Обоеполые растения примеры


Большинство растений имеют цветки, в которых есть как тычинки, так и пестики. Это обоеполые цветки. Но у некоторых растений одни цветки имеют только пестики – пестичные цветки, а другие – только тычинки – тычиночные цветки. Такие цветки называют раздельнополыми.

Растения однодомные и двудомные

Растения, на которых развиваются как пестичные, так и тычиночные цветки называются однодомными. Двудомные растения – тычиночные цветки на одном растении, а пестичные – на другом.

Существуют виды, у которых на одном растении можно обнаружить обоеполые и однополые цветки. Это так называемые многобрачные (полигамные) растения.

Соцветия

Цветки образуются на побегах. Очень редко они расположены по одиночке. Гораздо чаще цветки собраны в заметные группы, которые называются соцветиями. Начало изучению соцветий положено было Линнеем. Но для него соцветие не являлось типом ветвления, а способом цветения.

В соцветиях различают главную и боковую оси (сидячие или на цветоножках), то такие соцветия называют простыми. Если цветки на боковых осях – то это сложные соцветия.


Тип соцветия Схема соцветия Особенности Пример

Простые соцветия

Кисть Обоеполые растения примеры Отдельные боковые цветки сидят на удлинённой главной оси и при этом имеют свои цветоножки, приблизительно равной длины Черёмуха, ландыш, капуста
Колос Обоеполые растения примеры Главная ось более или менее удлинённая, но цветки без ножек, т.е. сидячие. Подорожник, ятрышник
Початок Обоеполые растения примеры Отличается от колоса мясистой утолщённой осью. Кукуруза, белокрыльник
Корзинка Обоеполые растения примеры Цветки всегда сидячие и сидят на сильно утолщённом и расширенном конце укороченной оси, имеющем вогнутый, плоский или выпуклый вид. При этом соцветие снаружи имеет так называемую обёртку, состоящую из одного или много последовательных рядов прицветных листьев, свободных или сросшихся. Ромашка, одуванчик, астра, подсолнечник, василёк
Головка

Обоеполые растения примеры
Главная ось сильно укорочена, боковые цветки сидячие или почти сидячие, тесно расположенные друг к другу. Клевер, скабиоза
Зонтик Обоеполые растения примеры Главная ось является укороченной; боковые цветки выходят как бы из одного места, сидят на ножках разной длины, располагаясь в одной плоскости или куполообразно. Примула, лук, вишня
Щиток Обоеполые растения примеры Отличается от кисти тем, что нижние цветки имеют длинные цветоножки, так что в результате цветки располагаются почти в одной плоскости. Груша, спирея

Сложные соцветия

Сложная кисть или метелка Обоеполые растения примеры От главной оси отходят боковые ветвящиеся оси, на которых расположены цветки или простые соцветия. Сирень, овёс
Сложный зонтик Обоеполые растения примеры От укороченной главной оси отходят простые соцветия. Морковь, петрушка
Сложный колос Обоеполые растения примеры Отдельные колоски расположены на главной оси. Рожь, пшеница, ячмень, пырей

Биологическое значение соцветий

Биологическое значение соцветий в том, что мелкие, часто невзрачные цветки, собранные вместе, становятся заметными, дают наибольшее количество пыльцы и лучше привлекают насекомых, которые переносят пыльцу с цветка на цветок.

Опыление

Для того чтобы произошло оплодотворение, необходимо, чтобы пыльца попала на рыльце пестика.

Процесс переноса пыльцы с тычинок на рыльце пестика называют опылением. Различают два основных типа опыления: самоопыление и перекрёстное опыление.

Самоопыление

При самоопылении пыльца с тычинки попадает на рыльце пестика того же самого цветка. Так опыляются пшеница, рис, овёс, ячмень, горох, фасоль, хлопчатник. Самоопыление у растений чаще всего происходит в ещё не раскрывшемся цветке, то есть в бутоне, когда цветок раскроется, оно уже закончено.

При самоопылении сливаются половые клетки, образовавшиеся на одном растении и, следовательно имеющие одинаковые наследственные признаки. Вот почему потомство, образовавшееся в результате процесса самоопыления, очень похоже на родительское растение.


Обоеполые растения примеры

Перекрёстное опыление

При перекрёстном опылении происходит перекомбинация наследственных признаков отцовского и материнского организмов, и образовавшееся потомство может приобрести новые свойства, которых не было у родителей. Такое потомство более жизнеспособно. В природе перекрёстное опыление встречается значительно чаще, чем самоопыление.

