Rozmnožovanie je základný prejav života, ktorý zabezpečuje zachovanie druhu, prenos dedičných vlastností a vznik nových druhov. Tento článok sa zameriava na proces oplodnenia a následný vývin novej rastliny.
Rozmnožovanie rastlín
Rozmnožovanie rastlín sa delí na nepohlavné (vegetatívne) a pohlavné. Zatiaľ čo zo živočíchov sa nepohlavne rozmnožujú len vývojovo najnižšie druhy, z rastlín sa mnohými spôsobmi nepohlavne rozmnožujú aj vyššie rastliny. Pri nepohlavnom rozmnožovaní vzniká nová rastlina z časti tela materskej rastliny, čiže z buniek, ktoré vznikli mitotickým delením a dcérske rastliny tak majú rovnakú genetickú informáciu ako materská rastlina. Nepohlavné rozmnožovanie vyžaduje len jeden materský organizmus. Bunkové delenia prebiehajú výlučne mitózou, vďaka čomu vznikajú geneticky identické klony. Je to energeticky výhodná stratégia na rýchlu kolonizáciu stabilného prostredia bez závislosti od opeľovačov.
Pri pohlavnom rozmnožovaní sa nová rastlina vyvinie zo zygoty, ktorá vznikla splynutím dvoch diferencovaných pohlavných buniek, gamét - samčej gaméty spermatozoidu, pri kvitnúcich rastlinách peľového zrnka, so samičou gamétou vajcovou bunkou. Počet chromozómov jadra pri redukčnom delení - meióze - sa zredukuje na polovičný, haploidný, takže obidve gaméty majú haploidný počet chromozómov. Pohlavné rozmnožovanie spája genetický materiál dvoch jedincov, čím zabezpečuje nevyhnutnú genetickú variabilitu. Nová rastlina vzniká zo zygoty, produkovanej splynutím dvoch haploidných gamét.
Reprodukčné orgány rastlín
Kvet je rozmnožovacím orgánom listového pôvodu, ktorý vytvárajú hlavne krytosemenné rastliny. Nahosemenné rastliny nemajú typické kvety, vajíčka a neskôr semená sú uložené napr. v šišticiach.
Stavba kvetu
Kvet krytosemenných rastlín sa skladá z týchto základných častí:
- kvetná stopka - kvetnou stopkou sa kvet pripája na stonku
- kvetné lôžko - vzniklo zo stonky a nesie všetky časti kvetu
- kvetné obaly - vznikli premenou listov, chránia vnútorné časti kvetu, môžu byť rôzne sfarbené aby prilákali opeľovače. Môžu byť rozlíšené na kalich a korunu. Kalich je väčšinou zelený, tvorí vonkajšie časti obalov, môže byť trváci alebo prchavý, u niektorých rastlín sa môže premeniť napr. na páper (púpava). Koruna tvorí vnútorné obaly, môže byť pestro sfarbená (u hmyzoopelivých rastlín) alebo môže byť nenápadná, prípadne úplne chýba (vetroopelivé rastliny). Na koruných lístkoch alebo v ich blízkosti sa môžu nachádzať nektáriá. Rozlíšený kvetný obal je typickým znakom dvojklíčnolistových rastlín. Jednoklíčnolistové rastliny môžu mať kvetný obal nerozlíšený, nevytvárajú kalich a korunu a nazývame ho okvetie (perigon).
Tyčinky
Sú samčie rozmnožovacie útvary, skladajú sa z nitky a peľnice. Nitka môže byť rôzne dlhá a u niektorých rastlín môže tyčinka vyčnievať von z kvetu. V peľnici sa nachádzajú peľové komôrky, v ktorých sa vytvárajú peľové zrná. Súbor všetkých tyčiniek v kvete sa nazýva andreceum.
Piestik
Vzniká u krytosemenných rastlín zrastením jedného alebo viacerých samičích plodolistov (megasporofyly). Nahosemenné rastliny nemajú piestik, plodolist je plochý (tvorí ho semenná šupina), na ňom sa nachádza nekryté vajíčko. Piestik sa skladá z:
- blizny (a) - vrchná časť piestika, je vlhká, na blizne sa zachytávajú peľové zrná
- čnelky (b) - stredná časť piestika, je rôzne dlhá, dvíha bliznu tak, aby sa na nej mohli zachytiť peľové zrná alebo aby sa blizna otrela o hmyz hľadajúci v kvete sladkú šťavu.
