Оплодотворение и его значение. Оплодотворение растений это
Оплодотворение у растений: общие сведения
Оплодотворение у растений: общие сведения
Споры высших споровых растений , как правило, распространяются пассивно воздушными потоками. Изредка они могут незначительно перемещаться за счет гигроскопических движений прикрепленных к ним вытянутых клеток - элатер , как это наблюдается у спор хвощей .
Гаметофит всех высших растений , за исключением голосеменных и цветковых , ведет самостоятельный образ жизни. Для успешного развития спорам достаточно попасть в подходящие природные условия, где они прорастают, образуя гаметофит, на котором формируются архегонии и антеридии .
Оплодотворение у низших и части высших растений , например у папоротникообразных и мхов , происходит благодаря активному, реже пассивному, передвижению гамет в водной среде. Лишь семенные растения не связаны с этим фактором. Мужской гаметофит, редуцированный фактически до одной вегетативной клетки, обычно достигает места расположения женского гаметофита по воздуху, заключенный в пыльцевое зерно . Процесс этот, достигающий у цветковых растений нередко очень высокой специализации, называется опылением .
У голосеменных растений пыльца в подавляющем большинстве случаев разносится ветром. Их семязачатки , открыто расположенные на макроспорофиллах , к этому времени выделяют через микропилярный канал каплю клейкой жидкости. Ее поверхность и улавливает пыльцевые зерна . В дальнейшем микропилярная жидкость поглощается семязачатком и плавающая в ней пыльца втягивается внутрь, где и продолжает свое развитие.
Развитие мужского гаметофита и образование спермиев или сперматозоидов (у части голосеменных) сходно у голосеменных и покрытосеменных растений. Однако в первом случае формирование мужского гаметофита проходит значительно медленнее, так что с момента опыления до оплодотворения проходит 12-14 месяцев. Пыльцевая трубка , прокладывающая себе путь через микропиле , ткань нуцеллуса и шейку архегония , достигает в конце концов яйцеклетки и изливает в нее свое содержимое. При этом ядро одного из спермиев (или сперматозоидов ) сливается с ядром яйцеклетки, образуя диплоидную зиготу, а второе остается функционально пассивным и вскоре отмирает. Женский гаметофит образует специальную питательную запасающую ткань семени - эндосперм (у голосеменных он гаплоидный). Нуцеллус превращается в пленчатую оболочку эндосперма, а интегумент (или интегументы) формирует прочную деревянистую оболочку семени .
Семязачатки покрытосеменных скрыты в полости специфического образования - плодолистика . Мегаспорофилл в этом случае срастается своими сближающимися краями, и семязачатки, лежащие на его внутренней поверхности, оказываются заключенными в полость. Такой видоизмененный мегаспорофилл называется плодолистиком, или карпеллой . Нередко плодолистики срастаются, образуя завязь , которая может быть довольно сложно устроена. Один из участков плодолистика, или завязи, более или менее высоко специализирован и служит для улавливания и прорастания пыльцевых зерен . Это так называемое рыльце . Рыльце может иметь разветвленные доли, улавливающие волоски, и обычно липкую поверхность. Часто оно возвышается на специальном стебельке - столбике . Пыльцевые зерна, тем или иным образом попавшие на поверхность рыльца , прорастают.
При эволюции цветковых растений все большую и большую роль в перенесении пыльцы играли насекомые. Необходимость привлечения насекомых (и мелких птиц) как эффективных переносчиков пыльцы является одной из причин образования цветка.
Ссылки:
medbiol.ru
Искусственное оплодотворение растений
В последнее время обострился интерес к изучению механизмов половой репродукции у цветковых растений на качественно новом уровне [1, 2, 4, 11, 12, 14]. Разработанная техника получения изолированных жизнеспособных гамет позволяет осуществлять процесс искусственного оплодотворения растений in vitro. Для этого неподвижные гаметы приводят в контакт и создают условия для их слияния. Экспериментально определены необходимые значения рН, осмотического давления и состав питательной среды, окружающей гаметы в данный момент. К настоящему времени для кукурузы предложено несколько подходов к искусственному оплодотворению in vitro. Один из них связан с электрослиянием гамет. Гаметы собирают, переносят в микрокаплю 0,5 г маннитола под слоем минерального масла [5], погружают в эту каплю электроды и осуществляют слияние. Процент гамет, слившихся таким образом с образованием зиготы, составил 80%.
