A növényi szaporodás olyan folyamatok összessége, amelyek egy bizonyos faj egyedszámának növekedéséhez vezetnek ; a növényeknek van ivartalan , ivaros és vegetatív (az ivartalan és ivaros szaporodás a generatív szaporodás fogalmába egyesül ). A szaporodás különböző aspektusainak vizsgálata a szaporodásbiológia tárgya [1] .
| A szaporodás típusa | Genetikai alap | Mögöttes folyamatok | A diaszpórák típusai (azaz új egyedek kezdete) |
|---|---|---|---|
| Vegetatív | Az eredeti ploiditás megmarad | Regeneráció | Vegetatív szervek, ivadéktestek és rügyek töredékei |
| Generatív: a) ivartalan szaporodás; b) ivaros szaporodás és ivaros szaporodás c) magvak szaporodása |
A ploiditás kétszeres változása az életciklus során | Meiosis (aszexuális) Szexuális folyamat (szexuális) |
Meiospórák Ivarsejtek Magok és gyümölcsök |
Az ivartalan szaporodás abban különbözik a vegetatív szaporodástól, hogy a vegetatív szaporodás során az anyával genetikailag azonos leányegyed ( klón ) szükségszerűen megkapja az anya szervezetének egy töredékét, hiszen abból keletkezik [2] ; Ez nem történik meg ivartalan szaporodás esetén.
A generatív szaporodás két magfázis – haploid és diploid – váltakozásán alapul . Ez a váltakozás két alternatív folyamatnak köszönhető - a megtermékenyítésnek és a redukciós osztódásnak (meiózis). A növényekben a haploid ivarsejteket alkotó haploid fázist gametofitnak , a haploid spórákat alkotó diploid fázist, amelyből a gametofiták fejlődnek, sporofitáknak nevezik . A sporofiton és a gametofiton vagy morfológiailag különbözhetnek egymástól ( heteromorf életciklus ), vagy azonos szerkezetűek ( izomorf életciklus ) [3] .
Az ivaros szaporodás és az ivaros szaporodás közötti különbség az, hogy az első esetben egyetlen sporofita embrió képződik a gametofiton, a másodikban pedig több. A legtöbb növény ivarosan szaporodik [3] .
Az algákban a vegetatív szaporodást három fő módon hajtják végre:
A kovaalmakban a vegetatív szaporodás az anyasejt osztódásából áll, ahol minden leánysejt örökli az anyahéj egyik szelepét, kiegészítve a hiányzót [5] . Egyes barna algák vegetatív szaporítására speciális, könnyen letörő rövid ágak ( Sphacelaria nemzetség ) [6] . [4] fiasítási ágai is vannak .
Szinte minden magasabb rendű növény képes vegetatív szaporításra [2] . Ennek oka nagy regenerációs képességük, amely a merisztémák jelenlétén és az állandó szövetek élő sejtjeinek dedifferenciálódási képességén alapul [4] .
A vegetatív szaporításnak három fő típusa van:
A szemcsésítés abból áll, hogy a növény töredékekre - részecskékre - a gyökérrendszer központi részének elpusztulása és a hajtás erősen lignifikált bázisa ( caudex ) miatt (gyakran a rizómák is szemcsések ). Az elválasztott részecskék szárral és gyökerekkel rendelkeznek , és képesek önálló létezésre. Általában, de nem mindig, a részecskék a régi növényekben fordulnak elő [4] .
A részecskék egyes cserjékben és évelő lágyszárú növényekben találhatók : üröm , hátfájás , birkózó , pacsirta , kökörcsin [4] .
SarmentációA sarmentáció során az új egyedek a gyökeresedés, vagyis az önálló létbe való átmenet után válnak le az anyanövényről [7] .
A sarmentáció magában foglalja a rétegezéssel (gyökerezett ágak az anyanövénytől elválasztva), a csomókban gyökerező hajtásokat , a tőgyökeret , a szempillát és a bajuszt (a szempillák, a bajuszokkal ellentétben, jól fejlett levelekkel rendelkeznek ). Ezenkívül a rizóma részt vehet a vegetatív szaporításban a sarmentáció típusa szerint ( a rizómán lévő rügyekből új hajtások gyökereznek, és a rizóma elpusztul közöttük; ez történik például Ivan Chainál ) és a telelő bimbók . Végül a gyökérutódok általi szaporodást sarmentációnak nevezik – olyan hajtások, amelyek a gyökéren egy mellékrügyből fejlődtek ki [7] .
Vegetatív diasporiaA vegetatív diaszpóriában hajtástöredékek, módosult szervek, valamint speciális diaszpórák vesznek részt. Ez a módszer biztosítja a legtöbb utódszámot és visszatelepítésének hatékonyságát [8] .