Podľa umiestnenia semenníka voči ostatným častiam kvetu rozlišujeme:
- a) vrchný - kvetné obaly a tyčinky vyrastajú pod semenníkom
- b) polospodný - kvetné obaly a tyčinky vyrastajú približne uprostred
- c) spodný - kvetné obaly a tyčinky vyrastajú nad semenníkom
Opelenie a oplodnenie
Opelenie (pollinatio) je prenesenie peľu z tyčinky na bliznu piestika. Ak je peľ prenesený z tyčinky na piestik toho istého kvetu, jedná sa o samoopelenie (autogamia). Ak je peľ prenesený na cudzí kvet, je to cudzoopelenie (allogamia). Rastliny sa samoopeleniu bránia autoinkompatibilitou (biochemický blok) alebo časovým nesúladom dozrievania orgánov.
Peľové zrná (samčí gametofyt) vznikajú v peľniciach. Ich povrch chráni pevná vonkajšia exina a vnútorná tenká intina. Zrelé peľové zrnko krytosemenných rastlín tvoria tri bunky: jedna vegetatívna bunka (zabezpečuje rast peľovej trubice) a dve samčie neobrvené bunky, takzvané spermácie.
Zárodočný miešok (samičí gametofyt) sa vyvíja vo vajíčku semenníka. Prenos peľu na bliznu označujeme ako opelenie. Podľa pôvodu peľu rozlišujeme samoopelenie (autogamiu) a cudzoopelenie (alogamiu).
Dômyselný priestorový mechanizmus na podporu cudzoopelenia využíva prvosienka jarná. Jednotlivé rastliny tvoria buď kvety s dlhými čnelkami a krátkymi tyčinkami, alebo presne naopak, čo priamo núti hmyz prenášať peľ výhradne medzi rôznymi jedincami. Niektorým rastlinám, napr. jabloniam, blizny a peľnice v tom istom kvete nedozrievajú naraz, takže sa môžu opeliť len peľom z iného kvetu.
Ak na bliznu dopadne správny peľ, prítomný vápnik, bór a fytohormóny ho okamžite stimulujú ku klíčeniu. Peľové zrnko zachytené na blizne - opelenie - začne klíčiť na peľové vrecúško, ktoré pletivom čnelky a semenníka prerastá do zárodočného mieška.
Dvojité oplodnenie u krytosemenných rastlín
Proces dvojitého oplodnenia je unikátom krytosemenných rastlín. Po vniknutí trubice do vajíčka prebehnú dve splynutia súčasne:
- prvá spermácia splynie s oosférou, čím vzniká diploidná zygota (budúce embryo).
- druhá spermácia splynie s centrálnou bunkou, čím vzniká bunka s triploidným jadrom. Z nej sa sformuje zásobný triploidný endosperm vyživujúci embryo.
Pri krytosemenných rastlinách, kde je dvojité oplodnenie, zygota z druhého oplodnenia je triploidná a dáva vznik výživnému pletivu semena, endospermu.
Vývin novej rastliny zo semena
Z oplodneného vajíčka sa vyvíja semeno chránené pevným osemením (testa), ktoré vzniklo z pôvodných vajíčkových obalov. Pre úspešný vývin a následné klíčenie sa v semene, predovšetkým v endosperme, koncentrujú kľúčové živiny a veľké množstvo fosforu. Semeno následne stratí väčšinu vody (jej obsah klesne na 5-20 %) a prechádza do ochranného stavu spánku (dormancie).
Klíčenie semien je komplexný proces, pri ktorom sa spiace embryo mení na aktívne rastúcu mladú rastlinu. Je to obdobie aktivácie enzymatických procesov v semene, ktoré končí pretrhnutím osemenia. Tento proces je prísne kontrolovaný hormónmi a vonkajšími faktormi prostredia. Na prerušenie dormancie a spustenie klíčenia je potrebný dostatok vody, vhodná teplota, dostatok kyslíka a pri niektorých druhoch aj svetlo. Podmienkou je aj nepoškodené embryo (táto schopnosť semena vyklíčiť sa nazýva klíčivosť). Tieto faktory naštartujú v semene produkciu stimulačných hormónov, najmä giberelínov. Úplne prvým krokom klíčenia je imbibícia (napučiavanie). Je to pasívny fyzikálny proces, pri ktorom suché semeno nasáva vodu z okolia doslova ako špongia.
