Процесс оплодотворения у цветковых растений: Половое размножение цветковых растений. Оплодотворение — урок. Биология, 6 класс.

Процесс оплодотворения

Суть процесса оплодотворения

Определение 1

Оплодотворение – это процесс слияния мужской половой клетки (сперматозоида) с женской половой клеткой (яйцеклеткой), приводящий к образованию зиготы.

Суть и значение этого явления – объединение в одной клетке наследственной информации двух клеток (двух организмов).

Гаметы имеют гаплоидный набор хромосом. А в результате их слияния образуется диплоидная зигота, несущая половину информации от одного, а другую половину – от второго родителя. Это повышает степень разнообразии набора генов в генотипе и приводит к усилению изменчивости.

Оплодотворение у животных

У животных оплодотворение может быть как внешним, так и внутренним. Внешнее оплодотворение присуще видам, как правило населяющим водоемы. Оно происходит вне половой системы самки. Внешнее оплодотворение имеют многощетинковые черви, двустворчатые моллюски, речной рак, иглокожие, костные рыбы, земноводные и даже некоторые наземные животные – дождевые черви, некоторые паукообразные.

Процесс внешнего оплодотворения происходит довольно просто. Сначала самка откладывает яйцеклетки. Затем самец выпускает семенную жидкость. Сперматозоиды окружают яйцеклетки и проникают в них. Происходит оплодотворение. Недостатки этого способа заключаются в том, что значительная часть гамет (как яйцеклеток, так и сперматозоидов) гибнет в окружающей среде, гибнет, также, и большая часть оплодотворенных яйцеклеток (зигот). Именно поэтому виды, имеющие внешнее оплодотворение, образуют такое большое количество яйцеклеток (икринки). Это компенсирует потери.

Внутреннее оплодотворение происходит в половых путях самки. В ходе этого процесса происходит активация яйцеклетки в организме самки, проникновение сперматозоидов в половые пути самки, слияние сперматозоида и яйцеклетки. После слияния гамет оболочки яйцеклетки становятся непроницаемыми для других сперматозоидов. У некоторых видов животных в яйцеклетку может проникнуть несколько сперматозоидов. Но с ее ядром сливается только один из них. Остальные сперматозоиды дегенерируют.

Оплодотворение у растений

Для оплодотворения у водорослей и высших споровых растений необходимым условием является наличие влаги. Водная среда обеспечивает возможность передвижения подвижных сперматозоидов.

А вот семенные растения не зависят от наличия влаги. Перенос сперматозоидов к месту оплодотворения у семенных растений носит название опыления. В процессе опыления происходит перенос пыльцевых зерен с пыльника тычинки к месту оплодотворения (на семенной зачаток у голосеменных или на рыльце пестика у цветковых растений).

Замечание 1

Перенос пыльцы может осуществляться с помощью ветра или с помощью животных.

Двойное оплодотворение у покрытосеменных растений

Процесс оплодотворения у покрытосеменных очень сложный впервые его описал профессор С. Г. Навашин.
Пыльца попадает на рыльце пестика. Затем начинает развиваться пыльцевая трубка. Она прорастает к завязи пестика и доходит до зародышевого мешка. По пыльцевой трубке в зародышевый мешок попадают два спермия. Один из них сливается с яйцеклеткой, а второй – с центральной клеткой зародышевого мешка. Это явление получило название двойного оплодотворения.

Но двойное оплодотворение – это фактически два совершенно различных процесса. В следствии оплодотворения яйцеклетки образовывается зародыш. А в результате слияния гаплоидного спермия с диплоидной центральной клеткой образовывается триплоидная клетка. Из нее формируется не организм, а особая ткань (эндосперм), которая будет обеспечивать зародыш питательными веществами. Именно благодаря двойному оплодотворению цветковые растения, по сравнению с голосеменными, могут быстрее накапливать питательные вещества в семени. Это ускоряет его созревание после оплодотворения, способствует выживанию покрытосеменных в современных условиях.

