Dvigubas apvaisinimas: unikalus žiedinių augalų dauginimosi procesas

Apvaisinimas yra esminis lytinio dauginimosi procesas augaluose, kurio metu susijungia vyriškoji ir moteriškoji lytinės ląstelės, suformuodamos zigotą. Zigota vėliau vystosi į naują individą. Apskritai, apvaisinimas - tai augalų ir gyvūnų lytinių ląstelių (gametų) susiliejimas, kurio metu susidaro nauja ląstelė (zigota), iš kurios vystosi naujas organizmas (gemalas).

Sėklinių augalų nejudrios moteriškosios gametos vadinamos kiaušialąstėmis. Vyriškosios gametos smulkesnės, nejudrios, vadinamos spermiais. Žiediniams augalams (gaubtasėkliams) būdingas unikalus dvigubo apvaisinimo procesas, kuris yra gyvybiškai svarbus jų dauginimuisi. Šiame straipsnyje išsamiai panagrinėsime dvigubą apvaisinimą, jo etapus ir reikšmę augalų dauginimuisi.

Ląstelių dalijimosi principai: Mitozė ir Mejozė

Prieš gilinantis į dvigubo apvaisinimo procesą, svarbu suprasti du pagrindinius ląstelių dalijimosi būdus: mitozę ir mejozę.

• Mitozė: vyksta somatinėse (kūno) ląstelėse ir užtikrina genetiškai identiškų dukterinių ląstelių susidarymą. Mitozės metu chromosomų skaičius ląstelėje išlieka toks pat (diploidinis).
• Mejozė: vyksta lytinėse ląstelėse (gametose) ir užtikrina haploidinių ląstelių susidarymą. Mejozės metu chromosomų skaičius sumažėja per pusę.

Žiedinių augalų gyvenimo ciklas: Sporofitas ir Gametofitas

Didžioji dauguma aukštesniųjų augalų dauginasi lytiniu būdu, kurio metu susidaro haploidinės ląstelės ir susilieja vyriškos ir moteriškos gametos. Augalų gyvenimo cikle skiriami du skirtingi etapai: sporofitas ir gametofitas.

• Sporofitas: diploidinis etapas, kuris žiediniuose augaluose trunka ilgai.
• Gametofitas: haploidinis etapas, kuris žiediniuose augaluose trunka trumpiau. Iš mikrosporų susidaro vyriški gametofitai, o iš megasporų - moteriški gametofitai.

Vyriškojo gametofito (žiedadulkės) susidarymas

Vyriškas gametofitas, arba žiedadulkė, susidaro kuokelių dulkinėse. Procesas, kurio metu susidaro mikrosporos, vadinamas mikrosporogeneze. Jo metu motininės mikrosporų ląstelės dalijasi mejozės būdu, suformuodamos keturias haploidines mikrosporas. Žiedadulkė yra vyriškas gametofitas (mikrogametofitas).

Mikrogametogenezė - tai procesas, kurio metu susidaro vyriškos lytinės ląstelės - spermiai. Tetrados mikrosporos padengiamos dviem apvalkalais - ekzinos ir entinos, taip virsdamos žiedadulkėmis. Prasideda mikrogametogenezė. Dalijantis generatyvinei ląstelei žiedadulkėje (arba dulkiadaigyje) susidaro spermiai.

Moteriškojo gametofito (gemalinio maišelio) susidarymas

Moteriškas gametofitas susidaro piestelėje, žiedynpumpuriuose. Gemalinis maišelis yra moteriškas gametofitas (megagametofitas). Makrosporogenezės metu motininėse ląstelėse vyksta mejozė, susidaro makrosporų diada, po to - makrosporų tetrata. Kiekviena nauja ląstelė yra haploidinė.

Moteriškojo gametofito susidarymo metu dalijasi branduoliai. Mikropiliariniame poliuse formuojasi kiaušinėlio aparatas (kiaušialąstė, 2 sinergidės). Chalazaliniame poliuje susidaro trys ląstelės antipodai. Gemalinis maišelis didėja, prasideda ląstelių diferenciacija.

Apdulkinimas: Žiedadulkių kelias į tikslą

Apdulkinimas yra esminis žingsnis prieš apvaisinimą. Jis užtikrina, kad žiedadulkės pasiektų piestelės purką. Apdulkinimas gali būti dviejų pagrindinių tipų:

• Savidulka - tai apsidulkinimas to paties žiedo ar kitų to paties augalo žiedų žiedadulkėmis (pvz., žirniai, pupelės, paprikos).
• Kryžmadulka - apdulkinimas tos pačios rūšies kito augalo žiedadulkėmis (pvz., obelis, slyva, liepa).

