Проект половое размножение цветковых растений. Размножение покрытосеменных. Планируемые результаты обучения

Цветок - видоизмененный побег, несущий чашелистики, лепестки, тычинки, пестики.

В пыльниках тычинок происходит деление. В результате образуются многочисленные клетки, которые созревают в пыльцу. Пыльцевые зерна - производные спор. Они покрыты двухслойной оболочкой. Наружная оболочка неровная, с выростами, которые помогают пыльцевым зернам удерживаться на рыльце пестика. Под оболочкой расположены вегетативная и генеративная клетки (см. Рис. 1). Это мужской гаметофит покрытосеменных.

Рис. 1. Клетки пыльцы

Семязачатки (см. Рис. 2) развиваются на внутренней стороне стенок завязи. Их количество зависит от видовой принадлежности растения.

Рис. 2. Семязачатки

В семязачатке образуется зародышевый мешок (см. Рис. 3) - женский гаметофит цветковых растений. Напротив микропиле находится яйцеклетка, а в центре - центральная клетка.

Рис. 3. Зародышевый мешок

Пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика и прикрепляется к нему, благодаря особенности строения оболочки и липким сахаристым выделениям рыльца.

Пыльцевое зерно набухает и прорастает, образуя пыльцевую трубку - производную вегетативной клетки. Трубка врастает в полость завязи. В пыльцевой трубке генеративная клетка делится на 2 спермия. При проникновении пыльцевой трубки через микропиле в полость зародышевого мешка один из спермиев сливается с яйцеклеткой. Происходит оплодотворение и образуется зигота. Второй спермий сливается с ядром центральной клетки.

Оплодотворение - процесс слияния 2 половых клеток с образованием зиготы.

Этот процесс называется двойным оплодотворением и характерен только для цветковых растений.

Зигота приступает к делению, в результате которого образуется многоклеточный зародыш растения. Центральная клетка делится, образуя эндосперм. Из оболочек семязачатка формируется семенная кожура. К завязи притекают питательные вещества, постепенно она становится спелым плодом. Стенки завязи дают околоплодник, защищающий семена от негативных воздействий. У некоторых растений в образовании плода принимают участие чашелистики и цветоложе.

Опыление - процесс переноса пыльцы с пыльника тычинки на рыльце пестика.

Опыление:

• Самоопыление - пыльца из тычинки попадает на рыльце пестика того же самого цветка (рис, пшеница, горох, фасоль). Может происходить еще в бутоне. Не происходит комбинации наследственной информации, поэтому разнообразие потомства мало.
• Перекрестное опыление - пыльца от тычинки одного цветка переносится на рыльце пестика другого цветка (кукуруза, огурец, арбуз, тополь, ива). Высокое разнообразие потомства. Но мала вероятность попадания пыльцы на рыльце пестика. У таких растений выработаны приспособления против самоопыления: пестики и тычинки созревают в разное время, тычинки короче пестиков (гетеростилия) (см. Рис. 4), некоторые растения двудомны.

Рис. 4. Пестики кукурузы

Для некоторых растений (орхидеи) характерно смешанное опыление.

Зоофилия - опыление растения животными. Цветки или соцветия крупные, яркие, заметные для опыления. Могут иметь метки в ультрафиолетовом спектре, который виден насекомым. В наличии нектар и сильный аромат (табак душистый). Пыльцевые зерна крупные, пыльца липкая, поэтому приклеивается к насекомым (см. Рис. 5), перьям птиц, шерсти млекопитающих.

Рис. 5. Пыльца на пчеле медоносной

Есть цветки, которые опыляются только одним видом животных, так, львиный зев и клевер опыляются шмелями (см. Рис. 6).

Рис. 6. Львиный зев

Кигелия опыляется только летучими мышами. Орхидея ангрекум полуторафутовый опыляется только бражником предсказанным (см. Рис. 7).

Рис. 7. Бражник предсказанный

Анемофилия - опыление растений ветром (тополь, ольха, дуб, орешника, рожь). Цветки мелкие, невзрачные. Пыльца мелкая, легкая, сухая. Пыльники расположены на длинных свисающих нитях. Растения растут большим скоплениями (орешник (см. Рис. 8)).

Рис. 8. Цветки орешника

Деревья цветут весной, до распускания листьев.

Некоторые растения могут опыляться обоими способами: насекомыми и ветром (подорожник).

Искусственное опыление - опыление, производимое человеком. Происходит с целью гибридизации, получения новых сортов, повышения урожайности культур.