формирование гамет, процесс опыления, последовательность оплодотворения, размножение голосеменных видов в 2022 году на ГудГрунт

Содержание

• Преимущества двойного оплодотворения
• Двойное оплодотворение у покрытосеменных растений
• Формирование мужских гамет
• Формирование женских гамет
• Процесс опыления
• Последовательность двойного оплодотворения
• Отсутствие двойного оплодотворения у голосеменных растений

Двойное оплодотворение необходимо цветковым растениям для того, чтобы завязались семена. У голосеменных видов процесс образования семян происходит несколько по-другому. В результате эволюции покрытосеменные представители флоры, обретя механизм двойного оплодотворения, получили некоторые преимущества перед другим типом растительности.

Преимущества двойного оплодотворения

Двойное оплодотворение у растений возникло в ходе эволюционного процесса и обеспечило им сразу несколько преимуществ. Цветковые виды получили возможность формировать запас питания зародыша на самых ранних стадиях его развития. В то время как у голосеменных растений на этот процесс уходит большое количество ресурсов, семяпочки не имеют запаса питательных веществ.

При двойном оплодотворении триплоидный эндосперм развивается быстрее и происходит его развитие только в том случае, если сформировался семенной зародыш. У голосеменных растений процесс происходит совсем по-другому, они расходуют ресурсы на построение эндосперма даже тогда, когда зародыш отсутствует.

Двойное оплодотворение у покрытосеменных растений

В процессе оплодотворения цветковых (покрытосеменных) растений задействован женский гаметофит, состоящий из зародышевого мешка, находящегося в пестике и мужской гаметофит – пыльца, формирующаяся в пыльнике.

Формирование мужских гамет

Строительным материалом для мужского гаметофита становятся стволовые клетки, которые начинают делиться и образуют гаплоидные микроспоры. Позже микроспоры преобразуются в пыльцевое зерно. Сверху такое зернышко покрыто двойной оболочкой, защищающей его от внешних воздействий.

Внутри заключены вегетативная и генеративная клетки. Пыльца окончательно созревает в пыльниках к моменту распускания цветков. На заключительном этапе оболочка пыльцевой камеры разрывается, пыльца высыпается наружу.

Формирование женских гамет

Формирование женских гамет происходит в пестике. Здесь образуются семязачатки, количество которых у разных растений варьируется. Формирование семязачатка происходит из выростов стенки завязи. Внутри семязачатка происходит формирование гаплоидной мегаспоры и 3 направленных телец, которые позже отмирают.

Через процесс деления ядра мегаспоры происходит формирование зародышевого мешка. Созревший гаметофит женского пола представляет собой образование, состоящее из 6 гаплоидных клеток и 1 диплоидной.

Процесс опыления

В процессе опыления пыльца тем или иным способом переносится на рыльце пестика. По способу опыления растения делятся на 2 группы. У самоопыляющихся видов опыление происходит пыльцой этого же цветка. Перекрестное опыление подразумевает перенос пыльцевых зерен с одного раскрывшегося бутона на другой.

Опылению цветков помогает ветер, пыльцу могут переносить насекомые и животные. При выращивании культурных растений опыление иногда приходится проводить искусственно.

Последовательность двойного оплодотворения

Женские и мужские гаметофиты участвуют в выработке ферментов и гормонов, необходимых для оплодотворения. В рыльце пестика содержится аминокислота триптофан, а в пыльце – фермент, преобразующий ее в гормон роста ауксин. Когда пыльца попадает на пестик, запускаются процессы, способствующие прорастанию пыльцы, что приводит к образованию пыльцевой трубки.

Дальше последовательность такова:

1. Генеративная клетка делится, образуя два спермия.
2. Спермии перемещаются по сформированной пыльцевой трубке постепенно, в процессе ее роста.
3. Диаметр трубки увеличивается от рыльца к завязи.
4. Достигнув завязи, пыльцевая трубка проникает в семязачаток, а затем в зародышевый мешок.
5. После этого головка пыльцевой трубки разрывается, выпуская в зародышевый мешок спермии.
6. Один спермий сливается с яйцеклеткой, а второй с центральной диплоидной клеткой зародышевого мешка.

В дальнейшем эти клеточные образования участвуют в формировании семени.

Одновременно с оплодотворением в тканях происходит синтез ауксина, что приводит к росту завязи и дальнейшему формированию плодов и семян. Период между опылением и оплодотворением может составлять от 15 минут до нескольких часов, дней и даже месяцев. Открыл процесс двойного оплодотворения и подробно описал его русский ботаник С. Г. Навашин.