Обоеполые растения примеры

Перекрёстное опыление осуществляется с помощью разных внешних факторов.

Анемофилия (ветроопыление). У анемофильных растений цветки мелкие, часто собраны в соцветия, пыльцы образуется очень много, она сухая, мелкая, при раскрывании пыльника с силой выбрасывается наружу. Лёгкая пыльца этих растений может переноситься ветром на расстояния до нескольких сотен километров.

Обоеполые растения примеры

Пыльники расположены на длинных тонких нитях. Рыльца пестика широкие или длинные, перистые и высовываются из цветков. Анемофилия свойственна почти всем злакам, осокам.

Энтомофилия (перенесение пыльцы насекомыми). Приспособлением растений к энтомофилии являются запах, цвет и размер цветков, липкая пыльца с выростами. Большинство цветков двуполые, но созревание пыльцы и пестиков происходит не одновременно либо высота рылец больше или меньше высоты пыльников, что служит защитой от самоопыления.


В цветках насекомоопыляемых растений имеются участки, выделяющие сладкий ароматный раствор. Эти участки называются нектарниками. Нектарники могут находиться в разных местах цветка и иметь разные формы. Насекомые, подлетев к цветку, тянутся к нектарникам и пыльникам и во время трапезы пачкаются пыльцой. Когда насекомое перебирается на другой цветок, переносимые им пыльцевые зёрна прилипают к рыльцам.

При опылении насекомыми меньше пыльцы тратится впустую, и поэтому растение экономит вещества, производя меньше пыльцы. Пыльцевым зёрнам нет необходимости долго удерживаться в воздухе, и поэтому они могут быть тяжёлыми.

Насекомые могут опылять редко расположенные цветки и цветки в безветренных местах – в лесной чаще или гуще травы.

Как правило, каждый вид растений опыляется насекомыми нескольких видов и каждый вид насекомых-опылителей обслуживает несколько видов растений. Но есть такие виды растений, цветки которых опыляются насекомыми лишь одного вида. В таких случаях взаимное соответствие образов жизни и строения цветков и насекомых бывает настолько полным, что кажется чудесным.

Орнитофилия (опыление птицами). Характерно для некоторых тропических растений с яркоокрашенными цветками, обильным выделениям нектара, прочной эластичной структурой.

Гидрофилия (опыление с помощью воды). Наблюдается у водных растений. Пыльца и рыльце этих растений чаще всего имеют нитеобразную форму.


Зоофилия (опыление с помощью животных). Для этих растений характерны крупные размеры цветка, обильное выделение нектара, содержащего слизи, массовая продукция пыльцы, при опылении летучими мышами – цветение ночью.

Оплодотворение

Пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика и прикрепляется к нему благодаря особенностям строения оболочки, а также липким сахаристым выделениям рыльца, к которым пыльца прилипает. Пыльцевое зерно набухает и прорастает, превращаясь в длинную, очень тонкую пыльцевую трубку. Пыльцевая трубка образуется в результате деления вегетативной клетки. Сначала эта трубка растёт между клетками рыльца, затем – столбика и наконец врастает в полость завязи.

Генеративная клетка пыльцевого зерна перемещается в пыльцевую трубку, делится и образует две мужские гаметы (спермии). Когда пыльцевая трубка через пыльцевход проникает внутрь зародышевого мешка, один из спермиев сливается с яйцеклеткой. Происходит оплодотворение, и образуется зигота.

Второй спермий сливается с ядром крупной центральной клеткой зародышевого мешка. Таким образом, у цветковых растений при оплодотворении происходит два слияния: первый спермий сливается с яйцеклеткой, второй – с крупной центральной клеткой. Этот процесс открыл в 1898 году русский ботаник, академик С.Г.Навашин и назвал его двойным оплодотворением. Двойное оплодотворение характерно только для цветковых растений.

Образовавшаяся при слиянии гамет зигота делится на две клетки. Каждая из возникших при этом клеток снова делится и т. д. В результате многократных делений клеток развивается многоклеточный зародыш нового растения.


Центральная клетка тоже делится, образуя клетки эндосперма, в которых накапливаются запасы питательных веществ. Они необходимы для питания и развития зародыша. Из покрова семязачатка развивается семенная кожура. После оплодотворения из семязачатка развивается семя, состоящее из кожуры, зародыша и запаса питательных веществ.

