Il trasferimento del polline dall'antera allo stigma si chiama impollinazione. Esistono due tipi di impollinazione: impollinazione incrociata e autoimpollinazione.

A autoimpollinazione Lo stigma riceve il polline dallo stesso fiore o da un altro, ma dallo stesso individuo. L'impollinazione è possibile nei fiori chiusi e non aperti (piselli). A attraverso Durante l'impollinazione, il polline viene trasferito da individui diversi. Questo è il principale tipo di impollinazione delle piante da fiore (melo, salice, cetriolo, ecc.).

Impollinazione incrociata

L'impollinazione incrociata viene effettuata con metodi naturali (insetti, uccelli, pipistrelli, vento, acqua) e artificiali (prodotti dall'uomo).

L'adattamento delle piante all'impollinazione del vento si manifesta in presenza di fiori nudi o perianzi poco appariscenti e poco sviluppati. Sono privi di nettarii e di odore, producono molto polline, sono leggeri, secchi, piccoli, gli stimmi sono lunghi, con un'ampia superficie per la raccolta del polline (segale, mais).

L'adattamento delle piante all'impollinazione da parte degli insetti è caratterizzato dal colore brillante della corolla, dalla presenza di nettari e dall'odore (dente di leone, fragola). Il cibo per gli insetti è il nettare e il polline. Il colore e l'odore servono ad attirare gli impollinatori. A volte i fiori hanno un odore caratteristico degli insetti femmine della stessa specie. Questo attira verso di loro i maschi, che effettuano l'impollinazione. L'evoluzione delle piante da fiore e dei loro impollinatori è proceduta parallelamente. Questa è la cosiddetta evoluzione accoppiata.

L'impollinazione incrociata garantisce lo scambio di geni, mantiene un'elevata eterozigosi delle popolazioni, fornisce materiale per la selezione naturale e preserva la prole più resistente, portatrice della combinazione di geni più favorevole.

Impollinazione artificiale

L'impollinazione artificiale viene effettuata dall'uomo per aumentare i raccolti o ottenere nuove varietà di piante. In questo caso, per applicare il polline sullo stigma del pistillo, si usa modi diversi. Quindi, dal mais, che ha fiori unisessuali, il polline viene raccolto scuotendo le pannocchie apicali dei fiori maschili in imbuti di carta. Successivamente il polline raccolto viene cosparso sui lunghi stimmi dei fiori femminili che sporgono dalla sommità della pannocchia.

Quando si impollinano artificialmente i girasoli, gli steli di due piante vicine vengono inclinati in modo che la superficie fiorita di un cesto possa essere premuta contro l'altra. Puoi trasferire il polline premendo alternativamente la mano in un guanto di materiale morbido sui cestini fioriti di piante diverse.

Per ottenere nuove varietà di piante con fiori bisessuali, preparazione per impollinazione artificiale. Ai fiori della pianta scelta come pianta madre ancora in boccio si tolgono le antere e si proteggono questi fiori con garze o sacchetti di carta dal polline. Dopo 2-3 giorni, quando i boccioli si aprono, applicare il polline preparato di una varietà diversa sugli stimmi dei pistilli con un pennello da acquerello pulito e asciutto, una gommapiuma morbida o un pezzo di elastico attaccato a un filo.

Doppia fecondazione nelle piante da fiore

Dopo l'impollinazione avviene il processo di fecondazione, ma ciò richiede una serie di condizioni: il polline non deve solo rimanere sullo stigma, ma anche crescere attraverso lo stilo, raggiungere l'ovulo e garantire la fusione delle cellule maschili con quelle femminili.

La doppia fecondazione è caratteristica delle piante da fiore.

Tipicamente, lo stigma contiene molti granuli di polline. Di solito hanno una superficie ruvida e sono tenuti in posizione dalla pelle appiccicosa dello stigma. Inoltre, quando entra il polline compatibile, le cellule dello stigma rilasciano sostanze che ne stimolano la germinazione.

La germinazione dei granuli di polline inizia con il gonfiore. Quindi, attraverso speciali pori (canali) nel guscio esterno del granello pollinico, quello interno sporge in un sottile tubo pollinico, dove passano il nucleo vegetativo e lo sperma. I tubi pollinici di tutti i grani compatibili trattenuti sullo stigma del pistillo crescono lungo lo stilo, dirigendosi verso l'ovulo. Uno di loro supera gli altri in crescita e, raggiunta l'apertura pollinica, penetra attraverso di essa fino al sacco embrionale e qui vi versa il suo contenuto.

Uno degli spermatozoi si fonde con l'ovulo e l'altro con il nucleo secondario della cellula diploide centrale. Il nucleo vegetativo viene distrutto ancor prima che il tubo pollinico penetri nel sacco embrionale.

La doppia fecondazione nelle piante da fiore fu scoperta dal citologo ed embriologo vegetale russo S.G. Navashin nel 1898.

Se nell'ovaio sono presenti ovuli, in ciascuno di essi avviene il processo di doppia fecondazione sopra descritto. Si chiama doppio perché due cellule maschili si fondono con due cellule del gametofito femminile. Successivamente, dopo la fecondazione, nel fiore inizia lo sviluppo del seme e del frutto.

Formazione del seme

Dopo la fecondazione, all'interno del sacco embrionale, inizia la rapida divisione mitotica del nucleo secondario triploide, che non ha periodo di riposo. Formato gran numero nuclei, quindi appaiono delle partizioni tra di loro.

Queste cellule appena formate continuano a dividersi, riempiendo l'intera cavità del sacco embrionale con tessuto nutriente - l'endosperma, che in alcune piante viene completamente consumato durante lo sviluppo dell'embrione (legumi, zucche), e in altre viene immagazzinato in semi maturi ( cereali). Allo stesso tempo, il sacco embrionale e l'ovulo crescono.

La formazione dell'embrione inizia con la divisione dello zigote. Dopo un periodo di riposo, lo zigote si divide mitoticamente in due cellule. La cellula superiore, adiacente al passaggio pollinico, forma un pendente che spinge la cellula inferiore più in profondità nell'endosperma. La sospensione in alcune specie vegetali rimane unicellulare, mentre in altre è divisa da setti trasversali e diventa multicellulare. La cellula inferiore cresce in un seme pre-embrione sferico. Il pre-embrione è diviso in 4 cellule da due setti perpendicolari, poi ciascuna di queste cellule è divisa in altre due.

