Содержание
10.Микроспорогенез и макроспорогенез, микрогаметогенез и макрогаметогенез у покрытосеменных растений.
Микроспорогенез
— процесс образования микроспор в
микроспорангиях (гнездах пыльника). Из
материнской клетки (2п) образуется 4
гаплоидные микроспоры (п), каждая из
которых быстро обособляется.
Микрогаметогенез — процесс образования
мужского гаметофита из микроспоры.
Сначала формируется пыльцевое зерно
путем митотического деления. Пыльцевое
зерно состоит из двух клеток — генеративной
(из нее позже образуется два спермия) и
вегетативной (принимает участие в
образовании пыльцевой трубки). Сверху
оно покрыто двухслойной оболочкой.
Мегаспорогенез —
процесс формирования мегаспор. Он
происходит в нуцеллусе семязачатка.
Нуцеллус (ядро) — центральная часть,
которая является мегаспорангием. Из
материнской клетки (2п) образуется путем
мейоза 4 мегаспоры (п). Три растворяются,
а одна дает начало зародышевому мешку
(женскому гаметофиту). Мегагаметогенез
— образование женского гаметофита.
Мегаспора разрастается, дальше происходит
ее трехкратное митотическое деление и
образуется восемь ядер. На микропилярном
полюсе располагаются яйцеклетка (п) и
2 клетки-спутницы (синергиды). На
противоположном полюсе образуется
группа из тех клеток — антипод. В центре
зародышевого мешка располагается
центральное ядро (2п).
После опыления
(переноса пыльцы с тычинок на рыльце
пестика) происходит образование пыльцевой
трубки, по мере роста которой спермин
двигаются к зародышевому мешку, куда
трубка врастает через микропиле. После
проникновения в него кончик трубки
разрывается, и спермии попадают внутрь
зародышевого мешка. Один из спермиев
сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу
(2п), а второй — с центральным ядром,
образуя триплоидное ядро, из которого
формируется эндосперм (питательная
ткань зародыша). Синергиды и антиподы
растворяются
Особенности:
1.Тщательный подбор
родителей, которые должны различаться
по 1-ой, 2-ум, 3-м и т. п. парам альтернативных
(контрастных) стабильных признаков.
2.Строгий (точный)
количественный учет закономерностей
наследования признаков среди гибридов.
3. Индивидуальная
оценка каждого потомства (от 2-х родителей)
в ряду поколений.
Основные понятия:
Ген — функционально
неделимая единица генетического
материала, участок молекулы ДНК,
кодирующий первичную структуру
полипептида, молекулы транспортной или
рибосомной РНК.
Генотип —
совокупность генов данного организма.
Гено́м — совокупность
наследственного материала, заключенного
в гаплоидном наборе хромосом клеток
данного вида организмов.
Фенотип —
совокупность внешних и внутренних
признаков организма, приобретённых в
результате онтогенеза (индивидуального
развития).
Локус — местоположение
гена в хромосоме.
Аллельные гены —
гены, расположенные в идентичных локусах
гомологичных хромосом.
Гомозигота —
организм, имеющий аллельные гены одной
молекулярной формы.
Гетерозигота —
организм, имеющий аллельные гены разной
молекулярной формы; в этом случае один
из генов является доминантным, другой
— рецессивным.
Рецессивный ген
— аллель, определяющий развитие признака
только в гомозиготном состоянии; такой
признак будет называться рецессивным.
Доминантный ген
— аллель, определяющий развитие признака
не только в гомозиготном, но и в
гетерозиготном состоянии; такой признак
будет называться доминантным.
Макроспорогенез и макрогаметогенез. Оплодотворение. — Студопедия
Поделись
У высших растений и животных основная часть жизни происходит в диплоидном 2n состоянии, а короткий промежуток – в гаплоидном состоянии (n). Это явление называется сменой поколений.
Диплоидное растение называется спорофитом, оно образует в генеративных органах гаплоидные споры. Процесс формирования спор называется спорогенезом, в его ходе происходит мейотическое деление материнских клеток спор.
Процесс образования спор в семяпочках завязи называется макроспорогенезом. Характерно, что из четырех гаплоидных клеток, образующихся после мейоза, остается живой только одна, но она содержит большое количество цитоплазмы.
Процесс образования спор в спорогенной ткани пыльников называется микроспорогенезом. При этом образуются 4 гаплоидных микроспоры.
Гаплоидные споры являются первой стадией жизни гаметофитов (женского и мужского), при их развитии формируются зрелые гаметы – яйцеклетка и спермии.
Изучите образование мужского гаметофита, в результате которого появляется зрелое пыльцевое зерно. Обратите внимание, что все ядра пыльцевого зерна гаплоидные, но имеют разное функциональное значение – участвуют в оплодотворение (спермии) или обеспечивают рост пыльцевой трубки (вегетативное ядро или клетка).