После оплодотворения к завязи притекают питательные вещества, и она постепенно превращается в спелый плод. Околоплодник, защищающий семена от неблагоприятных воздействий, развивается из стенок завязи. У некоторых растений в образовании плода принимают участие и другие части цветка.

Обоеполые растения примеры

Образование спор

Одновременно с образованием пыльцы в тычинках, в семяпочке происходит образование крупной диплоидной клетки. Эта клетка делится мейотически и даёт начало четырём гаплоидным спорам, которые называются макроспорами, так как по размерам они больше, чем микроспоры.

Обоеполые растения примеры

Из четырёх образовавшихся макроспор три отмирают, а четвёртая начинает разрастаться и постепенно превращается в зародышевый мешок.

Источник: studopedia.net

Строение цветка


Цветок — репродуктивный орган покрытосеменных растений, состоящий из укороченного стебля (ось цветка), на котором расположены покров цветка (околоцветник), тычинки и пестики, состоящие из одного или несколько плодолистиков.

Ось цветка — называется цветоложем. Цветоложе, разрастаясь, принимает различную форму плоскую, вогнутую, выпуклую, полушаровидную, конусовидную, удлиненную, колончатую. Цветоложе внизу переходит в цветоножку, соединяющую цветок со стеблем или цветоносом.

Цветки не имеющие цветоножки, называются сидячими. На цветоножке у многих растений располагаются два или один маленьких листочка — прицветники.

Покров цветка — околоцветник — может быть расчленён на чашечку и венчик.

Чашечка образует наружный круг околоцветника, её листочки обычно сравнительно небольших размеров, зелёного цвета. Различают раздельно- и сростнолистную чашечку. Обычно она выполняет функцию защиты внутренних частей цветка до раскрытия бутона. В некоторых случаях чашечка опадает при распускании цветка, чаще всего она сохраняется и во время цветения.

Части цветка расположенные вокруг тычинок и пестика называют околоцветником.

Внутренние листочки — это лепестки, составляющие венчик. Наружные листочки — чашелистики — образуют чашечку. Околоцветник, состоящий, из чашечки и венчика называю двойным. Околоцветник, который не подразделяется на венчик и чашечку, а все листочки цветка более или менее одинаковы — простой.


Венчик — внутренняя часть околоцветника, отличается от чашечки яркой окраской и более крупными размерами. Цвет лепестков обусловлен наличием хромопластов. Различают отдельно- и сростнолепестной венчики. Первый состоит из отдельных лепестков. В сростнолепестных венчиках различают трубку и перпендикулярно расположенный по отношению к ней отгиб, имеющий определённое количество зубцов или лопастей венчика.

Цветки бывают симметричные и несимметричные. Существуют цветки, не имеющие околоцветника, их называют голыми.

Симметричные (актиноморфные) — если через венчик можно провести много осей симметрии.

Несимметричные (зигоморфные) — если можно провести только одну ось симметрии.

Махровые цветки имеют анормально увеличенное число лепестков. В большинстве случаев они возникают в результате расщепления лепестков.

Тычинка — часть цветка, представляющая собой своеобразную специализированную структуру, которая образует микроспоры и пыльцу. Состоит из тычиночной нити, посредством которой она прикреплена к цветоложу, и пыльника, содержащего пыльцу. Число тычинок в цветке является систематическим признаком. Различают тычинки по способу прикрепления к цветоложу, по форме, размеру, строению тычиночных нитей, связника и пыльника. Совокупность тычинок в цветке называют андроцеем.


Тычиночная нить — стерильная часть тычинки, несущая на своей верхушке пыльник. Тычиночная нить бывает прямой, изогнутой, скрученной, извилистой, изломанной. По форме — волосовидной, конусовидной, цилиндрической, уплощённой, булавовидной. По характеру поверхности — голой, опушённой, волосистой, с железками. У некоторых растений она короткая или вовсе не развивается.

Пыльник расположен на вершине тычиночной нити и прикреплён к ней связником. Состоит он из двух половин, соединённых между собой связником. В каждой половине пыльника имеется две полости (пыльцевые мешки, камеры или гнёзда), в которых развивается пыльца.

Как правило, пыльник четырёхгнёздный, но иногда перегородка между гнёздами в каждой половинке разрушается, и пыльник становится двухгнёздным. У некоторых растений пыльник бывает даже одногнёздным. Очень редко встречается трёхгнёздным. По типу прикрепления к тычиночной нити различают неподвижный, подвижный и качающийся пыльники.

