Размножение растений.

Существует два типа размножения растений:

• Бесполое:

  • Вегетативное

  • Бесполое

• Половое

Вегетативное размножение – это способ размножения, при котором новые особи развиваются из отдельных вегетативных органов растения или других частей тела.

Другие части тела – специализированные органы для вегетативного размножения, например выводковые почки или детки.

Вегетативное размножение возможно у растений благодаря наличию высокой способности к регенерации, т.е. к восстановлению недостающих частей тела.

Растительные клетки обладают свойством тотипатентности, это значит, что каждая клетка растения может дать начало целому организму.

Размножение:

• Естественное – без участия человека.

У растения образуются специализированные органы, предназначенные для вегетативного размножения, например корневища, клубни луковицы, столоны, выводковые почки, усы.

• Искусственное – это размножение черенками, отводками, деление кустов и микроколональное размножение.

Черенки – это отрезки вегетативных органов, которые будучи помещенными в определенные условия восстанавливают целое растение.

Черенки бывают:

• Стеблевые

• Листовые

• Корневые

Чаще всего используются стеблевые черенки, т.к. в них большое количество меристемы.

Стеблевые черенки делятся на:

• Зимующие или зимние

• Летние или зеленые

Зимние черенки заготавливают осенью, со зрелых побегов. Длина таких черенков может быть 4-5 междоузлий. Их помещают во влажный песок, можно использовать влажный торф. Их хранят в течение зимы в условиях низких положительных температур. Весной выносят на тепло и они укореняются как правило. Обычно выход в этом случае около 80% дадут укоренение. Таким способом размножают ягодные кустарники, например смородину, облепиху, шиповник, розы.

Летние или зеленые черенки срезают с неодревесневших летних побегов. Неодревесневшие летние побеги заготавливают обычно в июне. Длиной черенки могут быть около 80 см. Их помещают во влажный грунт, в затененных местах. Им необходима защита от прямых солнечных лучей. Укореняются к осени. Видно это по тому, что они начинают активно расти, т.е. появляются новые побеги. Размножаются обычно декоративные кустарники, например хризантемы, розы, жимолость, и т.д. В этом случае около 40% черенков погибают.

Листовые черенки используются для размножения многолетних растений, с многолетними листьями. Например, комнатные декоративные растения, такие как бегонии сенполии. Размножение листовыми черенками менее продуктивно, т.к. в листе содержится мало меристемы, в основном там ассимиляционная паренхима, а это сильно специализированная ткань. Обычно придаточные корни образуются на серединных жилках листьев.

Корневыми черенками размножаются растения, у которых на корнях образуются почки, эти растения называются корнеотпрысковыми, например малина, вишня, слива, шиповник, розы, тополь. Корень в этом случае нарезают на отдельные кусочки и кладут во влажный грунт, лучше торф. В этом случае на корне образуется надземная часть, т.е. вырастает побег.

К искусственному вегетативному размножению относятся прививки.

Прививка или трансплантация – это сращивание почки или черенка размножаемого растения с укорененным растением.

Размножаемое растение называется привой. Укорененное – подвой.

Привой обычно обладает какими-то вдающимися вкусовыми качествами, а подвой обычно неприхотливое растение (дичок, выращенный из семян).

При трансплантации образуются вегетативные гибриды.

Полученное растение берет свойства и привоя и подвоя, т.е. он будет обладать хорошими вкусовыми качествами и будет менее прихотливо.

Успех прививки зависит от:

• Соблюдения условий стерильности. Т.е. чистыми инструментами, от времени проведения прививки (в начале лета успешней)

• Родственных связей между привоем и подвоем. Лучше всего прививаются растения одного вида, но разных сортов, соответственно хуже растения разных видов, но одного рода и еще хуже разных родов одного семейства.

Колониальное микроразмножение или микроколональное размножение – это биотехнологический способ вегетативного размножения, он происходит инвитро (в стерильных условиях, в пробирке), при этом размеры черенка, который называется эксплантом не превышают пол сантиметра.

Экспланты помещают на стерильную питательную среду, содержащую углеводы, необходимые для питания клеток экспланта , воду, все необходимые минеральные вещества и гормоны, стимулирующие процесс деления клетки. Через некоторое время из экспланта вырастает микроколон, который может быть адаптирован к почвенным условиям. И из него вырастает нормальное растение, нормального размера.

При микроколональном размножении возможно оздоровление растений от накопившихся вирусов.

Собственно бесполое размножение – это размножение спорами. Спора переводится как семя.

