Размножение растений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция РАЗМНОЖЕНИЕ РАСТЕНИЙ

План

1. Размножение растений

2. Бесполое размножение

2.1 Вегетативное размножение

2.2 Собственно бесполое размножение

3. Половое размножение

4. Чередование ядерных фаз в жизненном цикле

1. Размножение растений

размножение растение побег половой

Одно из обязательных свойств живого организма - воспроизводство потомства, то есть способность одной особи дать начало целой серии себе подобных дочерних особей или, по крайней мере, одной.

Размножение - увеличение числа особей определенного вида. Это необходимое свойство жизни, присущее всем организмам и обеспечивающее продление существования вида.

Существует два принципиально различных способа размножения: половое и бесполое.

2. Бесполое размножение

Различают два вида бесполого размножения: вегетативное и собственно бесполое. У некоторых низших растений четкой границы между этими видами размножения нет.

2.1 Вегетативное размножение

Осуществляется частями таллома (вегетативное тело низших растений), корня, стебля, листа. Оно основано на способности растений к регенерации - восстановлению целого организма из его части.

У одноклеточных растений (водоросли) вегетативное размножение происходит путем деления клетки, у колониальных и низших многоклеточных - путем расчленения таллома на части.

У высших растений вегетативное размножение осуществляется частями корня, стебля, листа или их видоизменениями - корневищами, клубнями, луковицами, выводковыми почками.

На основе естественного вегетативного размножения в практике сельского хозяйства разработаны разнообразные способы искусственного вегетативного размножения овощных, плодовых и декоративных растений. Для этого наиболее часто используют: клубни (картофель, батат, георгины), корневища (ирис, флокс), усы (земляника), луковицы (лук, тюльпан), корневые отпрыски (малина, вишня).

Многие возделываемые растения размножают черенками, отводками, а также путем прививок.

В таблице 1 представлены способы вегетативного размножения.

Таблица 1

Способы вегетативного размножения

Размножение надземными органами

Черенками. Стеблевой черенок представляет собой участок надземного побега. Стеблевыми черенками размножают виноград, смородину, крыжовник, декоративные виды спиреи, красный перец, баклажан и другие. Для размножения берут черенки длиной от 2-3 до 6-8 см, состоящих из одного междоузлия и двух узлов. На верхнем узле листья оставляются (если листовые пластинки крупные, то их наполовину срезают). Черенки высаживают в специальные парнички, а после укоренения - в открытый грунт.

Рис. 1 Размножение черенками

Усами (столонами). В сельскохозяйственной практике усами размножают клубнику и землянику. В узлах усов образуются боковые почки и придаточные корни. После засыхания междоузлий растения обособляются. В природе усами размножаются такие растения, как лютик ползучий, камнеломка отпрысковая.

Рис. 2 Размножение усами земляники

Ползучими побегами. Многие растения (луговой чай, клевер ползучий, вероника лекарственная) размножаются ползучими побегами. На узлах побегов образуются придаточные корни, а из боковых почек развиваются боковые побеги. После отмирания участков материнского побега молодые растения становятся самостоятельными.

Рис. 3 Размножение ползучими побегами

Делением куста. Это - один из самых простых и эффективных способов размножения растений. Таким образом можно быстро из одного крупного маточного растения получить несколько крепких молодых, которые очень быстро вырастут до взрослого состояния и станут декоративными.

Рис. 4 Размножение делением куста аспидистры

Отводками. Отводки - это участки побегов, которые специально прижимаются к земле, и присыпаются землей, а после развития придаточных корней отделяются от материнского растения. Для лучшего укоренения побег можно надрезать. Это нарушает отток питательных веществ и их скопление в месте надреза, что создает благоприятные условия для образования придаточных корней. Отводками размножаются крыжовник, смородина, виноград.

Рис. 5 Размножение горизонтальными отводками крыжовника

Прививками. Прививка (трансплантация) - это срастание срезанных почек или стеблевых черенков одного растения (размножаемого) с другим (укорененным). В этом случае размножаемое растение называют привоем, а растение, к которому прививают, - подвоем.

Прививка позволяет использовать корневую систему подвоя для сохранения или размножения определенного сорта, замены сорта, получения новых сортов, ускорения плодоношения, получения морозоустойчивых растений, ремонта или омоложения старых взрослых деревьев.

Известно около 100 разнообразных способов прививок, но их можно свести к трем основным типам:

- прививка сближением, или аблактировка, - привой не отчленяется от материнского растения до срастания с подвоем;

- прививка черенком, или копулировка, - на однолетних черенках привоя с 2-3 почками и на стебле подвоя делают косые срезы и прикладывают их друг к другу, при этом стебли привоя и подвоя подбирают одинаковой толщины, чтобы их камбиальные слои совпали.

Если диаметры привоя и подвоя не совпадают, то прививку делают в расщеп, под кору, вприклад или другими способами;

- прививка глазком, или окулировка, - привоем служит спящая или растущая почка, отделенная от срединной части побега размножаемого растения, которую вставляют под кору подвоя.