В пыльниках находится пыльца или пыльцевые зёрна.

Пестик

Пестик — часть цветка, образующая плод. Возникает из плодолистика (листовидная структура, несущая семязачатки) впоследствии срастания краёв последнего. Бывает простым, если составлен одним плодолистиком, и сложным, если составлен несколькими простыми пестиками, сросшимися между собой боковыми стенками. У некоторых растений пестики недоразвиты и представлены лишь рудиментами. Пестик расчленён на завязь, столбик и рыльце.

Завязь — нижняя часть пестика, в которой находятся семенные зачатки.

Войдя в завязь, пыльцевая трубка растёт дальше и входит в семяпочку в большинстве случаев через пыльцевход (микропиле). Внедряясь в зародышевый мешок, конец пыльцевой трубки лопается, и содержимое изливается на одну из синергид, которая темнеет и быстро разрушается. Вегетативное ядро разрушается ещё обычно до того, как пыльцевая трубка проникает в зародышевый мешок.

Цветки правильные и неправильные

Листочки околоцветника (простого и двойного) могут располагаться так, что через него можно провести несколько плоскостей симметрии. Такие цветки называют правильными. Цветки, через которые можно провести одну плоскость симметрии, называют неправильными.

Цветки обоеполые и раздельнополые

Большинство растений имеют цветки, в которых есть как тычинки, так и пестики. Это обоеполые цветки. Но у некоторых растений одни цветки имеют только пестики — пестичные цветки, а другие — только тычинки — тычиночные цветки. Такие цветки называют раздельнополыми.

Растения однодомные и двудомные

Растения, на которых развиваются как пестичные, так и тычиночные цветки называются однодомными. Двудомные растения — тычиночные цветки на одном растении, а пестичные — на другом.

Существуют виды, у которых на одном растении можно обнаружить обоеполые и однополые цветки. Это так называемые многобрачные (полигамные) растения.

Соцветия

Цветки образуются на побегах. Очень редко они расположены по одиночке. Гораздо чаще цветки собраны в заметные группы, которые называются соцветиями. Начало изучению соцветий положено было Линнеем. Но для него соцветие не являлось типом ветвления, а способом цветения.

В соцветиях различают главную и боковую оси (сидячие или на цветоножках), то такие соцветия называют простыми. Если цветки на боковых осях — то это сложные соцветия.

Тип соцветия Схема соцветия Особенности Пример
Простые соцветия
Кисть Обоеполые растения примеры Отдельные боковые цветки сидят на удлинённой главной оси и при этом имеют свои цветоножки, приблизительно равной длины Черёмуха, ландыш, капуста
Колос Обоеполые растения примеры Главная ось более или менее удлинённая, но цветки без ножек, т.е. сидячие. Подорожник, ятрышник
Початок Обоеполые растения примеры Отличается от колоса мясистой утолщённой осью. Кукуруза, белокрыльник
Корзинка Обоеполые растения примеры Цветки всегда сидячие и сидят на сильно утолщённом и расширенном конце укороченной оси, имеющем вогнутый, плоский или выпуклый вид. При этом соцветие снаружи имеет так называемую обёртку, состоящую из одного или много последовательных рядов прицветных листьев, свободных или сросшихся. Ромашка, одуванчик, астра, подсолнечник, василёк
Головка Обоеполые растения примеры Главная ось сильно укорочена, боковые цветки сидячие или почти сидячие, тесно расположенные друг к другу. Клевер, скабиоза
Зонтик Обоеполые растения примеры Главная ось является укороченной; боковые цветки выходят как бы из одного места, сидят на ножках разной длины, располагаясь в одной плоскости или куполообразно. Примула, лук, вишня
Щиток Обоеполые растения примеры Отличается от кисти тем, что нижние цветки имеют длинные цветоножки, так что в результате цветки располагаются почти в одной плоскости. Груша, спирея
Сложные соцветия
Сложная кисть или метелка Обоеполые растения примеры От главной оси отходят боковые ветвящиеся оси, на которых расположены цветки или простые соцветия. Сирень, овёс
Сложный зонтик Обоеполые растения примеры От укороченной главной оси отходят простые соцветия. Морковь, петрушка
Сложный колос Обоеполые растения примеры Отдельные колоски расположены на главной оси. Рожь, пшеница, ячмень, пырей

Опыление

Для того чтобы произошло оплодотворение, необходимо, чтобы пыльца попала на рыльце пестика.