Пыльцу переносят мягкой сухой кисточкой или кусочком резины, надетым на проволоку. Цветки некоторых самоопыляемых растений готовят заранее. Для этого бутон открывают и удаляют тычинки. На некоторые бутоны надевают специальные колпачки. Это предупреждает случайное опыление. При распускании цветков на рыльца пестиков наносят заранее заготовленную пыльцу.

Список литературы

1. Биология. Бактерии, грибы, растения. 6 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / В.В. Пасечник. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2011. - 304 с.: ил.
2. Тихонова Е.Т., Романова Н.И. Биология, 6. - М.: Русское слово.
3. Исаева Т.А., Романова Н.И. Биология, 6. - М.: Русское слово.

1. Betonolog.ru ().
2. Activestudy.info ().
3. Lotoskay.ucoz.ru ().

Домашнее задание

1. Биология. Бактерии, грибы, растения. 6 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / В.В. Пасечник. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2011. - 304 с.: ил. - с. 215, задания и вопрос 7, 9 ().
2. Как устроен семязачаток и пыльцевое зерно?
3. Опишите процесс двойного оплодотворения.
4. * Подумайте, какой тип опыления покрытосеменных возник первым. Какой из типов опыления является наиболее совершенным? Почему?

Половое размножение покрытосеменных растений связано с цветком. В цветке, органе размножения, происходит созревание мужских и женских половых клеток (гамет), и их последующее слияние с образованием первой клетки дочернего организма.

Отличие полового размножения от вегетативного

Половое и вегетативное - два вида размножения покрытосеменных. При вегетативном размножении новые организмы возникают за счёт регенерации вегетативных органов (лист, корень, побег).

Цветок не относится к вегетативным, а является репродуктивным (лат. - reproductio – воспроизведение) органом. В нём при слиянии гамет образуется зигота, из которой впоследствии развивается зародыш нового растения.

Гаметы

Гаметы имеют существенное отличие от всех других клеток. Число хромосом в ядрах гамет в два раза меньше, чем в остальных клетках. Такой набор хромосом называется гаплоидным. Набор хромосом обычных клеток тела называется диплоидным.

Хромосомы содержат наследственную информацию о признаках организма. Дочерний организм имеет половину хромосом от мужской гаметы и столько же от женской.

Тычинки и пестики

На тычинках развивается пыльца. Пыльца содержит генеративную клетку, которая, делясь, образует две мужские гаметы, называемые спермиями.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

Женская гамета, или яйцеклетка, вместе с сопутствующими ей клетками находится внутри завязи пестика, в полости зародышевого мешка.

Рис. 1. Зародышевый мешок.

Опыление

Опыление - это процесс переноса пыльцы на рыльце пестика, который осуществляется с помощью ветра, воды, насекомых и некоторых других животных. Человек может и сам, целенаправленно, вручную производить опыление растений.

Пыльца на пестик может попадать с других цветков, а может с тычинок этого же цветка.

С помощью ручного опыления можно повышать урожайность и выводить множество новых сортов растений.

Рис. 2. Ручное опыление.

Двойное оплодотворение

После опыления спермии продвигаются в зародышевый мешок. Это происходит с помощью пыльцевой трубки, которая является неполовой клеткой пыльцы. Пыльцевая трубка быстро растёт (35 мм/час) в направлении яйцеклетки, и с ней продвигаются спермии.

Спермии бывают различной формы и не имеют жгутиков. Когда пыльцевая трубка достигает яйцеклетки, один спермий соединяется с ней, а другой с центральной клеткой зародышевого мешка.

В итоге, при двойном оплодотворении у покрытосеменных растений происходит образование следующих клеток:

• первый спермий + яйцеклетка = зигота;
• второй спермий + центральная клетка = эндосперм.

Зигота впоследствии делится и превращается в зародыш. Эндосперм служит для зародыша источником питательных веществ. Вместе, зародыш и эндосперм, образуют семя.

Рис. 3. Схема двойного оплодотворения.

Зародыш

Зародыш покрытосеменных растений - это зачаточный дочерний организм, который находится в семени в состоянии покоя, пока семя не начало прорастать. Набор хромосом у зародыша, как и у зиготы, диплоидный.

Семя с зародышем созревает, в эндосперме накапливаются питательные вещества. Завязь пестика разрастается и превращается в плод.

Что мы узнали?