Inizialmente le cellule sono più o meno uniformi. Man mano che la divisione cellulare continua, le cellule si differenziano in una radice rudimentale, un fusto rudimentale, foglie rudimentali (cotiledoni) e una gemma rudimentale circondata da cotiledoni. A questo punto, l'ovulo si trasforma in un seme, il suo tegumento e i resti dell'endosperma formano la buccia del seme.

Pertanto, da un uovo diploide fecondato si forma un embrione di semi e da una cellula triploide secondaria - tessuto nutrizionale - endosperma, il tegumento dell'ovulo si trasforma nel tegumento del seme e la parete dell'ovaio, crescendo, forma il pericarpo .

Fecondazioneè il processo di fusione delle cellule riproduttive maschili e femminili per formare uno zigote. Nelle piante può verificarsi in acqua (nelle piante con spore superiori) e senza acqua (nelle piante con semi superiori). Nelle piante da fiore, due spermatozoi sono coinvolti in questo processo, quindi la fecondazione sarà doppia. Doppia fecondazioneè il processo di fusione di due spermatozoi con due cellule diverse: uno spermatozoo si fonde con l'ovulo e il secondo con la cellula centrale. Questo tipo di fertilizzazione è caratteristico solo delle piante da fiore. La doppia fecondazione fu scoperta dallo scienziato ucraino S. G. Navashin nel 1898.

Nell'ovaia del pistillo sul gambo del seme c'è un germe nel quale vengono secreti i tegumenti: tegumento e parte centrale-nucleo. All'apice c'è uno stretto canale: il passaggio del polline, che conduce al sacco embrionale. Ed è attraverso questo foro nella maggior parte delle piante da fiore che il tubo pollinico cresce nel germe del seme. Una volta raggiunto l'uovo, la punta del tubo pollinico si rompe, rilasciando due spermatozoi e la cellula vegetativa viene distrutta. Uno degli spermatozoi si fonde con l'uovo per formare uno zigote, mentre il secondo si fonde con la cellula centrale, da cui si formerà l'endosperma con l'apporto di sostanze nutritive. Pertanto, due spermatozoi si fondono con due cellule del sacco embrionale, motivo per cui la fecondazione nelle piante da fiore è chiamata “doppia fecondazione”. Dal momento in cui un granello di polvere colpisce lo stigma del pistillo, il processo di doppia fecondazione in piante diverse dura da 20-30 minuti a diversi giorni. Quindi, nel germe del seme, a seguito della doppia fecondazione nelle piante da fiore, si formano uno zigote e una cellula centrale fecondata.

Impollinazione, doppia fecondazione, formazione del seme e formazione della piantina in pianta da fiore: A - fiore. B - PILYAK con granuli di polline. IN - granello di polline: 1 - cellula vegetativa; 2 - sperma. G - tubo pollinico. D - pestello. E - germe di semi. F - sacco embrionale 4 - uovo; 5 - cella centrale. C - seme: 6 - tegumento; 7 - endosperma; 8 - embrione. E - un germoglio.

Dopo la fecondazione, la cellula centrale fecondata è la prima a dividersi, dando origine al tessuto speciale del futuro seme - endosperma . Le cellule di questo tessuto riempiono il sacco embrionale e accumulano sostanze nutritive utili allo sviluppo dell'embrione-seme (nei cereali). In altre piante (fagioli, zucche), i nutrienti possono depositarsi nelle cellule delle prime foglie dell'embrione, chiamate cotiledoni. Dopo l'accumulo di una certa parte dei nutrienti nell'endosperma, l'uovo fecondato - lo zigote - inizia il suo sviluppo. Questa cellula si divide molte volte e forma gradualmente un multicellulare germe di seme , che dà origine ad una nuova pianta. L'embrione formato contiene una gemma embrionale, foglie embrionali - cotiledoni, uno stelo rudimentale e una radice rudimentale. Dalle coperture del seme si forma il germe testa , che protegge l'embrione. Quindi, dopo la fecondazione, dal germe del seme si forma un seme, che consiste in un rivestimento del seme, un embrione del seme e una scorta di sostanze nutritive.

Ci sono più di cento anatre nel campo di grano di mirtilli, -

spighetta di mirtillo nascosta nel grano.

Fecondazione è il processo di fusione delle cellule riproduttive maschili e femminili per formare uno zigote. Nelle piante può verificarsi in acqua (nelle piante con spore superiori) e senza acqua (nelle piante con semi superiori). Nelle piante da fiore, due spermatozoi sono coinvolti in questo processo, quindi la fecondazione sarà doppia. Doppia fecondazione è il processo di fusione di due spermatozoi con due cellule diverse: uno spermatozoo si fonde con l'ovulo e il secondo con la cellula centrale. Questo tipo di fertilizzazione è caratteristico solo delle piante da fiore. Nell'ovaia del pistillo sul gambo del seme c'è un germe, in cui ci sono tegumenti - il tegumento e una parte centrale - il nucleo. All'apice c'è uno stretto canale: il passaggio del polline, che conduce al sacco embrionale. Ed è attraverso questo foro nella maggior parte delle piante da fiore che il tubo pollinico cresce nel germe del seme. Una volta raggiunto l'uovo, la punta del tubo pollinico si rompe, rilasciando due spermatozoi e la cellula vegetativa viene distrutta. Uno degli spermatozoi si fonde con l'uovo per formare uno zigote, mentre il secondo si fonde con la cellula centrale, da cui si formerà l'endosperma con l'apporto di sostanze nutritive. Pertanto, due spermatozoi si fondono con due cellule del sacco embrionale, motivo per cui la fecondazione nelle piante da fiore è chiamata “doppia fecondazione”. Dal momento in cui un granello di polvere colpisce lo stigma del pistillo, il processo di doppia fecondazione in piante diverse dura da 20-30 minuti a diversi giorni. Quindi, nel germe del seme, a seguito della doppia fecondazione nelle piante da fiore, si formano uno zigote e una cellula centrale fecondata.

