Как происходит процесс оплодотворения у растений. Оплодотворение у растений. Оплодотворение у покрытосеменных растений

Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы. У растений может происходить в воде (у высших споровых растений) и без воды (в высших семенных растений). В цветочных растений в этом процессе участвуют два спермия, поэтому оплодотворение будет двойным. Двойное оплодотворение - это процесс слияния двух спермиев с двумя различными клетками: один спермий сливается с яйцеклеткой, а второй - с центральной клеткой. Этот вид оплодотворения свойственный только цветочным растениям. Открыл двойное оплодотворение украинский ученый С. Г. Навашин в 1898 году.

В завязи пестика на семенной ножке расположен семенной зачаток, в котором выделяют покровы - интегумент и центральную часть - нуцелуса. На верхушке узкий канал - пыльцевход, что ведет к зародышевого мешка. И именно через это отверстие в большинстве цветочных растений пыльцевая трубка врастает в семенной зачаток. Достигнув яйцеклетки, кончик пыльцевой трубки разрывается, из него выходят два сперматозоиды, а вегетативная клетка разрушается. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой с образованием зиготы, а второй - с центральной клеткой, из которой будет образовываться эндосперм с запасом питательных веществ. Таким образом, два сперматозоиды сливаются с двумя клетками зародышевого мешка, поэтому оплодотворение у цветковых растений получило название "двойное оплодотворение". С момента попадания пылинки на рыльце пестика в процесс двойного оплодотворения у разных растений проходит от 20-30 минут до нескольких суток. Итак, в семенном зачатке результате двойного оплодотворения у цветковых растений образуются зигота и оплодотворенная центральная клетка.

Опыления, двойное оплодотворение, образование семян и формирования проростка в цветочной растения: А - цветок. Б - ПИЛЯК с пыльцевыми зернами. В - пыльцевая зерно: 1 - вегетативная клетка; 2 - сперматозоиды. Г - пыльцевой трубки. Д - пестик. Е - семенной зачаток. Ж - зародышевый мешок 4 - яйцеклетка; 5 - центральная клетка. С - семя: 6 - семенная кожура; 7 - эндосперм; 8 - зародыш. И - проросток.

После оплодотворения первой делится оплодотворенная центральная клетка, которая дает начало особой ткани будущей семена - эндосперма . Клетки этой ткани заполняют зародышевый мешок и накапливают питательные вещества, которые пригодятся для развития зародыша семени (у злаков). В других растений (в фасоли, тыквы) питательные вещества могут откладываться в клетках первых листочков зародыша, которые называются семядолями. После накопления определенной части питательных веществ в эндосперме начинает свое развитие оплодотворенная яйцеклетка - зигота. Эта клетка делится много раз и постепенно формируется многоклеточный зародыш семени , который дает начало новому растению. Сформирован зародыш содержит зародышевую почечку, зародышевые листочки - семядоли, зачаточное стебель и зачаточный корешок. С покровов семенного зачатка образуется семенная кожура , которая защищает зародыш. Итак, после оплодотворения из семенного зачатка образуется семя, которая состоит из семенной кожуры, зародыша семени и запаса питательных веществ.

Взрослое растение, как и все живые организмы, способно воспроизводить новые организмы того же вида, что и само растение. Размножение - это увеличение количества себе подобных организмов. Размножение одно из свойств жизни, оно присуще всем организмам. Благодаря размножению вид может существовать очень долго.

Растения способны к половому и бесполому размножению.

В бесполом размножении участвует только одна особь, и оно происходит без участия половых клеток. При этом дочерние организмы по своим свойствам одинаковы с материнским организмом. У растений бесполое размножение представлено вегетативным размножением и размножением спорами.

Размножение спорами есть у водорослей, мхов, папоротников, хвощей и плаунов. Споры представляют собой мелкие клетки, покрытые плотной оболочкой. Они способны длительное время переносить неблагоприятные условия среды. Когда они попадают в благоприятные условия, то прорастают и образуют растения.

При половом размножении происходит слияние женских и мужских половых клеток. Дочерние организмы отличаются от родительских. Процесс слияния половых клеток называется оплодотворением .

Половые клетки по-другому называют гаметами. Женские гаметы - это яйцеклетки , мужские - спермии (неподвижны, у семенных растений) или сперматозоиды (подвижны, у споровых растений).

