معلومة

32.2: التلقيح والإخصاب - علم الأحياء

32.2: التلقيح والإخصاب - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

مهارات التطوير

  • صف ما يجب أن يحدث لتخصيب النبات
  • اشرح التلقيح المتبادل وطرق حدوثه
  • صف العملية التي تؤدي إلى تطوير البذرة
  • حدد الإخصاب المزدوج

في كاسيات البذور ، يُعرَّف التلقيح بأنه وضع حبوب اللقاح أو نقلها من العضو الآخر إلى وصمة الزهرة نفسها أو زهرة أخرى. في عاريات البذور ، يتضمن التلقيح نقل حبوب اللقاح من مخروط الذكر إلى مخروط الأنثى. عند النقل ، ينبت حبوب اللقاح لتشكيل أنبوب حبوب اللقاح والحيوانات المنوية لتخصيب البويضة. تمت دراسة التلقيح جيدًا منذ زمن جريجور مندل. أجرى مندل بنجاح التلقيح الذاتي والتلقيح المتبادل في بازلاء الحديقة أثناء دراسة كيفية انتقال الخصائص من جيل إلى جيل. محاصيل اليوم هي نتيجة تربية النباتات ، التي تستخدم الانتقاء الاصطناعي لإنتاج أصناف اليوم. ومن الأمثلة على ذلك الذرة اليوم ، والتي جاءت نتيجة سنوات من التكاثر التي بدأت مع سلفها ، teosinte. كانت البذور الصغيرة التي بدأ المايا القدماء بزراعتها في الأصل تحتوي على بذور صغيرة - تختلف اختلافًا كبيرًا عن آذان الذرة العملاقة نسبيًا اليوم. ومن المثير للاهتمام ، على الرغم من أن هذين النباتين يبدوان مختلفين تمامًا ، إلا أن الاختلاف الجيني بينهما ضئيل.

يأخذ التلقيح شكلين: التلقيح الذاتي والتلقيح المتبادل. يحدث التلقيح الذاتي عندما تترسب حبوب اللقاح من العضو الآخر على وصمة الزهرة نفسها ، أو زهرة أخرى على نفس النبات. التلقيح المتبادل هو نقل حبوب اللقاح من زهرة أخرى إلى وصمة العار لزهرة أخرى على فرد مختلف من نفس النوع. يحدث التلقيح الذاتي في الأزهار حيث تنضج السداة والكربل في نفس الوقت ، ويتم وضعها بحيث يمكن لحبوب اللقاح أن تهبط على وصمة الزهرة. لا تتطلب طريقة التلقيح هذه استثمارًا من النبات لتوفير الرحيق وحبوب اللقاح كغذاء للملقحات.

تم تصميم الأنواع الحية لضمان بقاء نسلها ؛ تلك التي تفشل تنقرض. ولذلك ، فإن التنوع الجيني مطلوب حتى يمكن لبعض السلالة البقاء على قيد الحياة في الظروف البيئية المتغيرة أو ظروف الإجهاد. يؤدي التلقيح الذاتي إلى إنتاج نباتات ذات تنوع جيني أقل ، حيث يتم استخدام المادة الوراثية من نفس النبات لتكوين الأمشاج ، وفي النهاية ، البيضة الملقحة. في المقابل ، يؤدي التلقيح المتبادل - أو التهجين الخارجي - إلى تنوع جيني أكبر لأن النبتة المكروية والميتوفيتية مشتقة من نباتات مختلفة.

نظرًا لأن التلقيح المتبادل يسمح بمزيد من التنوع الجيني ، فقد طورت النباتات العديد من الطرق لتجنب التلقيح الذاتي. في بعض الأنواع ، تنضج حبوب اللقاح والمبيض في أوقات مختلفة. هذه الزهور تجعل التلقيح الذاتي شبه مستحيل. بحلول الوقت الذي ينضج فيه حبوب اللقاح ويتم التخلص منه ، تكون وصمة هذه الزهرة ناضجة ولا يمكن تلقيحها إلا عن طريق حبوب اللقاح من زهرة أخرى. طورت بعض الأزهار ميزات جسدية تمنع التلقيح الذاتي. زهرة الربيع هي واحدة من هذه الزهرة. طورت أزهار الربيع نوعين من الزهور مع اختلافات في طول العضو الآخر وطول الوصمة: الزهرة ذات العينين لها أنثرات موضوعة في منتصف أنبوب حبوب اللقاح ، ووصمة العار للزهرة ذات العيون الخافتة تقع أيضًا في منتصف الطريق. تتكاثر الحشرات بسهولة أثناء البحث عن الرحيق في قاع أنبوب حبوب اللقاح. تُعرف هذه الظاهرة أيضًا باسم غير المتجانسة. تحتوي العديد من النباتات ، مثل الخيار ، على أزهار من الذكور والإناث تقع في أجزاء مختلفة من النبات ، مما يجعل التلقيح الذاتي صعبًا. في الأنواع الأخرى ، تحمل الأزهار المذكر والإناث نباتات مختلفة (ثنائية المسكن). كل هذه حواجز أمام التلقيح الذاتي ؛ لذلك ، تعتمد النباتات على الملقحات لنقل حبوب اللقاح. غالبية الملقحات عبارة عن عوامل حيوية مثل الحشرات (مثل النحل والذباب والفراشات) والخفافيش والطيور والحيوانات الأخرى. يتم تلقيح الأنواع النباتية الأخرى بواسطة عوامل غير حيوية ، مثل الرياح والمياه.