Impollinazione, doppia fecondazione, formazione di semi e formazione di piantine in una pianta da fiore: A - fiore. B - PILYAK con granuli di polline. IN - granello di polline: 1 - cellula vegetativa; 2 - sperma. G - tubo pollinico. D - pestello. E - germe di semi. F - sacco embrionale 4 - uovo; 5 - cella centrale. C - seme: 6 - tegumento; 7 - endosperma; 8 - embrione. E - un germoglio.

Dopo la fecondazione, la cellula centrale fecondata è la prima a dividersi, dando origine al tessuto speciale del futuro seme - endosperma . Le cellule di questo tessuto riempiono il sacco embrionale e accumulano sostanze nutritive utili allo sviluppo dell'embrione-seme (nei cereali). In altre piante (fagioli, zucche), i nutrienti possono depositarsi nelle cellule delle prime foglie dell'embrione, chiamate cotiledoni. Dopo l'accumulo di una certa parte dei nutrienti nell'endosperma, l'uovo fecondato - lo zigote - inizia il suo sviluppo. Questa cellula si divide molte volte e forma gradualmente un multicellulare germe di seme , che dà origine ad una nuova pianta. L'embrione formato contiene una gemma embrionale, foglie embrionali - cotiledoni, uno stelo rudimentale e una radice rudimentale. Dalle coperture del seme si forma il germe testa , che protegge l'embrione. Quindi, dopo la fecondazione, dal germe del seme si forma un seme, che consiste in un rivestimento del seme, un embrione del seme e una scorta di sostanze nutritive.

Diversità della flora. Forme di vita delle piante.

Tra le piante ci sono quelle i cui corpi non sono divisi in organi separati. Per questo vengono chiamate piante inferiori. Le piante inferiori includono, ad esempio, le alghe. Ma nella maggior parte delle piante, il corpo è costituito da organi, ad esempio un germoglio (stelo con foglie e germogli) e una radice. Tali piante sono chiamate più alte. Questi includono muschi, felci, equiseti, muschi e piante da seme. La maggior parte delle piante superiori si trovano sulla terra, ma ci sono anche quelle che crescono nei corpi idrici (lenticchia d'acqua, tifa, canne, elodea).

In generale, il mondo delle piante è vario e vasto, quindi è difficile elencare anche quelle con cui una persona entra in contatto nella sua vita.

Alcune piante ti rendono felice bellissimi fiori e decorano la nostra casa, altri danno vitamine, cibo, medicine. Porte, pavimenti e infissi delle case sono realizzati in legno di pino, quercia e abete rosso. Dagli impianti di lavorazione si ottiene anche la carta per quaderni e libri.

Le piante sono sempre con noi. Possono essere visti sui davanzali delle finestre a scuola, in un'aula di biologia, nel cortile di casa, sui prati, in un orto, in una foresta, in un campo e persino in un fiume, lago e mare.

Alcune piante vivono a lungo, molti anni, e quindi sono chiamate piante perenni. Altri vivono solo pochi mesi, non più di un anno. Queste sono piante annuali.

In natura, ci sono piante in cui nel primo anno si formano solo germogli e radici frondosi, e nel secondo anno si formano germogli e frutti fioriti. Queste sono carote, cavoli, rape, ecc. Tali piante vivono non un anno, ma due, motivo per cui sono chiamate biennali.

L'aspetto generale delle piante è chiamato forma di vita.

La forma di vita del pioppo, dell'abete rosso e del melo è l'albero; ribes, lillà, rosa canina - arbusti; Mirtilli e mirtilli rossi sono arbusti; erba di grano, trifoglio, quinoa, tulipano, girasole - erbe aromatiche.

Processi fondamentali nella cellula (metabolismo, riproduzione, respirazione, nutrizione).

Nella cellula si svolgono i processi vitali fondamentali. La cellula respira, si nutre, secerne sostanze, si moltiplica, risponde all'influenza ambiente esterno. In una cellula vivente, il citoplasma è in costante movimento. Ciò garantisce il trasferimento delle sostanze, la consegna di quelle necessarie in un determinato luogo e la rimozione di quelle non necessarie. Le sostanze di riserva e non necessarie vengono solitamente rimosse nei vacuoli.

Il movimento del citoplasma può essere osservato al microscopio con un ingrandimento di oltre 300 volte. In questo caso puoi vedere come si muovono i plastiti verdi (cloroplasti). Ciò indica che il citoplasma si sta muovendo.

La velocità del movimento del citoplasma non è la stessa. Dipende dalla luce, dalla temperatura e da altri fattori ambientali. In piena luce, il citoplasma di solito si muove più velocemente, poiché il processo di sintesi delle sostanze organiche, e quindi la respirazione e il metabolismo, è più attivo. In questo modo, le piante rispondono ai cambiamenti ambientali.

La nutrizione cellulare è una varietà di diverse reazioni chimiche, a seguito delle quali le sostanze inorganiche vengono convertite in sostanze organiche: zuccheri, grassi, oli, proteine ​​e altri. Queste sostanze possono rimanere nella cellula stessa, accumularsi o essere utilizzate. Può essere rimosso dalla cella.

La respirazione della cellula le fornisce energia. Durante il processo di respirazione, si verifica una reazione chimica, a seguito della quale una sostanza complessa si decompone con l'aiuto dell'ossigeno. materia organica e il risultato è energia, sostanze più semplici e anidride carbonica.

Anche la crescita è un processo vitale della cellula. La cellula aumenta di dimensioni a causa dell'aumento del volume del vacuolo, del citoplasma e dell'allungamento della parete cellulare.

Metabolismo- questi sono tutti i processi di formazione e scomposizione delle sostanze nella cellula. Il metabolismo comprende nutrizione, respirazione, escrezione, ecc. I processi metabolici si svolgono in diverse parti della cellula. L'interconnessione è assicurata dal movimento del citoplasma.

Un altro processo della vita cellulare è la riproduzione. La cellula si riproduce per divisione. La divisione cellulare è un processo complesso costituito da fasi successive. Quando una cellula si divide, i cromosomi raddoppiano, poi si dividono in due parti uguali e si spostano alle estremità opposte della cellula. Successivamente, il citoplasma si divide, gli organelli cellulari si distribuiscono in modo più o meno uguale, alcuni si formano nuovamente nella cellula figlia.