Е. Kranz et al. [6] получили регенерацию с зигот, образованных электрослиянием изолированных спермиев и яйцеклеток. Первому делению зиготы предшествовало неравномерное распределение органелл. Как и при in vivo оплодотворении, это деление было асимметричным и сопровождалось образованием малой и крупной вакуолизированных клеток. Регенерация растений проходила путем эмбриогенеза, иногда имела место полиэмбриония, были получены фертильные растения. Яйцеклетки, для которых произошел акт слияния с частотой 6% вступали в деление при высоких концентрациях 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (25, 30 и 40 мг / л). В ходе описанных выше экспериментов были получены и другие варианты продуктов. Е. Kranz et al. [68] удалось провести электрослияние спермиев синергид, центральной клетки и изолированных яйцеклеток из протопласта мезофильных клеток. Получены также слияние ядер двух яйцеклеток. При делении продукта такого объединения наблюдали аномальный цитокинез, вызванный полярностью яйцеклетки. Индуцировано также клеточное деление после слияния яйцеклетки кукурузы со спермиями растений родов Colt. Sorghum, Hordeum и Triticum. Такие гетерологические продукты давали микрокаллусы. Кроме того, отмечено клеточное деление продуктов объединения яйцеклетки и протопласта диплоидной соматической клетки кукурузы [7].
Кариогамия в центральной клетке зародышевого мешка с образованием первичного ядра эндосперма in vitro проходила в течение 120 минут после слияния клеток. На начальных этапах эндосперм развивался по пути ценоцита, что соответствует ядерному типу развития, характерному для кукурузы. Через 3-5 дней наступало клеткообразование, дальнейшее развитие эндосперма in vitro в целом соответствовал таковому на растении [8].
Еще одним возможным способом искусственного оплодотворения растений является микроинъекции сперматозоидов в женские клетки. Исследование окрашенных срезов показали, что мужские ядра появлялись в цитоплазме яйцеклетки или центральной клетки в 14% случаев, однако случаи контакта мужского и женского ядер были очень редкими [10].
Разработанная модель оплодотворения в искусственных условиях позволяет изучать экспрессию в период оплодотворения, раннего эмбриогенеза и эндоспермиогенеза как собственных генов [13], так и чужеродных. В целом для получения и изучения экспрессии чужеродных генов в гаметах и зиготах применяются два подхода [1]. Во-первых, это прямой перенос ДНК в эти клетки путем микроинъекций. Существенные преимущества использования яйцеклеток и зигот как мишеней для микроинъекций чужеродной ДНК были показаны в ряде публикаций. Считается, что в этом случае контроль за встраиванием можно осуществлять сразу же после микроинъекции в конкретной клетке, интересующий исследователя. Такой метод удобен для оценки активности промоторов в клетках-мишенях. Так после микроинъекций погруженных в агарозу зигот кукурузы с частотой 30% была получена транзиентная экспрессии гена gfp Aequorea Victoria, кодирующего синтез зеленого флюоресцирующего белка, под контролем 35S промотора [15]. N. Leduc et al. [9] получила транзиентную экспрессию после микроинъекций в зиготы кукурузы, изолированные через 24 часа после опыления, плазмидной ДНК, содержащей ген gus под контролем промотора Хинтона P3C4 кукурузы и двух регуляторных генов синтеза антоциана под контролем 35S промотора как репортерного. Транзиентная экспрессия репортерных генов наблюдалась в зиготах через 4 дня после инъекций с частотой 3,5%.