الاتصال اليومي: جينات عدم التوافق في الزهور

في العقود الأخيرة، جينات عدم التوافق- التي تمنع حبوب اللقاح من الإنبات أو النمو لتصبح وصمة عار للزهرة - تم اكتشافها في العديد من أنواع كاسيات البذور. إذا لم يكن للنباتات جينات متوافقة ، فإن أنبوب حبوب اللقاح يتوقف عن النمو. يتم التحكم في عدم التوافق الذاتي بواسطة موضع S (العقم). يجب أن تنمو أنابيب حبوب اللقاح من خلال نسيج وصمة العار والأسلوب قبل أن تتمكن من دخول البويضة. الكاربيل انتقائي في نوع حبوب اللقاح التي يسمح لها بالنمو في الداخل. يكون التفاعل في المقام الأول بين حبوب اللقاح وخلايا البشرة الوصمة. في بعض النباتات ، مثل الملفوف ، يتم رفض حبوب اللقاح على سطح الوصمة ، ولا تنبت حبوب اللقاح غير المرغوب فيها. في النباتات الأخرى ، يتم إيقاف إنبات أنبوب حبوب اللقاح بعد نمو ثلث طول النمط ، مما يؤدي إلى موت أنبوب حبوب اللقاح. يعود موت أنبوب حبوب اللقاح إما إلى موت الخلايا المبرمج (موت الخلية المبرمج) أو تدهور أنبوب حبوب اللقاح RNA. ينتج التحلل من نشاط الريبونوكلياز المشفر بواسطة الموضع S. يُفرز الريبونوكلياز من خلايا النمط في المصفوفة خارج الخلية ، والتي تقع بجانب أنبوب حبوب اللقاح المتنامي.

باختصار ، عدم التوافق الذاتي هو آلية تمنع التخصيب الذاتي في العديد من أنواع النباتات المزهرة. إن عمل آلية عدم التوافق الذاتي هذه له عواقب مهمة على مربي النباتات لأنها تمنع إنتاج النباتات الفطرية والهجينة.

التلقيح بواسطة الحشرات

ربما يكون النحل أهم ملقح للعديد من نباتات الحدائق ومعظم أشجار الفاكهة التجارية (الشكل ( PageIndex {1} )). أكثر أنواع النحل شيوعًا هي النحل ونحل العسل. نظرًا لأن النحل لا يمكنه رؤية اللون الأحمر ، فإن الزهور الملقحة بالنحل عادةً ما يكون لها ظلال من اللون الأزرق أو الأصفر أو غيرها من الألوان. يجمع النحل حبوب اللقاح أو الرحيق الغني بالطاقة من أجل بقائهم واحتياجاتهم من الطاقة. يزورون الأزهار المفتوحة خلال النهار ، ذات الألوان الزاهية ، ولها رائحة أو رائحة قوية ، ولها شكل أنبوبي ، عادة مع وجود دليل الرحيق. يتضمن دليل الرحيق مناطق على بتلات الزهور تكون مرئية فقط للنحل وليس للإنسان ؛ يساعد في توجيه النحل إلى مركز الزهرة ، مما يجعل عملية التلقيح أكثر كفاءة. يلتصق حبوب اللقاح بشعر النحل الضبابي ، وعندما تزور النحلة زهرة أخرى ، يتم نقل بعض حبوب اللقاح إلى الزهرة الثانية. في الآونة الأخيرة ، كانت هناك العديد من التقارير حول انخفاض عدد نحل العسل. ستبقى العديد من الأزهار غير ملقحة ولن تحمل البذور إذا اختفى نحل العسل. يمكن أن يكون التأثير على مزارعي الفاكهة التجاريين مدمرًا.

ينجذب الكثير من الذباب للزهور التي لها رائحة متعفنة أو رائحة اللحم المتعفن. هذه الأزهار ، التي تنتج الرحيق ، عادة ما يكون لها ألوان باهتة ، مثل البني أو الأرجواني. تم العثور عليها على زهرة الجثة أو زنبق الفودو (غير متبلور) ، التنين أروم (التنين) وزهرة الجيف (ستابليا, رافليسيا). يوفر الرحيق الطاقة ، بينما يوفر حبوب اللقاح البروتين. الدبابير هي أيضًا ملقحات مهمة للحشرات ، وتلقيح العديد من أنواع التين.