Grazie alla divisione, si formano i tessuti e avviene la crescita (anche a causa del loro allungamento).

Durante la riproduzione, le gimnosperme producono semi anziché spore, motivo per cui sono classificate come piante da seme. Le piante da seme sono anche piante da fiore o angiosperme. La differenza tra gimnosperme e angiosperme è dovuta al fatto che le gimnosperme non formano frutti, i loro semi non sono ricoperti da nulla, giacciono sulla superficie delle scaglie dei coni. I rappresentanti delle gimnosperme sono l'abete rosso, il pino, il larice, il cedro e altre piante.

I semi delle gimnosperme si sviluppano dagli ovuli. La fecondazione avviene all'interno dell'ovulo e lì si sviluppa l'embrione. A differenza delle spore, i semi hanno una riserva di nutrienti e protezione sotto forma di un tegumento. Ciò ha dato alle gimnosperme un vantaggio rispetto alle piante portatrici di spore.

La maggior parte delle gimnosperme ha foglie che sembrano aghi (aghi) o scaglie. Tra le gimnosperme è presente un folto gruppo di conifere. Le piante di conifere formano foreste, partecipano alla formazione del suolo, vengono utilizzati legno, aghi, semi, ecc.

Circa 150 milioni di anni fa, le conifere dominavano la vegetazione del pianeta.

I rappresentanti più diffusi delle conifere in Russia sono il pino silvestre e l'abete rosso norvegese o l'abete rosso europeo. La loro struttura, riproduzione, alternanza di generazioni nel ciclo di sviluppo riflette tratti caratteristici tutte le conifere.

Pino silvestre -pianta monoica(Fig. 9.3). In maggio alla base dei giovani germogli di pino si formano mazzi di coni maschili giallo-verdastri, lunghi 4-6 mm e di 3-4 mm di diametro. Sull'asse di tale cono ci sono foglie squamose multistrato o microsporofille. Sulla superficie inferiore delle microsporofille si trovano due microsporangi: sacco pollinico, in cui si forma il polline. Ogni granello di polline è dotato di due sacche d'aria, che facilitano il trasferimento del polline da parte del vento. Il granello pollinico contiene due cellule, una delle quali successivamente, quando colpisce l'ovulo, forma un tubo pollinico, l'altra, dopo la divisione, forma due spermatozoi.

Riso. 9.3.Ciclo di sviluppo del pino silvestre: a - ramo con coni; B- sezione trasversale del cono di una donna; c - scaglie di semi con ovuli; G - ovulo in sezione; d - sezione trasversale di un cono maschio; e - polline; E - scaglie di semi con semi; 1 - cono maschio; 2 - giovane protuberanza femminile; 3- scontrarsi con semi; 4 - grumo dopo aver versato i semi; 5 - passaggio del polline; 6 - copertina; 7 - tubo pollinico con sperma; 8 - archegonio con uovo; 9 - endosperma.

Su altri germogli della stessa pianta si formano coni femminili di colore rossastro. Sul loro asse principale sono presenti piccole scaglie di copertura trasparenti, nelle cui ascelle sono presenti scaglie grandi, spesse, successivamente lignificate. Sulla parte superiore di queste squame si trovano due ovuli, ciascuno dei quali si sviluppa gametofito femminile - endosperma con due archegonia con un grosso uovo in ciascuno di essi. All'apice dell'ovulo, protetto dall'esterno dal tegumento, c'è un'apertura: il passaggio del polline, o micropilo.

Nella tarda primavera o all'inizio dell'estate, il polline maturo viene trasportato dal vento e si deposita sull'ovulo. Attraverso il micropilo, il polline viene attirato nell'ovulo, dove cresce in un tubo pollinico, che penetra nell'archegonia. I due spermatozoi formatisi in questo periodo viaggiano attraverso il tubo pollinico fino all'archegonia. Quindi uno degli spermatozoi si fonde con l'uovo e l'altro muore. Un embrione-seme è formato da un uovo fecondato (zigote) e l'ovulo si trasforma in un seme. I semi di pino maturano nel secondo anno, cadono dalle pigne e, raccolti dagli animali o dal vento, vengono trasportati per notevoli distanze.

In base al suo significato nella biosfera e al ruolo in attività economica Nell'uomo le conifere occupano il secondo posto dopo le angiosperme, superando di gran lunga tutti gli altri gruppi di piante superiori.

Aiutano a risolvere enormi problemi di conservazione dell'acqua e del paesaggio, servono come un'importante fonte di legno, materie prime per la produzione di colofonia, trementina, alcool, balsami, oli essenziali per l'industria dei profumi, medicinali e altre sostanze preziose. Alcune conifere vengono coltivate come alberi ornamentali (abete, tuia, cipresso, cedro, ecc.). I semi di numerosi pini (siberiani, coreani, italiani) vengono utilizzati come alimento e da essi si ricava anche l'olio.

I rappresentanti di altre classi di gimnosperme (cicadee, cicadee, ginkgo) sono molto meno comuni e meno conosciuti delle conifere. Tuttavia, quasi tutti i tipi di cicadee sono decorativi e sono molto popolari tra i giardinieri di molti paesi. Arbusti bassi e sempreverdi di efedra senza foglie (classe delle Gnetaceae) servono come fonte di materie prime per la produzione dell'alcaloide efedrina, che viene utilizzato come stimolante centrale. sistema nervoso, così come nel trattamento delle malattie allergiche.

Varietà di piante. Peculiarità struttura esterna piante (piante da seme e spore).

La flora è enorme e diversificata. Le piante differiscono l'una dall'altra in molti modi, inclusa la struttura e la riproduzione.

Tra le piante ce ne sono di molto semplici che non hanno organi separati, come radici, foglie, fusti. Queste piante inferiori includono varie alghe. Se una pianta ha foglie, steli e radici, allora tale pianta è chiamata pianta superiore. Le piante superiori più semplici sono i muschi, seguiti da felci, equiseti, muschi e piante da seme. Le piante da seme sono gimnosperme e angiosperme. Tutti questi sono reparti di stabilimento. Ogni reparto ha le proprie caratteristiche strutturali.

