Вегетативное половое и бесполое размножение растений (4ч.)
Рассматриваемые вопросы:
1. Общее понятие о размножении растений.
2. Бесполое размножение, способы и значение.
3. Вегетативное размножение, способы и значение.
4. Половое размножение, типы половых процессов у растений.
5. Понятие о спорофите и гаметофите, жизненном цикле.
6. Основные жизненные циклы растений.
Общее понятие о размножении растений.
1. Размножение — присущее всем организмам свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни. Размножение поддерживает длительное существование вида за счет смены поколений. При благоприятных условиях вид значительно увеличивает свою численность, расселяется на новые территории. В процессе размножения могут возникать организмы с иными, чем в предыдущих поколениях, свойствами, что создает условия для действия отбора. Продолжительность жизни отдельных индивидов ограничена, лишь благодаря размножению сохраняется жизнь на Земле. Существует два типа размножения: половое и бесполое.
При половом размножении особи нового поколения появляются при участии двух физиологически различных организмов. Повышение изменчивости достигается в результате генетической рекомбинации (объединения в зиготе двух наборов хромосом). В бесполом размножении участвует лишь один организм. Образуются идентичные потомки, единственным источником генетической изменчивости служат случайные мутации. Бесполое размножение происходит в двух формах: вегетативного и собственно бесполого.
Бесполое размножение, способы и значение.
Происходит при помощи специализированных клеток — спор, при прорастании которых развиваются новые особи. Бесполое размножение обеспечивает увеличение численности и расселение вида. Споры растений всегда гаплоидны. Если они возникают на гаплоидном растении, то их образованию предшествует митоз материнских клеток; если на диплоидном — мейоз материнских клеток с последующим митозом. У водорослей споры образуются практически из любой клетки, которая становится спорангием. У высших растений спорангий — многоклеточный орган, внутри которого за счет мейотического деления клеток спорогенной ткани образуются споры.
У большинства водорослей споры имеют подвижные жгутики (1, 2, 4 и много), их называют зооспорами. Полисахаридная клеточная стенка у них отсутствует. Поплавав некоторое время, зооспора останавливается, теряет жгутики и прорастает в новый организм. У наземных растений и грибов споры не имеют приспособлений для активного движения. Они переносятся ветром, животными и защищены от высыхания твердой клеточной стенкой.
Растение, на котором образуются споры, — спорофит. Различают равноспоровые организмы (все образующиеся споры одинаковы по размерам и физиологическим особенностям) и разноспоровые (споры отличаются по величине и физиологическим особенностям). Более мелкие (микроспоры) формируются в микроспорангиях, а более крупные (мегаспоры) — в мегаспорангиях. Разноспоровость чаще встречается у высших растений (некоторые плауны и папоротники, все голо- и покрытосеменные).
3. Вегетативное размножение, способы и значение.
Это увеличение числа особей за счет отделения жизнеспособных частей вегетативного тела и их последующей регенерации (восстановления до целого организма). Способность к вегетативному размножению характерна для бактерий, грибов и растений всех уровней организации. У животных вегетативное размножение встречается лишь у наиболее примитивных. Особенно разнообразны способы вегетативного размножения у покрытосеменных растений.
Вегетативного размножения в природе распространено очень широко. Оно играет огромную роль в захвате территории некоторыми видами, особенно в условиях, когда семенное размножение затруднено. Энергия вегетативного размножения велика. Чаще всего оно происходит с помощью корневищ, луковиц, клубнелуковиц, клубней, корней и усов. У многих видов вегетативное размножение имеет гораздо больший удельный вес, чем семенное. Сорные растения с горизонтальными ветвящимися корневищами (пырей ползучий) образуют очень много надземных побегов, быстро занимают большие площади и засоряют посевы ждя, сбивающего их на почву, они быстро развиваются. У некоторых лилий почки видоизменены в луковички и развиваются в пазухах листьев.
Искусственное вегетативное размножение обеспечивает получение потомков, повторяющих признаки родительского организма, поэтому его широко используют в сельском хозяйстве. При семенном размножении многие ценные признаки культурных растений, полученные путем гибридизации и селекции, могут быть утрачены. Вегетативное размножение также ускоряет получение продуктивных растений.
Черенкование — в садоводстве и цветоводстве часто используют черенки для укоренения и прививок. Черенок — отрезок вегетативного органа, служащий для искусственного вегетативного размножения. На черенке возникают раневые меристемы, формирующие каллюс, в котором могут закладываться придаточные корни и почки. Корни могут формироваться и вне каллюса в нижних узлах черенка, из боковых почек верхних узлов развиваются побеги. Стеблевыми (побеговыми) черенками размножают виноград, смородину, крыжовник, пеларгонию и др.; листовыми — бегонию, сенполию (Узумбарскую фиал-ку), глоксинию; корневыми — малину, иргу, вишню, сливу.
Разновидность черенкования — размножение деревьев и кустарников отводками — участками побегов, которые вначале специально прижимают к земле, а после развития придаточных корней отделяют от родительского растения. Размножение с помощью отводков происходит и в природе — полегающие ветви некоторых хвойных (ели, пихты), липы и черемухи способны укореняться.
Прививка (или трансплантация) — пересадка черенка одного растения на другое с последующим их срастанием. Пересаженная часть растения (черенок) — привой; корнесобственное растение — подвой. Их срастание обеспечивается возникающим каллюсом. Существует более 100 способов прививок.
Наиболее обычный объект, размножаемый с помощью прививок, — яблоня. Ее сорта имеют сложную гибридную природу, и при семенном размножении происходит расщепление признаков. При прививке необходимо обеспечить совмещение камбия привоя и подвоя и предотвратить попадание в рану микроорганизмов. Только с помощью прививок размножают бессемянные сорта винограда, мандарина, апельсина, лимона и инжира.
успешно клонировать некоторые высшие растения.
Клонирование — получение совокупности особей из одной материнской вегетативным путем. Основой этого является тотипотентность — способность отдельной клетки обеспечивать генетическую программу, необходимую для развития целого организма. В контролируемых строго определенных условиях искусственной среды из меристем, обычно апикальных, или клеток других тканей регенерируются организмы. Этот метод назван клональным микроразмножением и используется для оздоровления посадочного материала и размножения ценных растений (из одного растения земляники, хризантемы и др. можно получить в год свыше 1 млн генетически идентичных растений).
У некоторых папоротников и цветковых растений есть специализированные органы вегетативного размножения — выводковые почки. Они возникают на растении в большом числе, а потом опадают с него, подобно семенам. У бриофиллюма — злостного сорного растения тропического поливного земледелия придаточные почки образуются в каждой выемке края зубчатого листа. У мятлика луковичного выводковые почки развиваются в соцветии, и после дождя, сбивающего их на почву, они быстро развиваются. У некоторых лилий почки видоизменены в луковички и развиваются в пазухах листьев.