja, ja niihin kuuluvat ruohokasvit, yrtit, pensaat ja useimmat lehtipuut, kun taas (b) sinisiemeniset ovat havupuita. Molemmat tuottavat siemeniä, mutta niillä on erilaiset lisääntymisstrategiat. (pisteet a: Wendy Cutlerin teoksen muokkaus; luotto b: Lews Castlen UHI:n teoksen muutos)
Linkki oppimiseen
Linkki oppimiseen
Katso animaatio koppisiementen kaksoislannoitusprosessista.
Napsauta nähdäksesi sisällön