Размножение растений

Размножение растений
В жизненном цикле каждого растения, имеющего половое размножение, существует смена ядерных фаз — гаплоидной и диплоидной. Переход от гаплоидного состояния к диплоидному происходит в результате полового процесса при образовании зиготы; от диплоидного к гаплоидному — в результате мейоза обычно при спорообразовании. Оплодотворение и мейоз взаимосвязаны, это две стороны жизненного процесса, поддерживающие постоянство числа хромосом.
Соотношение гаплоидной и диплоидной фаз варьирует у разных групп. У всех грибов и ряда водорослей зигота — единственная диплоидная клетка; она сразу же делится мейотически, восстанавливая гаплоидное состояние организма.
У высших растений и ряда водорослей происходит чередование поколений — бесполого (спорофита) и полового (гаметофита). На диплоидном спорофите за счет мейотического деления образуются гаплоидные споры. Из споры развивается гаплоидный гаметофит, производящий гаплоидные гаметы. При их слиянии в зиготе вос-станавливается набор хромосом. Из зиготы вновь развивается диплоидный спорофит..

Семена покрытосеменных растений делят на четыре морфологических типа в зависимости от локализации (местоположения) в них запасных питательных веществ. 
Семена с эндоспермом и периспермом. Такие семена характерны для представителей семейств Имбирные, Кувшинковые, Перечные. Это наиболее примитивный и редко встречающийся тип семян.
Семена с эндоспермом. Это наиболее распространенный тип семян — встречаются у 70% покрытосеменных растений, в том числе у маковых, мятликовых, пасленовых, сельдерейных и др.
Семена с периспермом. Запасные вещества в семени откладываются только в перисперме — эндосперм не развивается. Встречаются в семействах Гвоздичные и Маревые.

Строение семян злаков

Зерновка пшеницы относится к семенам с эндоспермом. Зерновка пшеницы это плод. Зерновка пшеницы состоит из семени, которое покрыто околоплодником, зародыша и эндосперма(запасающей ткани). Околоплодник плотно срастается с семенной кожурой, так что разделить их невозможно. Зародыш пшеницы имеет только одну семядолю, зародышевые корешок, стебелек и почечку. Питательные вещества находятся в эндосперме, который прилегает к зародышу с одной стороны.
Зерновка злаков состоит из оболочек, эндосперма и зародыша. Определенный интерес в хранении представляют оболочки зерновок, которые защищают эндосперм и зародыш от механических повреждений, высыхания, проникновения влаги и микроорганизмов, вызывающих порчу зерна. Они содержат практически неусвояемые для организма человека вещества, причем в плодовой оболочке содержится больше клетчатки и гемицеллюлоз, в семенной оболочке − пентазанов. Под семенной оболочкой зерновки пшеницы находится алейроновый слой, составляющий 9% массы зерновки. Он состоит из толстостенных клеток, содержащих белки, липиды, биологически активные вещества (витамины, ферменты). Алейроновый слой также выполняет защитную роль по отношению к эндосперму. Доля эндосперма, состоящего из крупных клеток разной формы, наполненных крахмальными зернами и белками, без алейронового слоя составляет 80%. Именно ради эндосперма, с концентрированными в нем запасными веществами, выращивают и хранят зерновки злаков до переработки в продукты питания. Сохранение питательных веществ эндосперма, без излишних потерь сухих веществ на дыхание и тем более изменения биохимического состава, повреждения микрофлорой и т.д., и входит в основную задачу хранения.
Зародыш– зачаток нового растения, который состоит из клеток, способных активно делиться. Органы зародыша: щиток, эпибласт, колеоптиле, главная почка (апекс), зачаточные корешки, колеориза.
В нижней части зародыша находятся зародышевые корешки, выше располагается первичный стебель с зачаточными листьями. Зародыш составляет у пшеницы, ржи, ячменя 2,0-2,5%, у овса 3,0-3,5% и у кукурузы 10% массы зерновки. Зерна с оврежденными зародышами обычно всходов не дают.
Около зародыша размещается щиток – семядольный лист (одна семядоля, поэтому злаки называют однодольными). Своей всасывающей стороной он прилегает к эндосперму, содержащему запас питательных веществ.
Эпибласт – рудимент второй семядоли.
Колеоптиле – второй видоизмененный лист в виде тонкого конусовидного прозрачного колпачка, прикрывающий и защищающий главную почку зародыша. В пазухе колеоптиле есть почка, способная превратиться в побег.
Главная почка зародыша (апекс) – это сильно укороченный стебелек с 3-4 настоящими зародышевыми листочками и соответствующими им узлами, междоузлиями и зачатками почек (у основания междоузлий), из которых впоследствии образуются побеги кущения. Верхушка (апекса) – конус нарастания, состоящий из недифференцированных клеток меристемы.
Зародышевые корни представлены главным корнем, расположенным ниже междоузлия щитка, и зачатками придаточных корней (в узлах зародышевых листьев). Каждый зародышевый корешок имеет чехлик. Кроме того, главный корешок покрыт колеоризой, которая сначала формируется заодно с чехликом главного корня, но впоследствии от него отделяется.
Эндосперм – хранилище запасных питательных веществ. По периферии под семенной оболочкой он имеет алейроновый слой клеток, богатых белком и ферментами, а под ними располагаются мучнистые ткани (80-85% массы зерновки), состоящие из крупных клеток, заполненных крахмальными зернами, в промежутках между которыми находятся белковые вещества.
Алейроновый слой, как правило, состоит из одного ряда клеток кубической формы (у ячменя - 3-5 рядов), содержащих темно-желтые алейроновые зерна размером ОД-25 мкм, в которых откладываются запасные белки (проламины и глютелины). В алейроновом слое также локализирована часть белков альбумин-глобулинового типа.
Мучнистая часть  эндосперма состоит из клеток, заполненных крахмальными зернами величиной 5-50 мкм, в промежутках между которыми находятся белковые гранулы более мелких размеров по сравнению с алейроновым слоем. Если белковые гранулы заполняют все пространство между крахмальными зернами, зерновка становится стекловидной, если же белка мало, а между крупными крахмальными зернами размещаются мелкие, то консистенция зерна - мучнистая. Размеры и строение крахмальных зерен у разных видов и даже сортов злаковых хлебов имеют определенную специфику и могут использоваться как диагностический признак. 