تقوم الفراشات ، مثل الملك ، بتلقيح العديد من أزهار الحدائق والأزهار البرية ، والتي تحدث عادةً في مجموعات. هذه الأزهار ذات ألوان زاهية ، ولها رائحة قوية ، ومفتوحة خلال النهار ، ولديها أدلة من الرحيق لتسهيل الوصول إلى الرحيق. يتم التقاط حبوب اللقاح وحملها على أطراف الفراشة. من ناحية أخرى ، يقوم العث بتلقيح الأزهار في وقت متأخر من بعد الظهر والليل. الزهور التي يتم تلقيحها بواسطة العث شاحبة أو بيضاء ومسطحة ، مما يسمح للعث بالهبوط. أحد الأمثلة المدروسة جيدًا للنبات الملقح بالعثة هو نبات اليوكا ، الذي يتم تلقيحه بواسطة عثة اليوكا. لقد تكيف شكل الزهرة والعثة بطريقة تسمح بالتلقيح الناجح. ترسب العثة حبوب اللقاح على وصمة العار اللاصقة لتحدث الإخصاب لاحقًا. ترسب العثة الأنثوية أيضًا البيض في المبيض. عندما يتطور البيض إلى يرقات ، يحصلون على الغذاء من الزهرة ويطورون البذور. وهكذا ، تستفيد كل من الحشرة والزهرة من بعضهما البعض في هذه العلاقة التكافلية. ترتبط عثة دودة الأذن بالذرة ونبات الجورا بعلاقة مماثلة (الشكل ( PageIndex {2} )).

التلقيح بواسطة الخفافيش

في المناطق الاستوائية والصحاري ، غالبًا ما تكون الخفافيش هي الملقحات للزهور الليلية مثل الأغاف والجوافة ومجد الصباح. عادة ما تكون الأزهار كبيرة وبيضاء أو شاحبة اللون ؛ وبالتالي ، يمكن تمييزها عن المناطق المحيطة المظلمة في الليل. الزهور لها رائحة فاكهية أو مسكية قوية وتنتج كميات كبيرة من الرحيق. فهي كبيرة بشكل طبيعي وذات فم واسع لتلائم رأس الخفاش. عندما تسعى الخفافيش للحصول على الرحيق ، يتم تغطية وجوههم ورؤوسهم بحبوب اللقاح ، والتي يتم نقلها بعد ذلك إلى الزهرة التالية.

التلقيح بواسطة الطيور

العديد من أنواع الطيور الصغيرة ، مثل الطائر الطنان (الشكل ( PageIndex {3} )) وطيور الشمس ، هي ملقحات للنباتات مثل بساتين الفاكهة والأزهار البرية الأخرى. عادة ما تكون الأزهار التي تزورها الطيور قوية وموجهة بطريقة تسمح للطيور بالبقاء بالقرب من الزهرة دون أن تتشابك أجنحتها في الزهور القريبة. الزهرة لها شكل أنبوبي منحني ، مما يسمح بوصول منقار الطائر. يتم تلقيح الأزهار ذات الألوان الزاهية وعديمة الرائحة والمفتوحة خلال النهار بواسطة الطيور. عندما يبحث الطائر عن رحيق غني بالطاقة ، يتم ترسيب حبوب اللقاح على رأس الطائر ورقبته ثم يتم نقله إلى الزهرة التالية التي يزورها. من المعروف أن علماء النبات يحددون مجموعة النباتات المنقرضة من خلال جمع وتحديد حبوب اللقاح من عينات طيور عمرها 200 عام من نفس الموقع.

التلقيح بواسطة الرياح

يتم تلقيح معظم أنواع الصنوبريات والعديد من كاسيات البذور ، مثل الحشائش والقيقب والبلوط ، عن طريق الرياح. مخاريط الصنوبر بنية وغير معطرة ، في حين أن أزهار أنواع كاسيات البذور الملقحة بالرياح عادة ما تكون خضراء وصغيرة وقد تحتوي على بتلات صغيرة أو بدون بتلات وتنتج كميات كبيرة من حبوب اللقاح. على عكس الأزهار النموذجية الملقحة بالحشرات ، فإن الزهور المتكيفة مع التلقيح بواسطة الرياح لا تنتج رحيقًا أو رائحة. في الأنواع الملقحة بالرياح ، تتدلى microsporangia من الزهرة ، وعندما تهب الرياح ، يتم حمل حبوب اللقاح خفيفة الوزن معها (الشكل ( PageIndex {4} )). تظهر الأزهار عادة في وقت مبكر من الربيع ، قبل الأوراق ، بحيث لا تعيق الأوراق حركة الريح. يتم ترسيب حبوب اللقاح على وصمة الريش المكشوفة للزهرة (الشكل ( PageIndex {5} )).

التلقيح بالمياه

يتم تلقيح بعض الأعشاب ، مثل أعشاب البحر الأسترالية وأعشاب البرك ، عن طريق المياه. حبوب اللقاح تطفو على الماء ، وعندما تتلامس مع الزهرة ، تترسب داخل الزهرة.

اتصال التطور: التلقيح بالخداع

زهور الأوركيد هي زهور ذات قيمة عالية ، مع العديد من الأصناف النادرة (الشكل ( PageIndex {6} )). تنمو في مجموعة من الموائل المحددة ، خاصة في المناطق الاستوائية في آسيا وأمريكا الجنوبية وأمريكا الوسطى. تم تحديد ما لا يقل عن 25000 نوع من بساتين الفاكهة.

