3.4. Величина і форма пилкових зерен.

Пилинки різних видів рослин відрізняються не тільки структурою екзини, числом і формою отворів для виходу пилкових трубок, а й величиною і формою.(Рис. Ксероx. Ж. МОRРНОLОGY ОF ТRIРRОJЕСТАТЕ FОSSІL РОLLЕN с. 229, 231) Дуже маленькі пилинки, майже не помітні неозброєним оком у Рlatanus orientalis. У видів Cucurbita, Malva крупні, гігантські пилкові зерна. Між цими крайніми межами існує безмежна варіація навіть внутрі одного й того ж виду. Поліплоїди, особливо тетраплоїди, мають великі пилинки, крупніші спермії, більшу кількість пор, ніж диплоїди.

Показано великий розмах мінливості за вмістом фізіологічно активних речовин у межах одного й того ж виду і навіть у межах одного й того ж пиляка. Особливо сильно проявляється гетерогенність пилку у гібридів.

Різноякісність сперміїв: форма, величина, функціональне значення у межах одного пилкового зерна і однієї пилкової трубки.

Форма пилинок: округла, еліптична, тетраедрична, трикутна, видовжена.

Будова, величина і форма пилинок слугують систематичними ознаками. Для кожного виду ці ознаки стабільні і відповідним чином пов’язані з пристосуваннями до способу трансферу пилку. Цю ознаку сучасні дослідники використовують для встановлення філогенетичних і систематичних зв’язків різних груп рослин. Чимало уваги надають вчені і пилковому аналізу викопних форм, який ґрунтується на вивченні екзини – єдиного шару оболонки пилинок, що зберігається в геологічних породах (палінологія).

Кількість пилинок у пиляках (особливо у вітрозапильних рослин) досягає астрономічних величин – сотень тисяч і мільйонів. Так у кукурудзи в одному пиляку продукується до 50 тис. пилинок, у деяких орхідних до кількох мільйонів.

Яка доцільність продукування такої кількості пилку?:

1) гарантія кращого запилення,

2) більший запас генетично різних чоловічих гамет, що сприяє реалізації селективності

запліднення.

(Пилок як їжа для тварин (бджіл, ос, джмелів…), лікувальний і алергічний фактор; історик, архіваріус).

+ Цікаво .Див. Еволюцію чоловічого гаметофіту (Подд.-Арнольди 1976.,с.104- 106).

3.5. Проростання пилкових зерен

На приймочці маточки чи на штучному середовищі зрілі пилинки проростають з тією чи іншою швидкістю. Спочатку пилинка набухає, рух цитоплазми активується і пилкова трубка виходить із апертури. В пилковій трубці цитоплазма прискорено рухається. Типи руху цитоплазму пилкових трубках різні: хвильовий, циркулярний, ротаційний, струменястий, фонтануючий…Швидкість руху залежить від стану пилку, температури, впливу хімічних сполук.

Рух цитоплазми має дуже важливе фізіологічне значення: сприяє рівномірному розподілу речовин і підсилює метаболізм, а також концентрацію пластичних речовин, ферментів і вітамінів в метаболічно активних місцях.

Рис..Рух цитоплазми всередині пилкових зерен і пилкових трубок у Lilium auratum.

А-Е циркулярний і ротаційний рух цитоплазми в пилкових зернах і пилкових трубках, поблизу «ковпачка» (св) рух цитоплазми зворотньо фонтанний; Ж-К-розміщення цитоплазми в пилковому зерні і у різних частинах розвиненої пилкової трубки; Л-О – те ж з показом напрямку руху.

Пилкові трубки переносять спермії в зародкові мішки, де вони зливаються з жіночими статевими клітинами в процесі запліднення. І якщо роль сперміїв сумнівів не викликає, то роль вегетативного ядра, навпаки, затято дискутується науковцями.

Пилкова трубка (п.тр.) характеризується полярністю і різницею фізіологічних функцій по своїй довжині. Росте вона не по всій довжині, а лише верхівкою і ріст її не плавний, а поштовхами. Верхівки пилкової трубки вирізняються вязкою цитоплазмою, потовщенням оболонки, відсутністю вакуолей, нагадують «ковпачки».

Іванамі (Iwanami, 1955) дав цим структурам назву «кеп – блок» (сар – blосk), а у вітчизняній літературі пропонується назвати їх «ковпачками». Значення ковпачків зрозуміле(без них пилкові трубки не ростуть): вони захищають верхівку пилкові трубки від пошкоджень при проходженні в твердих тканинах маточки.

