Rozmnażanie płciowe –

wiadomości ogólne

Rozmnażanie płciowe roślin

okrytozalążkowych

Czesław Hołdyński

www.uwm.edu.pl/botanika

CELE ROZMNAŻANIA SIĘ ORGANIZMÓW

= wytwarzania nowych osobników

zachowanie ciągłości gatunku

zwiększenie liczby osobników w populacji

rozszerzenie zasięgu gatunku

przystosowanie gatunku do zmieniających się

warunków środowiska

ROZMNAŻANIE PŁCIOWE:

powstawanie nowych osobników o innych

cechach niż organizmy rodzicielskie

ROZMNAŻANIE PŁCIOWE = GENERATYWNE

Z udziałem komórek rozrodczych tzw. GAMET

SYNGAMIA = ZAPŁODNIENIE !

GAMETA + GAMETA ZYGOTA rozwój nowego

1n 1n 2n osobnika!

Zawsze związane z przemianą faz jądrowych !

ZAPŁODNIENIE

faza haploidalna 1n faza diploidalna 2n

MEJOZA

Potomstwo ma genotyp inny niż organizmy rodzicielskie !

PRZEMIANA POKOLEŃ

- regularne następstwo pokolenia GAMETOFITU i pokolenia

SPOROFITU

GAMETOFIT:

• rozmnaża się PŁCIOWO wytwarzając GAMETY

• haploidalny

• rozwija się ze SPORY

SPOROFIT:

• rozmnaża się BEZPŁCIOWO wytwarzając SPORY = ZARODNIKI

• diploidalny

• rozwija się z ZYGOTY

GAMETY powstają w GAMETANGIACH !

TYPY GAMETANGIÓW U ROŚLIN NACZYNIOWYCH

(PAPROTNIKÓW I NASIENNYCH)

♂ PLEMNIA ♀ RODNIA

plemniki komórka jajowa

lub komórki plemnikowe

plemnia

rodnia

TYPY SYNGAMII i GAMET

1. izogamia (izogamety + oraz - )

2. heterogamia = anizogamia (mikrogamety i makrogamety)

3. oogamia ( plemniki albo komórki plemnikowe

i komórki jajowe )

1 2

RODZAJE GAMET I ZAPŁODNIENIA (SYNGAMII)

(sposoby rozmnażania płciowego)

IZOGAMIA: gamety (+) (-), poza zróżnicowaniem genetycznym,

zróżnicowanie fizjologiczne uniemożliwiające

połączenie gamet jednoimiennych

HETEROGAMIA: makrogameta żeńska

(anizogamia) mikrogameta męska

OOGAMIA: makrogameta = komórka jajowa

mikrogameta = komórka plemnikowa

Miejsce powstania gamet nazywamy GAMETANGIUM

• GAMETANGIUM MĘSKIE = PLEMNIA, ANTERIDIUM

• GAMETANGIA ŻEŃSKIE = LĘGNIA, OOGONIUM jednokomórkowa

RODNIA, ARCHEGONIUM wielokomórkowa

GAMETOFIT

SPOROFIT

ZYGOTA

SYNGAMIA zapłodnienie

MEJOZA podział redukcyjny w sporangium

Faza

Haploidalna

(1n)

GAMETANGIA

n + n = 2n

MEJOSPORY

(zarodniki) 2n n + n

Faza

Diploidalna

(2n)

GAMETY

Przemiana

pokoleń

u mszaków

KWIAT:

- skrócony pęd

- organ rozmnażania płciowego

Elementy kwiatu:

- oś = DNO KWIATOWE

- ustawione na osi spiralnie lub okółkowo,

wolne lub zrośnięte ze sobą części boczne:

● OKWIAT

● CZĘŚCI GENERATYWNE

► pręciki

► słupki z zalążkami

BUDOWA KWIATU ROŚLINY

OKRYTONASIENNEJ

DWULIŚCIENNEJ

dno kwiatowe

kielich

miodnik

zalążek

pręcik

zalążnia

korona

szyjka słupka

znamię słupka

KWIAT:

- skrócony pęd zarodnionośny

- organ rozmnażania płciowego

Elementy kwiatu:

oś = DNO KWIATOWE - różnie ukształtowane

Są ustawione na osi spiralnie lub okółkowo,

Mają wolne lub zrośnięte ze sobą części boczne:

1. OKWIAT

2. CZĘŚCI GENERATYWNE

► pręciki

► słupki z zalążkami

PAPROĆ

- roślina zarodnikowa

TULIPAN

- roślina okrytozalążkowa

= okrytonasienna

Kwiat acykliczny (spiralny)

A – kielichowiec

B – magnolia

Kwiat cykliczny (okółkowy)

A – symetria promienista

rozchodnik sześciorzędowy

B – symetria dwuboczna

ładniczka okazała

C – symetria grzbiecista

jasnota biała

RÓŻNA SYMETRIA

KWIATÓW

DWUBOCZNA

Serduszka

okazałe

PROMIENISTA

Zawilec

gajowy

GRZBIECISTA

Jasnota różowa

LISTKI KIELISZKA

( E )

DZIAŁKI KIELICHA

( K )

PŁATKI KORONY

( C )

OKWIAT:

TYPOWA BUDOWA OKWIATU:

● POJEDYNCZY ( P ) → listki, człony, działki

● PODWÓJNY → KIELICH ( K ) → działki

→ KORONA ( C ) → płatki

● czasem BRAK (kwiaty BEZOKWIATOWE)

ROLE OKWIATU:

- ochrona części generatywnych

- powabnia

- czasem uczestniczy

w rozprzestrzenianiu owoców

Budowa kwiatu roślin dwuliściennych –

- na przykładzie jabłoni domowej ( Malus domestica ).

OKWIAT

PODWÓJNY:

płatek korony

działka kielicha

DNO KWIATOWE

- obrasta zalążnie

5 słupków

szypułka kwiatu

PRĘCIK:

główka

nitka

SŁUPEK

DOLNY

(jeden z 5 !):

znamię

szyjka

zalążnia

z

zalążkami

Przekrój podłużny kwiatu śliwy

Morfologia kwiatu roślin jednoliściennych

Tulipan Złoć

UŁOŻENIE ELEMENTÓW KWIATU TULIPANA

UŁOŻENIE ELEMENTÓW KWIATU TULIPANA

● kwiaty BEZOKWIATOWE

wierzba trawy

kwiaty:

- OBUPŁCIOWE - mają pręcikowie i słupkowie

- ROZDZIELNOPŁCIOWE

- MĘSKIE - mają tylko pręcikowie ♂

- ŻEŃSKIE - mają tylko słupkowie ♀

- PŁONNE - brak pręcikowia i słupkowia

Narysy kwiatowe

WZORY KWIATOWE

P (perygonium) okwiat pojedynczy (listki, człony, działki)

C (corolla) korona (płatki)

K (kalyx) kielich (działki)

A (androeceum) pręcikowie (pręciki)

G (gynaeceum) słupkowie (owocolistki)

G (3) słupek zrośnięty z trzech owocolistków

G (3) słupek górny G (3) słupek dolny 2,3,4, n – liczba elementów

Symetria

promienista (wiecej niż 2 płaszczyzny symetrii)

dwuboczna (2 płaszczyzny symetrii)

grzbiecista (1 płaszczyzna symetrii)

zrośnięcia: ( ) elementów 1 okółka;

[ ] – elementów 2 okółków

Budowa pręcika

A - krasnodrzew

B - groch

C - Xanthochymus

D - kosmos

E - dynia

F - ślaz

G - szałwia

H - trzykrotka

I - grzybienie

K - jasnota

L - Lopezia

M - Calothamnus

N - rącznik

O - krzyżownica

P - Campelia

Q - Unona

R - Humirium

S - fiołek

T - orlik

U - Popovia

V - liściokwiat

W - psianka

X - chróścina

Y - smaczliwka

P

R

Ę

C

I

K

I

pręciki

łącznik

2 woreczki pyłkowe 1. pylnik GŁÓWKA

2 woreczki pyłkowe 2. pylnik

NITKA

WORECZEK PYŁKOWY

= MIKROSPORANGIUM

MORFOLOGIA PRĘCIKA

FUNKCJE PRĘCIKA

1. Miejsce powstawania

● MIKROSPOR

ZIAREN PYŁKU

2. Funkcja powabni

komora pyłkowa z:

archesporem 2n

↓

ANATOMIA GŁÓWKI PRĘCIKA

epiderma miękisz wielowarstwowa ściana

woreczka pyłkowego

miejsce pękania ściany

woreczka pyłkowego

MEJOZA

mikrosporami 1n

↓

ziarnami pyłku =

♂ gametofitami 1n

wiązka przewodzaca

ARCHESPOR

TAPETUM

miejsce pękania ściany woreczka

ANATOMIA PRĘCIKA

ściana woreczka pyłkowego

ANATOMIA ŚCIANY

MIKROSPORANGIUM

EPIDERMA

pozostałości WARSTWY ODŻYWCZEJ

= TAPETUM

WARSTWA WŁÓKNISTA

WARSTWY POŚREDNIE

miejsce pękania

ściany woreczka ZIARNA

PYŁKU

↑

komórka

macierzysta

mikrospor

2n

liczne komórki ARCHESPORU 2n

w mikrosporangium

tetrada (= 4)

MIKROSPOR

1n

4 MIKROSPORY

1n

SPORODERMA - EGZYNA ze SPOROPOLLENINĄ

- niezmodyfikowana INTYNA

ROZWÓJ MIKROSPOR U OKRYTOZALĄŻKOWYCH

MEJOZA !!!

I. II.

mikrospora 1n

jądro komórkowe

SPORODERMA

wakuola

1. MITOZA komórka

generatywna

- odpowiednik

PLEMNI

komórka

wegetatywna

2 - komórkowe ziarno pyłku

= gametofit męski 1n

ROZWÓJ ZIARNA PYŁKU Z MIKROSPORY

U OKRYTOZALĄŻKOWYCH

SPORODERMA

(ściana komórkowa):

EGZYNA

ze

SPOROPOLLENINĄ

INTYNA

niezmodyfikowana

BUDOWA ZIARNA PYŁKU – GAMETOFITU MĘSKIEGO

por

KOMÓRKA

WEGETATYWNA:

cytoplazma

jądro ( 1 n )

KOMÓRKA

GENERATYWNA:

cytoplazma

jądro ( 1 n )

KOMÓRKA WEGETATYWNA ŁAGIEWKA PYŁKOWA

KOMÓRKA GENERATYWNA – odpowiednik PLEMNI

SPORODERMA:

- EGZYNA ze sporopoleniną

- INTYNA - celulozowa

ZIARNA PYŁKU

ZIARNA PYŁKU

DALSZY ROZWÓJ GAMETOFITU MĘSKIEGO

U OKRYTOZALĄŻKOWYCH

- PO ZAPYLENIU, NA TERENIE SŁUPKA

ziarno pyłku

komórka generatywna

2 komórki plemnikowe MITOZA

komórka wegetatywna

łagiewka pyłkowa

ZNAMIĘ

SZYJKA

ŚCIANA ZALĄŻNI

KOMORA ZALĄŻKOWA ZALĄŻNIA

ZALĄŻEK

MORFOLOGIA SŁUPKA

POWSTAJE ze zrośnięcia OWOCOLISTKÓW !

SŁUPEK – tylko u roślin OKRYTOZALĄŻKOWYCH !

Słupki różnych roślin

znamię siedzące

brak szyjki

A – jesion B – tytoń C – rzęśl D- mozga E – pszenica

F – rącznik G – darlingtonia I – kosaciec K - kapturnica

TYPY BUDOWY ZNAMION SŁUPKA

ZNAMIĘ: 1. przyjmowanie ziarna pyłku

2. kiełkowanie ziarna pyłku

SZYJKA: 1. odżywianie rosnącego

gametofitu męskiego

ZALĄŻNIA: 1. rozwój zalążków i gametofitu

żeńskiego 2. zapłodnienie 3. rozwój zarodka i bielma

Funkcje słupka

granice

jednego

owocolistka

ściana zalążni

komora zalążkowa

zalążek

łożysko Budowa zalążni słupka tulipana

- przekrój poprzeczny

ściana zalążni

komora

zalążkowa

zalążek

łożysko

BUDOWA ZALĄŻNI

- przekroje poprzeczne

epiderma (zewnętrzna i wewnętrzna)

wiązka przewodząca

z floemem i ksylemem

miękisz

Typy łożysk – położenie zalążków

komórka

macierzysta

makrospor

2 n

jądro

komórkowe

MEJOZA !!! tetrada (= 4)

makrospor

1n

3 nieaktywne makrospory

1 aktywna makrospora

ROZWÓJ MAKROSPOR U OKRYTOZALĄŻKOWYCH

ośrodek =

makrosporangium

I. II.

aktywna

makrospora

1n

trzy kolejne mitozy bez cytokinez

(= bez podziałów komórki),

wędrówki jąder haploidalnych

CYTOKINEZA → uformowanie gametofitu żeńskiego,

tzw. WORECZKA ZALĄŻKOWEGO

ROZWÓJ GAMETOFITU ŻEŃSKIEGO

U OKRYTOZALĄZKOWYCH

2. 1. 3.