A hajtástöredékekkel szaporodó növények például a fűz és az elodea . Az aktív szaporodás gumók , hagymák , gumók, gyökérkúpok segítségével történik . Az édesvízi békalencse rendkívül hatékonyan szaporodik a filokládokkal (levelekkel) [8] .
Egyes növényekben a vegetatív szaporítást mellékrügyek ( aspid officinalis , egyes magfajták stb.) segítségével végzik . A tigrisliliom leveleinek hónaljában a kékfű virágzata , a hagymás hagymás , apró vöröshagyma és csomók alakulnak ki - a metamorfizált hajtások kezdetei [8] .
Az erősen specializálódott diaszpórák egyes kökörcsinfajok (pl. Anemone flucciola ) rizóma hónaljrügyei, a tavaszi chistyak bimbógyökér gumói [8] . Kialakulásával nemcsak vese képződik, hanem gyökér is, amely a tartalék anyagok felhalmozódása miatt hipertrófiált. A májmoha marchantiában sajátos tenyésztestek találhatók, amelyek a talluszok speciális kinövésein fejlődnek ki . Sok lombos mohának is van speciális fiasítási szerkezete [9] .
A vegetatív diasporia külön típusa az élve születés, vagy a viviparia . Hamis élveszületés esetén az anyanövény vegetatív szervein miniatűr növények fejlődnek ki, amelyek mindegyik vegetatív szervvel rendelkeznek. Ilyen rügyek fejlődnek ki a bryophyllum és a Kalanchoe levelein, valamint néhány páfrányon (például a viviparous ossicles ). Valódi élve születéskor a magban lévő embrió közvetlenül az anyaegyeden csírázik , mint egyes mangrovefáknál , például a rhizophora - nál [10] .
A tavaszi chistyak ( Ranunculus ficaria ) rügygyökér gumói
Fiastestek a Marchantia polymorpha tallusán
Fiasítási rügyek gyökerekkel a Kalanchoe daigremontiana levelein
Liliom hagymás hagymák ( Lilium bulbiferum ) a levél hónaljában
Hagyma virágzatú hagymás kékfűben ( Poa bulbosa )
Teljesen kialakult palánta a rhizophora Rhizophora racemosa anyanövényén
A növények ivartalan szaporodását haploid spórák - aplanomeiospórák végzik . Speciális szervekben - sporangiumokban képződnek . Az algákban a legtöbb esetben a sporangiumok egysejtűek (csak egyes algákban a sporangiumok többsejtűek, de nem differenciálódnak szövetekké) [11] .
| Növényi generatív szervek: archegonium (fent) és antheridium (alul) |
A magasabb rendű növényekben a sporangiumok többsejtűek, sejtjeik differenciálódnak. A termékeny sejtek alkotják az archesporiumot , egy sporogén szövetet, míg a külső steril sejtek a védőfalat. Az archesporium külső sejtjeiből bélésréteg képződik - tapetum , amely szétterjedve periplasmodiumot képez . A benne található tápanyagokat spóraképzésre fordítják [11] .
Az Archesporium sejtek mitózissal osztódnak , sporocitákat hoznak létre , amelyek meiózissal osztódnak, spórák tetradjait alkotják [12] .
A spórákat két- vagy háromrétegű membrán borítja - sporoderma . A spórák könnyűek, citoplazmában gazdagok , nagy magjuk van , pro plasztidok ; a tartalék anyagokat gyakran a zsírok képviselik [13] .
A gametofiták ( növedékek ) spórákból fejlődnek ki [14] . Az izospórusos növényeknél minden spóra egyforma méretű. Ezt a jelenséget izospórának nevezik [15] . A heterosporia esetén különböző méretű spórák képződnek. A nagyobb spórákból ( megaspórák ) női gametofiták, a kisebbekből ( mikrospórák ) hímek keletkeznek; az ilyen növényeket heterospóráknak nevezik [16] .
Az ivaros szaporodás (vagy szaporodás) alapja a szexuális folyamat - a hím és női ivarsejtek fúziója. Az őket alkotó szervek - antheridia és archegonia - az ivaros nemzedékű növényeken - gametofitákon - fejlődnek ki. Az algákban (a characeae kivételével [17] ) egysejtűek, magasabb rendű növényekben mindig többsejtűek, mint a sporangiumok [14] .
Az antheridium belső termékeny sejtjei alkotják a hím ivarsejteket (spermiumokat) alkotó spermatogén szövetet. A tipikus érett archegonium kiterjedt hasból és keskeny nyakból áll, tele nyaki tubuláris sejtekkel . Az evolúció során a termékeny sejtek száma egyetlen tojásra csökkent . A megtermékenyítés belső, az archegonium hasában történik. Az így létrejövő zigóta a sporofita első sejtje [18] .
A fenti a növények ivaros szaporodásának legáltalánosabb jellemzője; ugyanakkor az egyes növénycsoportokban megvannak a maga lényeges jellemzői.