32.2: التلقيح والتسميد
- Page ID
- 196131
المهارات اللازمة للتطوير
- وصف ما يجب أن يحدث لتخصيب النبات
- اشرح التلقيح الخلطي والطرق التي يحدث بها
- وصف العملية التي تؤدي إلى تطوير البذور
- تعريف الإخصاب المزدوج
في كاسيات البذور، يُعرَّف التلقيح بأنه وضع أو نقل حبوب اللقاح من الأنف إلى وصمة نفس الزهرة أو زهرة أخرى. في الجمنازيوم، يشمل التلقيح نقل حبوب اللقاح من مخروط الذكر إلى مخروط الأنثى. عند النقل، تنبت حبوب اللقاح لتشكيل أنبوب حبوب اللقاح والحيوانات المنوية لتخصيب البويضة. تمت دراسة التلقيح جيدًا منذ زمن جريجور مندل. نجح مندل في إجراء التلقيح الذاتي وكذلك التلقيح المتبادل في بازلاء الحدائق أثناء دراسة كيفية انتقال الخصائص من جيل إلى آخر. محاصيل اليوم هي نتيجة تربية النباتات، التي تستخدم الانتقاء الاصطناعي لإنتاج الأصناف الحالية. ومن الأمثلة على ذلك الذرة اليوم، والتي هي نتيجة سنوات من التكاثر التي بدأت مع سلفها، teosinte. كانت الذرة التي بدأ المايا القدماء في زراعتها في الأصل تحتوي على بذور صغيرة - تختلف اختلافًا كبيرًا عن آذان الذرة العملاقة نسبيًا اليوم. ومن المثير للاهتمام أنه على الرغم من أن هذين النباتين يبدوان مختلفين تمامًا، إلا أن الفرق الجيني بينهما ضئيل.
يأخذ التلقيح شكلين: التلقيح الذاتي والتلقيح المتبادل. يحدث التلقيح الذاتي عندما تترسب حبوب اللقاح من الأنف على وصمة نفس الزهرة أو زهرة أخرى على نفس النبات. التلقيح الخلطي هو نقل حبوب اللقاح من أنف زهرة واحدة إلى وصمة زهرة أخرى على فرد مختلف من نفس النوع. يحدث التلقيح الذاتي في الأزهار حيث تنضج السداة والكرنب في نفس الوقت، ويتم وضعهما بحيث يمكن أن تسقط حبوب اللقاح على وصمة الزهرة. لا تتطلب طريقة التلقيح هذه استثمارًا من النبات لتوفير الرحيق وحبوب اللقاح كغذاء للملقحات.
رابط إلى التعلم
استكشف هذا الموقع التفاعلي لمراجعة التلقيح الذاتي والتلقيح المتبادل: http://passel.unl.edu/pages/animatio...erbreeding.swf
تم تصميم الأنواع الحية لضمان بقاء ذريتها؛ تلك التي تفشل تنقرض. لذلك فإن التنوع الجيني مطلوب حتى تتمكن بعض النسل من البقاء على قيد الحياة في الظروف البيئية أو ظروف الإجهاد المتغيرة. يؤدي التلقيح الذاتي إلى إنتاج نباتات ذات تنوع وراثي أقل، حيث يتم استخدام المواد الوراثية من نفس النبات لتشكيل الأمشاج، وفي النهاية، الزيجوت. في المقابل، يؤدي التلقيح الخلطي - أو التهجين الخارجي - إلى تنوع جيني أكبر لأن النباتات الميكروجيمية والنباتات الضخمة 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 مستحيلًا تقريبًا. في الوقت الذي تنضج فيه حبوب اللقاح ويتم التخلص منها، تصبح وصمة هذه الزهرة ناضجة ولا يمكن تلقيحها إلا بواسطة حبوب اللقاح من زهرة أخرى. طورت بعض الأزهار ميزات فيزيائية تمنع التلقيح الذاتي. زهرة الربيع هي واحدة من هذه الزهور. طورت زهرة الربيع نوعين من الزهور مع وجود اختلافات في طول النثر والوصمة: الزهرة ذات العين الدبوسية لها أنثرات موضوعة في منتصف أنبوب حبوب اللقاح، كما توجد وصمة الزهرة ذات العيون اللولبية في منتصف الطريق. تتقاطع الحشرات بسهولة أثناء البحث عن الرحيق في الجزء السفلي من أنبوب حبوب اللقاح. تُعرف هذه الظاهرة أيضًا باسم التباين. تحتوي العديد من النباتات، مثل الخيار، على أزهار ذكورية وأنثوية تقع في أجزاء مختلفة من النبات، مما يجعل التلقيح الذاتي صعبًا. في الأنواع الأخرى، تُنقل أزهار الذكور والإناث على نباتات مختلفة (ثنائية النواة). كل هذه عوائق أمام التلقيح الذاتي؛ لذلك تعتمد النباتات على الملقحات لنقل حبوب اللقاح. غالبية الملقحات هي 