Сущность двойного оплодотворения.

Промежуток времени между опылением и оплодотворением у большинства покрытосеменных обычно очень короткий.

Пыльцевое зерно, перенесенное на рыльце пестика тем ли иным способом, прорастая, образует пыльцевую трубку, которая растет внутри столбика. Дойдя до семязачатка, она проникает в зародышевый мешок через пыльцевход.

В растущую пыльцевую трубку из пыльцевого зерна входят ядро сифоногенной клетки и спермагенная клетка. Спермагенная клетка делится, образуя два спермия. Проникнув в зародышевый мешок, пыльцевая трубка изливает свое содержимое вблизи яйцевого аппарата, чаще всего в синергиду, которая при этом разрушается. Другая синергида сохраняется еще некоторое время. Один из спермиев соединяется с яйцеклеткой, образуя зиготу, второй – направляется ко вторичному ядру зародышевого мешка и сливается с ним, образуя триплоидное ядро.

Особенности поведения спермиев внутри зародышевого мешка были впервые описаны С.Г. Навашиным в 1898 г. Он назвал этот процесс двойным оплодотворением.

Деление диплоидного ядра зиготы и триплоидного ядра центральной клетки начинаются либо через несколько часов после оплодотворения, либо спустя несколько дней, недель и даже месяцев. После оплодотворения зародышевый мешок разрастается. Этому способствует приток питательных веществ из нуцеллуса и интегументов. Вместе с этим увеличиваются и размеры семязачатка. Из оплодотворенной яйцеклетки развивается зародыш растения, а триплоидное ядро дает начало эндосперму – запасной питательной ткани.

Однако у некоторых растений нуцеллус сохраняется в зрелом семени, превращаясь в запасающую ткань — перисперм, лежащий под кожурой семени.

5. Развитее и строение семени и плода.

Зрелое семя состоит из:

1. зародыша,

2. запасающих тканей (эндосперма и перисперма),

3. семенной кожуры.

Дифференцированный зародыш имеет зачатки всех вегетативных органов будущего растения: зародышевый корень, гипокотиль семядоли.

У двудольных растений семядоли чаще всего две. Для однодольных характерна одна семядоля. У двудольных конус нарастания побега располагается между двумя семядолями, у однодольных он смещен в бок.

Морфологические типы семян.

Типы семян в зависимости от развития запасающих тканей:

1. Семена с эндоспермом (пшеница, кукуруза).

2. Семена без эндосперма (горох, фасоль, тыква, подсолнечник). Запасы питательных веществ сосредоточены в семядолях зародышей.

3. Семена с эндоспермом и периспермом (кувшинка, кубышка, черный перец).

4. Семена с перисперм (гвоздика, лебеда, шпинат).

Таким образом, запасные питательные вещества в семенах могут быть либо вне зародыша, в специальных запасающих тканях (эндосперм и перисперм), либо в самом зародыше (в его семядолях). У подавляющего большинства цветковых растений эндосперм в зрелом семени имеется.

Для того чтобы семена могли прорасти, необходимы благоприятные условия увлажнения, аэрации и температуры. Температура, при которой происходит прорастание семян, у северных растений ниже, чем у южных, особенно тропических видов. Семена пшеницы, например, могут прорастать при 0...+ 1⁰ С, между тем для прорастания семян кукурузы необходима температура не ниже +12° С. Минимальная температура, необходимая для прорастания семян дыни и особенно семян многих тропических растений, например пальм, составляет +20 и даже + 25° С.

Прорастанию семени предшествует его набухание — процесс, связанный с поглощением большого количества воды и обводнением тканей семени.

В результате усиленного питания начинают расти все органы зародыша. Первым обычно прорывает кожуру и выступает наружу из микропилярного отверстия зародышевый корешок, дающий начало главному корню. Вслед за ним трогается в рост верхушечная почечка, формируя главный побег растения. Так зародыш превращается в проросток, развитие которого длится до появления первого срединного листа.

Строение плода.

Плод – это репродуктивный орган покрытосеменных растений, обеспечивающий семенное размножение. Плод развивается из цветка (из завязи пестика), после оплодотворения. Из стенки завязи пестика формируется околоплодник – перикарпий, который состоит из трех слоев экзокарпий,мезокарпий, эндокарпий.

Если в образовании плода принимала участие только завязь пестика, то он называется настоящим плодом. Так, например, у вишни, сливы, томата плоды будут настоящими, потому, что образованы только из завязи пестика.

У некоторых растений в образовании плода кроме пестика принимает участие цветоложе (огурец, тыква) или цветоложе и цветочная трубка (яблоня, груша). Такие плоды называются ложными. Таким образом, ложными называются плоды, в образовании которых принимает участие не только завязь пестика, но и другие части цветка (цветоложе, цветочная трубка, чашечка).