Le piante spore (muschi, felci, equiseti e muschi) hanno formazioni speciali sui loro germogli in cui si formano le spore. Con l'aiuto delle spore, le piante si riproducono e si disperdono. Le spore sono cellule di forma sferica o ovale. Sono leggeri e asciutti, quindi vengono facilmente trasportati dal vento e dall'acqua corrente per lunghe distanze. Quando la spora entra condizioni favorevoli, germina e dà origine ad una nuova pianta. E già su queste piante, emergendo dalle spore, si sviluppano le cellule germinali.

le piante da seme raggiunsero il loro periodo di massimo splendore nell'era mesozoica, quando il clima divenne più secco e freddo e apparve il cambio delle stagioni.

Molti di loro coltivano fiori, che poi si sviluppano in frutti con semi all'interno. Appartengono fiore, frutto e semi organi generativi delle piante. Gli organi generativi servono alla pianta per la riproduzione sessuale. Non tutte le piante che producono semi producono anche fiori. Le gimnosperme producono semi ma non fiori. Le gimnosperme includono conifere. Tra le altre differenze, le loro foglie hanno la forma di aghi. Tali piante includono pino, abete rosso, larice, ecc. I loro semi si sviluppano in coni, dove giacciono aperti sulle squame. Pertanto, queste piante sono chiamate gimnosperme. Le stesse piante che producono sia fiori che semi sono chiamate piante da fiore.

I gameti maschili e femminili (cellule sessuali) si formano negli organi generativi delle piante da seme. I gameti femminili si formano nell'ovaio del pistillo del fiore, i gameti maschili si formano nel polline degli stami. Quando il polline si deposita sul pistillo, avviene l'impollinazione del fiore, dopodiché avviene la fecondazione, si formano semi e frutti.

La doppia fecondazione nelle piante ha un grande significato biologico. Fu scoperto da Navashin nel 1898. Successivamente, considereremo più in dettaglio come avviene la doppia fecondazione nelle piante.

Significato biologico

Il processo di doppia fecondazione favorisce lo sviluppo attivo del tessuto nutrizionale. A questo proposito, l'ovulo non immagazzina sostanze per un uso futuro. Ciò, a sua volta, spiega il suo rapido sviluppo.

Schema di doppia fecondazione

In breve il fenomeno può essere descritto come segue. La doppia fecondazione nelle angiosperme consiste nella penetrazione di due spermatozoi nell'ovaio. Uno si fonde con l'uovo. Ciò contribuisce all'inizio dello sviluppo dell'embrione diploide. Il secondo spermatozoo si collega alla cellula centrale. Di conseguenza, si forma un elemento triploide. L'endosperma emerge da questa cellula. Fornisce materiale nutritivo per l'embrione in via di sviluppo.

Sviluppo del tubo pollinico

La doppia fecondazione nelle angiosperme inizia dopo la formazione di una generazione aploide altamente ridotta. È rappresentato dai gametofiti. La doppia fecondazione delle piante da fiore favorisce la germinazione del polline. Inizia con il rigonfiamento del chicco e la successiva formazione di un tubo pollinico. Sfonda lo sporoderma nella sua area più sottile. Si chiama apertura. Sostanze specifiche vengono rilasciate dalla punta del tubo pollinico. Ammorbidiscono i tessuti dello stilo e dello stigma. A causa di ciò, un tubo pollinico entra in loro. Man mano che si sviluppa e cresce, vi passano sia lo sperma che il nucleo della cellula vegetativa. Nella stragrande maggioranza dei casi, la penetrazione del tubo pollinico nel nucello (megasporangio) avviene attraverso il micropilo dell'ovulo. È estremamente raro che ciò avvenga in altro modo. Dopo la penetrazione nel sacco embrionale, il tubo pollinico si rompe. Di conseguenza, tutto il suo contenuto viene versato verso l'interno. La doppia fecondazione delle piante da fiore continua con la formazione di uno zigote diploide. Ciò è facilitato dal primo sperma. Il secondo elemento si collega al nucleo secondario, che si trova nella parte centrale del sacco embrionale. Il nucleo triploide risultante viene successivamente trasformato in endosperma.

Formazione cellulare: informazioni generali

Il processo di doppia fecondazione delle piante da fiore viene effettuato da speciali cellule sessuali. La loro formazione avviene in due fasi. Il primo stadio è chiamato sporogenesi, il secondo è ematogenesi. Nel caso della formazione di cellule maschili, queste fasi sono chiamate microsporogenesi e microematogenesi. Quando si formano elementi riproduttivi femminili, il prefisso cambia in “mega” (o “macro”). La sporogenesi si basa sulla meiosi. Questo è il processo di formazione degli elementi aploidi. La meiosi, così come nei rappresentanti della fauna, è preceduta dalla riproduzione cellulare attraverso divisioni mitotiche.

Formazione dello sperma

La formazione primaria degli elementi riproduttivi maschili avviene in un tessuto speciale dell'antera. Si chiama archespora. In esso, come risultato delle mitosi, avviene la formazione di numerosi elementi: le cellule madri del polline. Quindi entrano nella meiosi. A causa di due divisioni meiotiche si formano 4 microspore aploidi. Giacciono fianco a fianco per qualche tempo, formando tetradi. Successivamente, si disintegrano in granuli di polline: singole microspore. Ciascuno degli elementi formati inizia a ricoprirsi con due gusci: esterno (exine) e interno (intina). Quindi inizia la fase successiva: la microgametogenesi. A sua volta è costituito da due divisioni mitotiche in successione. Dopo la prima si formano due cellule: generativa e vegetativa. Successivamente, il primo passa attraverso un'altra divisione. Di conseguenza, si formano due cellule maschili: lo sperma.