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، تم اكتشاف جينات عدم التوافق - التي تمنع حبوب اللقاح من الإنبات أو النمو لتصبح وصمة الزهرة - في العديد من أنواع كاسيات الحيوانات المنوية. إذا كانت النباتات لا تحتوي على جينات متوافقة، فإن أنبوب حبوب اللقاح يتوقف عن النمو. يتم التحكم في عدم التوافق الذاتي من خلال موضع (العقم). يجب أن تنمو أنابيب حبوب اللقاح من خلال أنسجة الوصمة والأسلوب قبل أن تتمكن من دخول البويضة. يعتبر الكاربيل انتقائيًا في نوع حبوب اللقاح التي يسمح بالنمو من الداخل. يتم التفاعل بشكل أساسي 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. يرجع موت أنبوب حبوب اللقاح إما إلى موت الخلايا المبرمج (موت الخلايا المبرمج) أو إلى تدهور الحمض النووي الريبي لأنبوب حبوب اللقاح. ينتج التحلل عن نشاط الريبونوكلياز المشفر بواسطة موضع S. يتم إفراز الريبونوكلياز من خلايا النمط في المصفوفة خارج الخلية، والتي تقع بجانب أنبوب حبوب اللقاح المتنامي.
باختصار، يعد عدم التوافق الذاتي آلية تمنع الإخصاب 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 هو الملقح الأكثر أهمية للعديد من نباتات الحدائق ومعظم أشجار الفاكهة التجارية (الشكل\(\PageIndex{1}\)). أكثر أنواع النحل شيوعًا هي النحل الطنان ونحل العسل. نظرًا لأن النحل لا يستطيع رؤية اللون الأحمر، فإن الأزهار الملقحة بالنحل عادةً ما تحتوي على ظلال من اللون الأزرق أو الأصفر أو ألوان أخرى. يجمع النحل حبوب اللقاح الغنية بالطاقة أو الرحيق من أجل البقاء واحتياجات الطاقة. يزورون الزهور المفتوحة خلال النهار، وذات الألوان الزاهية، ولها رائحة أو رائحة قوية، ولها شكل أنبوبي، عادةً مع وجود دليل الرحيق. يتضمن دليل الرحيق المناطق الموجودة على بتلات الزهور التي يمكن رؤيتها فقط للنحل وليس للبشر؛ فهو يساعد على توجيه النحل إلى مركز الزهرة، مما يجعل عملية التلقيح أكثر كفاءة. تلتصق 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 بذورًا إذا اختفى نحل العسل. يمكن أن يكون التأثير على مزارعي الفاكهة التجاريين مدمرًا.
ينجذب العديد من الذباب إلى الزهور ذات الرائحة المتحللة أو رائحة اللحم المتعفن. هذه الزهور، التي تنتج الرحيق، عادة ما تكون ذات ألوان باهتة، مثل البني أو الأرجواني. توجد على زهرة الجثة أو زنبق الفودو (Amorphallus)، وأروم التنين (Dracunculus)، وزهرة الجيف (Stapleia، Rafflesia). يوفر الرحيق الطاقة، بينما توفر حبوب اللقاح البروتين. تعتبر الدبابير أيضًا ملقحات مهمة للحشرات، وتقوم بتلقيح العديد من أنواع التين.
تقوم الفراشات، مثل الملك، بتلقيح العديد من أزهار الحدائق والزهور البرية، والتي عادة ما تحدث في مجموعات. هذه الزهور ذات ألوان زاهية، ولها رائحة قوية، وهي مفتوحة خلال اليوم، ولديها أدلة رحيق لتسهيل الوصول إلى الرحيق. يتم التقاط حبوب اللقاح وحملها على أطراف الفراشة. من ناحية أخرى، يقوم العث بتلقيح الأزهار في وقت متأخر بعد الظهر والليل. تكون الأزهار الملقحة بالعث شاحبة أو بيضاء ومسطحة، مما يمكّن العث من الهبوط. أحد الأمثلة المدروسة جيدًا للنبات الملقح بالعث هو نبات اليوكا، الذي يتم تلقيحه بواسطة عثة اليوكا. تم تكييف شكل الزهرة والعثة بطريقة تسمح بالتلقيح الناجح. تقوم العثة بترسيب حبوب اللقاح على الوصمة اللاصقة حتى يحدث الإخصاب لاحقًا. تقوم أنثى العثة أيضًا بإيداع البيض في المبيض. عندما يتطور البيض إلى يرقات، فإنه يحصل على الغذاء من الزهرة ويطور البذور. وبالتالي، تستفيد كل من الحشرة والزهرة من بعضهما البعض في هذه العلاقة التكافلية. توجد علاقة مماثلة بين عثة دودة الذرة ونبات الغورا (الشكل\(\PageIndex{2}\)).