Система искусственного оплодотворения растений in vitro генетически трансформированных гамет и зигот позволяет изучать не только экспрессию трансгена в этих уникальных структурах, но и процессы транскрипции и трансляции в гаметах, зиготах, проэмбрио и молодых зародышах. Так, в исследованиях на мутантах было показано, что в период оплодотворения и раннего эмбриогенеза по-разному экспрессируются одни и те же гены, привнесенные женскими и мужскими гаметами. Даже успех развития зародыша и особенно эндосперма часто зависит от того, содержится ли тот или иной мутант аллель в яйцеклетке, центральной клетке или спермии [2]. К сожалению, сообщений о стабильной трансформации после микроинъекций в гаметы или зиготы кукурузы нет.
При втором подходе экспрессия трансгенов может быть изучена в гаметах и зиготах трансгенных растений, полученных после трансформации каллусной ткани. У трансгенной по гену gfp линии кукурузы, что дает яркую флюоресценцию в соматических клетках, данный ген экспрессируется в яйцеклетках, синергидах и центральных клетках, тогда как флюоресценция в трансгенных мужских гаметах не наблюдалось. При слиянии же нетрансгенных яйцеклеток с трансгенными спермиями транскрипция трансгена индуцировалась вскоре после оплодотворения и белок GFP детектировал в зиготах [15].
Список литературы
- Сатарова Т.Н. Искусственное оплодотворение у кукурузы и перспективы его использования // Вісник Дніпропетровського університету. Сер. Біологія. Екологія. – 2006. – №4. – С.172 – 176.
- Chaudhury A., Koltunow A., Payne T. etal. Control of early seed development // Ann. Rev. Cell. Dev. Biol. – 2001. – Vol.17. – P.677 – 699.
- Faure J.E., Digonnet C., Mol H., Matthys-Rochon E., Dumas C. In vitro pollination and fertilisation in maize (Zea mays L.): technical procedures and prospects for the dissection of the double fertilisation process // Plant Sci. – 1994. – V.104. – P.1 – 10.
- Guo F., Huang B.Q., Han Y., Zee S. Y. Fertilization in maize indeterminate gametophyte l mutant // Protoplasma. – 2004. – Vol.223. – P.111 – 120.
- Kranz E., Bautor J., Lörz H. In vitro fertilization of single isolated gametes of maize mediated by electrofusion // Sex. Plant Reprod. – 1991. – Vol.4. – P.12 – 16.
- Kranz E., Bautor J., Lörz H. In vitro fertilization with isolated, single gametes results in zygotic embryogenesis and fertile maize plants // Plant Cell. – 1993. – Vol.5. – P.739 – 746.
- Kranz E., Wiegen P., Lörz H. Early cytological events after induction of cell division in egg cells and zygote development following in vitro fertilization with angiosperm gametes // Plant J. – 1995. – Vol.9. – P.9 – 23.
- Kranz E., Wiegen P., Quarder H., Lörz H. Endosperm development after fusion of isolated, single maize sperm and central cells in vitro // Plant Cell. – 1998. – Vol.10. – P.511 – 542.
- Leduc N., Matthys-Rochon E., Rougier M. et al. Isolated maize zygotes mimic in vivo embryonic development and express microinjected genes when cultured in vitro // Dev. Biol. – 1996. – Vol.177. – P.190 – 203.
- Matthys-Rochon E., Mol R., Heizmann P., Dumas C. Isolation and microinjection of active sperm nuclei into egg cells and central cells of isolated maize embryo sacs // Zygote. – 1994. – V.2 – P.29 – 35.
- MengF., NiZ., Wu L., SunQ. Differential gene expression between cross-fertilized and self-fertilized kernels during theearlystagesof seed developmentinmaize// PlantScience(Oxford). – 2005. – Vol.168. – P.23 – 28.
- Okamoto T., Higuchi K., Shinkawa T. et al. Identification of major proteins in maize egg cells // Plant and Cell Physiology. – 2004. – Vol.45. – P.1406 – 1412.
- Okamoto T., Scholten S., Loerz H., Kranz E. Identification of genes that are up- or down-regulated in the apical or basal cell of maize two-celled embryos and monitoring their expression during zygote development by a cell manipulation and PCR-based approach // Plant and Cell Physiology. – 2005. – Vol.46. – P.332 – 338.
- Saze H., Scheid O. M., Paszkowski J. Maintenance of CpG methylation is essential for epigenetic inheritance during plant gametogenesis //Nature Genetics. – 2003. – Vol.34. – P.65 – 69.