Спора – это гаплоидная клетка, окруженная утолщенной оболочкой и содержащая питательные вещества в виде жиров. Споры у растений всегда гаплоидные.

Если споры образуются на гаплоидном растении, они образованы в результате митоза. А если на диплоидном – в результате мейоза.

Растение, образующее споры – спорофит или бесполое поколение.

У большинства высших растений, кроме моховидных, в жизненном цикле преобладает спорофит, т.е. бесполое поколение.

Споры образуются в органах бесполого размножения, которые называются спорангии.

Внутри спорангиев находится спорогенная ткань, ее клетки способны делиться мейозом. И в результате мейоза из одной спорогенной клетки образуется четыре гаплоидные споры.

Если у растения все споры абсолютно одинаковые, то растение называется равноспоровым – это примитивный признак у растений.

Если у растения формируется мелкие микроспоры и крупные мегаспоры, растение называется разноспоровым, при этом микроспоры являются мужскими, формируются в микроспорангиях, а мегаспоры являются женскими и формируются в мегаспорангиях.

После созревания споры высыпаются из спорангиев и прорастают. Из споры вырастает гаметофит или половое поколение. Гаметофит, выросший из гаплоидной споры тоже гаплоидный. У равноспоровых растений гаметофит обоеполый, у разноспоровых из микроспоры вырастает мужской гаметофит из мегаспоры – женский.

У высших растений архегонии многоклеточные, имеют колбовидную форму, внутри содержат яйцеклетку.

У низших растений женские половые органы одноклеточные и называются оогонии, в них так же созревает яйцеклетка.

Мужские половые органы высших растений, антеридии, так же многоклеточны, в них созревают многочисленные сперматозоиды.

У низших растений мужские половые органы одноклеточные, называются антеридии, как и у высших. Внутри архегониев и антеридиев содержится гаметогенная ткань, т.е. ткань, из которой формируются гаметы.

Гаметофит. У высших споровых растений живет самостоятельно, он построен по типу слоевища, т.е. не имеет тканей, состоит из одного типа клеток, как низшее растение. Этот самый гаметофит вынужден обитать во влажной среде и оплодотворение у высших споровых растений возможно только в присутствии капельно-жидкой воды, т.к. сперматозоиды самостоятельно двигаются от антеридиев к архегониям, под действием веществ, выделяемых яйцеклеткой. Такое движение наз. хемотаксис, это тоже проявление раздражимости, в данном случае сперматозоидов.

У высших семенных растений споры прорастают на самом растении, т.е. под защитой тканей спорофита. Гаметофит редуцирован у высших семенных растений. Семенные растения являются разноспоровыми, из микроспоры у них вырастает мужской гаметофит, состоящий всего лишь из нескольких клеток. Он называется – пыльцевое зерно. Мегаспора прорастает в спорангии и из нее образуется женский гаметофит.

Женский гаметофит у семенных растений называеся семязачаток.

Гаметофит у высших растений является слабым звеном в жизненном цикле, т.к. он, не имея покровных тканей, может легко погибнуть, поэтому редукция гаметофита (уменьшение. продолжительности этой фазы) – прогрессивная черта в эволюции. А сама разноспоровость ускоряет формирование гаметофита, это так же прогрессивная черта.

На гаметофите происходит половое размножение растений.

Оплодотворение – это слияние гамет с образованием диплоидной зиготы.

В зависимости от формы и размеров гамет различают несколько типов полового процесса:

• Изогамия – это тип полового процесса, при котором гаметы одинаковы по размеру и по подвижности, т.е. обе гаметы подвижны. Изогамия встречается у высших растений и грибов.

• Анизогамия:

  • Гетерогония – гаметы отличаются друг от друга только своими размерами, обе подвижны; такой тип встречается у низших растений и у грибов.

  • Оогамия – женская гамета, крупная неподвижная яйцеклетка, содержащая запас питательных веществ, мелкие подвижные сперматозоиды со жгутиками; встречается и у низших растений и у высших и у грибов.

• Хологамия – особый тип, когда сливаются два одноклеточных организма, с образованием зиготы. Бывает у грибов и водорослей.

• Конъюгация – характерна для многоклеточных организмов. Сливаются вегетативные клетки, с образованием зиготы.

Чередование поколений и смена ядерных фаз у растений.

Спорофит преобладает, имеет диплоидный набор хромосом. На спорофите образуются всегда гаплоидные споры, а это означает, что образуются они в результате мейоза (R), затем вырастает гаплоидный гаметофит, затем образуются гаметы, всегда гаплоидные, бывают женские и мужские, после происходит процесс оплодотворения. Эта зигота диплоидная, из диплоидной зиготы вырастает новый спорофит.