التلقيح بواسطة الخفافيش
في المناطق الاستوائية والصحاري، غالبًا ما تكون الخفافيش الملقحات للزهور الليلية مثل الصبار والجوافة ومجد الصباح. عادة ما تكون الأزهار كبيرة وبيضاء أو شاحبة اللون؛ وبالتالي يمكن تمييزها عن المناطق المظلمة في الليل. تحتوي الأزهار على عطر قوي أو فاكهي أو مسكي وتنتج كميات كبيرة من الرحيق. إنها كبيرة بشكل طبيعي وذات فتحات واسعة لاستيعاب رأس الخفاش. عندما تبحث الخفافيش عن الرحيق، تصبح وجوهها ورؤوسها مغطاة بحبوب اللقاح، والتي تنتقل بعد ذلك إلى الزهرة التالية.
التلقيح بواسطة الطيور
تعد العديد من أنواع الطيور الصغيرة، مثل الطائر الطنان (الشكل\(\PageIndex{3}\)) وطيور الشمس، ملقحات للنباتات مثل بساتين الفاكهة والزهور البرية الأخرى. عادة ما تكون الأزهار التي تزورها الطيور قوية وموجهة بطريقة تسمح للطيور بالبقاء بالقرب من الزهرة دون تشابك أجنحتها في الزهور القريبة. عادةً ما يكون للزهرة شكل أنبوبي منحني، مما يسمح بالوصول إلى منقار الطائر. يتم تلقيح الزهور ذات الألوان الزاهية وعديمة الرائحة التي تفتح خلال النهار بواسطة الطيور. عندما يبحث الطائر عن رحيق غني بالطاقة، تترسب حبوب اللقاح على رأس الطائر ورقبته ثم تنتقل إلى الزهرة التالية التي يزورها. من المعروف أن علماء النبات يحددون نطاق النباتات المنقرضة من خلال جمع وتحديد حبوب اللقاح من عينات الطيور التي يبلغ عمرها 200 عام من نفس الموقع.
التلقيح بواسطة الرياح
يتم تلقيح معظم أنواع الصنوبريات والعديد من كاسيات البذور، مثل الأعشاب والقيقب والبلوط، بواسطة الرياح. تكون مخاريط الصنوبر بنية اللون وغير معطرة، في حين أن أزهار الأنواع الوعائية الملقحة بالرياح عادة ما تكون خضراء وصغيرة وقد تحتوي على بتلات صغيرة أو معدومة وتنتج كميات كبيرة من حبوب اللقاح. على عكس الزهور النموذجية الملقحة بالحشرات، فإن الزهور التي تتكيف مع التلقيح بواسطة الرياح لا تنتج رحيقًا أو رائحة. في الأنواع الملقحة بالرياح، تتسكع الميكروسبورانجيا من الزهرة، وعندما تهب الرياح، يتم حمل حبوب اللقاح خفيفة الوزن معها (الشكل\(\PageIndex{4}\)). عادة ما تظهر الأزهار في وقت مبكر من الربيع، قبل الأوراق، بحيث لا تمنع الأوراق حركة الرياح. تترسب حبوب اللقاح على الوصمة الريشية المكشوفة للزهرة (الشكل\(\PageIndex{5}\)).
التلقيح بواسطة الماء
يتم تلقيح بعض الأعشاب، مثل عشب البحر الأسترالي وأعشاب البرك، بالماء. تطفو حبوب اللقاح 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، في شكل رحيق. ومع ذلك، تعد بعض أنواع الأوركيد استثناءً لهذا المعيار: فقد طورت طرقًا مختلفة لجذب الملقحات المرغوبة. يستخدمون طريقة تعرف باسم خداع الطعام، حيث يتم تقديم الألوان الزاهية والعطور، ولكن بدون طعام. يحمل Anacamptis morio، المعروف باسم الأوركيد ذو الأجنحة الخضراء، أزهارًا أرجوانية زاهية وينبعث منه رائحة قوية. تنجذب النحلة الطنانة، الملقح 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. تنبعث من Chiloglottis شبه المنحرف مركبًا تنبعث منه نفس رائحة الفرمون المنبعث من أنثى الزنبور لجذب ذكور الدبابير. ينجذب ذكر الزنبور إلى الرائحة، ويهبط على زهرة الأوركيد، وفي هذه العملية، ينقل حبوب اللقاح. تستخدم بعض بساتين الفاكهة، مثل الأوركيد المطرقة الأسترالي، الرائحة بالإضافة إلى الخداع البصري في استراتيجية خداع جنسي أخرى لجذب الدبابير. تحاكي زهرة هذه السحلية مظهر أنثى الزنبور وتنبعث منها فرمون. يحاول الزنبور الذكر التزاوج مع ما يبدو أنه أنثى دبور، وفي هذه العملية، يلتقط حبوب اللقاح، ثم ينقلها بعد ذلك إلى الزميل المزيف التالي.