Рассмотрите развитие наиболее типичного для покрытосеменных растений женского гаметофита (Polygonum – типа), его результатом является 8-ядерный зародышевый мешок. Все ядра имеют гаплоидный набор хромосом, но разные генетические и физиологические функции. Ядро яйцеклетки участвует в образовании зародыша, ядра центральных клеток – в образовании эндосперма.
Обратите внимание на особенности развития гаметофита у голосеменных растений.
У хвойных растений на ранних стадиях жизни макрогаметофита может происходить много делений и образовываться большое количество ядер (до 256 ядер у кипарисовых). В результате в одном гаметофите способны формироваться несколько архегониев. Центральная клетка архегония дает начало яйцеклетке.
Установлены различия в оплодотворении у цветковых и голосеменных растений. Для цветковых характерна пыльца с двумя спермиями, один из которых сливается с яйцеклеткой и дает начало зародышу, а второй сливается с центральными ядрами зародышевого мешка и обеспечивает развитие триплоидного (3n) эндосперма. Это явление называется двойным оплодотворением.
У ряда хвойных растений один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку, а второй погибает. Поэтому эндосперм голосеменных развивается из клеток женского гаметофита, он состоит из гаплоидных клеток. У хвойных при оплодотворении нескольких архегониев одного гаметофита образуется несколько зародышей. Это явление называют полиэмбрионией.
Обратите внимание на то, что нарушение процессов мейоза, развития гаметофитов и зародышей приводит к появлению нежизнеспособной пыльцы или семян.
Это явление может быть обусловлено как отрицательным влиянием среды, так и группой генов, снижающих жизнеспособность растений. Эта группа генов называется генетическим грузом. Генетический груз необходимо учитывать при семеноводстве растений, создании элитных насаждений, а также при поддержании популяций отдельных видов.
Литература: [1- с. 93-107]; [3 — с.20-25].
Вопросы для самопроверки
1. Назовите основные компоненты растительной клетки.
2. Каковы особенности строения и основные функции пластид, митохондрий, эндоплазматического ретикулума, аппарата Гольджи, вакуолей?
3. Сформулируйте теорию симбиотического происхождения эукариотической клетки.
4. Опишите строение ядра и хромосом, их морфологию и биологическое значение. Что такое кариотип и идиограмма?
5. Назовите периоды клеточного цикла. В чем заключается смысл отдельных стадий?
6. Опишите фазы митоза. В чем его биологический смысл?
7. Опишите процесс мейоза.
На каких стадиях происходит редукция хромосом, их случайное рапределение к полюсам и кроссинтговер?
8. В чем основное биологическое значение мейоза?
9. Как происходит формирование мужского гаметофита?
10. Опишите, как формируется зародышевый мешок Polygonum – типа?
11. В чем сущность процесса двойного оплодотворения у растений?
12. Каковы особенности формирования зародышевого мешка и оплодотворения у голосеменных?
13. Что такое полиэмбриония в семенах хвойных растений?
14. Дайте определение понятию генетического груза. В чем он проявляется?
Микрогаметогенез
Введение
Микрогаметогенез – это процесс, посредством которого микрогаметофит развивается от пыльцевого зерна до трехклеточной стадии развития растений. Это происходит у цветковых растений с материнской клеткой микроспор внутри пыльника растения.
Когда микрогаметофит впервые появляется из пыльцевого зерна, видны четыре набора фертильных клеток, известных как спорогенные клетки.
Эти клетки окружены стерильной клеточной стенкой, называемой тапетумом, которая снабжает клетку питанием и в конечном итоге становится клеточной стенкой пыльцевого зерна. Эти группы спорогенных клеток в конечном итоге созревают в материнские клетки диплоидных микроспор. Эти материнские клетки микроспор, также известные как микроспороциты, проходят мейоз и делятся на четыре гаплоидных клетки микроспор.
Эти новые клетки микроспор затем подвергаются митозу, что приводит к образованию трубчатой клетки и генеративной клетки. Затем генеративная клетка проходит митоз во второй раз, образуя две мужские гаметы, также известные как сперматозоиды.
Микрогаметогенез
Микрогаметогенез относится к событиям, происходящим во время превращения одноклеточных микроспор в зрелые микрогаметофиты, содержащие гаметы. Эта фаза начинается с расширения микроспоры, что обычно связано с образованием одной большой вакуоли. Ядро микроспоры смещается в эксцентричное положение относительно стенки микроспоры в результате вакуолизации.
В этом положении ядро проходит I митоз пыльцы, в результате которого образуются две неравные клетки, большая вегетативная клетка и малая генеративная клетка, каждая с гаплоидным ядром. Затем генеративная клетка отделяется от стенки пыльцевого зерна и поглощается вегетативной клеткой, в результате чего образуется уникальная структура «клетка внутри клетки».
