Оплодотворение «простое» и «двойное» сходство, различия и последствия

21-03-2014, 04:36
Мы оставили мужской гаметофит (пыльцевое зерно) возле женского гаметофита после волнующего воздушного перелета. Напомним, что целью этого путешествия было производство гамет, оплодотворение яйцеклетки и формирование зиготы. Между опылением и оплодотворением у разных растений проходит от нескольких минут до нескольких месяцев: у одуванчика кок-сагыза — 15-30 минут, у хлопчатника — 18-20 часов, у некоторых дубов — до 14 месяцев.
Мужские гаметы появляются в результате деления клеток пыльцевого зерна (обычно в процессе его прорастания на женском спорангии). Если у споровых растений мужские гаметы представляют собой сперматозоиды, активно плавающие в воде, то у семенных растений потребность в «водоплавающих» гаметах отпала. Мужские гаметы высших голосеменных растений (хвойных) и покрытосеменных (цветковых) не имеют жгутиков и называются спермиями.
Движение спермиев к женскому гаметофиту у всех высших семенных растений осуществляется внутри пыльцевой трубки — вытянутой в длину вегетативной клетки. Пыльцевая трубка выходит через оболочку пыльцевого зерна в процессе его прорастания, которое стимулируются выделениями самой пылинки и женским спорангием (рыльцем пестика — у цветковых растений), рис. 21. По пыльцевой трубке, активно внедряющейся в женский гаметангий, спермий достигает яйцеклетки и сливается с ней — происходит оплодотворение.
Оплодотворение «простое» и «двойное» сходство, различия и последствия

Правда, у наиболее древних голосеменных растений — саговниковых и гинковых еще сохраняются подвижные сперматозоиды. Ho в отличие от мужских гамет споровых растений, сперматозоидам голосеменных необходимо «проплыть» небольшое расстояние (измеряемое миллиметрами) в жидкости, которая вместе с ними изливается в женский гаметофит из прорастающей пыльцы.
Иными словами, даже у таких примитивных семенных растений, как саговниковые и гинковые, оплодотворение внутреннее. Такой тип оплодотворения свойствен всем семенным растениям, благодаря чему они могут размножаться половым путем даже в пустыне в отсутствие дождей.
Таковы общие черты оплодотворения, которые характерны для всех семенных растений. Однако между разными группами семенных растений имеются и принципиальные различия в оплодотворении. Они сыграли ключевую роль в дивергентной эволюции этих растений и стали причиной появления двух систематических групп — голосеменных и покрытосеменных (табл. 6).
Оплодотворение «простое» и «двойное» сходство, различия и последствия

Как мы видим из содержания таблицы, женский гаметофит покрытосеменных растений подвергнулся наибольшей редукции — от него осталось 7 клеток (зародышевый мешок), лишенных запаса питательных веществ. Поэтому появление у покрытосеменных в процессе оплодотворения триплоидного эндосперма — этой уникальной питательной ткани — ученые рассматривают как своеобразную компенсацию недостатка питательных веществ у женского гаметофита.
Примечательно, что триплоидный эндосперм (3n) появился в результате слияния одного из спермиев (1n) с центральной клеткой женского гаметофита (2n). А вот второй спермий (1n) слился с яйцеклеткой (1n), в результате чего появилась диплоидная зигота (2n) — первая клетка будущего зародыша. Такое слияние клеток зародышевого мешка с двумя спермиями ученые-ботаники назвали двойным оплодотворением. Хотя, строго говоря, оплодотворение (слияние гамет, ведущее к формированию зиготы) произошло только одно. Второе слияние можно назвать оплодотворением лишь условно, в переносном смысле, поскольку оно приводит к образованию не зиготы, а эндосперма.
Двойное оплодотворение покрытосеменных растений впервые описал выдающийся русский цитолог и эмбриолог растений, профессор Киевского университета Сергей Гаврилович Навашин в 1898 году. Это открытие стало крупным вкладом в биологическую науку.
Биологический смысл двойного оплодотворения заключается не только в самом факте формирования более жизнеспособного триплоидного (3n) эндосперма. He менее важно и другое: растение начинает расходовать пластические вещества на создание эндосперма только после того, как состоялось оплодотворение.
Действительно, если осуществилось оплодотворение и началось развитие зародыша — то формируется питающая ткань (эндосперм). Если же зародыша нет, то и эндосперм не образуется, а расход питательных веществ на образование зародышевого мешка оказывается в этом случае ничтожным.
Оплодотворение у голосеменных растений происходит по другому, у них мощный эндосперм, формируется еще до оплодотворения и независимо от него. И если оплодотворение по каким-либо причинам не произойдет, то весьма солидные затраты питательных веществ на формирование эндосперма окажутся совершенно напрасными!
Итак, мы убедились в том, что оплодотворение и развитие зародыша у покрытосеменных растений осуществляются более экономично, чем у голосеменных. А ведь в природе все процессы подчинены закону строгой экономии: преуспевает тот, кто в процессе эволюции «научился» более экономно расходовать пластические вещества и энергию.
Вот почему двойное оплодотворение стало одним из важных преимуществ цветковых растений. Оно содействовало прогрессу покрытосеменных во всех экосистемах Земли. Плодами этого прогресса в полной мере пользуется и человек.

  • Союзники растений
  • Властелины растительного царства
  • Мужской гаметофит приобретает летучесть
  • О трагической судьбе и возрождении гаметофита
  • О гаметанигиях и половом диморфизме
  • Из глубины веков
  • Забота о потомстве
  • Размножение растений пшеницы
  • Формирование стебля пшеницы
  • Рост, развитие и биологические свойства растений пшеницы

  • Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

    Министерство сельского хозяйства Оренбургской области

    Правительство Оренбургской области

    Визитка компании - сайт компании

    Ильинка





    Акцент

     

    • Рейтинг@Mail.ru
    • Яндекс.Метрика
    • Индекс цитирования