غالبًا ما تجذب الأزهار الملقحات بمكافآت غذائية على شكل رحيق. ومع ذلك ، فإن بعض أنواع الأوركيد هي استثناء لهذا المعيار: فقد طورت طرقًا مختلفة لجذب الملقحات المطلوبة. يستخدمون طريقة تُعرف باسم خداع الطعام ، حيث يتم تقديم الألوان الزاهية والعطور ، ولكن بدون طعام. أناكامبتيس موريو، المعروفة باسم السحلية ذات الأجنحة الخضراء ، تحمل زهور أرجوانية زاهية وتنبعث منها رائحة قوية. تنجذب النحلة الطنانة ، الملقِّح الرئيسي لها ، إلى الزهرة بسبب الرائحة القوية - التي تشير عادةً إلى غذاء النحلة - وفي هذه العملية ، تلتقط حبوب اللقاح لنقلها إلى زهرة أخرى.

تستخدم بساتين الفاكهة الأخرى الخداع الجنسي. يطلق Chiloglottis trapeziformis مركبًا تنبعث منه رائحة نفس رائحة الفرمون المنبعث من أنثى دبور لجذب ذكور الدبابير. ينجذب ذكر الدبور إلى الرائحة ، ويهبط على زهرة الأوركيد ، وفي هذه العملية ، ينقل حبوب اللقاح. تستخدم بعض أزهار الأوركيد ، مثل سحلية المطرقة الأسترالية ، الرائحة والخداع البصري في استراتيجية أخرى للخداع الجنسي لجذب الدبابير. تحاكي زهرة هذه السحلية مظهر أنثى الدبور وتصدر فرمونًا. يحاول ذكر الدبور أن يتزاوج مع ما يبدو أنه أنثى دبور ، وفي هذه العملية ، يلتقط حبوب اللقاح ، ثم ينقلها إلى رفيقه المزيف التالي.

إخصاب مزدوج

بعد ترسيب حبوب اللقاح على وصمة العار ، يجب أن تنبت وتنمو من خلال النمط للوصول إلى البويضة. تحتوي الميكروسبورات ، أو حبوب اللقاح ، على خليتين: خلية أنبوب حبوب اللقاح والخلية المنتجة. تنمو خلية أنبوب حبوب اللقاح في أنبوب حبوب اللقاح الذي تنتقل من خلاله الخلية المولدة. يتطلب إنبات أنبوب حبوب اللقاح الماء والأكسجين وإشارات كيميائية معينة. أثناء انتقاله عبر النمط للوصول إلى كيس الجنين ، يتم دعم نمو أنبوب حبوب اللقاح بواسطة أنسجة النمط. في غضون ذلك ، إذا لم تنقسم الخلية المولدة بالفعل إلى خليتين ، فإنها تنقسم الآن لتشكيل خليتين من الحيوانات المنوية. يتم توجيه أنبوب حبوب اللقاح من خلال المواد الكيميائية التي يفرزها التآزر الموجود في كيس الجنين ، ويدخل كيس البويضة من خلال الميكروبيلي. من بين خليتي الحيوانات المنوية ، يقوم أحد الحيوانات المنوية بتلقيح خلية البويضة ، مكونًا زيجوت ثنائي الصبغة. يندمج الحيوان المنوي الآخر مع النوى القطبية ، مكونًا خلية ثلاثية الصبغيات تتطور إلى السويداء. يُعرف هذان التخصيب معًا في كاسيات البذور بالتخصيب المزدوج (الشكل ( PageIndex {7} )). بعد اكتمال الإخصاب ، لا يمكن دخول أي حيوان منوي آخر. تشكل البويضة الملقحة البذرة ، في حين أن أنسجة المبيض تصبح الفاكهة ، وعادة ما تغلف البذرة.

بعد الإخصاب ، تنقسم البيضة الملقحة لتشكل خليتين: الخلية العلوية ، أو الخلية النهائية ، والخلية السفلية أو القاعدية. يؤدي انقسام الخلية القاعدية إلى ظهور المعلق ، والذي يؤدي في النهاية إلى الاتصال بنسيج الأم. يوفر المعلق طريقًا للتغذية ليتم نقلها من النبات الأم إلى الجنين النامي. تنقسم الخلية الطرفية أيضًا ، مما يؤدي إلى ظهور شكل كروي الشكل (الشكل ( PageIndex {8} ) أ). في الثنائيات (eudicots) ، يكون للجنين النامي شكل قلب ، نظرًا لوجود فلقتين بدائيتين (الشكل ( PageIndex {8} ) ب). في dicots غير السويداء ، مثل كابسيلا بورصا، يتطور السويداء في البداية ، ولكن يتم هضمه بعد ذلك ، ويتم نقل احتياطيات الطعام إلى الفلقتين. عندما يكبر الجنين والنباتات ، تنفد المساحة داخل البذرة النامية ، ويضطرون إلى الانحناء (الشكل ( PageIndex {8} ) ج). في النهاية ، يملأ الجنين والنباتات البذرة (الشكل ( PageIndex {8} ) د) ، والبذرة جاهزة للتشتت. يتوقف التطور الجنيني بعد مرور بعض الوقت ، ويستأنف النمو فقط عندما تنبت البذرة. ستعتمد الشتلات النامية على احتياطيات الطعام المخزنة في الفلقات حتى تبدأ المجموعة الأولى من الأوراق في عملية التمثيل الضوئي.

