Generovanie gametofytov v životnom cykle rastlín

Machové gametofyty. Pri striedaní generácií je generáciou produkujúcou gaméty fáza gametofytu. Ed Reschke/Fotoknižnica/Getty Images

A gametofyt predstavuje sexuálnu fázu života rastliny. Tento cyklus je pomenovaný striedanie generácií a organizmy sa striedajú medzi sexuálnou fázou alebo generáciou gametofytov a asexuálnou fázou alebo generáciou sporofytov. Termín gametofyt sa môže vzťahovať na fázu gametofytu životného cyklu rastliny alebo na konkrétne rastlinné telo alebo orgán, ktorý produkuje gaméty.

Nachádza sa v haploidný gametofyt štruktúra, ktorá gaméty sa tvoria. Títo muži a ženypohlavné bunky, tiež známy ako vajíčka a spermie, sa spájajú počasoplodnenietvoriť a diploidný zygota. Zo zygoty sa vyvinie diploidný sporofyt, ktorý predstavuje nepohlavnú fázu cyklu. Sporofyty produkujú haploid spóry z ktorých sa vyvíjajú haploidné gametofyty. V závislosti od typu rastliny môže väčšina svojho životného cyklu stráviť buď generáciou gametofytov alebo generáciou sporofytov. Iné organizmy, ako napr riasy a huby , môžu stráviť väčšinu svojich životných cyklov vo fáze gametofytov.

Vývoj gametofytov

Sporofyty machov. Santiago Urquijo/Moment/Getty

Gametofyty sa vyvíjajú z klíčenia spóry . Spóry sú reprodukčné bunky, ktoré môžu viesť k vzniku nových organizmovasexuálne(bez hnojenia). Sú to haploidné bunky, ktoré sú produkované meióza v sporofyty . Pri klíčení haploidné spóry podliehajú mitóza na vytvorenie mnohobunkovej štruktúry gametofytu. Zrelý haploidný gametofyt potom produkuje gaméty mitózou.

Tento proces sa líši od toho, čo je vidieť v živočíšnych organizmoch. In živočíšne bunky haploidné bunky (gaméty) sú produkované iba meiózou a iba diploidné bunky podliehajú mitóze. V rastlinách sa fáza gametofytu končí vytvorením diploidnej zygoty bysexuálnej reprodukcie. Zygota predstavuje sporofytnú fázu, ktorá pozostáva z generácie rastliny s diploidnými bunkami. Cyklus začína nanovo, keď bunky diploidných sporofytov podstúpia meiózu, aby produkovali haploidné spóry.

Generovanie gametofytov v nevaskulárnych rastlinách

LIVERWORT. Marchantia, samičí gametofyt Štruktúry nesúce archegónium v ​​pečeňovníku. Stopkaté štruktúry v tvare dáždnika nesú archegóniu. Ed Reschke/Fotoknižnica/Getty Images

Fáza gametofytu je primárnou fázou necievnaté rastliny , ako sú machy a pečeňovky. Väčšina rastlín je heteromorfný , čo znamená, že produkujú dva rôzne typy gametofytov. Jeden gametofyt produkuje vajíčka, zatiaľ čo druhý produkuje spermie. Mechy a pečeňovky sú tiež heterosporózne , čo znamená, že vyrábajú dva rôzne typy spóry . Z týchto spór sa vyvinú dva odlišné typy gametofytov; jeden typ produkuje spermie a druhý produkuje vajíčka. U mužského gametofytu sa vyvíjajú reprodukčné orgány tzv anteridia (produkovať spermie) a vyvíja sa ženský gametofyt archegónia (produkovať vajcia).

Necievnaté rastliny musia žiť vo vlhkých biotopoch a spoliehať sa na vodu, ktorá prináša samca a samicu gaméty spolu. Naoplodnenie, výsledná zygota dozrieva a vyvíja sa na sporofyt, ktorý zostáva pripojený k gametofytu. Štruktúra sporofytu závisí od výživy gametofytu, pretože iba gametofyt je schopný fotosyntéza . Generácia gametofytu v týchto organizmoch pozostáva zo zelenej, listovej alebo machovej vegetácie umiestnenej na spodnej časti rastliny. Generáciu sporofytov predstavujú predĺžené stopky so štruktúrami obsahujúcimi spóry na špičke.

Generovanie gametofytov vo vaskulárnych rastlinách

Protálium je fáza gametofytu v životnom cykle paprade. Prothallia v tvare srdca produkuje gaméty, ktoré sa spájajú a vytvárajú zygotu, z ktorej sa vyvinie nová sporofytná rastlina. Lester V. Bergman/Corbis Documentary/Getty Images

V rastlinách s cievne tkanivové systémy sporofytná fáza je primárnou fázou životného cyklu. Na rozdiel od necievnatých rastlín dochádza k fáze gametofytu a sporofytu cievnaté rastliny neprodukujúce semená sú nezávislé. Generácie gametofytov aj sporofytov sú schopné fotosyntéza . Paprade sú príklady týchto druhov rastlín. Mnoho papradí a iných cievnatých rastlín je homosporózne , čo znamená, že produkujú jeden typ spór. The diploidný sporofyt produkuje haploidný spóry (podľa meióza ) v špecializovaných vakoch nazývaných sporangia.