Равноспоровых меньше, чем разноспоровых.

У моховидных в жизненном цикле преобладает гаметофит.

Раздельнополые гаметофиты – кукушкин лен.

ЛЕКЦИЯ №10

12.02.2014

Систематика.

Цианобактерии и водоросли.

Цианобактерии.

Надцарство – прокариоты

Царство – дробянки

Отдел – цианобактерии

Прокариоты – это наиболее древние организмы.

В их клетках отсутствует оформленное ядро.

Это одноклеточные организмы или колониальные.

Клеточная стенка всех прокариотов включает муреин.

В центре клетки располагается кольцевая молекула ДНК, которая называется нуклеотид. В клетке отсутствуют мембранные органоиды.

Плазмалемма выполняет функции мембранных органоидов.

На нужной поверхности мембраны образуются впячивания, которые называются – мезосомы. Эти мезосомы выполняют функцию митохондрий (синтез АТФ)

У фототрофных прокариот фотосинтез происходит в отдельных тилакоидах.

Тилакоиды являются производными плазмалеммы, т.е. наружной цитоплазматической мембраны. Внутри тилакоида находится фотосинтезирующие пигменты (нечто окрашенное).

Пигменты прокариот – бактериальных хлорофилл А (самый примитивный).

На поверхности тилакоида, в виде гранул (шариков) располагаются дополнительные фотосинтезирующие пигменты, ими являются: фикоциан (синий) и фикоэритрин (красный).

Пигменты определяют окраску прокариот. Окраска может быть от сине-зеленой до темно-фиолетовой, почти черной.

У прокариот отсутствуют митоз и мейоз. Цианобактерии размножаются прямым делением клетки.

Отдел цианобактерии – фототрофные прокариоты, у них фотосинтез аэробный, т.е. он происходит с выделением кислорода.

Это одноклеточные или колониальные формы. Колонии образуются в результате нерасхождения клеточных стенок при делении клеток. Колонии могут быть шаровидные или нитчатые.

Клетки имеют слизистый чехол, предохраняющий их от высыхания. Кроме того цианобактерии способны питаться гетеротрофно, т.е. у них может быть смешанный тип питания (миксотрофный).

У цианобактерий отсутствуют жгутиковые формы. В клетках имеются газовые вакуоли, которые способствуют увеличению плавучести клеток. Кроме того в клетках содержится фермент (белок, который выполняет функцию катализатора) нитрогеназа, он способствует фиксации атмосферного азота.

У нитчатых цианобактерий имеются особые клетки, содержащие нитрогеназу. Называются эти клетки гетероцисты.

У цианобактерий образуются споры, которые назывются акинеты и служат не для размножения, как у высших растений, а для перенесения неблагоприятных условий, это способствует выживанию.

Размножение цианобактерий.

Вегетативное размножение.

У нитчатых форм колонии разрываются на отдельные фрагменты (гормогонии), разрыв нитчатых колоний проходит по гетероцистам.

Нитчатые формы цианобактерий называются гормогониальными.

Экология цианобактерий.

Это пресноводные организмы, очень редко встречаются в морской воде, чаще на поверхности почвы. Есть паразитические формы. Могут обитать на стволах деревьев и на корнях.

Почвенные цианобактерии участвуют в почвообразовании и обогащают почву азотом. Могут обитать в горячих источниках и даже на поверхности снега.

Цианобактерии вызывают цветение воды. Явление это неприятное, т.к. снижается качество воды, цианобактерии обильно размножаются и обильно отмирают, выделяются продукты гниения, это приводит к снижению в воде количества растворенного кислорода.

Старое название – сине-зеленые водоросли.

Цианобактерии применяются как объект биотехнологии, для получения белка. В качестве азотного удобрения на полях выращивается анадена.

Спирулина синтезирует множество полезных веществ, они входят в состав БАДов.

Надцарство – эукариоты

Царство – растения

Растения – автотрофные организмы, питаются за счет фотосинтеза, клеточная стенка у них целлюлозная, запасной углевод – это крахмал.

Вакуоль с клеточным соком в клетке.

Неограниченный рост, в течение всей жизни. Питательные вещества поглощают всей поверхностью тела. В частности азот в форме нитратов и нитритов, растворимых солей, из почвенного раствора.

В результате мейоза у них образуются споры, а не гаметы.

Сложный жизненный цикл.

К царству растения относятся три подцарства:

• Низшие растения или настоящие водоросли

• Высшие растения

• Багрянки или красные водоросли