Dvigubas apvaisinimas: unikalus gaubtasėklių procesas

Dvigubas apvaisinimas yra unikalus gaubtasėklių augalų procesas, pirmą kartą išaiškintas S. Navašino 1898 metais. Štai kaip jis vyksta:

1. Žiedadulkių sudygimas: Patekusios ant piestelės purkos žiedadulkės sudygsta, suformuodamos dulkiadaigį.
2. Spermių patekimas: Dulkiadaigiu slenka du spermiai (n), kurie pro mikropilę patenka į gemalinį maišelį.
3. Pirmasis apvaisinimas: Vienas spermis (n) apvaisina kiaušialąstę (n), suformuodamas diploidinę zigotą (2n). Iš šios zigotos vystosi sėklos gemalas.
4. Antrasis apvaisinimas: Kitas spermis (n) susilieja su diploidine centrine ląstele (2n) (arba gemalo maišelio antriniu branduoliu), suformuodamas triploidinę ląstelę (3n). Iš šios ląstelės susidaro endospermas, kuriame kaupiasi sėklos maisto medžiagų atsargos.

Taigi, gaubtasėklių augalų kiaušialąstė yra mezginėje esančiame gemalo maišelyje, o spermiai susidaro iš kuokelių dulkinėse esančių žiedadulkių generatyvinės ląstelės. Jos branduolys, po žiedo apdulkinimo pasidalijęs į 2 lytines ląsteles - spermius, patenka į gemalo maišelį. Vienas spermis susilieja su kiaušialąste, kitas - su gemalo maišelio antriniu branduoliu. Šis procesas yra dvigubas apvaisinimas.

Pokyčiai po apvaisinimo: Sėklos ir vaisiaus formavimasis

Po dvigubo apvaisinimo įvyksta esminiai pokyčiai, vedantys prie sėklos ir vaisiaus susidarymo:

• Iš zigotos susidaro sėklos gemalas.
• Endosperme kaupiasi sėklos maisto medžiagų atsargos.
• Iš mezginės sienelių susidaro apyvaisis.
• Sėkla išsivysto iš sėklapradžio.

Apibendrinant, vienas spermis susilieja su kiaušialąste, suformuodamas diploidinę zigotą (2n), iš kurios vystosi gemalas. Kitas spermis susilieja su centriniu diploidiniu branduoliu (2n), suformuodamas triploidinį endospermą (3n). Endospermas atlieka maisto medžiagų funkciją gemalui. Po apvaisinimo sėklapradis virsta sėkla, o mezginė - vaisiumi.

Žiedo dalių metamorfozė po apvaisinimo

Po apvaisinimo žiedo dalys patiria reikšmingų pokyčių:

• Mezginė: Mezginė pradeda augti ir virsta vaisiumi. Vaisiaus paskirtis - apsaugoti sėklas ir padėti joms plisti. Vaisiaus forma, dydis ir struktūra priklauso nuo augalo rūšies.
• Sėklapradžiai: Apvaisinti sėklapradžiai virsta sėklomis. Sėkla susideda iš embriono, endospermo ir apsauginio apvalkalo.
• Žiedlapiai ir taurėlapiai: Dažniausiai nudžiūsta ir nukrenta, nes jų funkcija (pritraukti apdulkintojus ir apsaugoti žiedą) jau atlikta. Tačiau kai kurių augalų žiedlapiai gali išlikti ir dalyvauti formuojant vaisių.
• Kuokeliai ir piestelės liemenėlis: Nudžiūsta ir nukrenta, nes jų funkcija atlikta. Kartais piestelės likučiai gali išlikti ant vaisiaus viršūnės.

Sėklų plitimo strategijos

Vaisiui susiformavus, jo paskirtis - padėti sėkloms plisti. Yra įvairių sėklų plitimo būdų:

• Vėjo pagalba: Smulkios ir lengvos sėklos gali būti išnešiojamos vėjo.
• Vandens pagalba: Augalai, augantys prie vandens telkinių, gali plisti sėklas vandens pagalba.
• Gyvūnų pagalba: Gyvūnai gali platinti sėklas, valgydami vaisius ir išnešiodami sėklas su išmatomis arba prikibdami prie kailio.
• Savęs platinimas: Kai kurie augalai turi mechanizmus, leidžiančius sėkloms išsisklaidyti patiems.

Žiedų reikšmė augalų klasifikacijoje

Žiedai yra svarbūs augalų dauginimuisi, nes juose vyksta apdulkinimas ir apvaisinimas. Be to, žiedo požymiai dažnai naudojami gaubtasėklių klasifikavimui. Botanikai sukūrė terminus kiekvienam įmanomam žiedyno, pažiedės, žiedsosčio, hipantijos, taurelės, vainikėlio, nektarinių, staminodžių, vaislapėlių ir sėklapradžių kintamumo aspektui, vertingam vienos ar kitos grupės klasifikavimui.

Štai pagrindinės žiedo dalys ir jų funkcijos:

Pagal vienalyčius žiedus augalai skirstomi į:

• Vienanamiai augalai - jei abiejų tipų vienalyčiai žiedai yra tame pačiame augale (beržas, lazdynas, alksnis).
• Dvinamiai augalai - jei vyriškieji ir moteriškieji žiedai yra skirtinguose individuose (gluosnis, drebulė, tuopa).

tags: #kas #yra #dvigubas #apvaisinimas