Изучая в 6 классе половое размножение покрытосеменных, мы должны понимать какие особенности характерны для этих растений. Главная особенность покрытосеменных - это наличие цветка. В цветке образуются и развиваются гаметы. Покрытосеменные размножаются семенами. Семя образуется в результате полового процесса, который у цветковых заканчивается двойным оплодотворением.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.2 . Всего получено оценок: 338.

Процесс полового размножения цветковых растений включает несколько этапов: цветение, опыление, оплодотворение, созревание и распространение семян.

Цветение - процесс, начинающийся с открытия бутонов, с последующим раскрытием пыльников, освобождением пыльцы, функционированием пестиков и увяданием цветка. Продолжительность цветения у разных видов варьирует от нескольких часов до нескольких недель.

Опыление - процесс переноса пыльцы с тычинок на рыльце пестика. Различают два вида опыления: 1) самоопыление - перенос пыльцы с тычинок на пестики одной и той же цветка 2) перекрестное опыление - перенос пыльцы с тычинок одного цветка на пестики другой.

Распространенный способ опыления - с помощью насекомых. Насекомые-опылители посещают цветки, чтобы использовать в пищу нектар и (или) пыльцу.

Цветки ветроопыляемых растений мелкие, лишенные яркой окраски и запаха, пыльца очень мелкий, легкий, образуется в огромных количествах.

Опылению предшествует процесс созревания пыльцы и пестиков. Эволюция растений шла по пути усложнения и совершенствования дипломы идного спорофита и редукции гаплоидного гаметофита. У покрытосеменных растений различия между гаметофитом и спорофитом достигли наивысшей степени.

Тычинка представляет собой эволюционирующий спорофил, ПИЛЯК - верхнюю часть микроспорофила с возросшими микроспорангиями. Внутри пыльника в результате мейотического деления образуются микроспоры, покрытые оболочкой. Затем микроспора прорастает под оболочкой. В результате одного деления образуются две клетки: маленькая - генеративные и большая - вегетативная. Это и есть мужской гаметофит. Оболочка микроспоры становится оболочкой гаметофита - пыльцевого зерна. Размеры пыльцевых зерен и форма оболочки могут значительно варьировать.

Пестик образуется в результате срастания краев одного или нескольких плодолистиков. Плодолистики образовались в процессе эволюции с мегаспорофилив. Внутри завязи содержится один или несколько семенных зачатков. Семенной зачаток состоит из ядра и покровов. Ядро семенного зачатка образовалось в ходе эволюции с мегаспорангия. В покровах семенного

зачатка является узкий проход - микропиле (через него в семенной зачаток проникает пыльцевая трубка). В семенном зачатке образуются мегаспоры - как правило, четыре, реже две или одна. Затем одна мегаспора начинает делиться, образуя зародышевый мешок, а другие рассасываются. В результате разделения мегаспора вытягивается, у ее полюсов образуется по четыре ядра. Далее от полюсов отделяется по одному ядру, которые направляются в центр зародышевого мешка и сливаются, образуя центральное ядро. Поскольку мегаспора сформировалась в результате мейотического деления, то образованные в ней ядра имеют гаплоидный набор хромосом. Центральное ядро имеет диплоидный набор хромосом, поскольку образуется в результате слияния двух гаплоидных ядер. Из ядер, оставшиеся у полюсов зародышевого мешка, образуются клетки. С клеток, расположенных у полюса, обращенного к микропиле, развиваются яйцеклетка и клетки-спутницы (синергиды). На противоположном конце образуются три клетки - антиподы.

105. Объясним, откуда произошло название двойного оплодотворения у цветковых растений.
У цветковых растений при оплодотворении происходит два слияния: первый спермий сливается с яйцеклеткой и образуется зигота, второй - с крупной центральной клеткой и образуется эндосперм.

106. Подпишем элементы цикла развития цветкового растения, обозначенные на рисунке цифрами.

1. взрослое растение
2. цветок
3. пыльцевое зерно
4. завязь
5. созревающий плод
6. спелый плод с семенами
7. семя
8. молодое растение.

107. Соеденим части цветка с образовавшимися из них плодами.

108. Напишем способы опыления, обозначенные на рисунке.

1. Самоопыление.
2. перекрестное опыление.

109. Объясним, почему перекрестное опыление больше распространено, чем самоопыление.
Перекрестное опыление обеспечивает разнообразие признаков у потомков, так как размножаются различные организмы, а не один (как при самоопылении). Это более выгодно в плане эволюции. Именно поэтому в природе выработались многочисленные механизмы у растений, которые препятствуют самоопылению. Также существует большое количество переносчиков пыльцы (животные, ветер, человек).