تنمية البذرة

تتطور البويضة الناضجة إلى بذرة. تحتوي البذرة النموذجية على غلاف بذرة ونبتات وسويداء وجنين واحد (الشكل ( PageIndex {9} )).

اتصال فني

ما هي العبارات التالية صحيحة؟

  1. كل من المونوتات والديكوت لها السويداء.
  2. يتطور الجذر إلى الجذر.
  3. الريش هو جزء من epicotyl
  4. السويداء جزء من الجنين.

يختلف تخزين احتياطيات الغذاء في بذور كاسيات البذور بين الأحادية والثنائية. في أحادية الفلقة ، مثل الذرة والقمح ، تسمى النبتة المفردة بـ scutellum ؛ يتصل الكيس مباشرة بالجنين عبر الأنسجة الوعائية (نسيج الخشب واللحاء). يتم تخزين احتياطيات الغذاء في السويداء الكبيرة. عند الإنبات ، تُفرز الإنزيمات بواسطة aleurone ، وهي طبقة واحدة من الخلايا داخل طبقة البذرة التي تحيط بالسويداء والجنين. تعمل الإنزيمات على تحطيم الكربوهيدرات والبروتينات والدهون المخزنة ، والتي يتم امتصاص منتجاتها بواسطة الدرع ونقلها عبر حبلا الأوعية الدموية إلى الجنين النامي. لذلك ، يمكن النظر إلى كيس الصفن على أنه عضو ماص ، وليس عضو تخزين.

تحتوي النبتتان الموجودتان في بذرة الديكوت أيضًا على روابط وعائية بالجنين. في dicots السويداء ، يتم تخزين احتياطيات الغذاء في السويداء. أثناء الإنبات ، تعمل الفلقتان كأعضاء ماصة لاستيعاب احتياطيات الطعام التي يتم إطلاقها إنزيميًا ، كما هو الحال في الأحاديات (تحتوي المونوتات ، بحكم التعريف ، أيضًا على بذور السويداء). تبغ (نيكوتيانا تاباكوم)، طماطم (Solanum lycopersicum)، و فلفل (الفليفلة الحولية) أمثلة على dicots السويداء. في الثنائيات غير السويداء ، يتطور السويداء ثلاثي الصبغيات بشكل طبيعي بعد الإخصاب المزدوج ، ولكن يتم إعادة تعبئة احتياطيات غذاء السويداء بسرعة ونقلها إلى الفلقة النامية للتخزين. نصفي حبة الفول السوداني (Arachis hypogaea) والبازلاء (بيسوم ساتيفوم) من حساء البازلاء هي فلقات فردية محملة باحتياطيات غذائية.

تتم حماية البذرة ، جنبًا إلى جنب مع البويضة ، بطبقة بذرة تتكون من تكامل كيس البويضة. في الثنائيات ، ينقسم غلاف البذرة إلى طبقة خارجية تُعرف باسم تيستا ومعطف داخلي يُعرف باسم تيغمين.

يتكون المحور الجنيني من ثلاثة أجزاء: اللوم ، والجذر ، وهيبوكوتيل. يُعرف جزء الجنين بين نقطة ارتباط الفلقات والجذر باسم hypocotyl (يعني hypocotyl "أسفل الفلقات"). ينتهي المحور الجنيني في جذر (الجذر الجنيني) ، وهي المنطقة التي سيتطور منها الجذر. في الثنائيات ، يمتد hypocotyls فوق الأرض ، مما يؤدي إلى ظهور ساق النبات. في المونوكوتس ، لا يظهر الهايبوكوتيل فوق الأرض لأن الأحاديات لا تظهر استطالة الساق. يُعرف جزء المحور الجنيني الذي يبرز فوق الفلقات باسم epicotyl. يتكون الريش من epicotyl ، والأوراق الشابة ، والنسيج الإنشائي القمي.

عند الإنبات في بذور الديكوت ، يتشكل epicotyl مثل خطاف مع ريش يشير إلى أسفل. يسمى هذا الشكل خطاف الريش ، ويستمر طالما استمر الإنبات في الظلام. لذلك ، عندما يدفع epicotyl عبر التربة القاسية والكاشطة ، فإن الريش يكون محميًا من التلف. عند التعرض للضوء ، يستقيم خطاف hypocotyl ، وتواجه أوراق الشجر الصغيرة الشمس وتتوسع ، ويستمر epicotyl في الاستطالة. خلال هذا الوقت ، ينمو الجذر أيضًا وينتج الجذر الأساسي. بينما ينمو لأسفل لتشكيل جذر الحنفية ، تتفرع الجذور الجانبية إلى جميع الجوانب ، مما ينتج نظام جذر dicot النموذجي.

