Двойно торене в растенията

Двойното торене в растенията е от голямо биологично значение. Открит е от Навашин през 1898 г. След това ще разгледаме по-подробно как се среща двойно торене в растенията.

Биологично значение

Процесът на двойно торене насърчава активното развитие на хранителни тъкани. В тази връзка, яйцеклетката не съхранява материал за бъдещето. Това от своя страна обяснява бързото му развитие.

Схема за двойно торене

Накратко, явлението може да бъде описано по следния начин. Двойното оплождане при покритосеменните се състои в проникването на две сперматозоиди в яйчника. Човек се слива с яйцето. Това допринася за началото на развитието на диплоиден ембрион. Втората сперма се свързва с централната клетка. В резултат се образува триплоиден елемент. Ендоспермът се появява от тази клетка. Той е подхранващ материал за развиващия се ембрион.

Развитие на тръбата на прашец

Двойното оплождане на покритосеменните започва след образуването на силно редуцирано хаплоидно поколение. Представен е от гаметофити. Двойното оплождане на цъфтящите растения насърчава покълването на полени. Тя започва с набъбването на зърното и последващото образуване на поленова тръба. Тя пробива спородермата в най-тънката си част. Нарича се апертура. От върха на поленовата тръба се отделят специфични вещества. Те омекотяват тъканите на колоната и заклеймяват. Благодарение на това, те включват полен тръба. Когато се развива и расте, в нея преминават както сперматозоидите, така и ядрото от вегетативната клетка. В преобладаващата част от случаите, проникването на поленовата тръба в nucellus (мегаспорангия) се осъществява през микропил на яйцеклетката. Това рядко се прави по друг начин. След проникване в зародишната торба, поленовата тръба се счупва. В резултат на това цялото му съдържание се излива вътре. Двойното оплождане на цъфтящите растения продължава с образуването на диплоидна зигота. Това допринася за първата сперма. Вторият елемент е свързан с вторичното ядро, което се намира в централната част на ембрионалния сак. Образуваното триплоидно ядро ​​се трансформира в ендосперма.

Образуване на клетки: обща информация

Процесът на двойно торене на цъфтящи растения се извършва от специални зародишни клетки. Образуването им се осъществява в два етапа. Първият етап се нарича спорогенеза, а вторият е хематогенеза. В случай на образуване на мъжки клетки, тези етапи се наричат ​​микроспорогенеза и микрохематогенеза. При образуването на женски генитални елементи, префиксът се променя на "мега" (или "макро"). Спорогенезата се основава на мейоза. Това е процесът на образуване на хаплоидни елементи. Мейозата, както и сред представителите на фауната, се предшества от размножаването на клетките чрез митотични деления.

Производство на сперма

Първичното образуване на мъжки генитални елементи се извършва в специална тъкан на прашника. Нарича се аркипариал. В него, в резултат на митози, възниква образуването на многобройни елементи - клетките на майчиния прашец. След това влизат в мейоза. Поради две мейотични деления се образуват 4 хаплоидни микроспори. Известно време лежат наблизо, образувайки тетради. След това те се разпадат на поленови зърна - индивидуални микроспори. Всеки от формираните елементи започва да се покрива с две черупки: външната (exine) и вътрешната (intin). След това започва следващият етап - микрогаметогенеза. Тя, от своя страна, се състои от две митотични последователни деления. След първите две клетки се образуват: генеративни и вегетативни. Впоследствие, първият преминава друга дивизия. В резултат се образуват две мъжки клетки - сперматозоиди.

Макропорогенеза и мегаспорогенеза

В тъканите на яйцеклетките един или повече аркспориални елементи започват да се разделят. Те започват да растат бързо. Поради тази активност те стават значително по-големи от останалите клетки около тях в яйцето. Всеки елемент arpspore се подлага на разделяне чрез митоза един, два или повече пъти. В някои случаи клетката може веднага да се превърне в майка. Мейозата се появява вътре в нея. В резултат се образуват 4 хаплоидни клетки. Като правило, най-големият от тях започва да се развива, превръщайки се в зародишна торба. Трите остават постепенно изродени. На този етап е завършена макроспорогенезата, започва макрохематогенезата. По време на него възникват митотични деления (повечето покритосеменни имат три). Цитокинезата не придружава митозите. В резултат на три дивизии се образува ембрионална торбичка с осем ядра. Впоследствие те се изолират в независими клетки. Тези елементи се разпределят по определен начин от зародишната торба. Една от изолираните клетки, която всъщност е яйцеклетка, заедно с две други синергиди, се осъществява в микропила, в която се извършва проникването на сперматозоиди. В този процес синергистите играят много важна роля. Те съдържат ензими, които допринасят за разтварянето на мембраните на поленовите тръби. В противоположната страна на зародишната торбичка се намират останалите три клетки. Те се наричат ​​антиподи. С помощта на тези елементи, хранителните вещества се прехвърлят от яйцеклетките в зародишната торбичка. Останалите две клетки са разположени в централната част. Често те се сливат. В резултат на тяхната връзка се образува диплоидна централна клетка. След като двойното оплождане се осъществи и сперматозоидите проникнат в яйчника, един от тях, както е споменато по-горе, ще се слее с яйцеклетката.