Sporangia sa nachádza na spodnej strane listov paprade a uvoľnenie spóry do životného prostredia. Keď haploidná spóra vyklíči, delí sa o mitóza tvoriaci haploidnú rastlinu gametofyt nazývanú a protálium . Protálium produkuje mužské aj ženské reprodukčné orgány, ktoré tvoria spermie a vajíčka. Voda je potrebná preoplodnenieprebieha, keď spermie plávajú smerom k ženským reprodukčným orgánom (archegónia) a spájajú sa s vajíčkami. Po oplodnení sa diploidná zygota vyvinie na dospelú sporofytovú rastlinu, ktorá vzniká z gametofytu. In paprade sporofytná fáza pozostáva z listových lístkov, výtrusníc, koreňov a cievneho tkaniva. Fáza gametofytu pozostáva z malých rastlín v tvare srdca alebo protalia.

Generovanie gametofytov v rastlinách produkujúcich semená

Táto farebná skenovacia elektrónová mikrofotografie (SEM) zobrazuje peľové trubičky (oranžové) na piestiku kvetu horca prériového (Gentiana sp.). Peľ obsahuje samčie pohlavné bunky kvitnúcej rastliny. SUSUMU NISHINAGA/Science Photo Library/Getty Images

V závodoch produkujúcich semená, ako napr krytosemenné rastliny a nahosemenných, je mikroskopická generácia gametofytov úplne závislá od generácie sporofytov. In kvitnúce rastliny , generácia sporofytov produkuje samca aj samicu spóry . Samčie mikrospóry (spermie) sa tvoria v mikrosporangiách (peľové vaky) v kvetnej tyčinke. Samičie megaspóry (vajíčka) sa tvoria v megasporangiu vo vaječníku kvetu. Mnohé krytosemenné rastliny majú kvety, ktoré obsahujú mikrosporangium aj megasporangium.

Theoplodnenieproces nastáva, keď peľ prenáša vietor, hmyz alebo iné opeľovačov rastlín na samičiu časť kvetu (plodolistu). Peľové zrno vyklíči a vytvorí a peľová trubica ktorá sa rozširuje smerom nadol, aby prenikla do vaječníka a umožnila spermiám oplodniť vajíčko. Z oplodneného vajíčka sa vyvinie semeno, ktoré je začiatkom novej generácie sporofytov. Generácia samičieho gametofytu pozostáva z megaspór s embryonálnym vakom. Samčia generácia gametofytov pozostáva z mikrospór a peľu. Generácia sporofytov pozostáva z tela rastliny a semien.

Gametophyte Key Takeaways

• Životný cyklus rastlín sa strieda medzi fázou gametofytu a fázou sporofytu v cykle známom ako striedanie generácií.
• Gametofyt predstavuje sexuálnu fázu životného cyklu, pretože v tejto fáze sa vytvárajú gaméty.
• Rastlinné sporofyty predstavujú nepohlavnú fázu cyklu a produkujú spóry.
• Gamatofyty sú haploidné a vyvíjajú sa zo spór generovaných sporofytmi.
• Samčie gametofyty produkujú reprodukčné štruktúry nazývané antherídia, zatiaľ čo samičie gametofyty produkujú archegóniu.
• Necievnaté rastliny, ako sú machy a pečeňovky, trávia väčšinu svojho životného cyklu v generácii gametofytov.
• Gametofy v necievnatých rastlinách je zelená vegetácia podobná machu na spodnej časti rastliny.
• V bezsemenných cievnatých rastlinách, ako sú paprade, sú generácie gametofytov a sporofytov schopné fotosyntézy a sú nezávislé.
• Gametofytová štruktúra papradí je rastlina v tvare srdca nazývaná protálium.
• V cievnatých rastlinách nesúcich semená, ako sú krytosemenné a nahosemenné rastliny, je gametofyt z hľadiska vývoja úplne závislý od sporofytu.
• Gametofyty v krytosemenných a nahosemenných rastlinách sú peľové zrná a vajíčka.

Zdroje

• _{Gilbert, Scott F. Životné cykly rastlín. Vývojová biológia. 6. vydanie. , U.S. National Library of Medicine, 1. januára 1970, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9980/.}
• _{Graham, LK a LW Wilcox. Pôvod striedania generácií v suchozemských rastlinách: zameranie na matrotrofiu a transport hexózy. Filozofické transakcie Kráľovskej spoločnosti B: Biologické vedy , U.S. National Library of Medicine, 29. júna 2000, www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1692790/.}