В результате оплодотворения появляется особая клетка - зигота - которая содержит наследственные свойства яйцеклетки и спермия. Зигота дает начало новому организму.

Хотя дочерний организм похож на родителей у него всегда есть какие-то новые признаки, которых нет ни у одного из родительских организмов. Это главное отличие полового размножения от бесполого. Таким образом, половое размножение обеспечивает группу организмов одного вида разными свойствами. Это повышает шансы группы на выживание.

У цветковых растений оплодотворение достаточно сложное. Его называют двойным оплодотворением , так как оплодотворяется не только яйцеклетка, но и еще одна клетка.

Спермии формируются в пылинках пыльцы, которые, в свою очередь, созревают в пыльниках тычинок. Яйцеклетки образуются в семязачатках, которые находятся в завязи пестика. Из семязачатков развиваются семена после оплодотворения яйцеклетки спермием.

Чтобы оплодотворение произошло, растение должно быть опылено, то есть пыльца должна попасть на рыльце пестика. Когда пылинка пыльцы попадает на рыльце, то она начинает прорастать сквозь рыльце и столбик внутрь завязи, образую пыльцевую трубку. В это время в пылинке образуются два спермия, которые продвигаются к кончику пыльцевой трубки. Пыльцевая трубка проникает внутрь семязачатка.

В семязачатке одна клетка делится и удлиняется, образуя зародышевый мешок. В нем находится яйцеклетка и еще одна особая клетка с двойным набором наследственной информации. Пыльцевая трубка прорастает в этот зародышевый мешок. Один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу, а другой - с особой клеткой. Зародыш растения развивается только из зиготы. От второго слияния образуется питательная ткань (эндосперм). Это обеспечивает зародыш питанием во время прорастания.

Двойное оплодотворение есть только у цветковых (покрытосеменных) растений. Оно было открыто в 1898 году С.Г. Навашиным.

Оплодотворение – процесс слияния двух половых клеток (мужской и женской). Вследствие оплодотворения образуется зигота , которая дает начало новому организму. Пыльцевое зерно, попав на рыльце пестика, прорастает и с помощью пыльцевой трубки достигает завязи и семенного зачатка. При этом оболочка зародышевого мешка растворяется посте контакта с кончиком пыльцевой трубки, которая тоже разрывается, и из нее выходят два спермия . Один спермий сливается с яйцеклеткой – и образуется диплоидная зигота , из которой затем развивается зародыш семени. Другой, сливаясь со вторичным ядром центральной клетки, образует триплоидную клетку , из которой развивается эндосперм семени (его, в отличие от эндосперма голосеменных, называют вторичным). Происходит так называемое двойное оплодотворение . Именно такое оплодотворение является характерной особенностью покрытосеменных растений. Открыто профессором С.Г. Навашиным в 1898 г. У голосеменных оплодотворяется только одна яйцеклетка и эндосперм имеет гаплоидный набор хромосом.

СЕМЯ

Семя формируется из семенного зачатка в результате процесса двойного оплодотворения. Оно состоит из зародыша и запасных питательных веществ, защищенных семенной кожурой. Зародыш развивается из зиготы и является продуктом полового процесса. По форме он может быть прямым, согнутым, спиральным, подковообразным. В основном зародыш состоит из образовательных тканей. В нем различают зародышевый корешок и стебелек, к которому прикрепляются семядоли - первые зародышевые листья. Верхушка стебелька заканчивается почечкой. Запасные питательные вещества откладываются в разных частях семени, например, у злаков – в эндосперме, у бобовых – в семядолях. Семенная кожура формируется из интегументов (часть семяпочки у семенных растений, окружающая нуцеллус (центральная часть семяпочки)) семенного зачатка, бывает – одно- , дву- и многослойной. Главная функция семенной кожуры – защита зародыша от повреждений, проникновения микроорганизмов, чрезмерного высыхания и преждевременного прорастания. Снаружи на семени заметны рубчик (место отсоединения семени от семенной ножки) и семявход (микропилярное отверстие).

Семя цветковых растений различается по форме, характеру поверхности, окраске, размерам.

Строение семени одно- и двудольных растений неодинаково. Главным отличием является наличие двух семядолей в зародыше двудольных растений и одной – у однодольных.

