Reproducerea plantelor este un ansamblu de procese care duc la creșterea numărului de indivizi ai unei anumite specii ; plantele au asexuat , sexual și vegetativ (reproducția asexuată și sexuală sunt combinate în conceptul de reproducere generativă ). Studiul diferitelor aspecte ale reproducerii este subiectul biologiei reproductive [1] .
| Tip de reproducere | Baza genetică | Procesele de bază | Tipuri de diaspore (adică începuturile de noi indivizi) |
|---|---|---|---|
| Vegetativ | Se păstrează ploidia originală | Regenerare | Fragmente de organe vegetative, corpuri de puiet și muguri |
| Generativ: a) reproducere asexuată; b) reproducerea sexuata si reproducerea sexuala c) reproducerea semintelor |
Modificare dublă a ploidiei în timpul ciclului de viață | Meioză (asexuată) Proces sexual (sexual) |
Meiospori Gameți Semințe și fructe |
Reproducerea asexuată diferă de reproducerea vegetativă prin aceea că, în timpul reproducerii vegetative, individul fiică, identic genetic cu mama ( clona ), primește în mod necesar un fragment din organismul mamei, deoarece se formează din acesta [2] ; Acest lucru nu se întâmplă cu reproducerea asexuată.
Reproducerea generativă se bazează pe alternanța a două faze nucleare - haploid și diploid . Această alternanță se datorează a două procese alternative - fertilizarea și diviziunea de reducere (meioză). La plante, faza haploidă care formează gameții haploizi se numește gametofit , iar faza diploidă care formează sporii haploizi din care se dezvoltă gametofiții se numește sporofit . Sporofitul și gametofitul fie pot diferi unul de celălalt din punct de vedere morfologic ( ciclu de viață heteromorf ), fie pot avea aceeași structură ( ciclu de viață izomorf ) [3] .
Diferența dintre reproducerea sexuală și reproducerea sexuală este că, în primul caz, pe gametofit se formează un singur embrion sporofit, iar în al doilea, mai mulți. Majoritatea plantelor se reproduc sexual [3] .
În alge, reproducerea vegetativă se realizează în trei moduri principale:
La diatomee, reproducerea vegetativă constă în divizarea celulei mamă, fiecare celulă fiică moștenind una dintre valvele învelișului mamă, completând-o pe cea lipsă [5] . Unele alge brune pentru înmulțirea vegetativă sunt speciale ramuri scurte ușor rupte (genul Sphacelaria ) [6] . [4] are și ramuri de puiet .
Aproape toate plantele superioare sunt capabile de înmulțire vegetativă [2] . Acest lucru se datorează capacității lor mari de regenerare, care se bazează pe prezența meristemelor și pe capacitatea celulelor vii ale țesuturilor permanente de a se dediferenția [4] .
Există trei tipuri principale de înmulțire vegetativă:
Particularea constă în scindarea unei plante în fragmente - particule din cauza morții părții centrale a sistemului radicular și a bazei puternic lignificate a lăstarului ( caudex ) (deseori rizomii sunt și ei particule ). Particulele separate au tulpini și rădăcini și sunt capabile de existență independentă. De obicei, dar nu întotdeauna, particulele apar la plantele vechi [4] .
Particulația se găsește la unii arbuști și plante erbacee perene : pelin , durere de spate , luptător , larkspur , anemonă [4] .
SarmentationÎn timpul sarmentării, noi indivizi sunt separați de planta mamă după înrădăcinarea lor, adică trecerea la existența independentă [7] .
Sarmentarea include reproducerea prin stratificare (ramuri înrădăcinate separate de planta mamă), lăstarii înrădăcinați la noduri , stoloni , genele și mustața (genele, spre deosebire de mustață, au frunze bine dezvoltate ). În plus, rizomul poate lua parte la înmulțirea vegetativă după tipul de sarmentare (lăstarii noi formați din muguri de pe rizom prind rădăcini, iar rizomul moare între ei; acest lucru se întâmplă, de exemplu, în Ivan Chai ) și muguri de iernare - turioni . În cele din urmă, reproducerea prin urmașii rădăcinii este denumită sarmentare - lăstarii care s-au dezvoltat pe rădăcină dintr-un mugure anexal [7] .
Diasporia vegetativăLa diasporia vegetativă participă fragmente de lăstari, organe modificate, precum și diaspore specializate. Această metodă asigură cel mai mare număr de descendenți și eficiența relocarii acestuia [8] .
Exemple de plante care se reproduc prin fragmente de lăstari sunt salcia și elodea . Reproducerea activă are loc cu ajutorul tuberculilor , bulbilor , cormilor , conurilor de rădăcină. Linga de rață de apă dulce se reproduce extrem de eficient cu filoclade (frunde) [8] .