تسميد مزدوج
بعد ترسيب حبوب اللقاح على الوصمة، يجب أن تنبت وتنمو من خلال الأسلوب للوصول إلى البويضة. تحتوي الجراثيم الدقيقة، أو حبوب اللقاح، على خليتين: خلية أنبوب حبوب اللقاح والخلية المولدة. تنمو خلية أنبوب حبوب اللقاح إلى أنبوب حبوب اللقاح الذي تنتقل من خلاله الخلية المولدة. يتطلب إنبات أنبوب حبوب اللقاح الماء والأكسجين وإشارات كيميائية معينة. أثناء انتقالها عبر النمط للوصول إلى كيس الجنين، يتم دعم نمو أنبوب حبوب اللقاح من خلال أنسجة النمط. في هذه الأثناء، إذا لم تنقسم الخلية المولدة بالفعل إلى خليتين، فإنها تنقسم الآن لتشكل خليتين منويتين. يتم توجيه أنبوب حبوب اللقاح بواسطة المواد الكيميائية التي تفرزها المواد التآزرية الموجودة في كيس الجنين، ويدخل كيس البويضة من خلال الميكروبيل. من بين خليتي الحيوانات المنوية، يقوم أحد الحيوانات المنوية بتخصيب البويضة، مكونًا زيجوت ثنائي الصبغيات؛ بينما يندمج الحيوان المنوي الآخر مع النوتين القطبيتين، مكونًا خلية ثلاثية الصبغيات تتطور إلى السويداء. يُعرف هذان الحدثان للتخصيب في كاسيات البذور معًا بالتخصيب المزدوج (الشكل\(\PageIndex{7}\)). بعد اكتمال الإخصاب، لا يمكن لأي حيوان منوي آخر الدخول. تشكل البويضة المخصبة البذرة، بينما تصبح أنسجة المبيض هي الفاكهة، وعادة ما تغلف البذرة.
بعد الإخصاب، ينقسم الزيجوت ليشكل خليتين: الخلية العلوية، أو الخلية الطرفية، والخلية السفلية أو القاعدية. يؤدي تقسيم الخلية القاعدية إلى ظهور المعلق، مما يؤدي في النهاية إلى الاتصال بنسيج الأم. يوفر المعلق طريقًا لنقل التغذية من النبتة الأم إلى الجنين المتنامي. تنقسم الخلية الطرفية أيضًا، مما يؤدي إلى ظهور نواة على شكل كروي (الشكل\(\PageIndex{8}\) أ). في الديكوت (eudicots)، يكون للجنين النامي شكل قلب، بسبب وجود الفلقة البدائية (الشكل\(\PageIndex{8}\) ب). في الثنائيات غير النطافية، مثل كابسيلا بورسا، يتطور السويداء في البداية، ولكن يتم هضمه بعد ذلك، ويتم نقل الاحتياطيات الغذائية إلى الفلقة. عندما يكبر الجنين والفلقة، تنفد المساحة داخل البذرة النامية، وتضطر إلى الانحناء (الشكل\(\PageIndex{8}\) ج). في النهاية، يملأ الجنين والفلقة البذور (الشكل\(\PageIndex{8}\) د)، وتكون البذرة جاهزة للانتشار. يتم تعليق التطور الجنيني بعد مرور بعض الوقت، ولا يتم استئناف النمو إلا عندما تنبت البذور. ستعتمد الشتلات النامية على الاحتياطيات الغذائية المخزنة في الفلقة حتى تبدأ المجموعة الأولى من الأوراق في عملية التمثيل الضوئي.
تطوير البذرة
تتطور البويضة الناضجة إلى البذرة. تحتوي البذرة النموذجية على طبقة البذور والفلقة والسويداء وجنين واحد (الشكل\(\PageIndex{9}\)).
آرت كونيكشن
أي من العبارات التالية صحيحة؟
- يحتوي كل من المونوكوت والديكوت على إندوسبيرم.
- يتطور الجذر إلى الجذر.
- البومول هو جزء من الإبيكوتيل.