Процесс переноса пыльцы с тычинок на рыльце пестика называют опылением. Различают два основных типа опыления: самоопыление и перекрёстное опыление.

Самоопыление

При самоопылении пыльца с тычинки попадает на рыльце пестика того же самого цветка. Так опыляются пшеница, рис, овёс, ячмень, горох, фасоль, хлопчатник. Самоопыление у растений чаще всего происходит в ещё не раскрывшемся цветке, то есть в бутоне, когда цветок раскроется, оно уже закончено.

При самоопылении сливаются половые клетки, образовавшиеся на одном растении и, следовательно имеющие одинаковые наследственные признаки. Вот почему потомство, образовавшееся в результате процесса самоопыления, очень похоже на родительское растение.

Перекрёстное опыление

При перекрёстном опылении происходит перекомбинация наследственных признаков отцовского и материнского организмов, и образовавшееся потомство может приобрести новые свойства, которых не было у родителей. Такое потомство более жизнеспособно. В природе перекрёстное опыление встречается значительно чаще, чем самоопыление.

Перекрёстное опыление осуществляется с помощью разных внешних факторов.

Анемофилия (ветроопыление). У анемофильных растений цветки мелкие, часто собраны в соцветия, пыльцы образуется очень много, она сухая, мелкая, при раскрывании пыльника с силой выбрасывается наружу. Лёгкая пыльца этих растений может переноситься ветром на расстояния до нескольких сотен километров.

Пыльники расположены на длинных тонких нитях. Рыльца пестика широкие или длинные, перистые и высовываются из цветков. Анемофилия свойственна почти всем злакам, осокам.

Энтомофилия (перенесение пыльцы насекомыми). Приспособлением растений к энтомофилии являются запах, цвет и размер цветков, липкая пыльца с выростами. Большинство цветков двуполые, но созревание пыльцы и пестиков происходит не одновременно либо высота рылец больше или меньше высоты пыльников, что служит защитой от самоопыления.

В цветках насекомоопыляемых растений имеются участки, выделяющие сладкий ароматный раствор. Эти участки называются нектарниками. Нектарники могут находиться в разных местах цветка и иметь разные формы. Насекомые, подлетев к цветку, тянутся к нектарникам и пыльникам и во время трапезы пачкаются пыльцой. Когда насекомое перебирается на другой цветок, переносимые им пыльцевые зёрна прилипают к рыльцам.

При опылении насекомыми меньше пыльцы тратится впустую, и поэтому растение экономит вещества, производя меньше пыльцы. Пыльцевым зёрнам нет необходимости долго удерживаться в воздухе, и поэтому они могут быть тяжёлыми.

Насекомые могут опылять редко расположенные цветки и цветки в безветренных местах — в лесной чаще или гуще травы.

Как правило, каждый вид растений опыляется насекомыми нескольких видов и каждый вид насекомых-опылителей обслуживает несколько видов растений. Но есть такие виды растений, цветки которых опыляются насекомыми лишь одного вида. В таких случаях взаимное соответствие образов жизни и строения цветков и насекомых бывает настолько полным, что кажется чудесным.

Орнитофилия (опыление птицами). Характерно для некоторых тропических растений с яркоокрашенными цветками, обильным выделениям нектара, прочной эластичной структурой.

Гидрофилия (опыление с помощью воды). Наблюдается у водных растений. Пыльца и рыльце этих растений чаще всего имеют нитеобразную форму.

Зоофилия (опыление с помощью животных). Для этих растений характерны крупные размеры цветка, обильное выделение нектара, содержащего слизи, массовая продукция пыльцы, при опылении летучими мышами — цветение ночью.

Формула цветка

Для условного выражения строения цветков применяют формулы. Для составления формулы цветка используют следующие обозначения:

О.

Простой околоцветник, состоящий из одних чашелистиков или из одних лепестков, его части называют листочками околоцветника.

Ч Чашечка, состоит из чашелистиков
Л Венчик, состоит из лепестков
Т Тычинка
П Пестик
1,2,3… Количество элементов цветка обозначается цифрами
, Одинаковые части цветка, различающиеся по форме
( ) Сросшиеся части цветка
+ Расположение элементов в два круга
_ Верхняя или нижняя завязь – чёрточкой над или под цифрой, которая показывает количество пестиков
Неправильный цветок
* Правильный цветок
Однополый тычиночный цветок
Однополый пестичный цветок
Обоеполые растения примеры Двуполый
Число частей цветка, превышающее 12

Пример формулы цветка вишни:

5Л5Т П1

Диаграмма цветка

Строение цветка можно выразить не только формулой, но и диаграммой — схематическим изображение цветка на плоскость, перпендикулярную к оси цветка.