110. Заполним таблицу.

111. Распределим ветроопыляемые и насекомоопыляемые растения.
Ветроопыляемые: берёза, дуб, орешник, рожь, кукуруза, ольха.
Насекомоопыляемые: липа, яблоня, клевер, шиповник, душистый табак, львиный зев.

112. Обозначим последовательность действий при искусственном опылении .

Репродуктивными органами покрытосеменных растений является цветок, семя и плод. В настоящей главе предлагается изучение процессов цветения, образования спор, гамет и оплодотворения у покрытосеменных растений, т.е. цветок будет рассмотрен как орган размножения.

Под цветением растений понимается период от начала раскрывания первых цветков до отцветания последних. Однолетние растения цветут в год посева, двулетние – на второй год. Многолетние цветут многократно на протяжении своей жизни, но начинают зацветать в разном возрасте. Травя- нистые многолетние зацветают чаще на первом, втором или третьем году жизни; древесные – через более продолжительное время (10 лет и больше). Растения, цветущие однократно в течение жизни, называют монокарпиче- скими, многократно – поликарпическими.

Продолжительность цветения отдельных цветков различна. У ама- зонской лилии, например, 20-30 минут, у некоторых тропических орхидей – до 80 дней. Раскрываются цветки у различных растений в разное время су- ток. Все перечисленные особенности являются наследственными, но могут определяться и условиями внешней среды.

При созревании цветков происходит опыление – перенос пыльцы на рыльце пестика. По способу опыления растения делят на перекрестноопы- ляемые (их больше) и самоопыляющиеся.

К самоопыляющимся относятся пшеница, горох, фасоль, овес, тома- ты и т.д. У некоторых растений самоопыление происходит в нераскрываю- щихся бутонах, такой способ получил название клейстогамии (у арахиса, льнянки, сердечника и др.)

Перекрестным опылением называется перенос пыльцы с цветков од- ного растения на цветки другого. Различают две формы перекрестного опыления: гейтоногамию , или соседственное опыление в пределах одного растения и ксеногамию (собственно перекрестное опыление), когда пыльца с цветка одной особи переносится на рыльце цветка другой особи.

Пыльца может переноситься насекомыми, ветром, животными, водой и др. Общее количество насекомоопыляемых (энтомофильных) растений достигает 80%. У них имеются различные приспособления для привлечения насекомых: нектар в нектарниках, яркая окраска венчика, выделение эфир- ных масел и др.

Около 19% перекрестноопыляемых растений опыляется ветром – анемофильные растения (многие злаки, береза, тополь, дуб и т. д.) У этих растений цветки мелкие, обычно собранные в соцветия, часто однополые, а пыльца очень мелкая, легкая и образуется в большом количестве.

Большинство растений имеет различные приспособления для предот- вращения самоопыления. Например: дихогамия – разновременное созрева- ние тычинок и пестиков и гетеростилия , или разностолбчатость – образо- вание длинных столбиков и коротких тычинок в одном цветке или наоборот (гречиха, первоцвет).

Процессу опыления у растений обязательно предшествуют микро- спорогенез и мегаспорогенез , а также микрогаметогенез и мегагаметоге- нез – соответственно формирование мужского и женского гаметофитов.

Микроспорогенез – это сложный процесс формирования в пыльнике микроспор с момента их возникновения до полного созревания. Обычно тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника, который имеет две поло- винки (теки), соединенные связником. В каждой половинке по два гнезда, внутри которых образуется пыльца.

Пыльцевое гнездо (рис. 88) сверху покрыто эпидермисом, под ним находится фиброзный слой, разрывающий пыльник при созревании; еще глубже располагаются средний слой и выстилающий слой – тапетум. Клет- ки тапетума крупные, с густой цитоплазмой и с несколькими ядрами. В процессе созревания пыльника содержимое клеток тапетума и среднего слоя идет на питание растущих микроспор. Самый внутренний слой пыль- ника – археспорий представлен большим количеством клеток из которых в результате митотического деления образуются материнские клетки микро- спор. Они также делятся по типу мейоза и образуют тетрады гаплоидных микроспор. Сформировавшаяся микроспора – это тонкостенная клетка с одним гаплоидным ядром. В процессе формирования мужского гаметофита или пыльцевого зерна из микроспоры (микрогаметогенез) в результате де- ления митозом образуется две клетки: большая – вегетативная и меньшая – генеративная.

