Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое цветок? Из каких частей он состоит? Каковы их функции?

2. Что такое соцветие? Какие бывают соцветия?

3. Какие типы опыления известны?

4. Как происходит опыление?

5. Что такое двойное оплодотворение?

Тема 2: Семена и плоды Семя

Строение семени. Семя – орган размножения и расселения растений, развивающийся после оплодотворения из семязачатка. У покрытосеменных растений семя формируется внутри завязи, которая становится плодом. Семя связано со стенкой плода семяножкой.

Зрелое семя состоит из зародыша, запасающих тканей (если они есть) и семенной кожуры.

Зародыш развивается из диплоидной зиготы, образованной в результате слияния яйцеклетки и спермия. После периода покоя, длительность которого у разных растений колеблется от нескольких часов до нескольких месяцев, зигота начинает митотически делиться.

П ервое деление дают две диплоидные клетки. Из клетки, расположенной ближе к пыльцевходу, в результате поперечного деления возникает один ряд клеток- подвесок (Рис. 10).

Рис. 10 Развитие зародыша и эндосперма у двудольных (а-д) и образование семени (е):

1 – нуцеллус; 2 – зародышевый мешок; 3 – зигота; 4 – оплодотворенное (3n) центральное ядро; 5 – синергиды; 6– подвесок; 7 – зародыш; 8 – антиподы; 9 – эндосперм 10 – семявход; 11 – кожура семени; 12 – перисперм

Из второй клетки, делящейся в разных направлениях, появляется восьмиклеточный предзародыш, который благодаря дальнейшему делению образует зародыш.

В нем формируются почечка, две семядоли, подсемядольное колено (гипокотиль) и корешок. В сформировавшемся зародыше у двудольных имеются две семядоли, у однодольных – лишь одна, вторая рано прекращает свой рост.

Семядоли – первые зародышевые листья. Они могут быть толстыми и плотными, если в них сконцентрирован запас питательных веществ, и тонкими, нежными, если запасные вещества находятся вне их.

В редких случаях зародыш может образоваться и без оплодотворения (если он развивается из неоплодотворенной яйцеклетки, то это явление называется партеногенезом).

В семени иногда образуется несколько зародышей (полиэмбриония). У некоторых растений формирование зародыша полностью заканчивается только в процессе прорастания. В мелких семенах паразитов (повилики, заразихи), эпифитов (орхидные), насекомоядных растений (росянка) зародыш очень мал и не расчленен на органы.

Эндосперм формируется из триплоидной клетки, которая образовалась в результате слияния спермия с диплоидной центральной клеткой. Немедленно, без периода покоя, начинается деление путем митоза.

Триплоидный эндосперм образуется раньше зародыша и служит для его питания. Эндосперм может быть весь поглощен растущим зародышем (бобовые) или превратиться в крупноклеточную запасающую ткань (злаки).

Перисперм – запасающая диплоидная ткань, образовавшаяся из нуцеллуса, ядра семязачатка. У большинства растений нуцеллус расходуется в процессе развития зародышевого мешка, зародыша и эндосперма. У некоторых растений нуцеллус сохраняется и в зрелом семени превращается в перисперм.

Семенная кожура развивается из интегументов семязачатка. Она защищает зародыш от повреждений, света, высыхания и преждевременного прорастания. На семенной кожуре заметен рубчик – место прикрепления отпавшей семяножки. Возле него отверстие – семявход. Он соответствует пыльцевходу семязачатка. Через него проникает вода при набухании семян. К нему обращен кончик зародышевого корешка, выходящего из семявхода при прорастании.

Семенная кожура может способствовать распространению семян, так как на ней образуются выросты в виде волосков (хлопчатник, ива, тополь), крылышек (левкой, гладиолус), ярко окрашенные мясистые придатки (присемянники), привлекающие птиц и животных (гранат, бересклет). Выросты семяножки (присемянники), плотно прилегающие к семенной кожуре, содержащие питательные вещества, привлекают муравьев, которые растаскивают семена, способствуя расселению вида.

Морфологические типы семян. В зрелых семенах запас питательных веществ может быть сосредоточен в теле зародыша или вне его, в запасающей ткани. В связи с этим различают четыре типа семян.

Семена с эндоспермом и периспермом встречаются редко. Они характерны для кувшинки, кубышки, лотоса каспийского, имбиря, черного перца. Питательные вещества отложились и в эндосперме, и в перисперме. Это наиболее примитивный тип семян.

В семенах с эндоспермом питательные вещества находятся вне зародыша – в эндосперме (мак, томат, морковь, злаки). Самый распространенный тип семян.

В семенах с периспермом после двойного оплодотворения питательные вещества сконцентрировались в клетках нуцеллуса. Образовалась питательная ткань – перисперм (эндосперм не развился). Перисперм имеется у представителей семейств Гвоздичные, Маревые.

В семенах без эндосперма и перисперма все питательные вещества сосредоточены в самом зародыше, главным образом в его семядолях. При формировании зародыш использовал все питательные вещества и не дал возможности образоваться запасающим тканям (горох, фасоль, вика, редька, горчица, тыква, огурец и др.). Это наиболее высокоорганизованный тип семян.

Запасные питательные вещества семян. Это могут быть крахмал, жиры, белки и гемицеллюлоза. В зависимости от доли того или иного запасного вещества семена могут быть крахмалистыми, как у злаков (у пшеницы – 66 % крахмала, у ржи – 67 %), маслянистыми, как у подсолнечника, хлопчатника, мака, горчицы, рапса (у клещевины – до 70 % масла, у льна – до 48 %), белковыми (у гороха – 22-34 % белка, у фасоли – 23, у сои – 34-45 %), содержащими гемицеллюлозу (у финиковой пальмы, кофе).

В семенах дикорастущих растений (у 90 %) обычно питательным запасным веществом является жирное масло. В них могут содержаться и многие другие соединения в небольших количествах. Иногда семена бывают ядовитыми (у белены, дурмана и др.). Сухие семена содержат 7- 12 % воды.

Разнообразие семян очень велико. Они варьируют по внешнему виду, величине, форме, массе и т.д. Величина семян большей частью незначительна. Особенно мелкие семена у орхидей (от 0,01 мг), некоторых кормовых трав. Средний размер у семян редьки, огурца, яблони, льна. Более крупные семена у гороха (0,15 г), фасоли, дуба. Семена сейшельской пальмы весят около 20 кг.

Количество семян может быть очень большим. Хлебные злаки в оптимальных условиях образуют около 2 тыс. семян в год на одном растении. Малоплодовитые сорняки дают 10-15 тыс. семян в год, тогда как лебеда белая, крапива двудомная, заразиха – более 100 тыс., белена – до 450 тыс., гулявник – более 700 тыс. в год. Одно дерево тополя образует около 28 млн. семян.