- Scholten S., Kranz E. In vitro fertilization and expression of transgene in gametes and zygotes // Sex. Plant Reprod. – 2001. – Vol.14. – P.35 – 40.
Автор статьи и фото в статье: Ляпустина Е.В.
bio-x.ru
двойное оплодотворение - это... Что такое двойное оплодотворение?
процесс оплодотворения, происходящий у покрытосеменных растений, в котором принимают участие оба образующихся спермия. Один из них сливается с яйцеклеткой, второй – с центральной диплоидной клеткой зародышевого мешка. Открыто С. Г. Навашиным в конце XIX в.
Анатомия и морфология высших растений. Словарь терминов. — М.: Дрофа. Коровкин О.А.. 2007.
- гуттация
- двойной околоцветник
Смотреть что такое "двойное оплодотворение" в других словарях:
ДВОЙНОЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ — свойственно только цветковым растениям. При двойном оплодотворении один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а второй с центральной клеткой зародышевого мешка. Из оплодотворенной яйцеклетки развивается зародыш, из центральной клетки вторичный… … Большой Энциклопедический словарь
ДВОЙНОЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ — тип полового процесса, свойственный только цветковым растениям. Открыто в 1898 С. Г. Навашиным у лилейных. Д. о. заключается в том, что при формировании семени оплодотворяется не только яйцеклетка, но и центр, ядро зародышевого мешка. Из зиготы… … Биологический энциклопедический словарь
двойное оплодотворение — Тип полового процесса, характерный для цветковых растений: один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку, а другой (из той же пыльцевой трубки) оплодотворяет центральное ядро зародышевого мешка, в результате первого процесса образуется диплоидная… … Справочник технического переводчика
Двойное оплодотворение — половой процесс у покрытосеменных растений, при котором оплодотворяются как яйцеклетка, так и центральная клетка зародышевого мешка (См. Зародышевый мешок). Д. о. открыл русский учёный С. Г. Навашин в 1898 на 2 видах растений лилии… … Большая советская энциклопедия
двойное оплодотворение — свойственно только цветковым растениям. При двойном оплодотворении один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а второй с центральной клеткой зародышевого мешка. Из оплодотворённой яйцеклетки развивается зародыш, из центральной клетки вторичный… … Энциклопедический словарь
двойное оплодотворение — double fertilization двойное оплодотворение. Тип полового процесса, характерный для цветковых растений: один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку, а другой (из той же пыльцевой трубки <pollen tube>) оплодотворяет центральное ядро… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
ДВОЙНОЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ — свойственно только цветковым р ниям. При Д. о. один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а второй с центр. клеткой зародышевого мешка. Из оплодотворённой яйцеклетки развивается зародыш, из центр. клетки вторичный эндосперм семени, содержащий… … Естествознание. Энциклопедический словарь
ДВОЙНОЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ — половой процесс у покрытосеменных, заключающийся в слиянии одной мужской гаметы пыльценой трубки (спермия) с яйцеклеткой зародышевого мешка, а второй мужской гаметы с вторичным ядром зародышевого мешка … Словарь ботанических терминов
двойное оплодотворение по навашину — ЭМБРИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ ДВОЙНОЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ ПО НАВАШИНУ – слияние яйцеклетки и спермия с образованием зиготы (2п) и одновременное слияние другого спермия и двойного ядра с образованием первичного ядра эндосперма (3п). Характерная особенность всех … Общая эмбриология: Терминологический словарь
ОПЛОДОТВОРЕНИЕ — сингамия, слияние мужской половой клетки (сперматозоид, спермий) с женской (яйцо, яйцеклетка), приводящее к образованию зиготы, края даёт начало новому организму. Уживотных О. предшествует осеменение. В процессе О. осуществляются активация яйца,… … Биологический энциклопедический словарь
plant_anatomy.academic.ru
Оплодотворение - это... Что такое Оплодотворение?
Процессы, связанные с оплодотворением у саговниковых, настолько необычны, что их выявление, особенно открытие у них в конце прошлого века сперматозоидов, произвело среди специалистов настоящую сенсацию. Процессы эти проходят в следующей последовательности.