Часть семени	Пшеница – однодольное растение	Фасоль – двудольное растение
Зародыш	Состоит из корешка, стебелька, почечки и одной семядоли (щитка), который плотно прилегает к эндосперму и имеет вид тонкой пластинки. Сквозь щиток питательные вещества от эндосперма приникают к зародышу	Состоит из корешка, стебелька, почечки и двух больших мясистых семядолей, которые содержат значительный запас питательных веществ
Эндосперм	Занимает большую часть зерновки. В его клетках находятся запасные питательные вещества, в основном крахмал	Отсутствует, он полностью израсходовался во время формирования зародыша
Покров	Снаружи семя покрыто семенной кожурой, которая срастается с околоплодником	Снаружи семя покрыто семенной кожурой

Химический состав семени:

Вода – 12-14% массы сухого вещества; в процессе созревания семени содержание воды постепенно уменьшается;

Органические вещества – 82-84%; белки, жиры, углеводы (в семени злаков преобладают углеводы, у бобовых больше белков, а семена подсолнечника, льна или мака характеризуются высоким содержанием масла);

Минеральные вещества- 1,5-5,5%;

Химический состав семени зависит от условий среды: плодородия почвы, увлажнения, количества тепла.

ПЛОД

Плод имеет околоплодник, в котором могут быть одно или несколько семян. Он защищает семя от механических повреждений, высыхания, действия высоких и низких температур. После созревания плода у большинства растений околоплодник раскрывается и семена разбрасываются. По этому признаку различают раскрывающиеся и нераскрывающиеся плоды.

Околоплодник состоит из трех слоев. Внешний слой – экзокарпий , образуется из эпидермы завязи. Его поверхность часто покрыта кутикулой, волосками разных типов. Внутренний слой околоплодника – эндокарпий у косточковых пород (слива, персик, вишня и др.) превращается в массивное толстостенное образование (косточку). Средний слой – мезокарпий – часто разрастается, становится мясистым и сочным, и формируются сочные плоды, мякоть которых содержит много растворимых сахаров (слива, виноград) или масла (маслина). Все три слоя иногда вместе называют перикарпием . У сухих плодов слои околоплодника в основном срастаются в одно целое.

Характерным признаком хлорофиллоносных клеток экзокарпия сочных плодов является постепенное превращение одних типов пластид в другие, что можно наблюдать, например, у помидоров, рябины и у плодов других растений, когда они из зеленых становятся сначала беловатыми (хлоропласты превращаются в лейкопласты) и при созревании приобретают оранжевый или красный цвет (образуются хромопласты). У других растений цвет плодов изменяется вследствие синтеза других пигментов (антоцианы, флавоноиды).

Разнообразие плодов: плоды сочные и сухие, простые и сборные, соплодия.

По содержанию воды в околоплоднике различают плоды сухие и сочные, а по количеству семян в них – односемянные и многосемянные. Кроме того, плоды различаются по их происхождению. Простым является плод, который развивается из цветка с одним пестиком. Сборный (сложный) плод формируется из цветка с несколькими пестиками. Соплодие образуется из соцветия.

Многосемянные сухие плоды (боб, стручок, стручочек, коробочка) при созревании раскрываются – раскрывающиеся , чем обеспечивают лучшее разбрасывание семян.

Боб (фасоль, горох, дереза) – одногнездный плод, раскрывается от вершка до основания двумя корками по двум швам. Семена в нем прикрепляются к чешуйкам возле брюшного шва.

Стручок (капуста, хрен) и стручочек (пастушья сумка) – двугнездный плод, раскрывается от основания до вершка двумя корками, между которыми есть пленчатая перегородка с семенами. Короткий стручок, длина которого не больше ширины или превышает ее немного, называется стручочек.

Коробочка – плод, имеющий вид коробочки, которая закрывается крышечкой (белена), отверстиями (мак), зубцами (гвоздичные), створками (дурман). Коробочка может быть одно- и многогнездной. У некоторых видов какао коробочки совсем не раскрываются, семена из них высвобождаются, когда сгнивает околоплодник. Такие нераскрывающиеся коробочки называют сухими ягодами.