Составляют диаграмму по поперечным срезам нераскрытых цветочных почек. Диаграмма даёт более полное, чем формула, представление о строении цветка, поскольку на ней отображено и взаимное расположение его частей, чего нельзя показать в формуле.

* * *

Источник: biouroki.ru

Исследователи из Франции и Израиля установили, как взаимодействие трех генов определяет пол цветка. Модификации активностей этих генов приводят к появлению разных типов растений — гермафродитов с обоеполыми цветками, растений, на которых есть цветки мужского и женского пола, или же растений, все цветки которых однополые. Благодаря этим знаниям можно будет получать растения с цветками определенного пола.

У цветков половые органы бывают двух типов: мужские — тычинки и женские — плодолистики. Тычинки вырабатывают пыльцу, а плодолистики образуют пестики цветков, из которых после оплодотворения пыльцой развиваются плоды. Большинство цветков обоеполые (гермафродитные) — у них есть и пестики, и тычинки. Примерно у 10% растений встречаются и однополые цветки, обладающие органами размножения только одного типа.

На одном растении могут располагаться цветки обоих полов (к примеру, мужские цветки — ближе к основанию побегов, а женские — ближе к верхушке). Такие растения называются однодомными — все растения вида в этом случае одинаковые. Примеры однодомных растений: дуб, береза, огурец. Встречаются и двудомные растения — каждое растение в этом случае можно назвать либо мужским, либо женским, потому что на нем располагаются либо только цветки с тычинками, либо только с плодолистиками. Примеры двудомных растений: осина, тополь, облепиха. Среди растений с разнополыми цветками однодомных и двудомных примерно поровну.

Однополые и гермафродитные цветки могут встречаться и у представителей одного вида. Например, бывают виды, у которых часть растений — гермафродиты, а часть — мужского пола. Однополые и гермафродитные цветки могут находиться и на одном растении. Не обошлось и без трехдомных растений, у которых бывают и «самцы», и «самки», и гермафродиты. Ботаников давно интересует, как сформировалось это богатство разделения полов у растений. Можно предложить несколько схем, по которым оно возникло.

Двудомные растения могут произойти от однодомных в результате череды мутаций, изменивших соотношение цветков двух полов на одной особи. В то же время, двудомные растения могут возникать из гермафродитов, почему-то утративших органы определенного типа на всех цветках. Умозрительные схемы хотелось бы подтвердить расшифровкой взаимодействия генов, которые в конечном этапе определяют пол цветка. Зная структуру этой генетической сети, можно было бы понять, как мутации отдельных генов могут повлиять на пол цветков. Основываясь на этих соображениях, можно построить правдоподобную схему эволюционного становления разных типов разделения полов. Что еще интереснее, понимание схемы взаимодействия генов, определяющих пол цветка, позволит ученым управлять развитием цветков. Получить на одном растении больше цветков женского пола, к примеру, полезно, чтобы увеличить урожай плодов.

Генетика цветковых растений уже накопила немало данных о механизмах, влияющих на пол цветка. Правда, о генетических причинах явления совсем ничего не понятно, и пока помогает изучение мутаций, возникших естественным путем. К примеру, уже было известно, что в отсутствие работы гена CmWIP1 у однодомных дынь все цветки растения становятся женскими. А работа гена CmACS-7 препятствует появлению тычинок на женских цветках — то есть мешает развитию гермафродитов из женских цветков. Тем не менее было непонятно, что заставляет эти гены работать (или не работать) в определенном наборе цветков, приводя к характерному для каждого вида разделению полов. Должен существовать какой-то регулятор (или система регуляторов), который запускает развитие цветков с определенными признаками.

Исследователи из Франции и Израиля решили поискать недостающие фрагменты мозаики. Раз бывают мутации, из-за которых все цветки становятся женскими, наверняка должны быть генетические варианты с противоположным эффектом — то есть приводящие к развитию исключительно мужских цветков на обычно однодомном растении. Выяснилось, что такая мутация — дефект гена ACS11 — описана для огурцов, растений того же семейства Тыквенные, что и дыня. Ученые исследовали эту мутацию, приводящую к превращению всех цветков в мужские, и выяснили, что она приводит к преждевременной остановке синтеза важного фермента биосинтеза этилена. Оказалось, что можно «сломать» этот фермент и другими способами, и после того, как его активность резко снижалась, все цветки на растении становились мужскими. Чтобы собрать полную коллекцию генов, управляющих развитием цветков одного вида растения, ученые нашли ген, аналогичный тому, который они изучили у огурца, у дыни. Оказалось, что поломки кодируемого этим геном фермента и у дыни приводят к развитию только мужских цветков на обычно однодомных растениях.