Гаметогенез: образование мужских гамет
У покрытосеменных гаметогенез приводит к образованию мужских гамет в две стадии:
Микроспорогенез
Микрогаметогенез
Андроцей растения состоит из тычинок, нитей и пыльников. В пыльниках находятся пыльцевые зерна, несущие мужские гаметы. Пыльник анатомически разделен на доли, которые далее делятся на камеры, известные как микроспорангии.
В этих микроспорангиях можно найти пыльцу.
Пыльцевые мешочки — другое название микроспорангиев. Говорят, что пыльцевой мешок развивается из родительской клетки, известной как археспориальная клетка. Эта археспориальная клетка делится на два слоя: внешний и внутренний. Спорогенная ткань или клетка, формирующая материнскую клетку пыльцы, образована внутренним слоем.
Эта спорогенная ткань окружена слоем тапетума, который питает материнскую клетку пыльцы или микроспор, обнаруженную в спорогенной ткани. Материнская клетка микроспоры диплоидна и делится мейотически с образованием гаплоидных микроспор или пыльцы. Это описание процесса микроспорогенеза.
Пыльцевое зерно представляет собой гаплоидную клетку с двумя слоями: наружным слоем экзины, происходящим из тапетума, и внутренним слоем, называемым интиной. За исключением небольшого участка, где после опыления появляется пыльцевая трубка, экзина присутствует по всему пыльцевому зерну. Пора зародыша — это название, данное этой небольшой части.
Пыльцевое зерно делится на две половины: маленькое генеративное ядро и большее вегетативное ядро.
Генеративная клетка образует два мужских ядра, тогда как вегетативная клетка образует пыльцевую трубку. Это объясняет процесс микрогаметогенеза.
Гаметогенез: образование женских гамет
Женский гаметогенез, как и мужской, протекает у покрытосеменных в две стадии:
Мегаспорогенез
Мегагаметогенез
У самок термин «мега-» используется вместо «микро-», поскольку считается, что женские гаметы крупнее мужских.
Семяпочки находятся в нескольких долях яичника. Клетка внутри семязачатка развивается в материнскую клетку мегаспоры. Материнская клетка мегаспоры диплоидна. Эта материнская клетка мегаспоры проходит мейоз с образованием четырех гаплоидных мегаспор. Три из четырех мегаспор дегенерируют, оставляя только одну мегаспору в каждой семязачатке. Это называется мегаспорогенезом.
Это ядро мегаспоры сейчас делится митотически, образуя восемь ядер. Шесть из восьми ядер мигрируют к противоположным полюсам (по 3 на каждый), а оставшиеся два ядра остаются в центре. Полярные ядра — это ядра, которые остаются в центре. Вторичное ядро образуется, когда эти полярные ядра сливаются. Мегаспора развивается в зародышевый мешок. Мегагаметогенез относится ко всему процессу.
Заключение
Микрогаметогенез – это процесс, посредством которого микрогаметофит развивается от пыльцевого зерна до трехклеточной стадии развития растений. Эти клетки окружены стерильной клеточной стенкой, называемой тапетумом, которая снабжает клетку питанием и в конечном итоге становится клеточной стенкой пыльцевого зерна. Ядро микроспоры смещается в эксцентричное положение относительно стенки микроспоры в результате вакуолизации. В этом положении ядро проходит пыльцевой митоз, в результате которого образуются две неравные клетки, большая вегетативная клетка и малая генеративная клетка, каждая с гаплоидным ядром.
Затем генеративная клетка отделяется от стенки пыльцевого зерна и поглощается вегетативной клеткой, в результате чего образуется уникальная клетка внутри клеточной структуры.
Разница между микроспорогенезом и микрогаметогенезом
Ключевое отличие — микроспорогенез
против микрогаметогенеза
Репродуктивной единицей покрытосеменных растений является цветок. Цветок состоит из двух репродуктивных единиц; андроцей и гинецей. Андроцей — это мужская репродуктивная единица, а гинецей — женская репродуктивная единица. Андроцей содержит пыльник и нить, а гинецей содержит рыльце, столбик и завязь. Микроспорогенез и микрогаметогенез происходят в пыльнике андроцея. Микроспорогенез – это процесс образования пыльцевых зерен (микроспор) из спорогенной ткани, а микрогаметогенез – это процесс образования мужских гамет из ядра генеративной клетки, находящегося внутри пыльцевого зерна, путем митоза. Это ключевое различие между микроспорогенезом и микрогаметогенезом.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Обзор и ключевые отличия
2. Что такое микроспорогенез
3. Что такое микрогаметогенез
4. Сходства между микроспорогенезом и микрогаметогенезом
5. Сравнение бок о бок – микроспорогенез и микрогаметогенез в табличной форме
6. Резюме
Что такое микроспорогенез?