После опыления семязачатки начинают увеличиваться и скоро достигают размеров семени, хотя оплодотворение в них еще не произошло. Этот период, от опыления до оплодотворения, весьма длителен и занимает обычно полгода (так, у саговника завитого опыление происходит в декабре — январе, а оплодотворение — в мае — июне).
Микроспоры, попавшие с капелькой опылительной жидкости в пыльцевую камеру, прорастают. Экзина при этом лопается, и через разрыв прорастает, растягивая интину, клеткагаустория (рис. 168, 13). Она внедряется в стенку пыльцевой камеры и высасывает из ткани нуцеллуса питательные вещества (рис. 168, 13). Генеративная клетка в это время делится на две, и одна из образовавшихся клеток — сперматогенная — начинает усиленно расти. В ней и формируются, не сразу, а спустя несколько месяцев, мужские гаметы — сперматозоиды (рис. 168, 15).
В большинстве случаев образуются два сперматозоида. Однако у цератозамии иногда их образуются четыре. Микроцикас и в этом отношении является удивительным исключением: у него в одной проросшей микроспоре образуется не менее 16 (и до 22) сперматозоидов.
У саговниковых сперматозоиды являются самыми крупными мужскими гаметами, известными науке. У замии флоридской их длина достигает 325 мкм, и они видны даже невооруженным глазом.
Сперматозоиды саговниковых имеют кубаревидную форму и опоясаны от середины до переднего конца спиральной лентой блефаропласта — носителя коротких жгутиков, которых у каждого сперматозоида, например замии, примерно 20 тыс.
При электронно-микроскопическом изучении микроструктура этого локомоторного аппарата оказалась очень сложной, обеспечивающей не только поступательное, но и вращательное (эвгленоидное) движение сперматозоида.
К моменту оплодотворения разросшаяся сперматогенная клетка оказывается в непосредственной близости от входа в архегонии. Освободившимся из нее сперматозоидам остается «проплыть» в жидкости, которая излилась вместе с ними из сперматогенной клетки, лишь небольшое расстояние до архегония, в котором происходит слияние содержимого сперматозоида с яйцеклеткой (рис. 168, 17).
Таким образом, у саговниковых в едином процессе соединяются два механизма, один из которых — образование подвижного сперматозоида — свойствен далеким оплодотворявшимся с помощью воды предкам, а второй — формирование пыльцевой трубки (разрастающаяся сперматогенная клетка) — типичен для всех остальных стоящих выше на «эволюционной лестнице» семенных растений.
После оплодотворения зигота — первая клетка нового спорофита — приступает к делению. При этом, как и при прорастании мегаспоры, сначала идет свободное ядерное деление без образования клеточных перегородок. Число ядер в разросшейся зиготе может достигать нескольких сот и даже тысячи, когда, наконец, по прошествии значительного времени складывается многоклеточная структура так называемого предзародыша. В дальнейшем базальные клетки последнего путем многократных делений образуют все удлиняющийся подвесок (суспензор), проталкивающий предзародыш в запасающую ткань эндосперма. Суспензоры у саговниковых достигают иногда длины 5 см (у диоона съедобного даже до 7 см) и, таким образом, являются самыми длинными из всех известных у растений.
К моменту полного созревания семени и его опадения с материнского растения зародыш на конце длинного суснензора остается маленьким и недифференцированным и только на его конце намечаются небольшие выступы — зачатки будущих семядолей.
Жизнь растений: в 6-ти томах. — М.: Просвещение. Под редакцией А. Л. Тахтаджяна, главный редактор чл.-кор. АН СССР, проф. А.А. Федоров. 1974.
dic.academic.ru
двойное оплодотворение - это... Что такое двойное оплодотворение?
двойное оплодотворение Тип полового процесса, характерный для цветковых растений: один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку, а другой (из той же пыльцевой трубки) оплодотворяет центральное ядро зародышевого мешка, в результате первого процесса образуется диплоидная зигота, а в результате второго - триплоидный (иногда тетраплоидный или более высокоплоидный) эндосперм; Д.о. впервые описано С.Г. Навашиным в 1898.[Арефьев В.А., Лисовенко Л.А. Англо-русский толковый словарь генетических терминов 1995 407с.]