Ученые также исследовали, где конкретно должен работать новообнаруженный ген развития цветков по женскому типу, чтобы воздействовать на пол цветка. Оказалось, ген ACS11 должен быть активен в проводящих тканях — флоэме развивающегося бутона (рис. 1). Помимо женских цветков, ACS11 был активен и в цветах-гермафродитах, обладающих обоими типами половых органов.

Все эти знания нужно было объединить в согласованную схему. Вот что получилось. Ген CmWIP1 подавляет развитие плодолистиков, а его отключение приводит к развитию женских цветков. Ген ACS11 приводит к развитию женских половых органов у женских цветков и цветков-гермафродитов. Поэтому ученые предположили, что ACS11 ингибирует активность CmWIP1. Действительно, оказалось, что CmWIP1 не работает там, где активен ACS11, а «поломка» гена ACS11 ведет к возобновлению активности CmWIP1. Так ученые установили схему взаимодействия первых двух генов цепочки, ответственной за пол цветка. В ее начале располагается ген ACS11, стимулирующий развитие плодолистиков (женских органов), подавляя активность следующего по цепочке гена — CmWIP1. Активность CmWIP1 блокирует образование плодолистиков. Если ломается первый ген — ACS11, — то цветки развиваются по мужскому типу, а если второй — CmWIP1, — то по женскому.

Что касается третьего гена системы, CmACS-7, то про него было известно, что он блокирует развитие тычинок на женских цветках, то есть мешает появлению цветков-гермафродитов. Работа этого гена явно несовместима с активностью второго гена цепочки — CmWIP1, — способствующего развитию мужских цветков. Ученые предположили, что активность этого третьего гена подавляется во время работы второго. Общая схема определения пола цветка получилась следующей (рис. 2). В начале стоит ген ACS11, активность которого приводит к отключению гена CmWIP1, способного снять блокировку с процесса развития тычинок, а также подавляющего развитие плодолистиков. Через блокировку второго гена, CmWIP1, первый ген, ACS11, приводит к развитию женских цветков. Гермафродитные цветки могут развиться, если ломается последний ген системы, CmACS-7, подавляющий развитие тычинок. В норме он работает, если его не отключает CmWIP1, то есть в женских цветках.

Схема оказалась не слишком сложной, и, зная ее структуру, исследователям удалось создать у однодомных растений искусственную двудомность — то есть получить растения женского и мужского полов. Для этого они скрестили растения с дефектными аллелями ACS11 и CmWIP1 с растениями, гетерозиготными по гену CmWIP1. Получилось, что у одной половины потомков был рабочий вариант гена CmWIP1, а у другой его не было. При этом ни у одного из них не было рабочего варианта гена ACS11, управляющего активностью CmWIP1. Получилось, что у той половины потомков, которой достался рабочий вариант CmWIP1, развились только мужские цветки, а у той, что не получила работоспособного варианта этого гена, цветки были только женскими.

Зная, где именно в развивающемся бутоне должны быть активны гены, управляющие полом цветка, в будущем можно будет менять пол отдельных цветков растения, прицельно работая с генами определенных бутонов.

Интересно, что растения, осваивающие новую среду обитания, могут и сами подстраивать свою половую систему под изменившиеся обстоятельства. Например, известно, что на Гавайских островах доля двудомных растений в несколько раз выше, чем в континентальной флоре. Ученые полагают, что история современной гавайской флоры началась с растений-гермафродитов, которые не обладали эффективными барьерами против самоопыления. Самоопыление можно рассматривать как пример близкородственного скрещивания, и, конечно, оно плохо сказывается на генетическом благосостоянии популяции. Нет хороших барьеров против самоопыления — приходится превращаться из гермафродитов в «самцов» и «самок». По-видимому, это и стимулирует переход к раздельнополому существованию от гермафродитизма, который в общем случае значительно упрощает растениям поиск полового партнера.

Источник: A. Boualem, C. Troadec, C. Camps, A. Lemhemdi, H. Morin, M.-A. Sari, R. Fraenkel-Zagouri, R. Perl-Treves, A. Bendahmane. A cucurbit androecy gene reveals how unisexual flowers develop and dioecy emerges // Science. 2015. V. 350. P. 688–691.

