Оплодотворение – это процесс слияния половых клеток, в результате которого образуется диплоидная зигота.
Процесс оплодотворения цветковых растений
Для цветковых растений характерен такой тип оплодотворения, который происходит в зародышевом мешке. Для того, чтобы понять его сущностный смысл, необходимо вспомнить особенности строения покрытосеменных растений. Цветок, который является генеративным органом растений, стоит на цветоножке, имеет верхнюю расширенную часть, которая называется цветоложем. На цветоложе располагаются все остальные части цветка. К ним относят:
- чашелистики (вместе они образуют чашечку);
- лепестки (привлекают внимание насекомых – опылителей, образуют венчик различного цвета, как правило обладающий ярким запахом);
- околоцветник (совокупность чашечки и венчика);
- тычинки (они состоят из тычиночной нити, пыльника, в котором образуется пыльца, состоящая из вегетативной и генеративной клеток);
- пестики (состоят из завязи, столбика, а также рыльца). Внутри завязи пестика находится семязачаток, внутри которого имеется зародышевый мешок с семью клетками, одна из них яйцеклетка, а другая – центральная диплоидная клетка.
У покрытосеменных растений присутствует особенный процесс оплодотворения, который называется двойным (согласно наличию двух спермиев).
Двойное оплодотворение – это процесс полового размножения покрытосеменных растений, при котором один спермий оплодотворяет яйцеклетку, образуя при этом диплоидную зиготу, а другой сливается с центральной клеткой и формирует триплоидный эндосперм.
Пыльцевые зерна, образующиеся в пыльниках цветков, всегда имеют гаплоидный набор хромосом. Ядро этого зерна делится на две части: генеративную и вегетативную. Зерно прорастает при попадании на рыльце пестика. Из его вегетативной части образуется пыльцевая трубка, которая спускается в столбик пестика и достигает завязи. Генеративная часть делится еще раз и образует два спермия. Один из них сливается с яйцеклеткой, а другой с центральной клеткой. В результате образуется диплоидная зигота и триплоидный эндосперм. Процесс двойного оплодотворения был открыт С Г. Навашиным в 1898 году.
С. Г. Навашин - это российский и советский цитолог и эмбриолог растений. Профессор Киевского университета (с 1894 года). Основатель научной школы. Академик Российской академии наук (1918, членкор 1901). Ученый был увлеченным ботаником, что позволило ему открыть новый механизм объединения генетической информации растений и совершить прорыв в своей научной области.
Механизм двойного оплодотворения включает в себя следующие процессы:
- пыльца оказывается на рыльце пестика при реализации процесса опыления;
- ее вегетативная клетка прорастает в пыльцевую трубку, и она растет через столбик, постепенно достигая зародышевого мешка;
- генеративная клетка разделяется на два спермия, они постепенно двигаются по пыльцевой трубке, попадая в зародышевый мешок;
- один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку и получается диплоидная зигота, а из нее впоследствии вырастает зародыш;
- второй спермий оплодотворяет центральную диплоидную клетку, получая триплоидный эндосперм.
Эндосперм – это оболочка зародыша цветкового растения, которая обладает определенным запасом питательных веществ и при прорастании семени играет ключевую роль в правильном формировании зародыша.
Основные типы зародышевых мешков
Что касается зародышевого мешка, то он обладает тонкой плазматической оболочкой и располагается чаще всего в центре семяпочки, что способствует достаточно быстрому снабжению питательными веществами зародыша. В комплексе запасных питательных веществ зародыша покрытосеменных растений выделяют: жир, крахмал, аминокислоты, белки, аскорбиновую кислоту, пектиновые вещества, различные окислительные ферменты.
Зародышевый мешок покрытосеменных растений обладает уникальным независимым путем развития и представляет собой качественно новое явление, которое присуще только покрытосеменным растениям и отличает его от других живых организмов. Другие высшие растения зародышевым мешком не обладают. Зародышевый мешок имеет большую полость, которая заполняется мелкозернистой цитоплазмой и имеет крупную вакуоль. В связи с этим условия питания семени, которое развивается из такого зародышевого мешка значительно лучше, чем у других.
Зрелый зародышевый мешок подсолнечника имеет четыре антипода, нижний развивается в гаустроий. В цитоплазме клеток аппарата яйцеклеток и центральных клеток видны различные капли жира. В последствии в результате четырех делений образуется восьмиядерный зародыш, имеющий два полюса. Также существуют моноспорические зародышевые мешки, которые представлены восьми и четырех ядерными зародышевыми мешками. При этом зародышевый мешок развивается только из одной макроспоры, все остальные отмирают.
Существует также такой тип образования зародышевого мешка, который называется нуцеллярной эмбрионией. В данном случае зародыш развивается из зародышевого мешка, а именно из клеток нуцеллуса, которые расположены в близи клеток зародышевого мешка. Клетки нуцеллуса разрастаются усиленно и делятся весьма многократно. Нуцеллярные зародыши часто не имеют подвеска. Кроме того, из-за тесного расположения и давления друг на друга они отличаются иногда нарушением симметрии и нормальной дифференциации.
Таким образом, зародышевый мешок является прогрессивной чертой, характерной для покрытосеменных растений, он позволяет им защитить собственное семя уже на стадии образования и заложить основы для последующего эффективного роста и развития любого вида покрытосеменных растений. Благодаря зародышевому мешку, цветковые растения формируют эндосперм, который является эффективным запасом питательных веществ цветкового растения. Различные зародышевые мешки являются приспособлением к меняющимся условиям среды и значительно повышают эффективность существования любой особи растений.