Справочник технического переводчика. – Интент. 2009-2013.
- двойное окно (в автотранспортных средствах)
- двойное остекление
Смотреть что такое "двойное оплодотворение" в других словарях:
ДВОЙНОЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ — свойственно только цветковым растениям. При двойном оплодотворении один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а второй с центральной клеткой зародышевого мешка. Из оплодотворенной яйцеклетки развивается зародыш, из центральной клетки вторичный… … Большой Энциклопедический словарь
ДВОЙНОЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ — тип полового процесса, свойственный только цветковым растениям. Открыто в 1898 С. Г. Навашиным у лилейных. Д. о. заключается в том, что при формировании семени оплодотворяется не только яйцеклетка, но и центр, ядро зародышевого мешка. Из зиготы… … Биологический энциклопедический словарь
Двойное оплодотворение — половой процесс у покрытосеменных растений, при котором оплодотворяются как яйцеклетка, так и центральная клетка зародышевого мешка (См. Зародышевый мешок). Д. о. открыл русский учёный С. Г. Навашин в 1898 на 2 видах растений лилии… … Большая советская энциклопедия
двойное оплодотворение — свойственно только цветковым растениям. При двойном оплодотворении один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а второй с центральной клеткой зародышевого мешка. Из оплодотворённой яйцеклетки развивается зародыш, из центральной клетки вторичный… … Энциклопедический словарь
двойное оплодотворение — double fertilization двойное оплодотворение. Тип полового процесса, характерный для цветковых растений: один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку, а другой (из той же пыльцевой трубки <pollen tube>) оплодотворяет центральное ядро… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
ДВОЙНОЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ — свойственно только цветковым р ниям. При Д. о. один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а второй с центр. клеткой зародышевого мешка. Из оплодотворённой яйцеклетки развивается зародыш, из центр. клетки вторичный эндосперм семени, содержащий… … Естествознание. Энциклопедический словарь
двойное оплодотворение — процесс оплодотворения, происходящий у покрытосеменных растений, в котором принимают участие оба образующихся спермия. Один из них сливается с яйцеклеткой, второй – с центральной диплоидной клеткой зародышевого мешка. Открыто С. Г. Навашиным в… … Анатомия и морфология растений
ДВОЙНОЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ — половой процесс у покрытосеменных, заключающийся в слиянии одной мужской гаметы пыльценой трубки (спермия) с яйцеклеткой зародышевого мешка, а второй мужской гаметы с вторичным ядром зародышевого мешка … Словарь ботанических терминов
двойное оплодотворение по навашину — ЭМБРИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ ДВОЙНОЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ ПО НАВАШИНУ – слияние яйцеклетки и спермия с образованием зиготы (2п) и одновременное слияние другого спермия и двойного ядра с образованием первичного ядра эндосперма (3п). Характерная особенность всех … Общая эмбриология: Терминологический словарь
ОПЛОДОТВОРЕНИЕ — сингамия, слияние мужской половой клетки (сперматозоид, спермий) с женской (яйцо, яйцеклетка), приводящее к образованию зиготы, края даёт начало новому организму. Уживотных О. предшествует осеменение. В процессе О. осуществляются активация яйца,… … Биологический энциклопедический словарь
technical_translator_dictionary.academic.ru
Оплодотворение и его значение | Биология
Оплодотворение – это слияние специализированных мужских и женских половых клеток (гамет), приводящее к формированию зиготы и последующему развитию из нее нового (дочернего) организма. Центральным моментом этого процесса является слияние ядер половых клеток родителей. Оплодотворенную яйцеклетку часто называют яйцом.
В результате процесса оплодотворения в зиготе формируется двойной (диплоидный – 2n) набор хромосом, полученных от мужского и женского организмов. Объединение в зиготе генетического материала двух разных родительских наборов генов и образование нового генотипа у дочернего организма – выдающееся биологическое событие, обеспечивающее увеличение изменчивости, необходимой для эволюции органического мира.