К нераскрывающимся плодам принадлежат орех или орешек с твердым деревенистым околоплодником (лещина), семянка – с кожистым околоплодником (астровые), зерновка – с кожистым околоплодником, который плотно сросся с семенем (злаки). Семянки и орешки с околоплодником в виде расширенного перепончатого приложения называют крылатками (вяз, ясень, граб, береза). Желудь (дуб) имеет твердый одревесневевший околоплодник, который сросся с семенем и покрыт плюской, которая происходит от бесплодных цветков соцветия.

Сочные плоды – ягода, костянка, яблоко, тыква, померанец. Ягода – это сочны околоплодник, внешняя часть которого у некоторых растений может быть кожистой или даже жесткой. Семян в ягодах бывает от одного (виноград, смородина, брусника, черника) до нескольких. Костянка – это односемянный сочный нераскрывающийся плод с твердым эндокарпием (терн, черемуха, вишня, абрикос). У некоторых видов (миндаль) мезокарпий сухой, кожистый. Такие костянки называются сухими . Яблоко – плод, у которого мезокарпий образуется из тканей разросшегося цветоложа, а семя окружено хрящевым эндокарпием (яблоко, груша, рябина). Тыква – плод, внешний слой околоплодника которого твердый, а семена находятся в сочном мякише (дыня, тыква, арбуз). Лимон, апельсин, грейпфрут имеют плод, который называется померанцем , или гесперидием , и образуется вследствие срастания нескольких плодолистиков. Внешний сплошной слой околоплодника утолщен. В нем есть железистые образования, которые вырабатывают эфирные масла. Средний слой околоплодника белый, волокнистый, внутренний – раздельный, сочный, мясистый.

К сборным плодам принадлежит сборная семянка , характерная для клубники. На сочном разросшемся выпуклом цветоложе содержатся многочисленные мелкие семянки. Сборным плодом является также гипантий , или сборный орешек , – внутри сочного разросшегося бокаловидного цветоложа лежит много сухих плодов-орешков (шиповник). Сборная костянка у малины, ежевики – на белом сухом разросшемся выпуклом коническом цветоложе находятся сочные плоды костянки. Соплодия – это совокупность плодов одного соцветия, которые срослись околоплодниками сочными (шелковица, ананас) или сухими (свекла).

Распространение плодов и семян

Распространение плодов и семян – одна из важных приспособительных особенностей растений, приобретенная в процессе их эволюционного развития.

Анемохория (воздушными потоками) – один из самых распространенных способов расселения растений. Приспособления у растений: незначительная масса плодов и семян 9у орхидей), наличие на них волосков (у тополя, одуванчика), крылатые выросты (у ясеня, березы, клена), жизненная форма «перекати-поле».

Гидрохория (водой) – у водных, прибрежных и болотных растений (стрелолист, некоторые пальмы, осока) плоды и семена переносятся морскими течениями, реками, ручьями, дождевыми потоками. Приспособления: несмачиваемость семени водой, наличие раздутых выростов, заполненных воздухом.

Зоохория (животными) – орнитохория (птицами), заурохория (пресмыкающимися), ихтиохория (рыбами), энтомохория (насекомыми) и, мирмекохория (муравьями). Приспособления: липкие плоды и семена (у омелы, лилии), наличие прищепок в виде шипов или крючочков(у лопуха, дикой моркови), сочность, яркая окраска плодов (у черешни, рябины), питательные придатка, привлекающие муравьев (у чистотела, фиалки).

Антропохория (человеком) – выполняет одну из ведущих ролей в расселении растений на планете (сельскохозяйственная деятельность).

Автохория (самостоятельно). Приспособления: растрескивание плодов (у люпина, чины), «выстреливания» слизистой жидкости с семенами (у «бешеного» огурца), наличие длинных остистых придатков, благодаря которым плоды как будто ввинчиваются в землю (у ковыля).

Прорастание семян

Прорастанием называют переход семени из состояния покоя к вегетативному росту зародыша и формированию из него проростка. Семена некоторых растений прорастают сразу или вскоре после созревания. У многих древесных пород и лесных травянистых растений оно имеет длительный период глубокого покоя и прорастает только через год, два или более после опадания. Период покоя семени очень важен для выживания растений, т.к. является механизмом, обеспечивающим прорастание только при благоприятных для дальнейшего развития растения условий. Например, у многих растений умеренной зоны прорастание стимулируется низкими зимними температурами. У одних растений смена быстро теряют всхожесть (у верб и тополя), а у других сохраняет ее на протяжении нескольких лет (у овощных культур, хлебных злаков), очень долго сохраняют всхожесть семена многих бурьянов.

