Курс «Ембріологія квіткових рослин», 16 год. лекцій, 10 год. лабор. занять.

Лекція 1. Вступна.

1. Предмет, завдання, класифікація.

Ембріологія рослин - наука про закономірності зародження рослинного організму і ранніх етапів його розвитку. Вона включає широке коло питань: мікро- і мегаспорогенез, розвиток, структуру і функції чоловічого і жіночого гаметофітів і гамет, запилення і запліднення, розвиток ендосперму і зародка та інших елементів насіння. Об'єднання в одній дисципліні вивчення всіх вказаних процесів обумовлено тісним зв'язком їх між собою і вимогами застосування тонких мікроскопічних – цитологічних методів дослідження.

Цитоембріологія рослин виникла ще в кінці 17 століття, остаточно сформувалась у самостійну наукову дисципліну у другій половині 19 століття. Основним методом дослідження в цей період був описово-морфологічний.

На початку 20 століття був застосований порівняльний метод дослідження, а в середині століття був введений експериментальний.

В 60-х роках 20 століття стали використовувати цілий комплекс сучасних методів: електронно-мікроскопічний, біохімічний, біофізичний, цитохімічний, авторадіографічний, культуру тканин і клітин „іn vitro". Змінилась і взаємодія цитоембріології з іншими науками, особливо - з цитологією, фізіологією, біохімією, генетикою і молекулярною та популяційною біологією.

Класифікація цитоембріології:

1. Теоретична цитоембріологія, яка, в свою чергу, поділяється на:

а) загальну і б) приватну.

2. Прикладна, яку поділяють на:

а) порівняльну і б) сільськогосподарську.

Загальна цитоембріологія вивчає закономірності будови, розвитку і функціонування пиляка, мікроспор, чоловічого гаметофіта, насіннєвого зачатку, мегаспор, жіночого гаметофіта, ендосперму, зародка та інших частин насіння, запилення і запліднення, апоміксис, поліембріонію.

Розвиток ембріональних структур, у даному випадку, розглядають у їх взаємозв'язку між собою та іншими органами рослинного організму, а також у їх взаємозв'язку з оточуючим середовищем.

Приватна цитоембріологія вивчає розвиток і функціонування вказаних ембріональних структур конкретних культурних і дикорослих рослин.

Порівняльна цитоембріологія займається порівнянням різних груп рослин з метою використання одержаних даних для систематики і побудови філогенетичних систем.

Сільськогосподарська цитоембріологія - охоплює широке коло питань, пов'язаних з практикою сільського господарства: життєздатність і зберігання пилкових зерен, керування заплідненням, штучне вирощування зародків, одержання адвентивних зародків та штучної партенокарпії, цитоплазматичну чоловічу стерильність (ЦЧС), наявність апоміксису; дослідження явищ сумісності і несумісності, фертильності і стерильності у віддалених гібридів, амфідиплоїдів та ін.

[Спорогенез, розвиток гаметофітів і зародка починаються з однієї клітини, запліднення - результат взаємодії і злиття клітин. Отже, багато ембріональних процесів здійснюється на клітинному рівні. Зв'язок між ембріологією і цитологією настільки тісний, що дослідники визначають ембріологію, як цитологію статевого відтворення.

Завдання ембріології набагато ширші. Розвиток рослин пов'язаний із зміною статевого і безстатевого покоління, яке супроводжується зміною галоїдного і диплоїдного числа хромосом (п, 2п), а також зміною С=2С кількості ДНК. При утворенні мікро- і мегаспор, в результаті мейозу, виникає гаплоїдне число хромосом, яке відновлюється в процесі запліднення. Мейоз - процес, де схрещуються інтереси ембріологів, цитологів і генетиків, але він не є єдиним. Передача ознак по спадковості здійснюється при статевому відтворенні. Знання закономірностей розвитку статевих клітин, їх злиття і подальшого розвитку зиготи є однаково як ембріологічними, гак і генетичними процесами, а, отже, є питаннями як ембріології, так і генетики.

Досягнення в дослідженні нуклеїнових кислот мають велике значення для ембріології. Важливим питанням є роль ДНК в ембріональних процесах. Виявлення білків, які зв'язані із специфічними ділянками ДНК, відкривають широкі перспективи розуміння ключових стадій ембріонального розвитку. Одержані в ембріологічних роботах дані важливі для з'ясування загально біологічних закономірностей, для створення єдиної теорії індивідуального розвитку рослинних організмів.

Результати робіт з ембріології, в комплексі з цитологією, генетикою та іншими біологічними науками, дають можливість встановити систематичне і філогенетичне взаємовідношення між різними групами рослин і накреслити еволюцію рослинного світу від нижчих форм до вищих, прогнозувати застосування нових методів дослідження і розробки нових способів цілеспрямованого втручання в процеси гаметогенеза, запліднення і ембріогенеза, а також явища несумісності і стерильності, з метою їх усунення.

Досягнення ембріології мають значення для керування апоміксисом, штучного одержання адвентивних зародків і партенокарпічних плодів, удосконалення техніки культивування зародків і насіннєвих зачатків „іn vitro'" з метою одержання цінних в господарському відношенні форм рослин.