Типы оплодотворения
В зависимости от видовой принадлежности животных организмов, размножающихся половым путем, различают два типа оплодотворения – наружное и внутреннее.
Наружное оплодотворение осуществляется в окружающей среде, обычно в водных условиях, куда попадают мужские и женские половые клетки. Примером может служить оплодотворение у большинства животных, обитающих или размножающихся в воде: у губок, кишечнополостных, морских кольчатых червей, двустворчатых моллюсков, большинства рыб, бесхвостых земноводных. Выделяемые этими организмами мужские и женские гаметы поступают в воду, где происходит их встреча и слияние – образование зиготы.
Внутреннее оплодотворение обеспечивается переносом сперматозоидов (или спермиев) мужского организма в женский. Примером внутреннего оплодотворения является оплодотворение у птиц и млекопитающих. Полагают, что при оплодотворении большим количеством мужских гамет в яйцеклетку проникает лишь одна из них. Оплодотворенная яйцеклетка дает начало зиготе, в результате деления которой образуется зародыш, а затем и организм. Внутреннее оплодотворение у многих животных (хрящевые рыбы, пресмыкающиеся, птицы) сопровождается откладыванием яиц во внешнюю среду; из яиц в течение определенного срока развивается потомство: детеныши акул, птенцы, черепашата, крокодильчики и др.
У большинства млекопитающих зигота и образовавшийся из нее зародыш развиваются внутри половых органов самки. У млекопитающих (кроме однопроходных – утконоса и ехидны) для выращивания зародыша (эмбриона) в матке формируется так называемое детское место (плацента). В виде зачатков оно имеется даже у сумчатых животных. Через плаценту устанавливается связь (но не слияние) между кровеносными руслами эмбриона и самки. Благодаря этому обеспечиваются газообмен в теле зародыша, его питание, удаление продуктов распада и защита от неблагоприятных условий внешней среды.
Внутреннее оплодотворение у животных – процесс, возникший в ходе эволюции позднее наружного оплодотворения, – представляет собой более прогрессивное морфобиологическое явление. Прогрессом в истории развития животного мира стало и появление плаценты. Эти факторы обеспечивают воспроизведение здорового молодого поколения, обусловленное существенной защитой, сохранением (и экономией) половых клеток размножающихся организмов.
Искусственное оплодотворение
Способность спермы животных к длительному сохранению своих свойств послужила основой развития искусственного оплодотворения сельскохозяйственных животных. Искусственное оплодотворение – один из ведущих методов селекции, с помощью которого создано преобладающее большинство высококачественных пород домашних животных. Оно используется для разведения племенного скота в крупном мясо-молочном животноводстве, коневодстве, свиноводстве, птицеводстве и др. Искусственное оплодотворение (опыление) широко применяется и в растениеводстве для выведения новых сортов растений.
На искусственном оплодотворении основано размножение ценных проходных рыб, у которых в естественных условиях далеко не вся икра оказывается оплодотворенной и значительная ее часть погибает.
Например, на Амуре во время нереста «осенней» кеты потеря икры составляет в среднем до 40 %. В конце XIX века русский рыбовод Владимир Павлович Врасский предложил «сухой» способ искусственного оплодотворения икры. Он основан на том, что в воде спермии быстро теряют подвижность, в итоге часть икры остается неоплодотворенной. При использовании метода Врасского икру выпускают в специальную емкость, куда затем отцеживают молоки самцов. Содержимое емкости осторожно перемешивают так, чтобы молоки равномерно распределились среди икринок и вероятность оплодотворения стала наибольшей, и только после этого наливают воду. Оплодотворенную таким путем икру закладывают в емкости с проточной водой, где икринки развиваются под постоянным контролем специалистов. Впоследствии мальков выпускают в реку, по которой они достигают моря.
Результаты работы по искусственному оплодотворению рыб на рыборазводных заводах оказываются значительными. Например, оплодотворенность икры «осенней» кеты на заводе составляет 98–99 %, то есть во много раз больше, чем в естественных условиях. Работы по искусственному оплодотворению проводят и с осетровыми рыбами на астраханских рыборазводных заводах.