7- komórkowy gametofit żeński u okrytozalążkowych

WORECZEK ZALĄŻKOWY = WORECZEK ZARODKOWY

2 synergidy 1n

1 komórka jajowa 1n

1 komórka centralna 2n,

silnie zwakuolizowana

3 antypody 1n

aparat jajowy

≈ RODNI

2 jądra biegunowe 1n → po połączeniu

wtórne jądro woreczka zalążkowego 2n

= jądro komórki centralnej

1. komórka plemnikowa 1n + komórka jajowa 1n

→ zygota 2n → ZARODEK (EMBRION, młody SPOROFIT) 2n

2. komórka plemnikowa 1n + komórka centralna 2n

→ komórka macierzysta bielma 3n → BIELMO 3n

komórka macierzysta bielma 3n

→ BIELMO

zygota 2n → ZARODEK

PODWÓJNE ZAPŁODNIENIE

- charakterystyczne dla roślin okrytozalążkowych !

osłonki zalążka ŁUPINA NASIENNA

komórka macierzysta bielma 3n

→ BIELMO

zygota 2n → ZARODEK

ZALĄŻEK NASIENIE

ośrodek zalążka może tworzyć tzw. OBIELMO

STARSZE STADIA ROZWOJU I BUDOWA ZARODKA

TASZNIKA (rośliny dwuliściennej)

ssawka

wieszadełko

korzonek

zarodkowy

hypokotyl =

łodyżka

podliścieniowa

dwa liścienie

stożek

wzrostu

pędu

TYPY NASION

bielmo

obielmo

zarodek

zarodek

zarodek

bielmowe obielmowe bezbielmowe

Zarodek w ziarniaku pszenicy

przekrój

nasienia lnu

zarodek w

bezbielmowym

nasieniu fasoli

Budowa ziarniaka i zarodka pszenicy

zwyczajnej (Triticum aestivum).

zarodek

koleoptyle koleoryza

korzeń

BUDOWA OWOCU PSZENICY - ZIARNIAKA

ZAWIERAJĄCEGO

NASIENIE BIELMOWE

okrywa owocowo-nasienna

warstwa aleuronowa BIELMA

komórki BIELMA

ze skrobią

ZARODEK

liścień tzw. TARCZKA,

(przylegający do bielma)

pączek zarodkowy

okryty

pochewką, tzw. KOLEOPTYLEM

zredukowany liścień

tzw. EPIBLAST

korzonek zarodkowy

okryty

pochewką, tzw. KOLEORYZĄ

ZARODEK PSZENICY

(rośliny jednoliściennej) - PRZEKRÓJ PODŁUŻNY

Przekrój podłużny nasienia buraka

łupina nasienna

perysperma (obielmo)

endosperma (bielmo)

perysperma na zewnątrz

zarodek

ŚCIANA ZALĄŻNI → OWOCNIA

ZALĄŻNIA OWOC

szypułka kwiatu → szypułka owocu

okwiat, pręciki, szyjka słupka – zwykle zasycha lub odpada

dno kwiatowe - może uczestniczyć w tworzeniu owocu

SCHEMAT TYPOWEGO ROZWOJU OWOCU

ROLA OWOCNI:

- ochrona dojrzewających i dojrzałych

nasion

- rozprzestrzenianie nasion

Pestkowiec śliwy Prunus domestica

OWOC ZBIOROWY

WIELOMIESZKOWY

Jabłoni domowej

Prunus domestica

szypułka kwiatu

→ szypułka owocu

DNO KWIATOWE

ściana zalążni

→ owocnia mieszka

zalążek → nasienie

kielich

→ uschnięty kielich

MIESZEK

z nasionami