На первых этапах развития проросток питается органическими веществами, запасенными в семени, т. е. гетеротрофно. С появле­нием первого срединного листа проросток превращается в расте­ние, которое начинает самостоятельно синтезировать органичес­кие вещества. Однако некоторое время оно еще продолжает пользо­ваться запасами семени, т. е. питание его на этом этапе смешанное. И только позже оно полностью переходит к автотрофному пита­нию, свойственному зеленым растениям.
Проросток — растение, находящее в одной из начальных стадий онтогенеза, в период с момента прорастания семени (то есть с момента, когда развивающийся зародыш пробивает семенную кожуру) до момента развёртывания листа главного побега (побега, развивающегося из зародышевой почечки)
ри прорастании семени формируетсяпроросток. Первым начинает рост зародышевый корешок, из которого образуется главный корень. Затем начинает расти побег, вынося на поверхность верхушечную почку и, у некоторых растений, семядоли. Границу между корнем и стеблем называюткорневой шейкой. Участок стебля между корневой шейкой и семядолями называютгипокотилем, а участок стебля между семядолями и первым настоящим листом –эпикотилем. Первые листья проростка – ювенильные листья – у многих растений отличаются по форме от листьев взрослого растения.

Подземное прорастание (семена и стадии прорастания):
а — кукуруза: 1 — щиток; 2 — эндосперм; 3 — перикарпий; 4, 8, 9,10 — колеоптиль; 5 — почечка; 6 — корешок; 7, 13 — колеориза; 11 — придаточные корни; 12 — главный корень; б —горох: 1 — микропиле; 2 — рубчик; 3 — эпикотиль; 4 — семенная кожура; 5 — молодой побег; 6 — боковые
корни; 7 — семядоли, гипокотиль