Экспериментальные разработки искусственного оплодотворения различных животных, проводимые в последние годы XX века, показали, что оплодотворение яйцеклеток млекопитающих, в том числе и человека, можно осуществить в пробирке. Оказалось, что зародыши, развившиеся в пробирке, могут быть имплантированы затем в матку женщины, где они в дальнейшем нормально развиваются. При этом рождаются вполне здоровые, нормальные дети. Известно большое число случаев рождения «детей из пробирки», и многие семьи смогли обрести таким путем долгожданного ребенка.
Двойное оплодотворение цветковых растений
Это особый тип оплодотворения, который наблюдается только у цветковых (покрытосеменных) растений.
Двойное оплодотворение у цветковых растений: 1 – яйцеклетка; 2 – завязь; 3 – центральное ядро; 4 – рыльце; 5 – пылинка; б – пыльник; 7 – семязачаток; 8 – зародышевый мешок; 9 – пыльцевая трубка; 10 – два спермия; 11 – семя с зародышем.В зародышевом мешке, сформировавшемся в семязачатке завязи пестика цветка, развивается яйцеклетка. К моменту оплодотворения в зародышевом мешке, помимо яйцеклетки, образуются еще двуядерная (диплоидная) центральная клетка, ядра которой со временем сливаются, образуя одно центральное ядро, и пять очень мелких (вспомогательных) клеток. Из проросшей на рыльце пестика пылинки по пыльцевой трубке в зародышевый мешок попадают два спермия. Один из них сливается с яйцеклеткой, а другой – с центральным ядром. В итоге из оплодотворенной яйцеклетки образуется диплоидная (2n) зигота, дающая начало зародышу растения, а от слияния спермия с центральным ядром – особая питательная ткань, состоящая из клеток с триплоидным (Зn) набором хромосом, – эндосперм, обеспечивающий питательными веществами зародыш семени.
Процесс двойного оплодотворения у цветковых растений на примере лилейных был открыт в 1898 году и детально изучен русским ботаником Сергеем Гавриловичем Навашиным.
blgy.ru
Оплодотворение
Оплодотворение - слияние яйцеклетки и спермотозоида. В результате оплодотворения получается зигота.
Оплодотворение у животных
Процесс оплодотворения происходит в несколько этапов:
1)проникновение сперматозоида в яйцо 2)слияние гаплоидных ядер обоих гамет с образованием диплоидной клетки зиготы 3)активизация её к дроблению и дальнейшему развитию.
Неоплодотворённая яйцеклетка покрыта несколькими защитными оболочками, предохраняющими ей от неблагоприятных условий. Сперматозоид активно передвигаются в жидкости к яйцеклетке при помощи жгутика(хвостика). Когда он достигает яйцеклетки, то начинает с помощью особых ферментов "сверлить" оболочку яйцеклетки. После того, как оно проникает в яйцеклетку, её оболочка приобретает свойства, которые препядствуют доступу других сперматозойдов. Это обеспечивает слияние одного сперматозоида с ядром яйцеклетки. В результате слияния образуется зигота(оплодотворённая яйцеклетка) содержащая диплоидный набор хромосом.
 |
оплодотворённая яйцеклетка |
Оплодотворение у растений
Гаплоидное ядро пыльцевого зерна делится на два ядра - вегетативное и генеративное. В это время пыльцевое зерно попадает на рыльце пестикаи, образуя пыльцевую трубку, прорастает по направлению к завязи.В завязи находится зародышевый мешок с несколькими гаплоидными клетками, одна из которых яйцеклетка. В пыльцевой трубке генеративное ядро делится ещё раз, образуя два спермия. Один из них сливается с ядром яйцеклетки в результате образуется зигота с диплоидным набором хромосом. Из неё впоследствии развивается зародыш семени - будущее растение. А другой спермий сливается с диплоидным ядром центральной клетки. В результате образуется триплоидный эндосперм, т. е. содержащий три набора хромосом. В клетках такого эндосперма содержится запас питательных веществ, неоходимых для развития зародыша растения. Этот процесс называют двойным оплодотворением.
bannikov.narod.ru