Для прорастания семян необходимо оптимальное соединение температуры, влажности и свободного доступа кислорода. Большинство растений прорастает в темноте, на свету.

Оптимальная температура – для каждого вида растений характерен свой температурный оптимум, при котором прорастает семя.

Влажность – процесс прорастания начинается с поглощения семенем большого количества воды. Вода проникает через пыльцевход и семенную кожуру и обусловливает набухание семени. Одновременно с поглощением воды усиливается дыхание и активизируются ферменты, под влиянием которых начинается перевод питательных веществ в растворимое состояние. Они используются для роста зародыша.

Свободный доступ воздуха – необходим для обеспечения процесса интенсивного дыхания увлажненного семени.

Во время прорастания первым появляется зародышевый корешок, который закрепляет растение в почве и начинает самостоятельно всасывать воду и растворенные в ней минеральные вещества, необходимые для дальнейшего развития зародыша 9гетеротрофный тип питания). За счет усиленного роста и деления клеток зародыш превращается в проросток. Некоторое время он развивается, поглощая питательные вещества из эндосперма или семядолей, а затем переходит к самостоятельному питанию (автотрофный тип питания). Если во время прорастания семядоли выносятся на поверхность, то это надземный тип прорастания (у фасоли, тыквы, клена), а если остается в почве – подземный (у гороха, дуба, пшеницы).

Рост и развитие растений

Процессы роста и развития отражают наследственные особенности и всю совокупность процессов взаимодействия растительного организма с факторами среды. Они связаны между собой и обуславливают друг друга. Рост высшего многоклеточного растения состоит из процессов деления клеток, их роста и дифференциации, образования новых органов и тканей. У очень молодых растений способны расти все клетки. Позднее ростовые процессы локализуются в определенных частях тела растения и в основном в верхушках стеблей и корней – апикальный (верхушечной) тип роста, а в органах, которые растут в толщину, – еще и в цилиндрической зоне (камбий). Кроме верхушечного некоторые растения, например злаковые, имеют вставочный (интеркалярный) тип роста. Зоны этого типа роста есть над каждым узлом – местом прикрепления листьев. К неограниченному росту способны стебли и корни многих растений. Рост листа всегда ограничен: сначала растут все клетки, а затем – только основания (базальный тип роста). Рост разных частей цветка, видоизмененных листьев также ограничен.

Биологическое значение цветка, семени, плодов и их роль в жизни человека

С помощью цветов происходит половое размножение растений, и в этом заключается их основное биологическое значение. Цветки используют в медицине, пищевой промышленности, парфюмерии. Из лепестков роз и цветков лаванды, например, изготавливают эфирные масла с характерными бактерицидными свойствами. Эфирные масла многих растений используют в парфюмерии для производства разнообразной ароматической продукции. Из лепестков роз готовят варенье, добавляют их в чай. Сухие бутоны гвоздичного дерева используют как пряности. Лепестки календулы лекарственной имеют ранозаживляющие, желчегонные, бактерицидные, противовоспалительные свойства. Из них, а также из сафлора красильного и рылец шафрана изготавливают пищевые красители. Бутоны некоторых видов бананов используют в качестве овощей. У цветках образуется нектар, из которого пчелы делают мед. В медицине используют и пыльцу растений. Из софоры японской получают витамин Р (рутин).

Цветки имеют эстетическое значение, украшая дома, интерьеры офисов. Изображения некоторых цветков используют в геральдике.

Плоды в жизни растений защищают семена и обеспечивают их распространение.

Плоды и семена широко использует человек в разных отраслях производства. Они являются основными продуктами питания (хлебные, крупяные, овощные, фруктово-ягодные), широко используются в медицине (семена каштана конского, льна, плоды дынного дерева, рябины, черники, малины, дурмана), для изготовления бытовых украшений (ожерелья), предметов одежды (пуговицы), посуды, игрушек.