У фасоли семена крупные, одна из сторон семени выпуклая, другая вогнутая. Снаружи семя покрыто блестящей гладкой семенной кожурой, она защищает семя от чрезмерного высыхания и механических повреждений. Кожура может иметь разную окраску. На вогнутой стороне семени виден рубчик – след от семяножки, посредством которой семя соединялось с околоплодником. Под семенной кожурой обнаружится зародыш. Он состоит из двух семядолей и расположенных между ними корешка, стебелька и почечки.
В крупных и толстых семядолях содержится запас питательных веществ. Строение семян гороха и других растений такое же, но, например, у дикой редьки и пастушьей сумки запас питательных веществ находится не только в семядолях, но и в других частях зародыша – корешке и стебле ниже семядолей, а почечка еще не развита. Цветковые растения, зародыши которых имеют две семядоли, называют двудольными, например дуб, яблоня морковь, астра, тыква, подсолнечник, лютик, мак и другие. Однако не у всех двудольных семена имеют такое строение, как у фасоли или у пастушьей сумки. У лютика и фиалки небольшой зародыш окружен эндоспермом – особыми клетками, в которых содержится запас питательных веществ. Поэтому семенная кожура, тоже состоящая из клеток, окружает не зародыш, а эндосперм.

Проросток фасолиформируетсяв результате надземного прорастания, в ходе которого семядоли выносятся на дневную поверхность. Это связано со значительным ростом гипокотиля, который изначально изгибается в виде петли, а, затем выпрямляется и выталкивает семядоли, которые на свету зеленеют и переходят к фотосинтезу. Сформированный проросток характеризуется наличием комбинированной корневой системы, стебля, состоящего из гипо- и эпикотиля, на верхушке которого находится почка, фотосинтезирующих семядолей и формирующихся первых настоящих листьев.

Надземное прорастание (семена и стадии прорастания):
а — фасоль: 1, 10 — семядоли; 2, 7 — семенная кожура; 3 — почечка; 4, 8, 13 — гипокотиль; 5 — микропиле; 6 — рубчик; 9 — лист; 11 — эпикотиль; 12 — засохшие семядоли; 14 — боковые корни; 15 — главный корень; б — клещевина: 1,10 —семядоли; 2, 7 — эндосперм; 3, 8 — семенная кожура, 4, 12 — гипокотиль; 5 — апекс побега; 6 — апекс корня; 9 —лист; 11 — эпикотиль; 13 —боковые корни; 14 — главный корень; в — лук: 1, 3,12 — семенная кожура; 2, 8,11 — семядоля; 4 — апекс побега; 5 — гипокотиль; 6 — эндосперм; 7— апекс корня; 9 — лист; 10 — первый лист; 13 — главный корень; 14 — луковица; 15 — придаточные корни но сомкнутыми низовыми листьями. 

Контрольные вопросы по теме: «Размножение растений. Строение семян и проростков».
1, Что такое полярность органов растений?
2, Какие типы симметрии характерны для органов растений?
3, На чем основана классификация семян и почему она считается искусственной?
4, Каково строение семени фасоли?
5, Как устроение зародыш пшеницы?
6, Из чего образуется семя?
7, Какую функцию выполняют семядоли семени фасоли?
8, Что такое колеоптиль, колеориза, эпибласт?
9, Какую роль играет щиток семени пшеницы?
10, В какой части семени пшеницы находится запасной белок?
11, Что такое эндосперм?
12, Что такое перисперм?
13, Какой орган трогается в рост первым при прорастании семян?
14, Что такое корневая шейка?
15, Какие части стебля называют гипокотилем и эпикотилем?
16, Какова функция колеоптиля при прорастании?
17, Какие типы размножения вам известны?
18, В чем суть полового процесса размножения растений?
19, Чем отличается половое размножение от бесполого и вегетативного?
20, Почему у растений так хорошо выражена способность к вегетативному размножению?
21, Какие виды вегетативного размножения существуют?
22, Что такое спора?
23, Чем отличается спора от зооспоры?
24, Что такое спорофит и гаметофит?
25, Какие растения называются разноспоровыми и равноспоровыми?
26, В каких органах растения развиваются споры?
27, Какой набор хромосом имеют споры высших растений?
28, Какие типы полового процесса существуют?
29, Что такое архегонии и антеридии?
30, Что такое оогонии, и чем они отличаются от архегониев?
31, В чем суть бесполого размножения растений?
32, Какой тип полового процесса эволюционно наиболее прогрессивный?
33, Что образуется в результате мейоза у растений?
34, Какие растения называются разноспоровыми и равноспоровыми?
35, Что означает понятие «редукционное деление»?
36, Что образуется при прорастании споры?
37, Что такое спорогенная ткань?
38, Что такое оплодотворение?
39, Какие преимущества дает растениям способность размножаться вегетативно?
40, Почему моховидные рассматривают как отдельную ветвь эволюции высших растений?