Проростаючи пилинка звично утворює одну пилкову трубку (моносифонний тип проростання), а у деяких рослин-декілька (полісифонний тип проростання). У Malva neglecta найдено 14 пилкових трубок. У Fagus silvatica пилкові трубки галузяться ніби гіфи грибів.

Рис. Проростання пилкових зерен і ріст пилкових трубок у тканині приймочки маточки (А) і на штучному середовищі (Б - Г).

А- Zea mays; Б –Rosa сорту Gloria Dei; B- Beta vulgaris; Г- Lavathera sp.

Пилкові трубки переносять спермії в зародкові мішки у яких вони зливаються зі статевими клітинами в процесі запліднення. Спосіб переміщення ядер і клітин в пилинці і пилкових трубках, як і рух сперміїв всередині зародкового мішка, вивчені недостатньо. Погляди вчених щодо механізму руху сперміїв розходяться. Одні вважають, що вони рухаються активно, інші – що вони не мають самостійного руху і захоплюються потоком цитоплазми.

Наявність суперечливих поглядів на характер руху генеративної клітини і сперміїв свідчить про складність вирішення цього питання навіть з допомогою застосуванні мікро кінозйомки (мікрофільмування), яке також застосовували для вивчення цього питання і необхідність подальших досліджень з застосуванням найдосконаліших методів.

Встановлено чимало хімічних реагентів, що стимулюють чи інгібують проростання пилинок і ріст пилкових трубок. Бор, кальцій, гіберелова кислота, кінетин, цукроза, екстракт приймочок, екстракт стовпчиків, вітаміни, антибіотики стрептоміцин, пеніцилін, пігменти, дріжджі, нітрат кальцію, сульфат марганцю та інші реагенти, що застосовувались різними дослідниками, з констатацією позитивного ефекту.

Інтенсивність освітлення не має особливого значення для проростання пилку більшості покритонасінних. Проте пилок гарбузових, томатів, звіробою проростає краще на світлі, а люпину, левових ротиків - в темноті (Голубинский, 1971).

Варто зважати те, що пилок відібраний навіть з одного пиляка і морфологічно однорідний, часто фізіологічно гетерогенний, що підтверджується відмінністю інтенсивності хімічних реакцій при дії хімічних реагентів. Разом з тим проростання пилку виявляється у тісній залежності від цито – і гістохімічних показників. Пилок, який згідно цито- і гістохімічним реакціям, містить більше фізіологічно активних і поживних речовин, проростає краще, ніж бідний на них.

Для нормального проростання пилку необхідний кисень; занурені у воду пилинки проростають слабо або ж не проростають зовсім.

Ембріоїдогенез – шлях морфогенезу у культурі пиляків.

Нині стали відомі чимало штучних середовищ для культивування і пророщування пилку і пиляків в камеральних умовах. Методика культури пиляків відкриває широкі

перспективи для масового отримання гаплоїдів із пилкових зерен, що важливо для генетико-селекційних робіт, отримання гомозиготних ліній.

Ми уже маємо чимало фактів (робіт) з описом утворення ембріоїдів із пилкових зерен при культурі їх на штучних поживних середовищах. Так отримані андрогенні гаплоїди у деяких видів Nicotiana, Datura, Capsicum та інш. Ембріоїди, що виникли із пилкових зерен, проходили глобулярну і двосім’ядольну фази. Вони утворювали проростки і дорослі рослини але були стерильними. Ще Ніч (Nitsch, 1969) in vitro вирощував відрізки стебел гаплоїдів тютюну, отриманих із пилкових зерен, подвоїв число хромосом і отримав фертильні рослини.

Методом ембріоїдогенезу отримані інтактні рослини, наприкл. в культурі пиляків картоплі (Маруненко, Кучко // Цитолог.и генетика.1989. т. 23. №3, С.48), пшениці

(Горбунова, Круглова, 1992; Круглова, Горбунова, Батыгина // Усп. совр. биол.1995.т.- 115, в. 6. с. 692-705. Батыгина Т.Б., Круглова Н.Н., Горбунова В.Ю., Титова .Г.Е., Сельдимирова О.А. От микроспоры - к сорту.Москва:Наука. 2010.172 с.). Однак багато регенерантів, що виросли в культурі пиляків - альбіноси.

З А В Д А Н Н Я: Підготувати реферат на тему: Сучасна культура ізольованих пиляків (за останні 10-15 років).

СЛОВНИК: Андрогенез in vitro - процес утворення гаплоїдної рослини із мікроспори чи клітин пилкового зерна (гаметофіту) вищих рослин.