Macrosporogenesi e megasporogenesi

Nei tessuti dell'ovulo iniziano a separarsi uno o più elementi archesporai. Cominciano a crescere rapidamente. Come risultato di questa attività, diventano molto più grandi delle altre cellule che le circondano nell'ovulo. Ogni elemento archespora viene diviso per mitosi una, due o più volte. In alcuni casi, la cellula può trasformarsi immediatamente nella cellula madre. Al suo interno avviene la meiosi. Di conseguenza, si formano 4 cellule aploidi. Di norma, il più grande inizia a svilupparsi, trasformandosi in un sacco embrionale. I restanti tre stanno gradualmente degenerando. In questa fase termina la macrosporogenesi e inizia la macroematogenesi. Durante questo periodo si verificano le divisioni mitotiche (la maggior parte delle angiosperme ne ha tre). La citocinesi non accompagna la mitosi. Come risultato di tre divisioni, si forma un sacco embrionale con otto nuclei. Successivamente si separano in cellule indipendenti. Questi elementi sono distribuiti in un certo modo in tutto il sacco embrionale. Una delle cellule isolate, che, in realtà, è l'uovo, insieme ad altre due - sinergidi, occupa un posto nel micropilo in cui penetrano gli spermatozoi. In questo processo, i sinergidi svolgono un ruolo molto significativo. Contengono enzimi che aiutano a dissolvere le membrane sui tubi pollinici. IN lato opposto Le altre tre cellule si trovano nel sacco embrionale. Si chiamano antipodi. Con l'aiuto di questi elementi, i nutrienti vengono trasferiti dall'ovulo al sacco embrionale. Le restanti due celle si trovano nella parte centrale. Spesso si fondono. Come risultato della loro connessione, si forma una cellula centrale diploide. Dopo che si verifica la doppia fecondazione e gli spermatozoi penetrano nell'ovaio, uno di essi, come menzionato sopra, si fonderà con l'uovo.

Caratteristiche del tubo pollinico

La doppia fecondazione è accompagnata dalla sua interazione con i tessuti sporofitici. È abbastanza specifico. Questo processo è regolato dall'attività composti chimici. Si è scoperto che se il polline viene lavato in acqua distillata perde la capacità di germinare. Se la soluzione risultante viene concentrata e poi elaborata, diventerà nuovamente completa. Lo sviluppo del tubo pollinico dopo la germinazione è controllato dai tessuti del pistillo. Nel cotone, ad esempio, la crescita fino all'uovo richiede circa 12-18 ore. Tuttavia, dopo 6 ore è del tutto possibile determinare a quale ovulo sarà diretto il tubo pollinico. Ciò è comprensibile perché in esso inizia la distruzione della sinergia. Al momento non è stabilito come la pianta possa dirigere lo sviluppo del tubo nella direzione desiderata e come la sinergia apprende il suo approccio.

"Divieto" di autoimpollinazione

È abbastanza spesso osservato nelle piante da fiore. Questo fenomeno ha le sue caratteristiche. Il “divieto” di autoimpollinazione si manifesta nel fatto che lo sporofito “identifica” il proprio ematofito maschile e non gli consente di partecipare alla fecondazione. Allo stesso tempo, in alcuni casi, sullo stigma del pistillo non avviene la germinazione del proprio polline. Tuttavia, di regola, la crescita del tubo inizia, ma successivamente si interrompe. Di conseguenza, il polline non raggiunge l'uovo e, di conseguenza, non si verifica una doppia fecondazione. Questo fenomeno fu notato anche da Darwin. Così scoprì fiori di due forme nella primula primaverile. Alcuni di loro erano lunghi colonnari con stami corti. Altri sono a colonne corte. I filamenti di stame in essi contenuti erano lunghi. Le piante a colonna corta hanno un polline di grandi dimensioni (il doppio delle altre). Allo stesso tempo, le cellule nelle papille dello stigma sono piccole. Questi tratti sono controllati da un gruppo di geni strettamente intrecciati.

Recettori

La doppia fecondazione è efficace quando il polline viene trasferito da una forma all'altra. Speciali molecole recettoriali sono responsabili del riconoscimento dei propri elementi. Rappresentano connessioni complesse carboidrati con proteine. È stato accertato che le forme di cavolo selvatico che non producono queste molecole recettoriali nei tessuti dello stigma sono capaci di autoimpollinazione. Le piante normali sono caratterizzate dalla comparsa di composti carboidrato-proteici il giorno prima dell'apertura del fiore. Se apri un bocciolo e lo tratti con il tuo polline due giorni prima che si apra, si verificherà una doppia fecondazione. Se questo viene fatto il giorno prima dell'apertura, allora non ci sarà.

Alleli

È interessante notare che in molti casi l'“autoincompatibilità” del polline nelle piante è stabilita da una serie di elementi multipli di un singolo gene. Questo fenomeno è simile all'incompatibilità nel trapianto di tessuti negli animali. Tali alleli sono contrassegnati dalla lettera S. Il numero di questi elementi in una popolazione può raggiungere decine o addirittura centinaia. Ad esempio, se il genotipo di una pianta che produce uova è s1s2, e il genotipo di una pianta che produce polline è s2s3, durante l'impollinazione incrociata, la germinazione sarà notata solo nel 50% delle particelle di polvere. Questi saranno quelli che portano l'allele s3. Se ci sono diverse dozzine di elementi, allora maggior parte il polline germinerà normalmente con l'impollinazione incrociata, mentre l'autoimpollinazione è completamente impedita.

Insomma

A differenza delle gimnosperme, che sono caratterizzate dallo sviluppo di un endosperma aploide abbastanza potente indipendentemente dalla fecondazione, nelle angiosperme il tessuto si forma solo in questo singolo caso. Considerando l’enorme numero di generazioni, in questo modo si ottengono notevoli risparmi energetici. Un aumento del grado di ploidia dell'endosperma, a quanto pare, contribuisce ad una crescita dei tessuti più rapida rispetto agli strati diploidi dello sporofito.

Alghe. Caratteristiche generali. Le alghe sono piante che vivono principalmente nell'acqua. Il loro corpo non è diviso in organi e tessuti. Gli organi riproduttivi sono unicellulari. Questi sono uno dei più antichi rappresentanti del mondo vegetale. Le alghe sono unicellulari (chlamydoionad, clorella), coloniali (nostoc) e multicellulari (spirogyra, kelp). Caratteristiche citologiche:

Le cellule sono ricoperte da una parete cellulare. Caratterizzato dalla presenza cromatofori, portatori di colore. I cromatofori sono organelli in cui avviene la fotosintesi. Il colore dipende dalla profondità dell’habitat delle alghe: a grandi profondità è bruno-rosso, più vicino alla superficie è verde. I cromatofori di tutte le alghe contengono pirenoidi, sintetizzano l'amido.

