Оплодотворение цветковых растений и типы зародышевых мешков

Оплодотворение цветковых растений и типы зародышевых мешков

Оплодотворение у цветковых растений

Цветковые растения характеризуются вариантом оплодотворения, происходящим в зародышевом мешке. Для понимания сути такого процесса, важно актуализировать особенности строения покрытосеменных растений.

Цветок — генеративный орган растения, который стоит на цветоножке и имеет цветоложе (верхняя расширенная часть). Все остальные части цветка располагаются именно на цветоложе. Это следующие части:

• чашелистики, которые вместе образуют чашечку;
• околоцветник, представляющий собой совокупность чашечки и венчика;
• лепестки. Основная их задача — привлекать внимание насекомых-опылителей. С помощью лепестков образуются различного цвета венчики с ярким запахом;
• тычинки. Они состоят из тычиночной нити и пыльника. В пыльнике происходит образование пыльцы, которая состоит из генеративной и вегетативной клеток;
• пестики, включающие завязь, столбик и рыльце. Внутри завязи пестика располагается семязачаток: в нем находится зародышевый мешок с семью клетками. Одна из таких клеток — это яйцеклетка, еще одна — центральная диплоидная клетка.

Где у цветковых растений развивается яйцеклетка?

У цветковых растений яйцеклетка формируется из гаплоидного ядра зародышевого мешка. Яйцеклетка — это клетка, которая образуется в завязи.

Что такое зародышевый мешок?

В пыльниках цветков образуются пыльцевые зерна — для них характерен гаплоидный набор хромосом. Ядро такого зерна имеет две части: генеративную и вегетативную. Когда зерно попадает на рыльце пестика, то прорастает. Его вегетативная часть служит базой для образования пыльцевой трубки — она спускается в столбик пестика и достигает завязи.

А с генеративной частью происходит еще одно деление, в результате которого образуются два спермия. Один спермий сливается с яйцеклеткой, а другой — с центральной клеткой. Как результат — происходит образование диплоидной зиготы и триплоидного эндосперма.

С. Г. Навашин был российским и советским цитологом и эмбриологом растений, профессором Киевского университета с 1894 года, основателем отдельной научной школы, а также академиком Российской академии наук (1918 год). Ученому удалось открыть новый механизм объединения генетической информации растений — это стало прорывов в его научной области.

Есть несколько процессов, которые составляют механизм двойного оплодотворения:

• в ходе реализации процесса опыления пыльца попадает на рыльце пестика;
• вегетативная клетка пыльцы прорастает в пыльцевую трубку, растет через столбик, со временем доходя до зародышевого мешка;
• происходит разделение генеративной клетки на два спермия, которые постепенно двигаются по пыльцевой трубке и проникают в зародышевый мешок;
• один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку — в итоге образуется диплоидная зигота. Позже из этой зиготы появляется зародыш;
• другой спермий отвечает за оплодотворение центральной диплоидной клетки — в итоге получается триплоидный эндосперм.

Эндосперм представляет собой оболочку зародыша цветкового растения, в которой находится определенный запас питательных веществ: она играет важную роль для правильного формирования зародыша при прорастании семени.

Основные виды зародышевых мешков

В зародышевом мешке есть тонкая плазматическая оболочка. Обычно мешок располагается в центре семяпочки: это обеспечивает высокую скорость обеспечения зародыша питательными веществами.

В комплексе запасных питательных веществ зародыша покрытосеменных растений можно выделить:

• жир;
• крахмал;
• аминокислоты;
• белки;
• аскорбиновую кислоту;
• окислительные ферменты;
• пектиновые вещества.

Для зародышевого мешка покрытосеменных растений характерен уникальный путь развития. Это качественно новое явление, встречающееся только у покрытосеменных растений: оно отличает их от других организмов.

У зародышевого мешка имеется большая полость, заполненная мелкозернистой цитоплазмой. Также в нем присутствует крупная вакуоль. Поэтому развивающееся из такого зародышевого мешка семя обеспечено лучшими, в сравнении с другими, условиями питания.

Зрелый зародышевый мешок подсолнечника отличается наличием 4-х антиподов: нижний развивается в гаустроий. Цитоплазма клеток аппарата яйцеклеток и центральных клеток характеризуется наличием различных капель жира.

Результатом последующих четырех делений станет образованный восьмиядерный зародыш с двумя полюсами.

Есть и моноспермические зародышевые мешки — они представлены четырех- и восьмиядерными зародышевыми мешками.

Нуцеллярная эмбриония — еще один вариант формирования зародышевого мешка. Развитие зародыша происходит из зародышевого мешка: из клеток нуцеллуса, расположенных рядом с зародышевым мешком. Наблюдается усиленное разрастание нуцеллуса и множественное его деление. В большинстве случаев у нуцеллярных зародышей нет подвеска. А так как они располагаются очень близко и давят друг на друга, то в некоторых случаях это приводит к нарушению симметрии и нормальной дифференциации.

Зародышевый мешок — прогрессивная черта, характерная покрытосеменным растениям. Благодаря ему защищается собственное семя начиная со стадии образования, закладываются основы дальнейшего эффективного роста и развития любого вида покрытосеменных растений.

Цветковые растения формируют эндосперм именно за счет зародышевого мешка. В эндосперме запасены необходимые цветковому растению питательные вещества. Наличие различных вариантов зародышевого мешка указывает на приспособляемость к меняющимся условиям среды и повышает эффективность существования любого представителя царства растения.