Рис. 6 Способы прививок: 1 - прививка сближением (аблактировка); 2 - прививка под кору; 3 - прививка черенком (копулировка); 4 - прививка глазком (окулировка

Лучше всего срастание происходит, если привой и подвой принадлежат к одному виду или близким видам одного рода, если же они относятся к разным родам, срастание затруднено.

Размножение подземными органами

Корневищем. В сельском хозяйстве корневищами размножают ревень, мяту, спаржу, бамбук, в декоративном садоводстве - ландыш, ирис и другие. Они легко размножаются делением корневища на части, каждая из которых должна содержать вегетативную почку.

В лесах, степях, на лугах обитает большое количество корневищных растений, прежде всего злаков. К корневищным растениям относятся пырей, тимофеевка, белоус, купена, кислица, хвощ полевой и другие дикорастущие растения. У многих корневища ветвятся, и при отмирании старых частей происходит обособление новых растений.

Рис. 7 Размножение корневищем: а - пырея ползучего; б - купены

Клубнями. Из сельскохозяйственных растений, размножающихся клубнями, наиболее известны картофель и топинамбур. Их можно размножать, высаживая целые клубни или их части с почками-глазками. Клубни, как хранилище запаса питательных веществ, образуются у таких дикорастущих растений, как сыть, седмичник.

Рис. 8 Размножение клубнями картофеля

Луковицами. В сельскохозяйственной практике луковицами размножают лук, чеснок, декоративные растения: тюльпаны, нарциссы, гиацинты и другие. В природе луковицами размножаются многие растения: тюльпаны, гусиный лук, пролеска, и т.д. Вегетативное размножение луковичных растений осуществляют разросшимися взрослыми луковицами, детками, отдельными чешуями.

Рис. 9 Размножение луковицами

Клубнелуковицами. Запасные питательные вещества клубнелуковицы расходуются на цветение, но к концу сезона формируется новая клубнелуковица. Кроме того, может образоваться одна или несколько клубнелуковичек - мясистых почек, развивающихся между старой и новой клубнелуковицами. К клубнелуковичным растениям относятся гладиолус, крокус.

Рис. 10 Размножение клубнелуковицами гладиолуса

Размножение корнями

Корневыми отпрысками. Корневые отпрыски - побеги, возникающие из придаточных почек на корнях. Корневыми отпрысками размножается растения, легко образующие на корнях придаточные почки: вишня, слива, малина, сирень, осина, осот, бодяк полевой и др. Особенно много корневых отпрысков образуют трудноискоренимые сорные растении - бодяк, осот, вьюнок. Они могут возникать даже на отрезках корней длиной 0.5 см.

Рис. 11 Размножение корневыми отпрысками малины

Корневыми черенками. Корневой черенок представляет собой часть корня. Ими размножаются виды, на корнях которых легко развиваются придаточные почки: хрен, малина, вишня, розы. Корневые черенки заготавливают осенью, реже весной. Для этого используют боковые корни первого порядка в возрасте 2-3 лет. Длина черенка до 10-15 см, диаметр - 0,6-1,5 см. черенки высаживают в почву на глубину 2-3 см. Черенками размножаются и многие дикорастущие растения: ива, тополь, осина, одуванчик.

Рис. 12 Размножение корневыми черенками: 1 - нарезка черенка; 2 - растение, полученное из корневого черенка

Корнеклубнями. Представляют собой утолщения боковых корней. В декоративном садоводстве корневыми клубнями размножают георгины, батат. При размножении георгинов необходимо брать корневые клубни с основанием стебля, несущим почки, так как корневые клубни почек не образуют. Корневыми клубнями размножаются чистяк весенний, любка двулистная.

Размножение листьями

Целыми листьями. Многие цветковые растения размножают листьями, например сенполии, бегонии. Лист достаточно поставить в воду, появляются придаточные корни и придаточные почки, через некоторое время растение пересаживают в почву. У бегонии на заготовленном посадочном материале снизу надрезают жилки. Перед размножением посадочный материал подсушивают. В емкость с хорошим грунтом сверху насыпают крупный песок, проливают. Лист нужно положить нижней стороной и немного вдавить.

Рис. 13 Размножение целым листом бегонии

Листовыми черенками. Иногда достаточно даже части листа для вегетативного размножения. У бегонии королевской вырезают часть листа с крупной жилкой, лист сансевьеры можно разрезать на несколько листовых черенков и поставить их в воду.

Рис. 14 Размножение листовыми черенками

Придаточными почками на листьях, детками. У бриофиллума и каланхое на листьях образуются придаточные почки, похожие на маленькие растения. Падая, они становятся самостоятельными растениями.

Рис. 15 Придаточные почки (детки) на листе каланхоэ.

Культура тканей

Культура тканей представляет собой рост крупы растительных клеток на искусственных средах. Растительные клетки обладают свойством тотипотентности - отдельная клетка может развиться в нормальное растение при использовании определенных фитогормонов. Эти дифференцированные (потерявшие специализацию) клетки называются каллусом. Они являются объектом генной инженерии.

Метод культуры тканей позволяет получать клоны некоторых высших растений. Клонирование - получение совокупности особей из одной материнской вегетативным путем. Клонирование используется для размножения ценных сортов растений и для оздоровления посадочного материала.

