лекции биология / Семена

Семена.

Образованию плодов предшествует гаметогенез и оплодотворение.

В семязачатках у семенных растений происходит мегаспорогенез, формирование женского гаметофита и процесс оплодотворения.

Мегаспорогенез. Семязачаток состоит из мегаспорангия (нуцеллуса), интегументов (защитные оболочки), и семяножки. На верхушке семязачатка есть отверстие в слоях интегументов – пыльцевход или микропиле. В нуцеллусе есть единственная диплоидная мегаспорогенная клетка, которая, делясь мейозом, образует 4 гаплоидные клетки мегаспор. Три из них редуцируются, а четвертая остается функциональной мегаспорой. Из нее в результате 3-х митотических делений образуется 8-клеточный женский гаметофит, или зародышевый мешок. Его клетки располагаются по 4 на полюсах. В дальнейшем от каждого полюса в центр перемещаются по одной клетке, сливаются. Возникает центральная диплоидная клетка. У верхнего полюса, обращенного к микропиле, находятся 1 яйцеклетка и 2 клетки – спутницы (синергиды), а у нижнего (обращенного к месту прикрепления цветоножки) 3 клетки – антиподы. Так формируется женский гаметофит.

Микроспорогенез. Микроспорангиями являются гнезда пыльников. Они образованы диплоидной микроспорогенной тканью. Ее клетки делятся мейотически, образуя тетрады гаплоидных микроспор. Затем тетрады распадаются на отдельные клетки – монады, каждая из которых покрывается оболочкой. Так образуется пыльцевое зерно. Оболочка двухслойная. Наружная – экзина и внутренняя – интина. Пыльцевое зерно делится митотически и образует двухклеточный мужской гаметофит. Он состоит из генеративной клетки, погруженной в цитоплазму вегетативной клетки (сифоногенной клетки). Генеративная клетки делится митозом с образованием 2 спермиев, лишенных жгутиков.

Оплодотворение – процесс слияния женской и мужской половых клеток. В результате опыления пыльца попадает на рыльце пестика. Из вегетативной клетки развивается пыльцевая трубка и прорастает через ткани рыльца и столбика к завязи. Затем пыльцевая трубка проходит в завязь и через пыльцевход (микропиле) проникает в семяпочку, оказываясь внутри зародышевого мешка. Из генеративной клетки образуются два спермия, они перемещаются к концу пыльцевой трубки. Пыльцевая трубка разрывается, и спермии оказываются в зародышевом мешке. Один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу – первая клетка зародыша семени. Второй спермий сливается с вторичным диплоидным ядром, с образованием триплоида. Триплоидная клетка дает начало эндосперму (запасная ткань семян). Этот процесс носит называние двойного оплодотворения и открыт Навашиным в 1898 году.

Т.о. из составных частей цветка образуются:

1. Из оплодотворенной яйцеклетки – зародыш,

2. Из диплоидного ядра – эндосперм

3. Из интегументов зачатка – семенная кожура

4. Из нуцеллуса – перисперм семени (вид запасающей ткани).

5. Из стенок завязи и часто с участием других элементов цветки (чашечки, цветоложа) – стенка плода.

Семя – орган полового размножения и расселения растений, развивающееся из оплодотворенного семязачатка. Состоит из зародыша, эндосперма, семенной кожуры.

Зародыш является основной частью семени. Миниатюрный спорофит. Состоит из зародышевого корешка, зародышевого стебелька и зародышевых листьев (семядолей). По количеству семядолей классифицируют однодольные и двудольные растения.

Семенная кожура многослойна. Ее функция – предохранение семени от чрезмерного высыхания и преждевременного прорастания.

Эндосперм – состоит из округлых клеток запасающей ткани. Это м.б. зерна крахмала, или капли жирного масла в сочетании с запасными белками. Вещества эндосперма гидролизуются под действием ферментов при прорастании и используются зародышем как источник питательных веществ при прорастании.

Виды семян.

Семена двудольных без эндосперма. У бобовых, тыквенных, сложноцветных.

Семена двудольных с эндоспермом. Между семядолями находится конус нарастания побега, почечка еще не сформирована (у клещевины).

Семена двудольных с периспермом. Функционально эндосперм и перисперм равноценны, но морфологически имеют разное происхождение, т.е. они аналоги (у семени свеклы).

Семена однодольных с эндоспермом. Эндосперм занимает большую часть объема семени, в него погружен палочковидный зародыш. Семядоля цилиндрическая. ЕЕ нижняя часть представляет собой влагалище, охватывающее конус нарастания со всех сторон и защищающее точку роста.

Семена злаков. Семядоля имеет форму плоского щитка, прижатого к эндосперму. Почечка зародыша злаков сильно развита, имеет несколько листовых зачатков.

Семена однодольных без эндосперма. Характерен для болотниковых (частуха болотная, рдест плавающий). Семя имеет форму подковы, под тонкой кожурой находится зародыш, сосредоточивший в семядоле все запасы, поглощенные им в ходе созревания семени.

Прорастание семян требует:

1. Увлажнение семени.

2. Холодной стратификации (длительное выдерживание при пониженной температуре)

3. Скарификация (искусственное нарушение целостности кожуры).