في بذور المونوكوت (الشكل ( PageIndex {10} )) ، يتم دمج تيستا وتيجمن من طبقة البذرة. عندما تنبت البذرة ، يظهر الجذر الأساسي محميًا بغطاء طرف الجذر: coleorhiza. بعد ذلك ، تظهر اللقطة الأولية ، المحمية بواسطة زهرة الجحش: غطاء طرف إطلاق النار. عند التعرض للضوء (على سبيل المثال ، عندما يخرج الريش من التربة ولم تعد هناك حاجة إلى الغطاء الواقي) ، يتوقف استطالة الغطاء وتتوسع الأوراق وتتكشف. في الطرف الآخر من المحور الجنيني ، يموت الجذر الأساسي قريبًا ، بينما تظهر جذور عرضية أخرى (جذور لا تنشأ من المكان المعتاد - أي الجذر) من قاعدة الساق. هذا يعطي monocot نظام جذر ليفي.

إنبات البذرة

تدخل العديد من البذور الناضجة فترة من الخمول ، أو نشاط استقلابي منخفض للغاية: عملية تعرف باسم السكون ، والتي قد تستمر لأشهر أو سنوات أو حتى قرون. يساعد السكون في الحفاظ على البذور قابلة للحياة أثناء الظروف غير المواتية. عند العودة إلى الظروف المواتية ، يتم إنبات البذور. يمكن أن تكون الظروف المواتية متنوعة مثل الرطوبة أو الضوء أو البرد أو النار أو المعالجات الكيميائية. بعد هطول أمطار غزيرة ، تظهر العديد من الشتلات الجديدة. تؤدي حرائق الغابات أيضًا إلى ظهور شتلات جديدة. تتطلب بعض البذور التبخير (المعالجة الباردة) قبل أن تنبت. هذا يضمن أن البذور التي تنتجها النباتات في المناخ المعتدل لن تنبت حتى الربيع. قد تحتوي النباتات التي تنمو في المناخات الحارة على بذور تحتاج إلى معالجة حرارية من أجل الإنبات لتجنب الإنبات في الصيف الحار والجاف. في العديد من البذور ، يؤدي وجود طبقة سميكة من البذور إلى تأخير القدرة على الإنبات. غالبًا ما يتم استخدام الخدش ، والذي يتضمن عمليات ميكانيكية أو كيميائية لتليين طبقة البذرة ، قبل الإنبات. يمكن أيضًا استخدام النقع المسبق في الماء الساخن ، أو المرور عبر بيئة حمضية ، مثل الجهاز الهضمي للحيوان.

اعتمادًا على حجم البذرة ، قد يختلف الوقت المستغرق لظهور الشتلة. تمتلك الأنواع ذات البذور الكبيرة احتياطيات غذائية كافية لتنبت في أعماق الأرض ، ولا تزال تمتد إلى epicotyl على طول الطريق إلى سطح التربة. عادة ما تتطلب بذور الأنواع صغيرة البذور الضوء كإشارة إنبات. هذا يضمن أن البذور تنبت فقط على سطح التربة أو بالقرب منه (حيث يكون الضوء أكبر). إذا كانت ستنبت بعيدًا جدًا تحت السطح ، فلن تحتوي الشتلات النامية على احتياطيات غذائية كافية للوصول إلى ضوء الشمس.

تطوير أنواع الفاكهة والفاكهة

بعد الإخصاب ، يتطور مبيض الزهرة عادة إلى ثمرة. ترتبط الثمار عادة بمذاق حلو. ومع ذلك ، ليست كل الفاكهة حلوة. من الناحية النباتية ، يستخدم مصطلح "الفاكهة" للإشارة إلى نضج المبيض. في معظم الحالات ، تتطور الأزهار التي حدث فيها الإخصاب إلى ثمار ، والزهور التي لم يحدث فيها الإخصاب لن تحدث. تتطور بعض الثمار من المبيض وتُعرف بالفواكه الحقيقية ، بينما يتطور البعض الآخر من أجزاء أخرى من الطور المشيجي الأنثوي وتُعرف بالفواكه الإضافية. تحتوي الثمرة على البذور والجنين النامي ، مما يوفر لها الحماية. الثمار من أنواع عديدة ، حسب أصلها وملمسها. إن الأنسجة الحلوة لبلاك بيري ، واللحم الأحمر للطماطم ، وقشرة الفول السوداني ، وقشرة الذرة (الجزء القاسي الرقيق الذي يعلق في أسنانك عند تناول الفشار) كلها ثمار. عندما تنضج الثمرة ، تنضج البذور أيضًا.

يمكن تصنيف الثمار على أنها بسيطة أو مجمعة أو متعددة أو ملحقات ، حسب أصلها (الشكل ( PageIndex {11} )). إذا نمت الثمرة من كاربيل واحد أو كاربيل مدمج من مبيض واحد ، فإنها تُعرف باسم فاكهة بسيطة ، كما يظهر في المكسرات والفاصوليا. الفاكهة الكلية هي تلك التي تتطور من أكثر من كاربيل واحدة ، ولكن جميعها في نفس الزهرة: تندمج الكاربيل الناضجة معًا لتشكل الفاكهة بأكملها ، كما يظهر في توت العليق. تتطور فواكه متعددة من نورة أو مجموعة من الزهور. مثال على ذلك هو الأناناس ، حيث تندمج الأزهار معًا لتكوين الفاكهة. الفاكهة الملحقة (تسمى أحيانًا الفواكه الزائفة) لا تُشتق من المبيض ، ولكن من جزء آخر من الزهرة ، مثل الوعاء (الفراولة) أو الهايبانثيوم (التفاح والكمثرى).