- السويداء هو جزء من الجنين.
يختلف تخزين الاحتياطيات الغذائية في بذور الأنجيوسبيرم بين الكائنات الأحادية والثنائية. في الكائنات الأحادية، مثل الذرة والقمح، يُطلق على الفلقة المفردة اسم السكوتيلوم؛ ويتصل السكوتيلوم مباشرة بالجنين عن طريق الأنسجة الوعائية (الزيلم والفلوم). يتم تخزين الاحتياطيات الغذائية في السويداء الكبير. عند الإنبات، يتم إفراز الإنزيمات بواسطة الأليورون، وهي طبقة واحدة من الخلايا داخل طبقة البذرة المحيطة بالسويداء والجنين. تعمل الإنزيمات على تحلل الكربوهيدرات والبروتينات والدهون المخزنة، والتي يتم امتصاص منتجاتها بواسطة السكوتيلوم ونقلها عبر خيط الأوعية الدموية إلى الجنين النامي. لذلك، يمكن النظر إلى السكوتيلوم على أنه عضو ممتص وليس عضوًا تخزينًا.
تحتوي الفلقة الموجودة في بذرة الديكوت أيضًا على روابط وعائية بالجنين. في ديكوتس إندوسبيرميك، يتم تخزين الاحتياطيات الغذائية في الإندوسبيرم. أثناء الإنبات، تعمل الفلقتان بالتالي كأعضاء امتصاص لامتصاص الاحتياطيات الغذائية المنبعثة إنزيميًا، كما هو الحال في الكائنات الأحادية (تحتوي الكائنات الأحادية، بحكم تعريفها، أيضًا على بذور إندوسبيرميك). يعد التبغ (Nicotiana tabaccum) والطماطم (Solanum lycopersicum) والفلفل (Capsicum annum) أمثلة على الديكوتات الداخلية. في الثنائيات غير النطافية، يتطور إندوسبيرم ثلاثي الصبغيات بشكل طبيعي بعد الإخصاب المزدوج، ولكن يتم إعادة تعبئة احتياطيات غذاء إندوسبيرم بسرعة ونقلها إلى الفلقة النامية للتخزين. إن نصفي بذور الفول السوداني (Arachis hypogaea) والبازلاء المقسمة (Pisum sativum) من حساء البازلاء المجزأ عبارة عن فلقة فردية محملة بالاحتياطيات الغذائية.
تتم حماية البذرة، جنبًا إلى جنب مع البويضة، بطبقة بذرة تتكون من أجزاء كيس البويضة. في الحالات الثنائية، يتم تقسيم طبقة البذرة أيضًا إلى طبقة خارجية تُعرف باسم التيستا والطبقة الداخلية المعروفة باسم تيغمين.
يتكون المحور الجنيني من ثلاثة أجزاء: البرقوق والراديكول والهيبوكوتيل. يُعرف جزء الجنين بين نقطة ارتباط الفلقة والراديكول باسم الهيبوكوتيل (يعني هيبوكوتيل «تحت الفلقة»). ينتهي المحور الجنيني بالجذر (الجذر الجنيني)، وهي المنطقة التي سيتطور منها الجذر. في الحالات الثنائية، تمتد النقيلات فوق الأرض، مما يؤدي إلى ظهور جذع النبات. في الكائنات الأحادية، لا يظهر الهيبوكوتيل فوق سطح الأرض لأن الكائنات الأحادية لا تظهر استطالة الساق. يُعرف جزء المحور الجنيني الذي يظهر فوق الفلقات باسم الأبيكوتيل. يتكون البرقوق من الأبيكوتيل والأوراق الصغيرة والمريستم القمي.
عند الإنبات في بذور الديكوت، يتشكل الإبيكوتيل على شكل خطاف مع توجيه البرقوق إلى الأسفل. يُطلق على هذا الشكل اسم الخطاف القاذف، ويستمر طالما استمر الإنبات في الظلام. لذلك، عندما يندفع الأبيكوتيل عبر التربة الصلبة والكاشطة، تتم حماية البرقوق من التلف. عند التعرض للضوء، يتم فرد خطاف الهيبوكوتيل للخارج، وتواجه أوراق الشجر الصغيرة الشمس وتتمدد، ويستمر الإبيكوتيل في الاستطالة. خلال هذا الوقت، ينمو الجذر أيضًا وينتج الجذر الأساسي. أثناء نموها نزولًا لتشكيل جذر الصنبور، تتفرع الجذور الجانبية إلى جميع الجوانب، مما ينتج نظام جذر الصنبور الثنائي النموذجي.