1. Пестик (зв - завязь, ст - столбик, рц - рыльце, плц - плацента, смч - семязачаток); 2. Тычинка (тн - тычиночная нить, св - связник, плн - пыльник, пц - пыльца, нк - нектарник, стм - стаминодий); 3. Венчик; 4. Лепесток (плл - пластинка лепестка, нгл - ноготок лепестка, ч - чашечка); 5. Подчашие; 6. Цветоложе; 7. Узлы; 8. Междоузлия; 9. Цветоножка (прц - прицветник, прцп - прицветничек)

Типы соцветий

1. Кисть; 2. Щиток; 3. Метелка; 4. Простой колос; 5. Сложный колос; 6. Початок; 7. Простой зонтик; 8. Сложный зонтик; 9. Головка; 10. Корзинка; 11. Развилина; 12. Извилина; 13. Завиток

Органом полового размножения покрытосеменных растений является цветок. Цветок — видоизмененный, укороченный, неразветвленный побег, предназначенный для образования спор и гамет и полового процесса, завершающегося образованием семян и плода.

У цветка различают цветоножку, цветоложе, околоцветник, тычинки и пестики. У некоторых цветков отдельные части могут отсутствовать.

Цветки большинства видов растений имеют и тычинки, и пестики. Такие цветки называют обоеполыми (вишня, горох). Цветки, которые имеют только пестики, называют пестичными (женскими). Цветки, которые имеют только тычинки, называют тычиночными (мужскими). В зависимости от распределения однополых цветков на растениях различают: однодомные растения — растения, у которых на одних и тех же экземплярах располагаются и женские, и мужские цветки (огурец, кукуруза, дуб); двудомные растения — растения, у которых на одних экземплярах располагаются женские, а на других — мужские цветки (крапива двудомная, конопля, облепиха); многодомные растения — растения, у которых на одних и тех же экземплярах встречаются как обоеполые, так и однополые цветки в различных количественных соотношениях (гречиха, некоторые виды ясеня, клена).

Цветоножка — междоузлие под цветком. Цветки, лишенные цветоножки, называются сидячими (цветки в соцветии корзинка у подсолнечника, астры, одуванчика).

Цветоложе — укороченная стеблевая часть цветка. На ней располагаются все остальные части цветка.

Околоцветник — стерильная часть цветка, его покров. Околоцветник может быть простым (не дифференцированным на чашечку и венчик, образованным совокупностью однородных листочков, имеющих одинаковые размеры и окраску) и двойным (дифференцированным на чашечку и венчик, отличающиеся друг от друга размерами и окраской. Простой околоцветник может быть венчиковидным (образованным ярко окрашенными листочками) или чашечковидным (образованным зелеными листочками). Цветки, лишенные околоцветника (ива, тополь), называются голыми.

Чашечка — наружная часть двойного околоцветника, представляет собой совокупность чашелистиков — видоизмененных прицветных листьев. Обычно чашелистики имеют небольшие размеры и зеленую окраску. Они сходны с обычными листьями, но устроены проще.

Различают: раздельнолистную чашечку — чашечку, образованную свободными (несросшимися) чашелистиками (капуста, лютик); сростнолистную чашечку — чашечку, образованную частично или полностью сросшимися чашелистиками (картофель, табак, горох).

Венчик — внутренняя, обычно окрашенная часть двойного околоцветника. Представляет собой совокупность лепестков, часто имеющих яркую окраску. Количество лепестков венчика может быть различным. Лепестки могут быть более или менее одинаковыми (лютик,яблоня) либо отличаться размерами и формой (фиалка, горох). В результате венчик может быть правильным, неправильным или асимметричным. Венчик, как и чашечка, может быть раздельнолепестным и сростнолепестным. Раздельнолепестной венчик состоит из свободных, несросшихся лепестков. Сростнолепестной венчик состоит из сросшихся в той или иной степени лепестков. Главная функция венчика — привлечение опылителей.

Андроцей

Андроцей — совокупность тычинок одного цветка. Количество тычинок в цветке — от одной (орхидные) до нескольких сотен (некоторые кактусы). У большинства растений тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника. Тычиночная нить — нижняя, как правило, суженная стерильная часть тычинки. Нижний конец тычиночной нити отходит от цветоложа, а верхний конец несет пыльник. Обычно тычиночные нити тонкие, длинные, округлые в сечении. Пыльник — верхняя расширенная фертильная часть тычинки. Пыльник состоит из двух половинок, соединенных связником. Каждая половинка имеет два пыльцевых гнезда (микроспорангия), в которых происходит образование микроспор, а впоследствии пылинок. Связник является продолжением тычиночной нити, через него в пыльник поступают питательные вещества.