Юлия Кондратенко

Источник: elementy.ru

Функция цветка

Чтобы растения могли воспроизводить себя, им необходимы органы размножения. Для этого некоторые виды научились давать начало новой жизни от корневой поросли. У других в процессе эволюции возник цветок, как основной половой орган. В нем происходит зарождение и созревание клеток, которые после опыления дают начало созреванию семян. Выше на рисунке изображена схема строения цветка общего типа. Почему он имеет такой вид?

Считается, что цветок – это производное листьев. Они, совершив причудливую метаморфозу, так приспособились к условиям среды. Одни «научились» самоопыляться. Другие доверились ветру. Третьи преобразились таким образом, чтобы привлекать своим внешним видом насекомых. А те, перебираясь от одного цветка к другому в поисках нектара, на себе переносили бы пыльцу.

Схема: строение цветка

Что собой представляет этот репродуктивный орган? Как правило, цветок является завершающим элементом главной вертикальной или ответвляющейся боковой оси. Он развивается из почки, образуется на укороченном побеге и никогда не может быть на листьях. Место, где он начинает рост от стебля, называется цветоложем. Именно от него отходят «листья», подвергшиеся метаморфозам в процессе эволюционного развития.

Строение цветка (схема общего вида) может быть рассмотрено на примере фото, что расположено ниже. На нем можно видеть утолщенное цветоложе. От него отрастает околоцветник. Его роль второстепенна и заключается в защите более важных частей цветка. Околоцветник может иметь четкое разделение на чашечку и венчик. Он может быть простым и невзрачным, однородного цвета. А в других случаях он делится на чашелистики и яркие лепестки, привлекающие насекомых своими оттенками.

Чем же особенно внутреннее строение цветка? Схема репродуктивного органа обоеполого растения показывает наличие в нем тычинок (мужские органеллы) и пестика (женские). Они-то и являются основными частями цветка. В свою очередь у пестика в нижней части выделяют основание – завязь, в которой находится семяпочка, выше – несущий столбик, на нем верхушка – рыльце. Тычинка состоит из тонкой нити, на которой располагается пыльник.

Обоеполые и раздельнополые цветки

Что лежит в основе такой классификации? В чем их разница? Схема строения обоеполого и раздельнополого цветков отличается набором репродуктивных органелл. Полный комплект предполагает наличие и тычинок, и пестика (обоеполые). Если же образуется только пестик, то цветок будет считаться женским, а если только тычинки – мужским. В этих обоих случаях принято говорить об раздельнополых репродуктивных частях растения.

Чем еще особенна схема: строение цветка? Существует и другая классификация. С обоеполыми цветками дело обстоит проще, их опыление происходит без особых проблем. С раздельнополыми ситуация сложнее. Тут может быть два варианта. У одних видов цветки с женским и мужским началом отрастают рядом на одном стебле (однодомные). В этом случае опыление упрощается. У других же мужские и женские цветки образуются на разных растениях (двудомные), причем они могут располагаться друг от друга на значительном отдалении.

Особенности

Рассмотренная схема (строение цветка) дает возможность понять суть деления растений по половому принципу. Обоеполые цветки (их лепестки), как правило, менее яркие. Это связано с близким расположением мужских и женских органелл. Даже одного насекомого бывает достаточно для опыление. У некоторых видов тычинки вообще располагаются таким образом, что пыльца, осыпаясь, сразу сама попадает на пестик. Раздельнополые цветы сами опылиться не могут. Поэтому их лепестки имеют яркую раскраску, чтобы привлекать насекомых.

Существуют и другие классификации. Одни растения зацветают уже через 3 – 4 недели после посева (однолетние), а другие только на второй или третий год (многолетние). Некоторые деревья вообще достигают половой зрелости лишь спустя десятилетия. Одна часть растений цветет строго определенное время, другие (цитрусовые) «занимаются» этим постоянно. В итоге с такой же периодичностью происходит созревание плодов и семян.

Суть же цветения заключается в открывании доступа к главным репродуктивным органам. По мере созревания половых клеток сначала происходит раскрывание бутона. Обнажается околоцветник: сначала чашелистики, потом лепестки. По мере дозревания они полностью открывают доступ к пыльникам тычинок и не препятствуют восприятию женскими рыльцами пестиков мужской пыльцы.

Источник: FB.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.