La unele plante, înmulțirea vegetativă se realizează cu ajutorul mugurilor anexați ( aspid officinalis , unele tipuri de miez etc.). În axilele frunzelor crinului de tigru se formează inflorescența bluegrassului , bulbozatul bulbos, ceapa mică și nodulii - începuturile lăstarilor metamorfozați [8] .
Diasporele foarte specializate sunt mugurii axilari rizomatoși ai unor specii de anemone (de exemplu, Anemone flucciola ), tuberculii cu rădăcină de muguri de chistyak de primăvară [8] . Odată cu formarea sa, nu se formează doar un rinichi, ci și o rădăcină, hipertrofiată din cauza acumulării de substanțe de rezervă. Corpuri de puiet deosebite sunt prezente în muşchiul hepatic marchantia , dezvoltându-se pe excrescenţe speciale ale talusului - coşuri de puiet. Mulți mușchi cu frunze au și structuri speciale de puiet [9] .
Un tip separat de diasporie vegetativă este nașterea vie sau viviparia . În cazul unei nașteri vii false , plantele miniaturale se dezvoltă pe organele vegetative ale plantei mamă, care au toate organele vegetative. Astfel de muguri se dezvoltă pe frunzele de bryophyllum și Kalanchoe , unele ferigi (de exemplu, osiculele vivipare ). La nașterea vie adevărată, embrionul conținut în sămânță germinează direct asupra individului mamă, ca la unii arbori de mangrove , de exemplu, rhizophora [10] .
Tuberculi cu rădăcină de muguri de chistyak de primăvară ( Ranunculus ficaria )
Corpi de puiet pe talusul Marchantia polymorpha
Muguri de puiet cu rădăcini pe frunze de Kalanchoe daigremontiana
Bulbi bulbosi de crin ( Lilium bulbiferum ) la axilele frunzelor
Bulbi în inflorescență bluegrass bulbos ( Poa bulbosa )
Răsad complet format pe planta mamă de rhizophora Rhizophora racemosa
Reproducerea asexuată a plantelor se realizează prin spori haploizi - aplanomeiospori . Se formează în organe speciale - sporangi . La alge, în cele mai multe cazuri, sporangiile sunt unicelulare (numai la unele alge, sporangiile sunt pluricelulare, dar nediferențiate în țesuturi) [11] .
| Organe generatoare ale plantelor: arhegonium (sus) și anteridiu (jos) |
La plantele superioare, sporangiile sunt pluricelulare, celulele lor sunt diferențiate. Celulele fertile alcătuiesc archesporium , un țesut sporogen, în timp ce celulele sterile exterioare alcătuiesc peretele protector. Din celulele exterioare ale arhesporiumului se formează un strat de căptușeală - tapetum , care, răspândindu-se, formează periplasmodium . Nutrienții conținuti în acesta sunt cheltuiți pentru formarea sporilor [11] .
Celulele arhesporium, divându- se prin mitoză , dau naștere la sporocite , care, prin divizarea prin meioză, formează tetrade de spori [12] .
Sporii sunt acoperiți cu o membrană cu două sau trei straturi - sporoderm . Sporii sunt usori, bogati in citoplasma , au nucleu mare , pro plastide ; substanțele de rezervă sunt adesea reprezentate de grăsimi [13] .
Gametofitele ( creșterile ) se dezvoltă din spori [14] . În cazul plantelor izospore, toți sporii au dimensiuni egale. Acest fenomen se numește isospore [15] . Cu heterosporia , se formează spori de diferite dimensiuni. Sporii mai mari ( megaspori ) dau naștere gametofiților feminini, iar cei mai mici ( microsporii ) celor masculini; astfel de plante se numesc heterosporoase [16] .
Baza reproducerii (sau reproducerii) sexuale este procesul sexual - fuziunea gameților masculini și feminini. Organele care le formează - anteridiile și arhegoniile - se dezvoltă pe plantele din generația sexuală - gametofitele. La alge (cu excepția characeelor [17] ) sunt unicelulare, la plantele superioare sunt întotdeauna pluricelulare, ca sporangiile [14] .
Celulele fertile interne ale anteridiului constituie țesutul spermatogen care formează gameții masculini (spermatozoizi). Arhegoniumul matur tipic constă dintr-un abdomen extins și un gât îngust umplut cu celule tubulare cervicale . În procesul de evoluție, numărul de celule fertile a fost redus la un singur ou . Fertilizarea este internă, în abdomenul arhegoniului. Zigotul rezultat este prima celulă a sporofitului [18] .
Mai sus este cea mai generală caracteristică a reproducerii sexuale a plantelor; în același timp, în grupuri individuale de plante are propriile sale caracteristici esențiale.