تتكون الثمار عمومًا من ثلاثة أجزاء: القشرة الخارجية (القشرة الخارجية أو الغطاء) ، والميسوكارب (الجزء الأوسط من الفاكهة) ، والقشرة الداخلية (الجزء الداخلي من الفاكهة). يُعرف الثلاثة معًا باسم القشرة. عادة ما يكون الميزوكارب هو الجزء السمين الصالح للأكل من الفاكهة ؛ ومع ذلك ، في بعض الفواكه ، مثل اللوز ، فإن القشرة الداخلية هي الجزء الصالح للأكل. في كثير من الفواكه ، يتم دمج طبقتين أو ثلاث طبقات ، ولا يمكن تمييزهما عند النضج. يمكن أن تكون الثمار جافة أو سمينًا. علاوة على ذلك ، يمكن تقسيم الثمار إلى أنواع غير مفعمة بالحيوية أو غير مفعمة بالحيوية. الفواكه المنحلة ، مثل البازلاء ، تطلق بذورها بسهولة ، بينما تعتمد الفواكه غير المنحلة ، مثل الخوخ ، على التعفن لإطلاق بذورها.

تشتت الفاكهة والبذور

للفاكهة غرض واحد: نثر البذور. تحتاج البذور الموجودة في الثمار إلى التشتت بعيدًا عن النبات الأم ، حتى تجد ظروفًا مواتية وأقل تنافسية لتنبت وتنمو.

تحتوي بعض الفاكهة على آليات مدمجة بحيث يمكنها التفرق من تلقاء نفسها ، بينما يحتاج البعض الآخر إلى مساعدة عوامل مثل الرياح والمياه والحيوانات (الشكل ( PageIndex {12} )). تساعد التعديلات في بنية البذور وتكوينها وحجمها في التشتت. الفاكهة التي تشتت بواسطة الرياح خفيفة الوزن وقد تحتوي على ملحقات تشبه الجناح تسمح لها بحملها بواسطة الريح. بعضها له هيكل يشبه المظلة لإبقائها واقفة على قدميها. بعض الفواكه - على سبيل المثال ، الهندباء - لها هياكل مشعرة وعديمة الوزن مناسبة للتشتت بفعل الرياح.

يتم احتواء البذور التي نثرها الماء في فاكهة خفيفة وحيوية ، مما يمنحها القدرة على الطفو. تشتهر جوز الهند بقدرتها على الطفو على الماء للوصول إلى الأرض حيث يمكن أن تنبت. وبالمثل ، ينتج البتولا الفضي والصفصاف فاكهة خفيفة الوزن يمكن أن تطفو على الماء.

تأكل الحيوانات والطيور الفاكهة ، والبذور التي لم يتم هضمها تفرز في فضلاتها على مسافة بعيدة. بعض الحيوانات ، مثل السناجب ، تدفن الفاكهة التي تحتوي على بذور لاستخدامها لاحقًا ؛ إذا لم يجد السنجاب مخزونه من الفاكهة ، وإذا كانت الظروف مواتية ، تنبت البذور. تحتوي بعض الفواكه ، مثل Cocklebur ، على خطاطيف أو هياكل لاصقة تلتصق بفراء حيوان ثم يتم نقلها إلى مكان آخر. يلعب البشر أيضًا دورًا كبيرًا في نثر البذور عندما يحملون الفاكهة إلى أماكن جديدة ويتخلصون من الجزء غير الصالح للأكل الذي يحتوي على البذور.

تسمح جميع الآليات المذكورة أعلاه بنشر البذور في الفضاء ، تمامًا مثل انتقال نسل الحيوان إلى مكان جديد. سبات البذور ، الذي تم وصفه سابقًا ، يسمح للنباتات بتفريق نسلها عبر الزمن: وهو أمر لا تستطيع الحيوانات فعله. يمكن أن تنتظر البذور الخاملة شهورًا أو سنوات أو حتى عقودًا للحصول على الظروف المناسبة لإنبات وتكاثر الأنواع.

أ

ب

ج

الشكل ( PageIndex {12} ): يتم تشتيت الثمار والبذور بوسائل مختلفة. (أ) تتناثر بذور الهندباء بفعل الرياح ، (ب) تشتت بذور جوز الهند بالماء ، وتتناثر البلوط (ج) بواسطة الحيوانات التي تخبئها ثم تنساها. (الائتمان أ: تعديل العمل بواسطة "Rosendahl" / Flickr ؛ الائتمان ب: تعديل العمل بواسطة Shine Oa ؛ الائتمان ج: تعديل العمل بواسطة Paolo Neo)