في البذور أحادية اللون (الشكل\(\PageIndex{10}\))، يتم دمج تيستا وشق طبقة البذرة. عندما تنبت البذرة، يظهر الجذر الأساسي، محميًا بغطاء طرف الجذر: الكوليورهيزا. بعد ذلك، تظهر اللقطة الأساسية، محمية بالارتباط: غطاء طرف اللقطة. عند التعرض للضوء (أي عندما يخرج البرميل من التربة ولم تعد هناك حاجة إلى الكوليوفتيل الواقي)، تتوقف استطالة الكوليوفتيل وتتمدد الأوراق وتتكشف. في الطرف الآخر من المحور الجنيني، يموت الجذر الأساسي قريبًا، بينما تظهر الجذور العرضية الأخرى (الجذور التي لا تنشأ من المكان المعتاد - أي الجذر) من قاعدة الجذع. هذا يعطي المونوكوت نظامًا جذريًا ليفيًا.
إنبات البذور
تدخل العديد من البذور الناضجة فترة من عدم النشاط، أو نشاط التمثيل الغذائي المنخفض للغاية: وهي عملية تعرف باسم السكون، والتي قد تستمر لأشهر أو سنوات أو حتى قرون. يساعد السكون في الحفاظ على البذور قابلة للحياة خلال الظروف غير المواتية. عند العودة إلى الظروف المواتية، يحدث إنبات البذور. يمكن أن تكون الظروف المواتية متنوعة مثل الرطوبة أو الضوء أو البرودة أو النار أو العلاجات الكيميائية. بعد هطول الأمطار الغزيرة، تظهر العديد من الشتلات الجديدة. تؤدي حرائق الغابات أيضًا إلى ظهور شتلات جديدة. تتطلب بعض البذور المعالجة (المعالجة الباردة) قبل أن تنبت. هذا يضمن أن البذور التي تنتجها النباتات في المناخات المعتدلة 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 لتنعيم طبقة البذور، قبل الإنبات. يمكن أيضًا استخدام النقع المسبق في الماء الساخن، أو المرور عبر بيئة حمضية، مثل الجهاز الهضمي للحيوان.
اعتمادًا على حجم البذور، قد يختلف الوقت الذي يستغرقه ظهور الشتلات. تمتلك الأنواع ذات البذور الكبيرة احتياطيات غذائية كافية لتنبت عميقًا تحت الأرض، ولا تزال تمد إبيكوتيل إلى سطح التربة. عادة ما تتطلب بذور الأنواع ذات البذور الصغيرة الضوء كمؤشر للإنبات. هذا يضمن إنبات البذور فقط عند سطح التربة أو بالقرب منه (حيث يكون الضوء أكبر). إذا كانت تنبت 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 الفاكهة. عادة ما ترتبط الفواكه بمذاق حلو؛ ومع ذلك، ليست كل الفواكه حلوة. من الناحية النباتية، يستخدم مصطلح «الفاكهة» للإشارة إلى المبيض الناضج. في معظم الحالات، ستتطور الأزهار التي يحدث فيها الإخصاب إلى ثمار، ولن تتطور الأزهار التي لم يحدث فيها الإخصاب. تنمو بعض الثمار من المبيض وتُعرف بالفواكه الحقيقية، بينما تنمو ثمار أخرى من أجزاء أخرى من الفطريات المشيجية الأنثوية وتُعرف بالفواكه الإضافية. تحتوي الفاكهة على البذور والجنين النامي، مما يوفر لها الحماية. الفواكه من أنواع عديدة حسب أصلها وملمسها. إن الأنسجة الحلوة للبلاك بيري واللحم الأحمر للطماطم وقشرة الفول السوداني وقشر الذرة (الجزء الصلب والرقيق الذي يعلق في أسنانك عند تناول الفشار) كلها فواكه. عندما تنضج الفاكهة، تنضج البذور أيضًا.
يمكن تصنيف الفواكه على أنها بسيطة أو مجمعة أو متعددة أو ملحقة، اعتمادًا على أصلها (الشكل\(\PageIndex{11}\)). إذا تطورت الفاكهة من كربل واحد أو كربل مدمج لمبيض واحد، فإنها تُعرف بالفواكه البسيطة، كما يظهر في المكسرات والفاصوليا. الفاكهة المجمعة هي تلك التي تتكون من أكثر من كربل واحد، ولكن جميعها في نفس الزهرة: يندمج الكارب الناضج معًا لتشكيل الفاكهة بأكملها، كما هو موضح في التوت. تتطور الفاكهة المتعددة من الإزهار أو مجموعة من الزهور. ومن الأمثلة على ذلك الأناناس، حيث تندمج الأزهار معًا لتشكيل الفاكهة. لا تُستمد الثمار الإضافية (التي تسمى أحيانًا الفواكه الزائفة) من المبيض، ولكن من جزء آخر من الزهرة، مثل الوعاء (الفراولة) أو الهيبانثيون (التفاح والكمثرى).