Le forme unicellulari possono essere mobili (con flagelli) o immobili.

Le alghe possono anche essere attaccate (bentoniche) e fluttuanti (planctoniche). Riproduzione: Vegetativa: nuove alghe si formano da scarti di fili, pezzi di talli, ecc. Asessuale: il contenuto di una cellula (zoosporangi) si divide ripetutamente, formando nuove cellule mobili (zoospore). Ognuno di essi dà origine ad un nuovo individuo. La riproduzione sessuale è molto diffusa nelle alghe. Le forme del processo sessuale sono varie: isogamia (♂ mobile, ♀ mobile, di dimensioni identiche) , eterogamia (♂ mobile, ♀ mobile, ♀ più di ♂) , oogamia (♂ mobile, ♀ immobile, ♀ maggiore di ♂), coniugazione ( il contenuto di due cellule vegetative si fonde). Lo zigote risultante è ricoperto da una spessa parete cellulare, accumula nutrienti di riserva e, a riposo, è in grado di tollerare facilmente condizioni sfavorevoli.

1 .Caratteri generali del dipartimento delle Felci . Ad eccezione di pochi generi, tutte le felci sono omosessuali. Subiscono un cambio generazionale con predominanza dello sporofito sul gametofito. Lo sporofito è rappresentato da erbe rizomatose perenni con foglie grandi, solitamente sezionate in modo pennato, sul lato inferiore delle quali si trovano gli sporangi. Nei climi tropicali si trovano le felci arboree. Le foglie delle felci crescono in alto. Ciò che una felce assomiglia a una foglia non è affatto una foglia, ma per sua natura è un intero sistema di rami e si trova persino sullo stesso piano. È così che si chiama: ramo piatto o fronda, o, un altro nome, pre-fuga. Negli sporangi, le spore (n) si formano a seguito della meiosi. Gli sporangi scoppiano, le spore fuoriescono e il germe (gametofito) germoglia. I germogli sono un piatto verde a forma di cuore. Il punto di crescita è nella tacca. I rizoidi si estendono dalla parte inferiore. Sul protallo si formano anteridi (in essi si formano spermatozoi) e archegonia (in esso si forma un uovo). Durante la pioggia o la forte rugiada, lo sperma penetra nell'archegonia e feconda l'uovo. Dallo zigote si sviluppa un embrione, poi uno sporofito adulto. Le felci moderne contano circa 300 generi e 12.000 specie. Principali rappresentanti: Scudo maschio, Struzzo comune, Salvinia galleggiante (eterogenea)

Impollinazione nelle angiosperme. Adattamento dei fiori a vari tipi impollinazione. Micro- e macrosporogenesi nelle piante L'impollinazione è il trasferimento del polline dagli stami agli stimmi del pistillo. Viene fatta una distinzione tra autoimpollinazione e impollinazione incrociata. Autoimpollinazione: il polline impollina lo stigma dello stesso fiore (grano, orzo, avena, miglio, piselli, fagioli, fave, cotone, lino, pomodoro, ecc.). Prevale nel 10% delle piante. L'autoimpollinazione avviene sia nei fiori aperti: sedano, sia in quelli chiusi: arachidi, viole. Tuttavia, per lo sviluppo evolutivo, questo tipo di autoimpollinazione non è perfetto, poiché non porta con sé nuove caratteristiche genetiche. Pertanto, molte piante hanno adattamenti che impediscono l'autoimpollinazione: Dioica (i fiori ♂ e ♀ si formano su piante diverse) Monoica (i fiori ♂ e ♀ si formano sulla stessa pianta, ma in fiori diversi) Dicogamia - maturazione del polline e dello stigma tempi diversi Eterostilia - stimmi e filamenti dello stame sono diversi lungo la lunghezza Autoincompatibilità. Impollinazione incrociata: Il polline impollina gli stimmi di altri fiori. Esistono 2 tipi: geitonogamia - impollinazione all'interno di una pianta xenogamia - impollinazione all'interno di fiori diversi (ottimale per il processo evolutivo). Esistono diversi tipi: Abiotico– con l’aiuto di fattori ambientali non viventi Anemofilia (dal vento)

Idrofilia (attraverso l'acqua)

Biotico- con l'aiuto degli animali.

Entomofilia - impollinazione da parte di insetti Ornitofilia - impollinazione da parte di piccoli uccelli (colibrì)

La struttura dell'ovulo. Doppia fecondazione nelle angiosperme.

La struttura dell'ovulo. L'ovulo è costituito da una parte centrale - il nucello e da uno o due tegumenti che lo circondano - tegumenti, che formano un piccolo canale - il micropilo - sopra l'apice del nucello. L'ovulo comunica con la placenta tramite un achenio o funicolo. Nucellus è un analogo del macrosporangium, in cui si sviluppa una macrospora. Doppia fecondazione fu scoperto da S.G. Navashin nel 1898. La fecondazione nelle angiosperme è solitamente chiamata doppia, perché. entrambi gli spermatozoi si fondono con le cellule del sacco embrionale. Uno si fonde con l'uovo, dando origine allo zigote. Il secondo si fonde con il nucleo centrale, dando origine a una cellula triploide (3n). Altre cellule nel sacco embrionale degenerano. Dopo la doppia fecondazione, dallo zigote si sviluppa l'embrione, dalla cellula triploide si forma l'endosperma (tessuto nutritivo), dal nucello si forma il perisperma (tessuto nutritivo aggiuntivo), dal tegumento si forma il tegumento, si forma il seme dall'ovulo e il frutto è formato dall'ovario. Il vantaggio della doppia fecondazione è che contemporaneamente allo zigote si forma una cellula triploide (3n), che si divide più velocemente dello zigote. Di conseguenza, l'endosperma si forma più velocemente della crescita dell'embrione. Pertanto, non è necessario immagazzinare i nutrienti prima della fecondazione, a differenza delle gimnosperme, in cui prima della fecondazione si sviluppa un endosperma aploide abbastanza potente. Ciò consente un notevole risparmio delle risorse energetiche del corpo. Gli ovuli delle angiosperme, non gravati di tessuto nutritivo di riserva per un uso futuro, si sviluppano molto più velocemente di quelli delle gimnosperme.