Plod
Vzniká premenou piestika po oplodnení. Jeho hlavnou funkciou je výživa semien v čase ich dozrievania a uľahčenie ich rozširovania (chória). Plod sa vyvíja na nadzemných častiach rastlín, ale niektoré dozrievajú v zemi (geokarpia), napr. u podzemnice olejnej (búrske oriešky).
Stena plodu - oplodia (perikarp) sa člení na:
- a) exokarp - vonkajšia vrstva, rôzne hrubá a sfarbená
- b) mesokarp - stredná časť, tvorená šťavnatým parenchýmom
- c) endokarp - vnútorná časť tvorená:
- blanitým jadrovníkom (malvice)
- sklerenchymatickým endokarpom (kôstkovice)
- parenchymatickým endokarpom (bobule)
Dužinaté plody
Majú buď celé alebo vonkajšie a stredné oplodie dužinaté:
- a) bobuľa - vzniká z jedno alebo viacplodolistového piestika a má celé oplodie dužinaté, napr. vinič alebo je vysychavé, napr.
- b) kôstkovica - je jedno alebo viacplodolistový plod, má vonkajšie oplodie blanité, stredná časť je mäsitá, vnútorná časť vytvára kôstku v, ktorej je obyčajne jedno semeno, napr. slivka, čerešňa
- c) malvica - vzniká zo spodného alebo polospodného semenníka, ktorého stena zrastie s dužinatou kvetnou čiaškou, napr. jablko
Rozdelenie plodov
Podľa premeny:
- a) pravé plody - vznikli premenou piestika
- b) nepravé plody - vznikli premenou piestika a iných častí kvetu (napr. kvetného lôžka - jahoda). Nepravým plodom je malvica, v ktorej zrastá spodný semenník s bázou kvetných orgánov a preto má pod dužinatou časťou pergamenovitý - tvrdý semenník spojený z 5 plodolistov.
Podľa perikarpu:
- pukavé
- šešuľa (kapustovité) - dvojplodolistový plod, rozdelený blanitou priehradkou (rámik), na ktorej sa nachádzajú semená
- šešuľka (kapustovité) - menšia ako šešuľa
- tobolka (mak, prvosienka) - vzniká zrastením viacerých plodolistov
- nepukavé - najčastejšie jednosemenné, v čase zrelosti semená neuvoľňujú, ale v celku sa oddeľujú od materskej rastliny
- nažka (astrovité) - jedno alebo viacplodolistový plod s blanitým alebo kožovitým oplodím, u niektorých druhov s lietacím zariadením (púpava)
- oriešok (lieska) - vytvorené sklerenchymatické oplodie
- zrno (lipnicovité) - oplodie tesne prilieha k osemeniu
- rozpadavé (poltivé) - sú jedno alebo viacplodolistové, v čase zrelosti sa rozpadávajú na jednosemenné diely
- tvrdka (hluchavka)
- pastruk (reďkev ohnica)
- dvojnažka (javor, rasca)
- zobakovitý plod (muškát)
Súplodie a plodstvo
- Súplodie - súbor plodov vzniknutých z jedného súkvetia
- a) voľné - strapec bobúľ hrozna, strapec bobúľ ríbezle, nažky v úbore slnečnice, zrná ryže v metline, zrná kukurice v šúľku
- b) zrastené - súplodie bobúľ ananásu
- Plodstvo - súbor plodov, ktoré vznikli z jedného kvetu, s niekoľkými piestikmi (napr. plodstvo mechúrikov - záružlie, plodstvo kôstkovičiek - malina, plodstvo nažiek - jahoda, plodstvo nažiek v zdužnatenej čiaške - šípka)
Dvojité oplodnenie | Pohlavné rozmnožovanie kvitnúcich rastlín | Biológia | Khan Academy
tags: #dvojite #oplodnenie #semennych #rastlin