Микроспорогенез

Микроспорогенез — процесс образования микроспор в микроспорангиях (гнездах пыльника). Микроспоры формируются из материнских клеток — микроспороцитов, имеющих диплоидный набор хромосом. В результате мейоза каждая материнская клетка образует четыре гаплоидных микроспоры. Микроспоры быстро обособляются друг от друга.

Микрогаметогенез

Микрогаметогенез — процесс образования мужских половых клеток (спермиев), происходит в пыльцевом зерне, которое является мужским гаметофитом покрытосеменных растений. Развитие мужского гаметофита происходит также в гнездах пыльников тычинок и сводится к одному митотическому делению микроспоры и формированию оболочек пыльцевого зерна. Оболочка пыльцевого зерна состоит из двух слоев: интины (внутренней, тонкой) и экзины (наружной, толстой). Каждое пыльцевое зерно содержит две гаплоидные клетки: вегетативную и генеративную. Из генеративной (спермагенной) далее образуются два спермия. Из вегетативной (сифоногенной) впоследствии образуется пыльцевая трубка.

Гинецей

Гинецей — совокупность пестиков одного цветка. Обычно в пестике выделяют три части: завязь, столбик и рыльце.

Завязь — замкнутая, нижняя, полая часть пестика, несущая и защищающая семязачатки. Завязь бывает: верхняя, нижняя, полунижняя. В завязи может располагаться от одного (пшеница, вишня) до нескольких тысяч (мак) семязачатков. Стенки завязи выполняют функцию защиты семязачатков от неблагоприятных факторов среды (высыхание, колебание температур, поедание насекомыми и т.д.). Внутри завязи (в семязачатках) происходит мегаспорогенез и мегагаметогенез, они принимают участие в образовании околоплодника.

Столбик — средняя более или менее удлиненная стерильная часть пестика, отходящая обычно от верхушки завязи, соединяет завязь и рыльце.

Рыльце — верхняя расширенная часть пестика, предназначено для восприятия пыльцы. Рыльце может быть разнообразной формы (двухлопастное, звездчатое, перистое и т.д.) и размера в зависимости от особенностей опыления. При отсутствии столбика рыльце называют сидячим.

Семязачаток состоит из нуцеллуса (ядра) — центральной части, являющейся мегаспорангием, двух покровов — интегументов, которые при смыкании образуют узкий канал — микропиле, или пыльцевход, через который пыльцевая трубка проникает к зародышевому мешку. С помощью семяножки семязачаток прикрепляется к плаценте. Место прикрепления семязачатка к семяножке называют рубчиком . Противоположную микропиле часть семязачатка, где сливаются нуцеллус и интегументы, называют халазой .

В семязачатке происходят мегаспорогенез, мегагаметогенез и процесс оплодотворения. После оплодотворения (реже без него) из семязачатка формируется семя.

Мегаспорогенез

Процесс формирования мегаспор называется мегаспорогенезом . Он происходит в нуцеллусе семязачатка. После заложения семязачатка и формирования нуцеллуса в области микропиле начинает разрастаться одна археспориальная (спорогенная) клетка — мегаспороцит , или материнская клетка мегаспор.

Материнская клетка мегаспор имеет диплоидный набор хромосом. У большинства покрытосеменных из нее путем мейоза образуются четыре гаплоидные мегаспоры. Из них лишь одна (обычно нижняя, обращенная к халазе, реже верхняя, обращенная к микропиле) дает начало женскому гаметофиту — зародышевому мешку. Остальные мегаспоры отмирают.

Мегагаметогенез

Процесс формирования женских половых клеток происходит в зародышевом мешке. Формирование женского гаметофита начинается с разрастания мегаспоры, которая далее три раза делится митозом. В результате этого образуются восемь клеток, которые располагаются следующим образом: три — на одном полюсе зародышевого мешка (микропилярном), три — на другом (хадазальном), две — в центре. Две оставшиеся сливаются в центре клетки, образуя диплоидную центральную клетку зародышевого мешка. Одна из трех клеток, расположенных на микропилярном полюсе, отличается большими размерами и является яйцеклеткой . Две рядом расположенные клетки являются вспомогательными и называются синергидами . Группа из трех клеток, находящихся на противоположном, халазальном полюсе, называется антиподом . Таким образом, сформированный женский гаметофит включает шесть гаплоидных клеток (яйцеклетка, две клетки-синергиды, три клетки-антипода) и одну диплоидную клетку.