تتكون الفاكهة عمومًا من ثلاثة أجزاء: الإكسوكارب (الجلد الخارجي أو الغطاء)، والميسوكارب (الجزء الأوسط من الفاكهة)، والإندوكارب (الجزء الداخلي من الفاكهة). يُعرف الثلاثة معًا باسم pericarp. عادة ما يكون الميزوكارب هو الجزء السمين الصالح للأكل من الفاكهة؛ ومع ذلك، في بعض الفواكه، مثل اللوز، يكون الإندوكارب هو الجزء الصالح للأكل. في العديد من الفواكه، يتم دمج طبقتين أو كل الطبقات الثلاث، ولا يمكن تمييزها عند النضج. يمكن أن تكون الفواكه جافة أو سمينة. علاوة على ذلك، يمكن تقسيم الفواكه إلى أنواع جافة أو غير سامة. تطلق الفواكه المجففة، مثل البازلاء، بذورها بسهولة، بينما تعتمد الفواكه غير النقية، مثل الخوخ، على التسوس لإطلاق بذورها.
تشتيت الفاكهة والبذور
للفاكهة غرض واحد: نثر البذور. تحتاج البذور الموجودة في الفاكهة إلى التشتت بعيدًا عن النبتة الأم، لذلك قد تجد ظروفًا مواتية وأقل تنافسية للإنبات والنمو.
تحتوي بعض الفاكهة على آليات مدمجة حتى تتمكن من 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. تعتبر الفاكهة المشتتة بالرياح خفيفة الوزن وقد تحتوي على زوائد تشبه الأجنحة تسمح لها بالرياح بحملها. يحتوي بعضها على هيكل يشبه المظلة لإبقائها واقفة على قدميها. تحتوي بعض الفواكه - مثل الهندباء - على هياكل مشعرة وخفيفة الوزن ومناسبة للانتشار بفعل الرياح.
توجد البذور المشتتة بالماء في الفاكهة الخفيفة والطافية، مما يمنحها القدرة على الطفو. تشتهر جوز الهند بقدرتها على الطفو على الماء للوصول إلى الأرض حيث يمكن أن تنبت. وبالمثل، تنتج أشجار الصفصاف والبيرش الفضي ثمارًا خفيفة الوزن يمكن أن تطفو على الماء.
تأكل الحيوانات والطيور الفاكهة، والبذور التي لا يتم هضمها تفرز في فضلاتها على بعد مسافة. تقوم بعض الحيوانات، مثل السناجب، بدفن الفواكه المحتوية على البذور لاستخدامها لاحقًا؛ إذا لم يجد السنجاب مخزونه من الفاكهة، وإذا كانت الظروف مواتية، تنبت البذور. تحتوي بعض الفواكه، مثل الكوكليبور، على خطافات أو هياكل لاصقة تلتصق بمعطف الحيوان ثم يتم نقلها إلى مكان آخر. يلعب البشر أيضًا دورًا كبيرًا في تشتيت البذور عندما ينقلون الفاكهة إلى أماكن جديدة ويتخلصون من الجزء غير الصالح للأكل الذي يحتوي على البذور.
تسمح جميع الآليات المذكورة أعلاه بتشتت البذور عبر الفضاء، مثلما يمكن أن ينتقل نسل الحيوان إلى موقع جديد. يسمح سكون البذور، الذي تم وصفه سابقًا، للنباتات بتفريق ذريتها عبر الزمن: شيء لا تستطيع الحيوانات القيام به. يمكن أن تنتظر البذور الخاملة شهورًا أو سنوات أو حتى عقودًا لتهيئة الظروف المناسبة لإنبات الأنواع وانتشارها.
