Oplodnenie a vývin novej rastliny

Rozmnožovanie rastlín je základným predpokladom pre zachovanie druhu a zabezpečuje prenos dedičných vlastností z rodičov na potomkov. Rastliny sa môžu rozmnožovať pohlavne (generatívne) a nepohlavne (vegetatívne). Druh, ktorý stratí schopnosť rozmnožovať sa, vyhynie.

Nepohlavné rozmnožovanie

Pri nepohlavnom rozmnožovaní vzniká nový jedinec z telových buniek (častí pletiva) rodičovského organizmu. Jedince, ktoré vzniknú nepohlavným rozmnožovaním, nazývame klony. Klony vznikajú z telových buniek a majú úplne rovnaké vlastnosti ako rodičovský organizmus, z ktorého vznikli. Tento spôsob rozmnožovania je veľmi rýchly, zachováva všetky znaky rodiča (aj tie výhodné, ale aj nevýhodné), nezabezpečuje však genetickú premenlivosť.

Nepohlavné rozmnožovanie môže prebiehať:

• Zakoreňovaním odrezkov, časťami tela rastliny, napr. zakoreňovanie stonkových odrezkov (vŕba, fikus), listových odrezkov (fialka).
• Vrúbľovaním a očkovaním, napr. aj ovocné a okrasné dreviny. Pri vrúbľovaní sa na podpník jednej rastliny prenesie odrezok (vrúbeľ, štep) z inej rastliny, pri očkovaní sa prenesie len púčik (očko), ktorý sa vsadí pod kôru materskej rastliny.
• Sporogóniou - tvorba výtrusov (spór). Výtrusy sú nepohlavné rozmnožovacie útvary, ktoré vznikajú vo výtrusniciach (sporogóniách). Vznikajú redukčným delením, preto sú haploidné.
• Poplazmi, odnožami - niektoré rastliny tvoria výrastky stonky alebo koreňa - poplazy, odnože, ktoré im pomáhajú rozširovať sa do okolia.

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.

Pohlavné rozmnožovanie

Pri pohlavnom rozmnožovaní vzniká nový jedinec splynutím pohlavných buniek - gamét. Pohlavné bunky vznikajú v pohlavných orgánoch - gametangiách. Pohlavné bunky môžu byť:

• Izogaméty - sú morfologicky (tvarom, veľkosťou) rovnaké, líšia sa len fyziologicky (genetická informácia).
• Anizogaméty - sú morfologicky aj fyziologicky odlišné. Medzi anizogaméty patria samčie - mikrogaméty, ktoré sú menšie, a samičie - makrogaméty, ktoré sú väčšie.

Anizogaméty vznikajú v gametangiách, ktoré môžu byť:

• Samčie (mikrogametangiá), nazývajú sa aj plemenníčky (anterídium), vytvárajú sa v nich samčie gaméty.
• Samičie (makrogametangiá), tiež zárodočníky (archegónium), vytvárajú sa v nich samičie gaméty.

Splynutím gamét vzniká zygota, z ktorej sa vyvinie zárodok novej rastliny. Splynutie izogamét nazývame izogamia, splynutie anizogamét je anizogamia. Ak splýva samičia (oosféra) a samčia (spermatické jadro), tento dej sa nazýva oogamia.

Pohlavné rozmnožovanie spája genetický materiál dvoch jedincov, čím zabezpečuje nevyhnutnú genetickú variabilitu. Nová rastlina vzniká zo zygoty, produkovanej splynutím dvoch haploidných gamét.

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. Hmyz prenáša peľ z peľníc dlhých tyčiniek na blizny dlhých čneliek a naopak, teda vždy do kvetov iných jedincov.

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.

Vývin rastlín je zložitý proces, v ktorom sa z jednej bunky vytvára celé telo rastliny. Rozoznávame dve fázy vývinu. Vegetatívna fáza znamená vytvorenie koreňov, stonky a listov. Generatívna fáza zahrňuje kvitnutie a tvorbu plodov, čiže pohlavné rozmnožovanie rastlín. Rastliny, ako aj ostatné mnohobunkové organizmy, vznikajú z jednej oplodnenej vajcovej bunky, ktorú nazývame „zygota“ (samčie pohlavné bunky nazývame peľ). Po rozdelení zygoty sa niektoré bunky špecializujú, iné ostávajú naďalej deliacimi sa bunkami. Zhluk takýchto buniek nazývame meristémom. Meristém ostáva stále zachovaný na vrchole koreňov a stoniek, preto môžu rastliny rásť počas celého svojho života. Listy a kvety majú na rozdiel od koreňov a stoniek rast determinovaný - teda po dosiahnutí určitej veľkosti prestávajú rásť. Tieto orgány potom postupne vstupujú do senescencie, odmumierajú a opadajú.

Bunky, ktoré vznikajú delením meristému, postupujú do fázy objemového rastu. Bunky naberajú vodu, čím sa zvyšuje ich osmotický tlak. Keďže rastlinné bunky sú obklopené pevnými bunkovými stenami, musí dôjsť počas objemového rastu k ich rozvoľňovaniu. To prebieha tak, že vplyvom zvýšenej kyslosti prostredia sa väzby medzi jednotlivými vrstvami celulózy uvoľnia a posunú sa v horizontálnom smere. Bezprostredne po predlžovaní dochádza k diferenciácii, pri ktorej bunky nadobúdajú svoju budúcu funkciu. Väčšina buniek napriek svojim odlišným funkciám má trvalo zachovanú celú genetickú informáciu. V umelých podmienkach možno teda z každej rastlinnej bunky regenerovať celú rastlinu. Túto vlastnosť buniek nazývame totipotencia.

Rast rastlín je regulovaný hormónmi rastlín, napr. auxínmi, giberelínmi a cytokinínmi. Preto sú tieto hormóny niekedy nazývané aj rastovými látkami.

tags: #oplodnenie #a #vyvin #novej #rastliny