ملخص

لكي يحدث الإخصاب في كاسيات البذور ، يجب نقل حبوب اللقاح إلى وصمة الزهرة: وهي عملية تعرف باسم التلقيح. يتضمن تلقيح عاريات البذور نقل حبوب اللقاح من مخروط ذكر إلى مخروط أنثى. عندما يتم نقل حبوب اللقاح من الزهرة إلى وصمة العار من نفس الزهرة ، فإنه يسمى التلقيح الذاتي. يحدث التلقيح المتبادل عندما يتم نقل حبوب اللقاح من زهرة إلى زهرة أخرى على نفس النبات أو نبات آخر. يتطلب التلقيح المتبادل عوامل التلقيح مثل الماء أو الرياح أو الحيوانات ، ويزيد من التنوع الجيني. بعد هبوط حبوب اللقاح على وصمة العار ، تؤدي الخلية الأنبوبية إلى ظهور أنبوب حبوب اللقاح ، الذي تهاجر من خلاله النواة المولدة. يكتسب أنبوب حبوب اللقاح الدخول من خلال الميكروبيل الموجود في كيس البويضة. تنقسم الخلية المولدة لتكوين خليتين من الحيوانات المنوية: إحداهما تندمج مع البويضة لتشكيل الزيجوت ثنائي الصبغة ، والأخرى تندمج مع النوى القطبية لتكوين السويداء ، وهو ثلاثي الصبغيات في الطبيعة. يُعرف هذا باسم الإخصاب المزدوج. بعد الإخصاب ، تنقسم البيضة الملقحة لتشكل الجنين وتشكل البويضة الملقحة البذرة. تشكل جدران المبيض الثمرة التي تتطور فيها البذور. عندما تنضج البذرة ، سوف تنبت في ظل ظروف مواتية وتؤدي إلى ظهور البوغة ثنائية الصبغيات.

اتصالات فنية

[رابط] ما هي وظيفة الفلقة؟

  1. يتطور إلى الجذر.
  2. يوفر التغذية للجنين.
  3. يشكل الجنين.
  4. يحمي الجنين.

[رابط] ب

قائمة المصطلحات

الفاكهة التبعي
الفاكهة المشتقة من أنسجة غير المبيض
الفاكهة الكلية
الفاكهة التي تتطور من العديد من الكاربيل في نفس الزهرة
aleurone
طبقة واحدة من الخلايا داخل غلاف البذرة تفرز الإنزيمات عند الإنبات
زهرة القرنفل
غطاء رأس النبتة ، الموجود في نبتة بذور أحادية الفوهة
كولورهيزا
غطاء طرف الجذر ، الموجود في إنبات بذور المونوت
فلقة
جزء سمين من البذور يوفر التغذية للبذرة
التلقيح المتبادل
نقل حبوب اللقاح من العضو الآخر لزهرة واحدة إلى وصمة العار لزهرة مختلفة
سبات
فترة من عدم النمو وعمليات التمثيل الغذائي بطيئة للغاية
إخصاب مزدوج
حدثان للتخصيب في كاسيات البذور ؛ يندمج أحد الحيوانات المنوية مع البويضة ، مكونًا البيضة الملقحة ، بينما يندمج الحيوان المنوي الآخر مع النواة القطبية ، مكونًا السويداء
إندوكارب
الجزء الأعمق من الفاكهة
السويداء
بنية ثلاثية الصيغة الصبغية ناتجة عن اندماج الحيوانات المنوية مع النوى القطبية ، والتي تعمل كنسيج مغذي للجنين
ديكوت السويداء
ديكوت يخزن احتياطي الطعام في السويداء
اكسوكارب
الغطاء الخارجي للفاكهة
إيبيكوتيل
تبادل لاطلاق النار الجنيني فوق الفلقات
الجاذبية
استجابة نمو النبات في نفس اتجاه الجاذبية
هيبوكوتيل
المحور الجنيني فوق الفلقات
ميسوكارب
الجزء الأوسط من الفاكهة
فواكه متعددة
الفاكهة التي تتطور من أزهار متعددة على الإزهار
دليل الرحيق
نمط صبغ على زهرة يوجه حشرة إلى الرحيق
ديكوت غير السويداء
dicot الذي يخزن احتياطيات الطعام في الفلقة النامية
القشرة
مصطلح جماعي يصف exocarp و mesocarp و endocarp ؛ الهيكل الذي يحيط بالبذرة وهو جزء من الفاكهة
ريشة
النبتة التي تنمو من البذور النابتة
التلقيح
نقل حبوب اللقاح إلى وصمة العار
جذر
الجذر الأصلي الذي ينمو من البذور النابتة
تشريط
عمليات ميكانيكية أو كيميائية لتليين طبقة البذور
scutellum
نوع النبتة الموجودة في المونوتات ، كما هو الحال في بذور الحشائش
التلقيح الذاتي
نقل حبوب اللقاح من العضو الذكري إلى وصمة الزهرة نفسها
فاكهة بسيطة
الفاكهة التي تتطور من كاربيل واحد أو كاربل مدمج
المعلق
جزء من الجنين النامي يربط أنسجة الأم
tegmen
الطبقة الداخلية من طبقة البذرة
تستا
الطبقة الخارجية من طبقة البذرة
vernalization
التعرض للبرد الذي تتطلبه بعض البذور قبل أن تنبت


شاهد الفيديو: أحياء للصف الحادي عشر علمي -التلقيح و الاخصاب في النباتات (كانون الثاني 2023).