Характеризира се с цветен прашец

Двойното торене е придружено от взаимодействието му със спорофитни тъкани. Това е доста специфично. Този процес се управлява от активността на химичните съединения. Установено е, че ако прашецът е измит дестилирана вода тя ще загуби способността си да покълне. Ако полученият разтвор е концентриран и след това преработен, той отново ще приключи. Развитието на поленовата тръба след покълването контролира тъканта на пестика. Например, при памука растежа му до яйцето отнема около 12-18 часа. Въпреки това, вече след 6 часа е напълно възможно да се определи до коя яйцеклетка ще тръгне поленната тръба. Това е разбираемо, защото в него започва разрушаването на синергията. Понастоящем не е установено как растението може да насочва развитието на тръбата в правилната посока и как синергистът научава за сближаването.

"Забрана" на самооценката

Често се наблюдава при цъфтящи растения. Това явление има свои характеристики. „Забраната” на самоопрашването се проявява във факта, че спорофитът „идентифицира” собствения си мъжки хематофит и не му позволява да участва в оплождането. В същото време, в някои случаи, покълването на собствения прашец не се появява на клеймото на пестика. Въпреки това, като правило, растежът на тръбата все още започва, но впоследствие спира. В резултат на това прашецът не достига до яйцето и в резултат на това не настъпва двойно торене. Дарвин е забелязал това явление. Така че, той е открил в иглика пролетни цветя две форми. Някои от тях бяха дълги стъбла с къси тичинки. Други са къси колони. В тях остатъците от тичинки бяха дълги. Растенията с късо стъбло се различават по големия прашец (два пъти повече, отколкото в други). В същото време клетките в папилите на стигмата са малки. Тези признаци се контролират от група от тъкани гени.

Рецепторите

Двойното торене е ефективно, когато прашецът се прехвърля от една форма в друга. За разпознаването на техните собствени елементи са отговорни специални рецепторни молекули. Те са комплексни съединения на въглехидрати с протеини. Установено е, че форми на диво зеле, които не произвеждат тези рецепторни молекули в тъканите на клеймото, могат да се самоопрашват. За нормалните растения, въглехидратните протеинови съединения се появяват в деня преди отварянето на цветето. Ако отворите пъпка и го обработите с вашия собствен прашец два дни преди цъфтенето, тогава ще се появи двойно торене. Ако това е направено в деня преди откриването, то няма да бъде.

алели

Заслужава да се отбележи, че в някои случаи "само-несъвместимостта" на цветен прашец в растенията се установява чрез серия от множество елементи на един ген. Това явление е подобно на несъвместимостта на тъканната трансплантация при животни. Такива алели са обозначени с буквата S. Броят на населението на тези елементи може да достигне десетки или дори стотици. Например, ако генотипът на растението за производство на яйца е s1s2, и произвежданият от полени s2s3, по време на кръстосано опрашване, покълването ще се отбележи само в 50% от частиците прах. Това ще бъдат тези, които носят алела s3. Ако има няколко десетки елемента, по-голямата част от полена ще поникне нормално по време на кръстосаното опрашване, докато самоопрашването е напълно предотвратено.

В заключение

За разлика от голосеменните, които се характеризират с развитието на достатъчно мощен хаплоиден ендосперм, независимо от оплождането, при покритосеменните тъкан се образува само в този единствен случай. Като се има предвид огромният брой поколения, по този начин се постигат значителни икономии на енергия. Повишаването на степента на плоидност на ендосперма, очевидно, допринася за по-бързото нарастване на тъканта в сравнение с диплоидните слоеве на спорофита.