1 - tegumenti dell'ovulo, o tegumenti (a - esterno, b - interno), 2 - micropilo, 3 - calaza, 4 - funicolo, 5 - nucello, 6 - sacco embrionale, 7 - uovo, 8 - sinergidi, 9 - antipodi, 10 - nucleo secondario, 11 - placenta, 12 - fascio vascolare. Dopo la fecondazione, dallo zigote si sviluppa l'embrione, dal nucleo centrale l'endosperma, dal nucello il perisperma, dagli intigumenti il ​​tegumento, dall'ovulo il seme e dall'ovaio il frutto.

Piante superiori. Caratteristiche generali e ciclo di sviluppo.

Piante superiori, O Piante terrestri, - un tipo di piante verdi caratterizzate dalla differenziazione dei tessuti, in contrasto con le piante inferiori - le alghe. Le piante superiori comprendono muschi e piante vascolari (felci, psilotacee, equiseti, muschi, gimnosperme e angiosperme).

Lo sviluppo di tessuti specializzati era una condizione importante affinché le piante raggiungessero la terra. Per una vita confortevole nell'aria, le piante dovevano sviluppare almeno un'epidermide con stomi per la protezione dalla disidratazione e dallo scambio di calore, e tessuti conduttivi per lo scambio di sostanze minerali e organiche. Il risultato dell'arrivo delle piante sulla terra fu anche la divisione dell'organismo vegetale in radici, steli e foglie.

Nei cicli di vita delle piante superiori c'è un'alternanza di metodi di riproduzione sessuale e asessuata e la connessa alternanza di generazioni. La generazione asessuata è rappresentata dallo sporofito (2n), la generazione sessuale dal gametofito (n). Sporofitoè una pianta sporigena. Negli sporangi multicellulari, le spore (n) si formano come risultato della divisione meiotica. Le piante in cui tutte le spore sono uguali sono omospore; nelle piante più altamente organizzate, le spore di diverse dimensioni (microspore e megaspore) sono piante eterospore. Gametofito- una pianta che produce gameti. I gameti sono prodotti negli organi multicellulari della riproduzione sessuale: uova nell'archegonia, spermatozoi nell'anteridio. Il gametofito cresce da una spora. Nelle piante omosessuali il gametofito è bisessuale, nelle piante eterospore è unisessuale. Come risultato della fecondazione, si forma uno zigote dal quale cresce un nuovo sporofito. Tutte le piante superiori sono divise in 2 gruppi in base alla dominanza del gametofito e dello sporofito nel ciclo di vita: Piante con un gametofito dominante - il dipartimento delle Briofite Piante con uno sporofito dominante - tutte le altre

In generale l'evoluzione delle piante superiori è caratterizzata da una tendenza alla complicazione e al miglioramento dello sporofito con contemporanea riduzione del gametofito.

Briofite. Caratteristiche generali. Ciclo di sviluppo del muschio di lino Kukushkin. Il dipartimento comprende più di 25.000 specie di piante erbacee organizzate in modo relativamente semplice. Il ciclo di sviluppo è dominato dal gametofito. Nelle forme più primitive è rappresentato da un tallo, mentre in altre non sono il fusto e le foglie ad essere sezionati. Non ci sono radici, sono sostituite da rizoidi. Lo sporofito non esiste indipendentemente; si sviluppa sul gametofito, ricevendo da esso acqua e sostanze nutritive. Lo sporofito è una capsula dove si sviluppa lo sporangio. Il reparto è suddiviso in 3 classi: Anthocerotaceae, Muschi epatici, Muschi fogliari. Il tipo più famoso è Lino Kukushkin(Classe muschi fogliari). Presenta fusti eretti (15-20 cm) fittamente ricoperti di foglie dure e appuntite. Attaccato al terreno da rizoidi. I gametofiti sono dioici. Gli antheridia circondati da foglie rosso-marroni (n) si sviluppano nella parte superiore degli esemplari maschi, mentre gli archegonia (n) si sviluppano nella parte superiore degli esemplari femminili. La fecondazione avviene mediante spermatozoi biflagellati mobili in tempo umido. Dallo zigote nella parte superiore del gametofito femminile si sviluppa uno sporofito (2n), che sembra una scatola su un lungo gambo. All'interno della capsula c'è uno sporangio, dove si formano le spore (n) dopo la meiosi. Dopo la formazione delle spore, il cappuccio e poi il coperchio vengono separati e le spore vengono rilasciate. Dalla spora si forma prima un protonema, sul quale si formano germogli di steli fogliari da gemme speciali: la generazione aploide (n).

Caratteristiche generali della sezione: A forma di muschio. Il ciclo di sviluppo delle clubforme di Moss. I licopodi sono un gruppo molto antico sorto nel Siluriano e raggiunsero il loro apice nel periodo Carbonifero. Erano alberi enormi che formavano intere foreste. Nella flora moderna sono rappresentati da erbe perenni sempreverdi, meno spesso da arbusti. Sopravvivono circa 1000 specie. Le licofite hanno foglie piccole con una nervatura di tipo microfilo. Ci sono 2 classi: Lycophytes omosessuali e Polushnikovye eterospore. ^ Muschio muschioso. Il ciclo di sviluppo è dominato dallo sporofito (2n). È costituito da lunghi germogli ramificati striscianti densamente piantati con tenacità piccole foglie. Dal fusto si estendono sottili radici avventizie. A metà estate sulle cime compaiono spighette spore. La spighetta è costituita da un asse e su di esso poggiano le foglie (sporofille). Sulla parte superiore degli sporofili è presente uno sporangio su un corto gambo. Come risultato della meiosi, in esso si formano spore (n). Dalle spore si sviluppa un protallo (gametofito) (n). Le riprese si sviluppano sottoterra. I rizoidi si estendono dalla sua parte inferiore. Attraverso di loro cresce in funghi, formando micorriza. Vive in simbiosi con il fungo e se ne nutre. Cresce per un tempo molto lungo (15-20 anni). Sulla faccia superiore si formano anteridio e archegonia. Lo sperma biflagellato fuoriesce dall'anteridio, penetra nell'archegonio e feconda l'uovo. Di conseguenza, si forma uno zigote, dal quale si sviluppa un nuovo sporofito.