Anatomie, histologie a embryologie

Témata:

- Embryogeneze a sexuální rozmnožování rostlin

- Vegetativní a generativní cykly semenných rostlin

- Základní strukturní a funkční organizace generativních orgánů rostlin

Morfologická organizace rostlin ve vegetativní fáze

Individuální vývoj rostlin (ontogeneze)

Životní cyklus vyšších rostlin má 4 fáze vývoje:

1. Embryonální fáze – od vzniku zygoty až po dozrání semene

2. Vegetativní fáze – začíná klíčením semene, pokračuje vytvářením vegetativních

orgánů (kořen, stonek, listy), pak rozmnožovacích orgánů

3. Generativní fáze (rozmnožovací) - fáze dospělosti

4. Stárnutí a úhyn - zastavení rozmnožování, odumírání orgánů, katabolické děje

Embryogenéza a post-embryonálny vývin

u rastlín:

dve vývinové fázy, ktoré sú časovo a vývinovo oddelené.

Prvé štádium: vytvorenie embrya so základnou organizáciou plánu tela a vzoru budúcej

organizácie diferenciácie pletív. Vytvorí sa longitudinálna a radiálna organizácia embrya

vrátane protomeristémov, ktoré sa podielajú na zakladaní a diferencovaní všetkých

orgánov rastliny v postembryonálnom vývine

Druhé štádium: aktivita meristémov, vytvárajú sa, rastú a diferencujú primordiá orgánov

- Organizácia tela rastliny je rozoznatelná už v štádiu zrelého embrya

- Ked je vzor založený, za ďalší vývin rastliny sú zodpovedné meristémy

Organogenéza u rastlín je vývinovo separovaná

od embryogenézy

Apical

Basal

Embryonic development

Morfologická organizace rostlin při ontogenezi

- embryo roste a mění se v semenáč

- vývoj kořene, stonky, listů a všech odnoží (větvení)

- vstup do reproduktivní fázy, vývoj květů a květenství

Etapy ontogenetického vývoje cévnatých rostlin

Období embryonální:

- první buňku sporofytu představuje diploidní zygota, jež vznikla splynutím samčí

gamety (spermatozoid nebo buňka spermatická) a gamety samičí (oosféra).

- Mitotickým dělením zygoty vzniká embryo (zárodek). U rostlin, které nedosáhly

vývojového stupně semennosti je embryo bezprostředním základem sporofytu.

- U rostlin semenných je embryo součástí semene, z něhož teprve po určité době

(období dormance) vyrůstá mladý sporofyt.

Střídání gametofytu (pohlavní generace) a sporofytu

(nepohlavní generace)

Cévnaté rostliny představují systematickou skupinu u nichž v ontogenetickém vývoji

převažuje sporofyt (nepohlavní, většinou diploidní generace produkující spory) nad

gametofytem (pohlavní, většinou haploidní generace produkující gamety).

Pro fylogenetický vývoj cévnatých rostlin je charakteristická postupná redukce

gametofytu až k jeho úplné závislosti na sporofytu, jak je tomu u rostlin, které dosáhly

semennosti (Spermatophyta).

Sporofyt cévnatých rostlin (kormus) je rozlišen na vegetativní a generativní orgány

Hierarchické uspořádání sporofytu a gametofytu cévnatých rostlin

•Sporofyt: organizační úrovní představuje dokonale diferencované rostlinné tělo

(kormus). Kormus je tvořen systémy pletiv, jež utvářejí dokonalé orgány.

•Gametofyt: organizační úrovní představuje stélku (thalus).

- Organizované tělo semenných rostlin představuje sporofyt - fáze životního cyklu

- Sporofyt začíná splynutím gamét a vytvořením jednobuněčné zygoty, která se vyvíjí

v embryo v procese zvaném embryogeneze

- Embryogeneze zakládá organizaci těla celé rostliny

Střídání gametofytu (pohlavní generace) a sporofytu

(nepohlavní generace)

Střídání gametofytu (pohlavní generace) a sporofytu

(nepohlavní generace)

Gametofyt:

• haploidní stélka

• nese gametangia, v nichž se mitotickým dělením tvoří gamety

Sporofyt:

• diploidní stélka

• Nese výtrusnice, v nichž meiotickým dělením vznikají spory

Střídání gametofytu (pohlavní generace) a sporofytu

(nepohlavní generace)

Schéma životního cyklu dvouděložné rostliny Nicotiana tabacum.

Schéma tvorby samčích a samičích spor a gamet.

Schéma životního cyklu dvouděložné rostliny

Pohlavní a nepohlavní rozmnožování

Pohlavní rozmnožování:

• Tvorba gamet → splývání jejich jader

• Kombinování genotypů rodičovských jedinců

Nepohlavní rozmnožování:

• Tvorba haploidních spor jako nepohlavní fáze rodozměny

• VEGETATIVNÍ

1. Pohlavní – amfimixis

–megasporogeneze

–megagametogeneze

–mikrosporogeneze

–mikrogametogeneze

2. Nepohlavní – amixis

3. Apomiktické – apomixis

Pohlavní a nepohlavní rozmnožování

Amixis – nepohlavní rozmnožování

Amiktické, nepohlavní rozmnožování je nejprimitivnějším způsobem rozmnožování, při

němž není organizmus schopen pohlavní diferenciace. Tento způsob rozmnožování je

typický pro nejnižší organizmy, u vyšších rostlin se však může vyskytovat souběžně

s rozmnožováním generativním (pohlavním).