Оплодотворение. Образование семян и плодов

Процессу оплодотворения предшествует опыление — перенос пыльцы от пыльцевых мешков тычинок к рыльцам пестиков. Попав на рыльце пестика, под воздействием веществ, выделяемых пестиком, пыльца начинает прорастать: образуется пыльцевая трубка, внедряющаяся в ткань рыльца. Кончик пыльцевой трубки выделяет вещества, размягчающие ткань рыльца и столбика. В процессе формирования пыльцевой трубки принимает участие сифоногенная клетка. По мере роста пыльцевой трубки в нее переходит спермагенная клетка, которая делится митозом с образованием двух спермиев (у некоторых растений спермагенная клетка дает начало двум спермиям еще до прорастания пыльцы). Пыльцевая трубка продвигается по столбику пестика и врастает в зародышевый мешок, как правило, через микропиле. После проникновения в зародышевый мешок кончик пыльцевой трубки разрывается, и спермии попадают внутрь. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу. Второй спермий сливается с центральной клеткой зародышевого мешка, образуя триплоидную клетку, из которой далее формируется эндосперм (питательная ткань) семени, обеспечивающий питание зародыша. Синергиды и антиподы дегенерируют. Вышеописанный процесс получил название двойного оплодотворения . Двойное оплодотворение у цветковых растений было открыто в 1898 году русским ботаником С.Г. Навашиным.

После двойного оплодотворения из яйцеклетки формируется зародыш семени, из центрального ядра зародышевого мешка — эндосперм, из интегументов — семенная кожура, из всего семязачатка — семя, а из стенок завязи — околоплодник. В целом из завязи пестика формируется плод с семенами.

Перейти к лекции №14 «Размножение организмов»

Перейти к лекции №16 «Онтогенез многоклеточных животных, размножающихся половым способом»

Оплодотворение – это процесс слияния мужской и женской половых клеток (гамет).

Женская половая клетка (гамета) называется яйцеклеткой. Яйцеклетки образуются в семязачатках завязи пестика. Пестик – это женский орган размножения.

Мужская половая клетка (гамета) называется спермием. Спермии образуются в пыльниках тычинок. Тычинка – это мужской орган размножения.

В пыльниках тычинок находится пыльца.

Пыльца состоит из пыльцевых зерен. Пыльцевое зерно – это одна пилинка. Пыльцевое зерно содержит 2 клетки - вегетативную и генеративную.

Вегетативная - это клетка, которая образует пыльцевую трубку.

Генеративная - это клетка, которая образует два спермия. Спермии – это мужские половые клетки.

В процессе опыления пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика, прорастает и образует пыльцевую трубку. Пыльцевая трубка движется через рыльце, столбик в завязь. В завязи пестика находятся семязачатки (зачатки семени). Из них будет развиваться семя. Строение семязачатка: оболочки семязачатка, зародышевый мешок, основная яйцеклетка с двойным набором хромосом, центральная яйцеклетка с одинарным набором хромосом. Хромосомы содержат гены и отвечают за хранение и передачу наследственной информации.

Пыльцевая трубка переносит 2 спермия к семязачаткам и прорастает в семязачаток через пыльцевой вход. Спермии имеют одинарный набор хромосом.

Первый спермий оплодотворяет основную яйцеклетку и хромосомный набор становится двойным.

В результате образуется оплодотворенная яйцеклетка, которая называется – зигота. Из основной яйцеклетки и первого спермия образуется зародыш нового растения. Строение зародыша нового растения: зародышевый корешок, зародышевый стебелек, зародышевые листья и почки.

Второй спермий оплодотворяет центральную яйцеклетку и хромосомный набор становится тройным.

В результате образуется эндосперм. Эндосперм – это запас питательных веществ, которые необходимы для прорастания зародыша семени.

Из оболочек семязачатка образуется семенная кожура. Из стенок завязи пестика образуется околоплодник.

Такое оплодотворение двух яйцеклеток двумя спермиями называется двойным. Оно было открыто русским ученным Навашиным С.Г. В 1898 году. Таким образом, образуется плод, который состоит из семени и околоплодника.