Покрытосеменные цветковые растения – это самая многочисленная группа. Их отличительной особенностью является наличие околоплодника вокруг семян. Согласно классификации покрытосеменные виды делятся на однодольные и двудольные. Примеры таких растений – лилейные, злаковые, пасленовые, крестоцветные, розоцветные, бобовые, сложноцветные.

Отсутствие двойного оплодотворения у голосеменных растений

Группа голосеменных растений включает небольшое число видов. Приставку голо- они получили из-за того, что семена формируются в семяпочках, лежащих на поверхности, а не скрытых. Голосеменные виды не имеют замкнутых вместилищ для семян. В эту группу входят хвойные деревья и кустарники (ель, туя, сосна, можжевельник).

Для голосеменных видов не характерно двойное оплодотворение. Процесс опыления в данном случае происходит исключительно с помощью ветра. Этому предшествует формирование на растении мужских и женских шишек. На женских шишках созревают семязачатки, а на мужских образуются пыльцевые мешочки, в которых зреет пыльца.

После того как пыльцевые зерна вместе с ветром попадают на женскую шишку, происходит опыление. Чешуйки склеиваются смолой и закрываются. Процесс созревания спермиев занимает около года. В результате один из них сольется с яйцеклеткой, а другой погибнет. Приблизительно через 1,5 года шишка меняет свою окраску и деревенеет, а затем раскрывается, выпуская наружу семена. От момента опыления до момента выпадения семян проходит 2-3 года.

С помощью возникновения механизма двойного оплодотворения природа усовершенствовала процесс размножения цветковых растений, сделав его максимально быстрым. Голосеменные виды стоят на более низкой эволюционной ступени, процесс формирования семян протекает у них намного медленнее.

Удобрение растений | | Тег содержимого

26 октября 2022 г.

Растения и животные

26 октября 2022 г.

Снижение углеродного следа выращивания тыквы

Самый вездесущий символ Хэллоуина? Ярко-оранжевая тыква. Независимо от того, вырезаете ли вы их, украшаете или
. ..

Автор:

Райан Вингам

14 октября 2022 г.

Науки о каннабисе

14 октября 2022 г.

Почему пчелы любят каннабис

Пчелы любят коноплю, а конопля любит пчел — почему?

Автор:

Хелен Крысик

07 октября 2022 г.

Генетика и геномика

07 октября 2022 г.

Эпигенетические метки могут передаваться нескольким поколениям

Самые ранние исследования генетической наследственности были очень простыми — Грегор Мендель документировал прохождение определенных
…

Автор:

Кармен Лейтч

15 сентября 2022 г.

Растения и животные

15 сентября 2022 г.

Более высокие уровни CO2 в атмосфере приводят к увеличению размеров растений и снижению их питательных свойств

Повышение уровня CO2 продолжает вызывать тревогу во всем мире, подчеркивая опасные последствия изменения климата
…

Автор:

Райан Вингам

12 сентября 2022 г.

Генетика и геномика

12 сентября 2022 г.

Расшифровка долголетия с помощью генетики бессмертной медузы

Живым существам приходится бороться со старением. За исключением нескольких необычных существ, таких как Turritopsis dohrnii, у которых
…

Автор:

Кармен Лейтч

05 сентября 2022 г.

Клеточная и молекулярная биология

05 сентября 2022 г.

Делаем возможной генную инженерию на хромосомном уровне

Изображение, сделанное Ван Цяном, показывает мышь, которая несет две слитые вместе хромосомы, первый сконструированный кариотип у мышей.
…

Автор:

Кармен Лейтч

15 августа 2022 г.

Клеточная и молекулярная биология

15 августа 2022 г.

Исследователи создали первый синтетический эмбрион мыши

Ученые смогли создать стволовые клетки, которые могут имитировать ранние стадии развития мыши. Исследователи используют
…

Автор:

Кармен Лейтч

13 августа 2022 г.

Растения и животные

13 августа 2022 г.