ملخص
لكي يحدث الإخصاب في كاسيات البذور، يجب نقل حبوب اللقاح إلى وصمة الزهرة: وهي عملية تعرف باسم التلقيح. يشمل تلقيح الجمنازيوم نقل حبوب اللقاح من مخروط ذكر إلى مخروط أنثوي. عندما تنتقل حبوب اللقاح من الزهرة إلى وصمة الزهرة نفسها، فإنها تسمى التلقيح الذاتي. يحدث التلقيح الخلطي عندما تنتقل حبوب اللقاح من زهرة إلى زهرة أخرى على نفس النبات أو نبات آخر. يتطلب التلقيح الخلطي عوامل التلقيح مثل الماء أو الرياح أو الحيوانات، ويزيد من التنوع الجيني. بعد سقوط حبوب اللقاح على الوصمة، تؤدي الخلية الأنبوبية إلى ظهور أنبوب حبوب اللقاح، الذي تنتقل من خلاله النواة المولدة. يدخل أنبوب حبوب اللقاح من خلال الميكروبيل الموجود في كيس البويضة. تنقسم الخلية المولدة لتشكل خليتين من الحيوانات المنوية: الأولى تندمج مع البويضة لتكوين الزيجوت ثنائي الصبغيات، والأخرى تندمج مع النواة القطبية لتكوين السويداء، وهو ثلاثي الصبغيات في الطبيعة. يُعرف هذا بالتخصيب المزدوج. بعد الإخصاب، تنقسم البيضة الملقحة لتكوين الجنين وتشكل البويضة الملقحة البذرة. تشكل جدران المبيض الفاكهة التي تنمو فيها البذور. سوف تنبت البذرة، عندما تنضج، في ظل ظروف مواتية وتؤدي إلى ظهور الأبواغ ثنائية الصبغيات.
اتصالات فنية
الشكل\(\PageIndex{9}\): ما هي وظيفة الفلقة؟
- يتطور إلى الجذر.
- يوفر التغذية للجنين.
- إنه يشكل الجنين.
- إنه يحمي الجنين.
- إجابة
-
ب
مسرد المصطلحات
- فاكهة إكسسوار
- فاكهة مشتقة من أنسجة أخرى غير المبيض
- الفاكهة المجمعة
- فاكهة تتطور من عدة حبات في نفس الزهرة
- أليرون
- طبقة واحدة من الخلايا داخل طبقة البذرة التي تفرز الإنزيمات عند الإنبات
- كوليبتيل
- غطاء طرف النبتة، الموجود في بذور مونوكوت النابتة
- كوليورهيزا
- غطاء طرف الجذر الموجود في بذور مونوكوت النابتة
- فلقة
- جزء سمين من البذور يوفر التغذية للبذرة
- التلقيح المتبادل
- نقل حبوب اللقاح من أنف زهرة واحدة إلى وصمة زهرة مختلفة
- السكون
- فترة عدم النمو وعمليات التمثيل الغذائي البطيئة للغاية
- إخصاب مزدوج
- حدثان للتخصيب في كاسيات الحيوانات المنوية؛ يندمج أحد الحيوانات المنوية مع البويضة، مكونًا البيضة الملقحة، بينما يندمج الحيوان المنوي الآخر مع النواة القطبية، مكونًا السويداء
- إندوكارب
- الجزء الأعمق من الفاكهة
- إندوسبيرم
- هيكل ثلاثي الصبغيات ناتج عن اندماج الحيوانات المنوية بالنواة القطبية، والتي تعمل كنسيج مغذي للجنين
- قطب إندوسفيميك
- ديكوت يخزن الاحتياطيات الغذائية في السويداء
- exocarp
- الغطاء الخارجي للفاكهة
- إبيكوتيل
- تصوير جنيني فوق الفلقات
- الجاذبية
- استجابة نمو النبات في نفس اتجاه الجاذبية
- هيبوكوتيل
- المحور الجنيني فوق الفلقات
- الميزوكارب
- الجزء الأوسط من الفاكهة
- فاكهة متعددة
- الفاكهة التي تتطور من أزهار متعددة في الإزهار
- دليل الرحيق
- نمط الصباغ على الزهرة التي توجه الحشرة إلى الرحيق
- قطب غير إندوسفيمي
- dicot الذي يخزن الاحتياطيات الغذائية في الفلقة النامية
- pericarp
- مصطلح جماعي يصف الأكوسكارب والميسوكارب والإندوكارب؛ الهيكل الذي يحيط بالبذور وهو جزء من الفاكهة
- ركام
- نبتة تتطور من البذور النابتة
- تلقيح
- نقل حبوب اللقاح إلى وصمة العار
- راديكول
- الجذر الأصلي الذي يتطور من البذور النابتة
- خدش
- عمليات ميكانيكية أو كيميائية لتليين طبقة البذور
- سكوتيلوم
- نوع الفلقة الموجودة في الحيوانات الأحادية، كما هو الحال في بذور العشب
- التلقيح الذاتي
- نقل حبوب اللقاح من الأنف إلى وصمة نفس الزهرة
- فاكهة بسيطة
- الفاكهة التي تتطور من كاربيل واحد أو كاربيل منصهر
- المعلق
- جزء من الجنين المتنامي الذي يتصل بأنسجة الأم
- تيغمين
- الطبقة الداخلية من طبقة البذرة
- اختبار
- الطبقة الخارجية من طبقة البذرة
- التعمية
- التعرض للبرد الذي تتطلبه بعض البذور قبل أن تنبت