Рис. 16 Схема получения растения методом культуры тканей

2.2 Собственно бесполое размножение

Осуществляется специализированными клетками - спорами или зооспорами. Споры имеют твердую стенку и распространяются ветром, зооспоры не имеют твердой стенки и передвигаются при помощи жгутиков. Они образуются внутри органов бесполого размножения - спорангиев или зооспорангиев. У низших растений это одноклеточный орган, у высших - многоклеточный. Разнообразие спор велико.

По происхождению и назначению их подразделяют на.две группы.

В первую группу входят споры (зооспоры), которые образуются путем митотического деления и способны непосредственно воспроизводить новую особь, сходную с материнской. При созревании они покидают материнский организм и обычно служат для размножения и распространения. Размножение такими спорами свойственно низшим растениям.

Во вторую группу входят споры, которые не могут воспроизвести материнскую особь. Они гаплоидны (n), так как образуются в результате мейоза. Такие споры бывают у высших растений, а также у некоторых водорослей. У последних из споры вначале вырастает заросток (проталлий, протонема), на котором происходит половое размножение.

3. Половое размножение

Суть полового размножения или воспроизведения состоит в формировании растением специализированных клеток - гамет (n), в попарном их слиянии (оплодотворении) и образовании зиготы (2n), из которой вырастает новое растение.

Гамета - это половая клетка, ядро которой содержит гаплоидное число хромосом. Гаметы всегда гаплоидны. Сливающиеся гаметы могут различаться между собой по структуре (форме, величине, подвижности), но обязательно физиологически, то есть по полу и по наследственности.

При слиянии мужской и женской гамет происходит образование диплоидной зиготы, из которой развивается новый организм. В результате слияния гамет в новом организме объединяются материнская и отцовская наследственность.

Сущность полового процесса едина для всех живых организмов, а его формы разнообразны. Различают следующие типы полового процесса: хологамия, конъюгация, изогамия, гетерогамия и оогамия.

Хологамия - слияние гаплоидных одноклеточных, внешне неотличимых организмов друг с другом. Этот тип полового процесса характерен для некоторых одноклеточных водорослей. В данном случае сливаются не гаметы, а целые организмы, выступающие в роли гамет. Образовавшаяся диплоидная зигота обычно сразу же делится мейотически (зиготическая редукция) и образуется 4 дочерних гаплоидных одноклеточных организма.

Конъюгация - собой формой полового процесса является конъюгация, характерная для некоторых нитчатых водорослей. Отдельные гаплоидные клетки нитевидных талломов, расположенных близко друг от друга, начинают образовывать выросты. Они растут навстречу друг другу, соединяются, перегородки в месте стыка растворяются, и содержимое одной клетки (мужской) переходит в другую (женскую). В результате конъюгации образуется диплоидная зигота.

Изогамия - слияние гамет, морфологически сходных между собой, то есть одинаковы по форме и размерам, но физиологически они разнокачественны. Данный половой процесс характерен для многих водорослей и некоторых грибов. Изогамия происходит только в воде, для передвижения в которой гаметы снабжены жгутиками. Они очень похожи на зооспоры, но имеют меньшие размеры.

Гетерогамия - слияние подвижных половых клеток, сходных по форме, но различающихся размерами. Женская гамета в несколько раз больше мужской и менее подвижна. Гетерогамия характерна для тех же групп организмов, что и изогамия, и также происходит в воде.

Оогамия - характерна для некоторых водорослей и всех высших растений. Женская гамета - яйцеклетка - крупная и неподвижная.

Гаметы формируются в специальных органах, называемых гаметангиями: мужские - в антеридиях, женские - у низших растений в оогониях, а у высших - в архегониях. У низших растений гаметангии как и спорангии, одноклеточные, а у высших - многоклеточные.

Рис. 17 Типы полового размножения: 1 - изогамия; 2 - гетерогамия: 3 - оогамия; 4 - коньюгация

Сперматозоиды способны передвигаться только в воде. Поэтому наличие воды - обязательное условие для оплодотворения у всех растений, за исключением семенных. У большинства семенных растений мужские гаметы утратили жгутики и называются спермиями.

Специализация гамет служит показателем уровня эволюции. Наиболее примитивной формой полового процесса является изогамия,

4. Чередование ядерных фаз в жизненном цикле

В индивидуальном жизненном цикле высших и некоторых низших растений наблюдают последовательность и взаимную связь бесполого и полового размножения. На основе анализа ядерных фаз при размножении установлено, что спорофит, то есть особь, которая производит споры второй группы и их вместилища (спорангии), состоит из клеток, имеющих диплоидный набор хромосом (2n).

При образовании спор происходит мейоз, так что споры всегда гаплоидны (n).

Из споры образуется гаметофит с органами полового размножения, продуцирующими половые клетки - гаметы.

Все клетки гаметофита, в том числе и гаметы, гаплоидны (n).

В результате полового процесса (оплодотворения, слияния гамет) возникает зигота (2 n), а из зиготы вновь образуется спорофит (2 n).

Размещено на Allbest.ru