Дефицит фосфора ограничивает рост растений на Амазонке

Одним из основных питательных веществ, необходимых растениям для роста и выживания, является CO2, поэтому растения играют жизненно важную роль в поддержании растительности.
…

Автор:

Райан Вингам

24 июля 2022 г.

Клеточная и молекулярная биология

24 июля 2022 г.

Митохондрии и метаболизм уникальны для яйцеклеток

Яйцеклетки человека, называемые ооцитами, должны существовать долгое время. Они создаются до рождения и остаются жизнеспособными в течение многих лет.
…

Автор:

Кармен Лейтч

32.

7: Опыление и оплодотворение – двойное оплодотворение растений

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

• Безграничный
• Безграничный

Цели обучения

• Описать процесс двойного оплодотворения у растений

Двойное оплодотворение

После того, как пыльца осядет на рыльце пестика, она должна прорасти и пройти через столбик, чтобы достичь семязачатка. Микроспоры, или пыльца, содержат две клетки: клетку пыльцевой трубки и генеративную клетку. Клетка пыльцевой трубки вырастает в пыльцевую трубку, по которой проходит генеративная клетка. Для прорастания пыльцевой трубки требуются вода, кислород и определенные химические сигналы. Проходя через столбик и достигая зародышевого мешка, рост пыльцевой трубки поддерживается тканями столбика. Во время этого процесса, если генеративная клетка еще не разделилась на две клетки, она теперь делится, образуя два спермия. Пыльцевая трубка управляется химическими веществами, выделяемыми синергидами, присутствующими в зародышевом мешке; он входит в семязачаточный мешок через микропиле. Из двух сперматозоидов один сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, образуя диплоидную зиготу; другой спермий сливается с двумя полярными ядрами, образуя триплоидную клетку, которая развивается в эндосперм. Вместе эти два события оплодотворения у покрытосеменных известны как двойное оплодотворение. После завершения оплодотворения никакие другие сперматозоиды не могут проникнуть внутрь. Оплодотворенная семяпочка образует семя, тогда как ткани завязи становятся плодом, обычно обволакивающим семя.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Двойное оплодотворение: у покрытосеменных один сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, образуя зиготу 2n, а другой сперматозоид сливается с двумя полярными ядрами, образуя эндосперм 3n. Это называется двойным оплодотворением.

После оплодотворения начинается эмбриональное развитие. Зигота делится на две клетки: верхнюю (терминальную) и нижнюю (базальную). В результате деления базальной клетки образуется суспензор, который со временем соединяется с материнской тканью. Суспензор обеспечивает транспортировку питательных веществ от материнского растения к растущему зародышу. Терминальная клетка также делится, давая начало проэмбриону шаровидной формы. У двудольных (эвдикотовых) развивающийся зародыш имеет форму сердца из-за наличия двух рудиментарных семядолей. У не эндоспермных двудольных, таких как Capsella bursa эндосперм сначала развивается, но затем переваривается. В этом случае запасы пищи перемещаются в две семядоли. По мере увеличения зародыша и семядолей они теснятся внутри развивающегося семени и вынуждены изгибаться. В конечном итоге зародыш и семядоли заполняют семя, после чего семя готово к распространению. Эмбриональное развитие через некоторое время приостанавливается; рост возобновляется только тогда, когда семя прорастает. Развивающийся саженец будет полагаться на запасы пищи, хранящиеся в семядолях, до тех пор, пока первый набор листьев не начнет фотосинтез.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Развитие эмбриона: показаны стадии развития эмбриона в семязачатке пастушьей сумки ( Capsella bursa ). После оплодотворения зигота делится на верхнюю терминальную и нижнюю базальную клетки. (а) На первой стадии развития терминальная клетка делится, образуя глобулярный проэмбрион. Базальная клетка также делится, давая начало суспензору. (б) На второй стадии развивающийся зародыш имеет форму сердца из-за наличия семядолей. (в) На третьей стадии растущий зародыш скучен и начинает изгибаться. (d) В конце концов, он полностью заполняет семя.

Key Points

• Двойное оплодотворение включает два спермия; один оплодотворяет яйцеклетку с образованием зиготы, а другой сливается с двумя полярными ядрами, образующими эндосперм.
• После оплодотворения оплодотворенная яйцеклетка образует семя, а ткани завязи становятся плодом.