Při nepohlavním rozmnožování vzniká jedna rostlina z jednoho rozmnožovacího

základu, a to buď z rozmnožovací buňky, nebo ze složitější části mateřského těla. Po

oddělení od mateřské rostliny vyrůstají z tohoto rozmnožovacího základu přímo noví

samostatní jedinci, kteří vznikli pouze mitotickým dělením buněk. U rostlin se tento

způsob rozmnožování nazývá vegetativní.

Amfimixis – pohlavní rozmnožování

Amfimixie je pohlavní rozmnožování, které představuje evolučně progresivnější

reprodukci potomstva. Jeho předností je zajištění genetické rozmanitosti zabezpečující

přizpůsobení organizmů vnějšímu prostředí.

Pro tento způsob rozmnožování je typická tvorba diferencovaných reprodukčních orgánů

a střídání pohlavní haploidní generace (gametofytu), produkující gamety, s nepohlavní

diploidní generací (sporofytem).

U nižších rostlin převažuje fáze gametofytu nad sporofytem, zatímco u vyšších rostlin je

tomu naopak.

U krytosemenných rostlin jsou generativní orgány součástí specifické části rostliny –

květu. Samičím pohlavním orgánem je pestík (pistillum) vznikající srůstem jednoho

nebo více plodolistů (megasporofylů). Pestík je obvykle rozlišen na semeník (ovarium),

čnělku (stylus) a bliznu (stigma).

Apomixis

Apomiktický způsob rozmnožování je považován za fylogeneticky nejmladší, odvozený

od pohlavního rozmnožování. Apomixie je nepohlavní způsob rozmnožování semeny, při

kterém nový jedinec vzniká bez splynutí samčích a samičích gamet (tj. bez syngamie)

a nevyvíjí se tedy ze zygoty.

Plant Classification

• Non Flowering

– Ferns

– Cone-Producers (Conifers)

• Flowering

– Monocots

– Dicots

• Sporofyt převažuje nad gametofytem

• Nedokonale chrání vajíčka, která vyrůstají na bázi nebo okraji plochých plodolistů

• Do této skupiny patří vyhynulé rostliny lyginodendrové, cykasy (plodolisty - megasporofyly a tyčinky - mikrosporofyly tvoří oddělené soubory), jinany (tyčinky vyrůstají z brachyblastů) a hlavně jehličnany

Rostliny nahosemenné

• Rozmnožovací orgán je květ

• Vajíčka jsou ukryta v semeníku

• Probíhá dvojí oplození

Rostliny krytosemenné

• Květní části jsou uloženy v květním lůžku

• Květní obaly:

ROZLIŠENÉ – kalich

koruna

NEROZLIŠENÉ – okvětní plátky, okvětí

• Tyčinka - ♂: nitka prašník

• Pestík - ♀: blizna

čnělka

semeník

Květ

Květ

Květ

Květ

Květ

• Různé typy květů:

1. Třešeň

2. Jahodník

3. Prvosenka

•Souměrnost

květů:

•1.Souměrný

•2. Pravidelný

•3. Nesouměrný

•4. Bisymetrický

Různé typy květenství

Monocots

• Leaves have parallel Veins

• Fibrous Roots

• Flower parts in 3’s

• Seed has one part (cotyledon)

• Vascular bundles are scattered

Dicots

• Leaves have branched Veins

• Tap Roots

• Flower parts in 4’s & 5’s

• Seed has two parts (cotyledons)

• Vascular bundles are in a ring

Flowers

• Flower Types:

– Perfect Flower: Has both male and female parts

– Imperfect Flower: A flower that is missing either male or female parts

– Complete Flower: Flowers that have sepals, petals, pistils, and stamens

– Incomplete Flowers: When a flower is missing sepals, petals, pistils, or stamen.

– Imperfect Flowers are always incomplete. Incomplete flowers may or may not be imperfect

Typy pohlaví jednotlivých květů Oboupohlavný (obojaký, hermafroditní, hermaphroditus) – květ, který má jak tyčinky,

tak i jeden nebo několik plodolistů

Tyčinkový (samčí, masculum) – květ, který má pouze tyčinky a nemá plodolisty

Pestíkový (samičí, feminus) – květ, který má pouze plodolisty a nemá tyčinky

Typy pohlaví jednotlivých rostlin

Oboupohlavná (obojaká, hermafroditní, hermaphroditus) – rostlina, která má pouze

oboupohlavné květy

Jednodomá (monoecická, monoická, monoecious) – rostlina, která má jak tyčinkové,

tak pestíkové květy

Dvoudomá (dioecická, dioická, dioecious) – skupina, která má samčí a samičí rostliny,

(Bryonia dioica, Melandrium album, Silene alba, Humulus lupulus)

Samčí (androecická, androecious) – rostlina, která má pouze tyčinkové květy

Samičí (gynoecická, gynoecious) – rostlina, která má pouze pestíkové květy

Andromonoeická (andromonoecious) – rostlina, která má jak oboupohlavné, tak

tyčinkové květy (Veratrum album, Astrantia major)

Gynomonoeická (gynomonoecious) – rostlina, která má jak oboupohlavné, tak

pestíkové květy (Paraetaria officinalis)

Trimonoeická (trimonoecious) – rostlina, která má tři typy květů: oboupohlavné,

tyčinkové a pestíkové (Saponaria ocimoides)

Agamonoeická (agamonoecious) – rostlina, která má vedle oboupohlavných květů ještě

květy bezpohlavné se zakrnělými nebo abortovanými tyčinkami a semeníky (Viburnum

opulus)