Снаружи пыльцевое зерно покрыто двумя оболочками: наружной – экзины и внутренней – интины. Экзина состоит из очень прочного вещества

– спорополленина и имеет поры; интина тонка, эластична и состоит из пек-

тина и целлюлозы. Пыльцевые зерна по размерам и структуре экзины мор- фологически очень разнообразны и видоспецифичны.

Рис. 88. Пыльник (поперечный срез). А – пыльцевое гнездо с археспорием, Б – вскрывшийся пыльник: 1 – эпидерма, 2 – фиброзный слой,

3 – дегенерирующий слой, 4 – тапетум, 5 – археспорий (спорогенная ткань), 6 – пыльца

Мегаспорогенез, или формирование зародышевого мешка происхо- дит в нуцеллусе семязачатка. В слое меристематических клеток под эпи- дермой против пыльцевхода разрастается одна клетка и становится отлич- ной от прочих паренхимных клеток – это археспориальная клетка. Как и все растение она имеет диплоидный набор хромосом, далее в результате мейоза из нее образуется тетрада гаплоидных мегаспор. Одна из мегаспор разрас- тается, три остальные дегенерируют. Затем начинается процесс мегагамето- генеза, т.е. формирование женского гаметофита – зародышевого мешка (рис. 89).

Рис. 89. Формирование семязачатка (схема): 1 – образование нуцеллуса, 2 – обособление археспориальной клетки, 3 – образование мегаспор,

4 – отмирание трех мегаспор, 5-8 – три митоза мегаспоры и образование женского гаметофита – зародышевого мешка

Ядро мегаспоры делится три раза и в результате в клетке получается восемь ядер: четыре на микропилярном полюсе и четыре на халазальном. Затем на микропилярном полюсе зародышевого мешка остаются три ядра,

превратившихся в три клетки путем обособления вокруг каждого из них ча- сти цитоплазмы зародышевого мешка. Это яйцевой аппарат. Одна из его клеток носит название яйцеклетки и является женской гаметой. Две другие называются синергидами или спутницами и играют вспомогательную роль при оплодотворении. Два так называемых полярных ядра отходят от полю- сов в центр зародышевого мешка и сливаются, образуя диплоидное вторич- ное ядро. Оставшиеся на халазальном полюсе три ядра превращаются в три клетки – антиподы. В таком виде женский гаметофит готов к оплодотворе- нию. Внешне он напоминает мешочек овальной формы, благодаря чему и получил название зародышевого мешка.

Оплодотворение – это процесс слияния двух половых клеток: муж- ской и женской гамет. Одна из клеток пыльцы, попавшей на рыльце пести- ка, вытягивается через пору в экзине в длинную пыльцевую трубку. В труб- ке за счет деления генеративной клетки образуются два спермия (рис. 90).

Рис. 90. Микроспора (А), образование мужского гаметофита – пыльцы (Б) и формирование пыльцевой трубки (В): 1 – экзина, 2 – интина,

3 – вегетативная клетка, 4 – генеративная клетка, 5 – спермии Пыльцевая трубка растет через рыхлую ткань рыльца и пестика, про-

никает в завязь, в семязачаток и в зародышевый мешок. Затем она лопается, и один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу; другой – с вто- ричным ядром, образуя триплоидный эндосперм. Так происходит двойное оплодотворение, свойственное только покрытосеменным растениям (рис. 91). Этот процесс был открыт в 1898 году русским ботаником С.Г. Навашиным.

Нормальное течение оплодотворения называется амфимиксис, а раз- нообразные случаи отклонения – апомиксис. Например: зародыш может образоваться из яйцеклетки без оплодотворения (партеногенез); из любой клетки зародышевого мешка, но не из яйцеклетки (апогамия); из клетки ну- целлуса, интегумента, халазы (апоспория). Результатом апоспории может стать полиэмбриония – многозародышевость семян.

Рис. 91. Схема двойного оплодотворения: 1 – рыльце, 2 – столбик, 3 – завязь, 4 – семязачаток, 5 – зародышевый мешок. 6 – яйцевой аппарат, 7 – антиподы, 8 – два полярных ядра. 9 – прорастающее пыльцевое зерно, 10 – пыльцевая трубка, 11 – пыльник, 12 – тычиночная нить, 13 – венчик,

14 - чашечка

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА