32.1: التنمية الإنجابية والهيكل
- Page ID
- 196104
المهارات اللازمة للتطوير
- وصف مرحلتي دورة حياة المصنع
- قارن بين الفطريات المشيجية الذكرية والأنثوية واشرح كيفية تكوينها في كاسيات البذور
- وصف الهياكل التناسلية للنبات
- وصف مكونات الزهرة الكاملة
- وصف تطور الميكروسبورانيوم والميجاسبورانيوم في الجمنازيوم
يحدث التكاثر الجنسي مع اختلافات طفيفة في مجموعات مختلفة من النباتات. للنباتات مرحلتان متميزتان في دورة حياتها: مرحلة النباتات المشيمية ومرحلة البوغت. تنتج الفطريات المشيمية أحادية الصيغة الصبغية الأمشاج الذكرية والأنثوية عن طريق الانقسام الفتيلي في هياكل متميزة متعددة الخلايا. يشكل اندماج الأمشاج الذكرية والأنثوية الزيجوت ثنائي الصبغيات، الذي يتطور إلى البوغت. بعد بلوغ مرحلة النضج، تنتج البوروفيت ثنائي الصبغيات جراثيم عن طريق الانقسام الاختزالي، والتي بدورها تنقسم عن طريق الانقسام الفتيلي لإنتاج الفطريات المشيمية أحادية الصبغيات. ينتج المشيجيت الجديد الأمشاج، وتستمر الدورة. هذا هو تناوب الأجيال، وهو نموذجي لتكاثر النبات (الشكل\(\PageIndex{1}\)).
تهيمن مرحلة الأبواغ على دورة حياة النباتات العليا، حيث تنتقل الفطريات المشيمية على الأبواغ. في السرخس، تعيش الفطريات المشيمية بحرية وهي متميزة جدًا في هيكلها عن البوغروفيت ثنائي الصبغيات. في النباتات البريوبية، مثل الطحالب، تكون المشيمية أحادية الصبغية أكثر تطورًا من البوروفيت.
خلال المرحلة الخضرية من النمو، يزداد حجم النباتات وتنتج نظامًا جذريًا ونظامًا جذريًا. عندما تدخل مرحلة التكاثر، تبدأ بعض الفروع في حمل الأزهار. يتم إنتاج العديد من الأزهار منفردة، بينما يتم إنتاج بعضها في مجموعات. تُحمل الزهرة على ساق يُعرف باسم الوعاء. يعتبر شكل الزهرة ولونها وحجمها فريدًا لكل نوع، وغالبًا ما يستخدمه علماء التصنيف لتصنيف النباتات.
التكاثر الجنسي في كاسيات البذور
تتبع دورة حياة كاسيات البذور تناوب الأجيال الموضح سابقًا. يتناوب المشيج أحادي الصيغة الصبغية مع الأبواغ ثنائية الصبغيات أثناء عملية التكاثر الجنسي لكاسيات البذور. تحتوي الأزهار على الهياكل التناسلية للنبات.
هيكل الزهور
تتكون الزهرة النموذجية من أربعة أجزاء رئيسية - أو دومات - تُعرف باسم الكأس والكورولا والأندروزيوم والجينيوم (الشكل\(\PageIndex{2}\)). يحتوي الجزء الخارجي من الزهرة على هياكل خضراء مورقة تُعرف باسم السبالات. تساعد الأختام، التي تسمى مجتمعة بالكأس، على حماية البرعم غير المفتوح. تتكون الدوامة الثانية من بتلات - عادة ما تكون ذات ألوان زاهية - تسمى مجتمعة بالكورولا. يختلف عدد السبات والبتلات اعتمادًا على ما إذا كان النبات أحادي اللون أم ثنائي. في الأحرف الأحادية، عادةً ما يكون عدد البتلات ثلاثة أو مضاعفات ثلاثة؛ أما في الثنائيات، فيكون عدد البتلات أربعة أو خمسة، أو مضاعفات أربعة وخمسة. يُعرف الكأس والكورولا معًا باسم العجان. يحتوي الورم الثالث على الهياكل التناسلية الذكرية ويعرف باسم الأندروسيوم. يحتوي الأندروسيوم على أسدية مع أنثرات تحتوي على الميكروسبورانجيا. المجموعة الأعمق من الهياكل في الزهرة هي الجينوسيوم، أو المكون (المكونات) التناسلية الأنثوية. الكارب هو الوحدة الفردية لأمراض النساء وله وصمة العار والأسلوب والمبيض. قد تحتوي الزهرة على سجادة واحدة أو أكثر.
آرت كونيكشن
إذا كان العضو الذكري مفقودًا، فما نوع البنية التناسلية التي لن تتمكن الزهرة من إنتاجها؟ ما المصطلح المستخدم لوصف زهرة غير مكتملة تفتقر إلى الأندروسيوم؟ ما المصطلح الذي يصف الزهرة غير المكتملة التي تفتقر إلى الجينيوم؟
في حالة وجود جميع الدوامات الأربعة (الكأس والكورولا والأندروسيوم والجينيوم)، توصف الزهرة بأنها كاملة. في حالة فقدان أي من الأجزاء الأربعة، تُعرف الزهرة بأنها غير مكتملة. تسمى الأزهار التي تحتوي على كل من الأندروسيوم والجينوسيوم بالكمال أو الأندروجينات أو الخنثى. هناك نوعان من الزهور غير المكتملة: تحتوي أزهار ستامين على أندروسيوم فقط، وزهور الكاربيلات تحتوي على جينوسيوم فقط (الشكل\(\PageIndex{3}\)).
إذا تم نقل أزهار الذكور والإناث على نفس النبات، فإن هذا النوع يُطلق عليه اسم أحادي الجنس (بمعنى «منزل واحد»): ومن الأمثلة على ذلك الذرة والبازلاء. يُطلق على الأنواع التي تحتوي على أزهار ذكورية وأنثوية تنقلها نباتات منفصلة اسم ثنائي النواة، أو «منزلين»، ومن الأمثلة على ذلك بكتيريا البابايا والقنب. يمكن وضع المبيض، الذي قد يحتوي على بويضة واحدة أو عدة بويضات، فوق أجزاء الزهرة الأخرى، والتي يشار إليها على أنها متفوقة؛ أو يمكن وضعها أسفل أجزاء الزهرة الأخرى، المشار إليها على أنها سفلية (الشكل\(\PageIndex{4}\)).
فصيلة المشيمية الذكرية (حبوب اللقاح)
يتطور المشيج الذكري ويصل إلى مرحلة النضج في شخص آخر غير ناضج. في الأعضاء التناسلية الذكرية للنبات، يحدث تطور حبوب اللقاح في بنية تعرف باسم الميكروسبورانيوم (الشكل\(\PageIndex{5}\)). الميكروسبورانجيا، التي عادة ما تكون ثنائية الفصوص، عبارة عن أكياس حبوب اللقاح التي تتطور فيها الجراثيم الدقيقة إلى حبوب اللقاح. توجد هذه في الطرف الآخر، الموجود في نهاية السداة، وهو الفتيل الطويل الذي يدعم الآخر.
داخل الميكروسبورانيوم، تنقسم الخلية الأم الميكروسكوبية حسب الانقسام الاختزالي لتؤدي إلى ظهور أربع جراثيم مجهرية، ستشكل كل منها في النهاية حبة لقاح (الشكل\(\PageIndex{6}\)). توفر الطبقة الداخلية من الخلايا، المعروفة باسم الورم، التغذية للجراثيم الدقيقة النامية وتساهم في المكونات الرئيسية لجدار حبوب اللقاح. تحتوي حبوب اللقاح الناضجة على خليتين: خلية مولدة وخلية أنبوبية لحبوب اللقاح. توجد الخلية التوليدية داخل خلية أنبوب حبوب اللقاح الأكبر. عند الإنبات، تشكل الخلية الأنبوبية أنبوب حبوب اللقاح الذي تنتقل من خلاله الخلية المولدة لدخول المبيض. خلال عبورها داخل أنبوب حبوب اللقاح، تنقسم الخلية المولدة لتشكل مشيجتين ذكورتين (خلايا منوية). عند النضج، تنفجر الميكروسبورانجيا، وتطلق حبوب اللقاح من الأنف.
تحتوي كل حبة من حبوب اللقاح على غطاءين: الإكسين (الطبقة الخارجية السميكة) والأجنة (الشكل\(\PageIndex{6}\)). يحتوي الإكسين على سبوروبولينين، وهو مادة معقدة مانعة لتسرب المياه توفرها الخلايا الشريطية. يسمح سبوروبولينين لحبوب اللقاح بالبقاء على قيد الحياة في ظل ظروف غير مواتية وحمله بواسطة الرياح أو الماء أو العوامل البيولوجية دون التعرض لأي ضرر.
الفطريات المشيمية الأنثوية (كيس الجنين)
في حين أن التفاصيل قد تختلف بين الأنواع، إلا أن التطور العام للنبات المشيمي الأنثوي يتكون من مرحلتين متميزتين. أولاً، في عملية التكوّن الضخم، تخضع خلية واحدة في الميجاسبورانيوم ثنائي الصبغيات - وهي منطقة من الأنسجة في البويضات - إلى الانقسام الاختزالي لإنتاج أربع مسام ضخمة، تبقى واحدة منها فقط على قيد الحياة. خلال المرحلة الثانية، وهي مرحلة التكوّن الضخم، تخضع المسام الضخمة أحادية الصبغيات الباقية لعملية الانقسام الفتيلي لإنتاج فصيلة مشيجية أنثوية مكونة من ثماني نواة وسبع خلايا، وتُعرف أيضًا باسم الفطريات الضخمة أو كيس الأجنة. تنتقل اثنتان من النواة - النواة القطبية - إلى خط الاستواء وتندمج، لتشكل خلية مركزية واحدة ثنائية الصبغيات. تندمج هذه الخلية المركزية لاحقًا مع الحيوانات المنوية لتشكيل إندوسبيرم ثلاثي الصبغيات. تضع ثلاث نوى نفسها في نهاية كيس الجنين المقابل للميكروبيل وتتطور إلى الخلايا المضادة، والتي تتدهور لاحقًا. تصبح النواة الأقرب إلى الميكروبيل هي الأمشاج الأنثوية، أو خلية البويضة، وتتطور النواة المتجاورة إلى خلايا متآزرة (الشكل\(\PageIndex{7}\)). تساعد عوامل التآزر في توجيه أنبوب حبوب اللقاح للتخصيب الناجح، وبعد ذلك تتفكك. بمجرد اكتمال الإخصاب، يتطور الزيجوت ثنائي الصبغيات الناتج إلى الجنين، وتشكل البويضة المخصبة الأنسجة الأخرى للبذرة.
يحمي التكامل ذو الطبقات المزدوجة الميجاسبورانيوم ولاحقًا كيس الجنين. سيتطور النسيج إلى طبقة البذرة بعد الإخصاب ويحمي البذور بأكملها. سيصبح جدار البويضة جزءًا من الفاكهة. لا تقوم المكونات المتكاملة، أثناء حماية الميجاسبورانيوم، بإغلاقه بالكامل، ولكنها تترك فتحة تسمى الميكروبيل. يسمح الميكروبيل لأنبوب حبوب اللقاح بالدخول إلى المشيج الأنثوي للتخصيب.
آرت كونيكشن
يفتقد كيس الجنين إلى عوامل التآزر. ما هو التأثير المحدد الذي تتوقع أن يحدثه هذا على الإخصاب؟
- لن يتمكن أنبوب حبوب اللقاح من التكون.
- سيتشكل أنبوب حبوب اللقاح ولكن لن يتم توجيهه نحو البويضة.
- لن يحدث الإخصاب لأن التآزر هو البويضة.
- سيحدث الإخصاب ولكن الجنين لن يكون قادرًا على النمو.
التكاثر الجنسي في الجمنازيوم
كما هو الحال مع كاسيات الحيوانات المنوية، تتميز دورة حياة الجمنازيوم أيضًا بتناوب الأجيال. في الصنوبريات مثل الصنوبر، يكون الجزء الأخضر المورق من النبات هو الأبواغ، وتحتوي المخاريط على النباتات المشيجية الذكرية والأنثوية (الشكل\(\PageIndex{8}\)). تكون المخاريط الأنثوية أكبر من المخاريط الذكرية ويتم وضعها باتجاه قمة الشجرة؛ وتقع المخاريط الصغيرة الذكرية في المنطقة السفلية من الشجرة. نظرًا لأن حبوب اللقاح تتساقط وتنفخها الرياح، فإن هذا الترتيب يجعل من الصعب على الجمنازيوم التلقيح الذاتي.
مشيج الذكور
يحتوي المخروط الذكري على محور مركزي يتم تثبيت الكسور عليه، وهو نوع من الأوراق المعدلة. تُعرف الكتل باسم الميكروسبوروفيلز (الشكل\(\PageIndex{9}\)) وهي المواقع التي ستتطور فيها الجراثيم الدقيقة. تتطور الجراثيم الدقيقة داخل الميكروسبورانيوم. داخل الميكروسبورانيوم، تنقسم الخلايا المعروفة باسم الخلايا المجهرية عن طريق الانقسام الاختزالي لإنتاج أربعة جراثيم مجهرية أحادية الصبغيات. ينتج المزيد من الانقسام في الميكروسبوغ نواتين: النواة المولدة ونواة الأنبوب. عند النضج، تنطلق الفطريات المشيمية الذكرية (حبوب اللقاح) من المخاريط الذكرية وتحملها الرياح للهبوط على المخروط الأنثوي.
رابط إلى التعلم
شاهد هذا الفيديو لرؤية أرز يطلق حبوب اللقاح في الرياح.
أنثى المشيمية
يحتوي المخروط الأنثوي أيضًا على محور مركزي توجد عليه الكتل المعروفة باسم megasporophylls (الشكل\(\PageIndex{9}\)). في المخروط الأنثوي، توجد الخلايا الأم ذات المسام الضخمة في الميجاسبورانيوم. تنقسم الخلية الأم ذات المسام الضخمة إلى الانقسام الاختزالي لإنتاج أربع مسام ضخمة أحادية الصبغية. تنقسم إحدى المسام الضخمة لتشكل الفطريات المشيجية الأنثوية متعددة الخلايا، بينما تنقسم المسام الأخرى لتشكل بقية الهيكل. توجد الفطريات المشيمية الأنثوية داخل هيكل يسمى الأرشيغونيوم.
عملية الإنجاب
عند الهبوط على المخروط الأنثوي، تشكل الخلية الأنبوبية لحبوب اللقاح أنبوب حبوب اللقاح، الذي تنتقل من خلاله الخلية المولدة نحو الفطريات المشيجية الأنثوية عبر الميكروبيل. يستغرق الأمر ما يقرب من عام حتى ينمو أنبوب حبوب اللقاح ويهاجر نحو الفطريات المشيمية الأنثوية. تنقسم الفطريات المشيمية الذكرية التي تحتوي على الخلية المولدة إلى نواتين منوية، تندمج إحداهما مع البويضة، بينما تتحلل الأخرى. بعد إخصاب البويضة، يتشكل الزيجوت ثنائي الصبغيات، والذي ينقسم عن طريق الانقسام الفتيلي لتشكيل الجنين. يتم إغلاق قشور المخاريط أثناء تطوير البذور. تُغطى البذرة بطبقة من البذور مشتقة من نبات الأبواغ الأنثوي. يستغرق تطوير البذور من عام إلى عامين آخرين. بمجرد أن تصبح البذرة جاهزة للتشتت، تفتح كتل المخاريط الأنثوية للسماح بتشتت البذور؛ ولا يحدث تكوين الفاكهة لأن بذور الجمنازيوم ليس لها غطاء.
كاسيات البذور مقابل الجمنازيوم
يختلف تكاثر الجمنازيوم عن تكاثر كاسيات البذور بعدة طرق (الشكل\(\PageIndex{10}\)). في كاسيات البذور، توجد الفطريات المشيجية الأنثوية في بنية مغلقة - البويضة - الموجودة داخل المبيض؛ وفي الجمنازيوم المنوية، تتواجد الفطريات المشيجية الأنثوية على الأجزاء المكشوفة من المخروط الأنثوي. يعتبر الإخصاب المزدوج حدثًا رئيسيًا في دورة حياة كاسيات البذور، ولكنه غائب تمامًا في الجمنازيوم المنوية. توجد هياكل الفطريات المشيجية الذكرية والأنثوية في مخاريط منفصلة للذكور والإناث في الجمنازيوم، بينما في كاسيات البذور، تعتبر جزءًا من الزهرة. أخيرًا، تلعب الرياح دورًا مهمًا في تلقيح الحيوانات المنوية لأن حبوب اللقاح تهب بفعل الرياح لتهبط على المخاريط الأنثوية. على الرغم من أن العديد من كاسيات البذور يتم تلقيحها أيضًا بالرياح، إلا أن تلقيح الحيوانات أكثر شيوعًا.
رابط إلى التعلم
قم بزيارة هذا الموقع لمشاهدة الرسوم المتحركة لعملية الإخصاب المزدوج لكاسيات البذور.
ملخص
تحتوي الزهرة على الهياكل التناسلية للنبات. تحتوي جميع الأزهار الكاملة على أربع دوامات: الكأس والكورولا والأندروسيوم والجينيوم. تتكون السداة من الأنثرات، حيث يتم إنتاج حبوب اللقاح، وخيط داعم يسمى الفتيل. تحتوي حبوب اللقاح على خليتين - خلية مولدة وخلايا أنبوبية - ويتم تغطيتها بطبقتين تسمى الأمعاء والإيكين. يتكون الكارب، وهو الهياكل التناسلية الأنثوية، من وصمة العار والأسلوب والمبيض. تتكون الفطريات المشيمية الأنثوية من التقسيمات الانقسامية في المسام الضخمة، وتشكل كيسًا بويضًا مكونًا من ثمانية نوى. يتم تغطية هذا بطبقة تُعرف باسم التكامل. يحتوي الجزء الداخلي على فتحة تسمى الميكروبيل، والتي من خلالها يدخل أنبوب حبوب اللقاح إلى كيس الجنين.
إن النبتة المبيضية ثنائية الصبغية لكاسيات البذور والجمنازيوم هي المرحلة الواضحة والطويلة العمر من دورة الحياة. تفرق الأبواغ بين الهياكل التناسلية المتخصصة التي تسمى سبورانجيا، وهي مخصصة لإنتاج الجراثيم. يحتوي الميكروسبورانيوم على الخلايا الأم المجهرية، التي تنقسم حسب الانقسام الاختزالي لإنتاج ميكروسبوغات أحادية الصبغيات. تتطور الجراثيم الدقيقة إلى نباتات مشيمية ذكورية يتم إطلاقها كحبوب لقاح. يحتوي الميجاسبورانيوم على الخلايا الأم ذات المسام الضخمة، والتي تنقسم حسب الانقسام الاختزالي لإنتاج مسام ضخمة أحادية الصبغيات. يتطور الميجاسبور إلى فطر مشيج أنثوي يحتوي على بويضة أحادية الصبغيات. يتشكل سبورويت جديد ثنائي الصبغيات عندما يدخل مشيج ذكر من حبوب اللقاح إلى كيس البويضة ويخصب هذه البويضة.
اتصالات فنية
الشكل\(\PageIndex{2}\): إذا كان العضو الذكري مفقودًا، فما نوع البنية التناسلية التي لن تتمكن الزهرة من إنتاجها؟ ما المصطلح المستخدم لوصف الزهرة التي تفتقر عادة إلى الأندروسيوم؟ ما المصطلح الذي يصف الزهرة التي تفتقر إلى الجينيوم؟
- إجابة
-
حبوب اللقاح (أو الحيوانات المنوية)؛ الكربيلات؛ القدرة على التحمل.
الشكل\(\PageIndex{7}\): يفتقد كيس الجنين إلى عوامل التآزر. ما هو التأثير المحدد الذي تتوقع أن يحدثه هذا على الإخصاب؟
- لن يتمكن أنبوب حبوب اللقاح من التكون.
- سيتشكل أنبوب حبوب اللقاح ولكن لن يتم توجيهه نحو البويضة.
- لن يحدث الإخصاب لأن التآزر هو البويضة.
- سيحدث الإخصاب ولكن الجنين لن يكون قادرًا على النمو.
- إجابة
-
ب: سيتشكل أنبوب حبوب اللقاح ولكن لن يتم توجيهه نحو البويضة.
مسرد المصطلحات
- أندروسيوم
- مجموع كل السداة في الزهرة
- أنتيبودال
- الخلايا الثلاث البعيدة عن الميكروبيل
- اكسل
- الغطاء الخارجي لحبوب اللقاح
- المشيجيت
- المرحلة متعددة الخلايا من النبات التي تؤدي إلى ظهور الأمشاج أحادية الصبغيات أو الجراثيم
- صالة ألعاب رياضية
- مجموع كل السجاد في الزهرة
- أسمر
- البطانة الداخلية لحبوب اللقاح
- التخلق الضخم
- المرحلة الثانية من تطور الفطريات المشيمية الأنثوية، التي تخضع خلالها البثرة الضخمة أحادية الصبغية الباقية لانقسام لإنتاج فصيلة مشيجية أنثوية مكونة من ثماني نوى وسبع خلايا، تُعرف أيضًا باسم الفطريات الضخمة أو كيس الجنين.
- ميجاسبورانيوم
- الأنسجة الموجودة في المبيض والتي تؤدي إلى ظهور الأمشاج الأنثوية أو البويضة
- التخلق الضخم
- المرحلة الأولى من تطور الفطريات المشيمية الأنثوية، حيث تخضع خلية واحدة في الميجاسبورانيوم ثنائي الصبغيات للانقسام الاختزالي لإنتاج أربع مسام ضخمة، تبقى واحدة منها فقط على قيد الحياة
- ميجا سبوروفيل
- براكت (نوع من الأوراق المعدلة) على المحور المركزي للنبات المشيجي الأنثوي
- ميكروبايل
- فتحة على كيس البويضة يمكن من خلالها دخول أنبوب حبوب اللقاح
- ميكروسبورانيوم
- الأنسجة التي تؤدي إلى ظهور الجراثيم الدقيقة أو حبوب اللقاح
- ميكروسبوروفيل
- المحور المركزي لمخروط ذكر تعلق عليه الكسور (نوع من الأوراق المعدلة)
- حول
- (أيضًا، البتلة أو السباب) جزء من الزهرة يتكون من الكأس و/أو الكورولا؛ يشكل الغلاف الخارجي للزهرة
- نواة قطبية
- يوجد في كيس البويضة؛ الاندماج مع خلية منوية واحدة يشكل السويداء
- سبورويت
- مرحلة ثنائية الصبغيات متعددة الخلايا في النباتات التي تتشكل بعد اندماج الأمشاج الذكرية والأنثوية
- التعاضد
- نوع الخلية الموجودة في كيس البويضة التي تفرز مواد كيميائية لتوجيه أنبوب حبوب اللقاح نحو البويضة