Микроспорогенез – это процесс, происходящий во время размножения растений. Как правило, в ходе этого процесса внутри пыльцевого зерна развивается микрогаметофит. Это развитие происходит на трехклеточной стадии. Что касается цветковых растений; у покрытосеменных процесс микроспорогенеза протекает с участием материнской клетки микроспоры. Материнская клетка микроспоры находится в пыльнике цветка, который является одним из двух сегментов андроцея (мужской репродуктивной единицы цветка покрытосеменного).
При поперечном исследовании пыльник имеет две отчетливые доли. Каждая доля состоит из двух микроспорангиев (теков). Один пыльник состоит из 04 микроспорангиев.
В каждом микроспорангии 4 фертильных слоя клеток. Это (снаружи внутрь) эпидермис, эндотеций, средние слои и тапетум. Эти клетки известны как спорогенные клетки. Самый внешний слой, тапетум, состоит из стерильных клеток. Функция тапетума заключается в обеспечении питания развивающихся пыльцевых зерен.
Другие три типа спорогенных клеток, которые развиваются в материнские клетки микроспор, являются диплоидными (2n). Эти материнские клетки микроспор также называют микроспороцитами. Эти микроспороциты претерпевают мейотическое деление и становятся четырьмя (04) гаплоидными (n) микроспоровыми клетками. Трубчатая клетка и генеративная клетка развиваются в результате митотического деления этих гаплоидных клеток микроспор.
Что такое микрогаметогенез?
Микрогаметогенез – это процесс, при котором происходит прогрессивное развитие одноклеточных микроспор, в ходе которого они превращаются в зрелые микрогаметофиты, содержащие гаметы. Фаза развития микроспор проходит с началом размножения микроспоры.
На этой фазе внутри клетки микроспоры образуется одна крупная вакуоль. В результате образования вакуоли ядро микроспоры перемещается в эксцентричное положение. Смещение ядра происходит относительно стенки клетки микроспоры. В этом положении внутри клетки ядро подвергается митозу.
Рисунок 01: Микрогаметогенез как часть жизненного цикла покрытосеменных
Это митотическое деление называется митозом пыльцы I (первый митоз пыльцы). Здесь в результате этого деления образуются 4 разные клетки. Они включают две неравные клетки, малую генеративную клетку и большую вегетативную клетку. Эти клетки содержат гаплоидное ядро. Генеративная клетка отделяется от стенки пыльцевого зерна. Судьба генеративной клетки решается большой вегетативной клеткой, которая ее поглощает. Это приводит к развитию уникальной структуры, которая представляет собой клетку внутри клетки. Поглощенная генеративная клетка митотически делится. Это деление называют пыльцевым митозом II (второй пыльцевой митоз).
Результатом этого митотического деления является одна или две мужские гаметы.
Каковы сходства между микроспорогенезом и микрогаметогенезом?
- Процессы микроспорогенеза и микрогаметогенеза происходят внутри цветка покрытосеменного растения.
- Как микроспорогенез, так и микрогаметогенез включают образование гаплоидных клеток.
- В ходе микроспорогенеза и мегаспорогенеза образуются споры, дающие начало гаметофитам.
В чем разница между микроспорогенезом и микрогаметогенезом?
Микроспорогенез против микрогаметогенеза | |
| Микроспорогенез – процесс образования пыльцевых зерен (микроспор) из спорогенной ткани. | Микрогаметогенез – это процесс образования мужских гамет из ядра генеративной клетки, находящегося внутри пыльцевого зерна, посредством митоза. |
| Место разработки | |
Микроспорангий – это место, где происходит микроспорогенез. | Мегаспорангий – место, где происходит микрогаметогенез. |
| Функция | |
| Производство пыльцы является результатом микроспорогенеза. | Производство мужских гамет является результатом микрогаметогенеза. |
Резюме — Микроспорогенез
против микрогаметогенеза
Микроспорогенез — это процесс образования пыльцевых зерен (микроспор) из спорогенной ткани. Как правило, в ходе этого процесса внутри пыльцевого зерна развивается микрогаметофит. Это развитие происходит на трехклеточной стадии. Микрогаметогенез — это процесс, при котором происходит прогрессивное развитие одноклеточных микроспор, при котором они превращаются в зрелые микрогаметофиты, содержащие гаметы. Имеют место два типа митотических делений; митоз пыльцы I и митоз пыльцы II. Результатом митоза пыльцы I являются две неравные клетки, маленькая генеративная клетка и большая вегетативная клетка. Результатом пыльцевого митоза II является образование двух сперматозоидов.