У некоторых растений плод развивается не из одного цветка, а из нескольких цветков, так или иначе сросшихся между собой. Плоды, образованные из пестиков нескольких цветков, а иногда целого соцветия, называются соплодиями. Соплодие образуется у шелковицы, инжира, ананаса, свеклы. Рассмотрите строение этих соплодий. Соплодия свеклы называются – клубочки. Жесткая часть клубочка – это разросшиеся одревесневшие околоплодники нескольких цветков, внутри них помещаются семена.

Строение плода тесно связано со строением гинецея. Из гинецея, характеризующегося одним пестиком в цветке, образуется простой плод. К простым плодам относятся костянка (вишня), боб (горох), зерновка (пшеница) и др.

Из гинецея характеризующегося несколькими не сросшимися пестиками в цветке, формируется сложный или сборный плод. К сложным плодам относятся сборная семянка или многосемянка (лапчатка, лютик), сборный орешек или многоорешек (адонис, земляника), сборная листовка (водосбор, пион), сборная костянка (малина, ежевика).

По строению околоплодника все плоды делятся на сочные и сухие. В сочных хорошо развит мезокарпий. В сухих плодах мезокарпий не развит. Они бывают односемянные (содержат одно семя) и многосемянные (содержат много семян).

Классификация плодов

Существует несколько классификаций плодов основанных на морфогенетических и эволюционных признаках. В целом они достаточно сложны и трудно применимы. Поэтому рассмотрим искусственную классификацию плодов, основанную главным образом на признаках внешней морфологии.

I. Простые, сухие, односемянные, ореховидные плоды.

Все эти плоды являются невскрывающимися.

Зерновка – это плод, у которого кожистый околоплодник срастается с семенной кожурой (рожь, пшеница, кукуруза).

Семянка – это плод, имеющий кожистый околоплодник, не срастающийся с семенной кожурой (подсолнечник, василек, астра).

Крылатка – плод с кожистым околоплодником, разрастающимся в крылатые придатки (вяз, береза).

Орех – плод с твердым деревянистым околоплодником (лещина).

Желудь – это плод с менее жестким околоплодником, чем у ореха и имеет одревесневшую плюску чашевидной формы (дуб, бук).

Зарисуйте в тетради эти плоды, запишите их определения и приведите примеры растений, у которых они образуются.

II. Простые, сухие, многосемянные, коробочковидные плоды.

Это плоды, вскрывающиеся при созревании.

Листовка – одногнездный плод, образовавшийся из одного плодолистика, вскрывается по одному шву (живокость полевая).

Боб – одногнездный плод, образованный из одного плодолистика, вскрывается по двум швам (горох, фасоль, соя).

Стручок – двугнездный плод, образовавшийся из двух плодолистиков. Семена прикрепляются не к створкам (как у боба), а к пленчатой перегородке. Вскрывается двумя швами. Длина стручка более чем в 4 раза превышает ширину (капуста, горчица).

Стручочек – плод, отличающийся от стручка тем, что длина его равна ширине или превышает ее не более чем в три раза (ярутка, пастушья сумка).

Коробочка - это одногнездный или многогнездный плод, образованный несколькими плодолистиками. Вскрываемся разнообразными способами: крышечкой – у белены, зубчиками – у гвоздичных, растрескиванием по створкам – у хлопчатника, дурмана.

У некоторых видов растений многосемянные сухие плоды могут распадаться на отдельные односемянные членики. Такие плоды называются дробными. Примером могут служить дробный орешек или четырехорешек – у растений семейства губоцветные, бурачниковые, дробная крылатка у клена, дробный стручок – у редьки, дробный боб – у копеечника.

III. Простые, сочные плоды.

Костянка – односменной плод, у которого экзокарпий тонкий, мезокарпий сочини, а эндокарпий твердый, деревянистый. Плод костянка образуется у вишни, сливы, абрикоса, персика, черешни.

Ягода – многосемянной плод, у которого мезокарпий и эндокарпий сочные, а экзокарпий кожистый (виноград, смородина, томат, картофель, паслен).

Тыквина – ложный плод, образованный из нижней завязи пестика. Мезокарпий и эндокарпий сочные. Экзокарпий твердый, иногда деревянистый (тыква, огурец, дыня).

Яблоко – ложный плод, образованный из нижней завязи пестика. Мякоть плода состоит из разросшегося цветоложа и экзокарпия и мезокарпия, эндокарпий хрящеватый, пергаментный или деревянистый (яблоня, груша, айва, рябина, боярышник).

Померанец или гесперидий – плод, у которого экзокарпий толстый, богатый эфирными маслами, ярко окрашенный. Мезокарпий – рыхлая белая безвкусная ткань. Эндокарпий сочный и состоит из богатых клеточным соком волосков мандарин, апельсин, грейпфрут, лимон и др.).