32.3: التكاثر اللاجنسي
- Page ID
- 196121
المهارات اللازمة للتطوير
- قارن آليات وطرق التكاثر اللاجنسي الطبيعي والاصطناعي
- وصف مزايا وعيوب التكاثر اللاجنسي الطبيعي والاصطناعي
- ناقش فترات حياة النبات
العديد من النباتات قادرة على التكاثر باستخدام التكاثر اللاجنسي. لا تتطلب هذه الطريقة الاستثمار المطلوب لإنتاج زهرة أو جذب الملقحات أو إيجاد وسيلة لنشر البذور. ينتج التكاثر اللاجنسي نباتات متطابقة وراثيًا مع النبات الأم لأنه لا يحدث خلط بين الأمشاج الذكرية والأنثوية. تقليديًا، تعيش هذه النباتات جيدًا في ظل ظروف بيئية مستقرة عند مقارنتها بالنباتات المنتجة من التكاثر الجنسي لأنها تحمل جينات مماثلة لجينات والديها.
تُظهر العديد من أنواع الجذور المختلفة شكل التكاثر اللاجنسي\(\PageIndex{1}\). يتم استخدام الذرة من قبل الزنبق والثوم. ومن الأمثلة الشائعة الأخرى المصابيح، مثل اللمبة المتقشرة في الزنابق والبصلة الرقيقة في أزهار النرجس. البطاطس عبارة عن درنة جذعية، بينما يتكاثر الجزر الأبيض من الجذر الرئيسي. ينتج الزنجبيل والقزحية جذورًا، بينما يستخدم اللبلاب جذرًا عرضيًا (جذر ينشأ من جزء نباتي آخر غير الجذر الرئيسي أو الأساسي)، ونبات الفراولة يحتوي على ستولون، وهو ما يسمى أيضًا بالعداء.
يمكن لبعض النباتات إنتاج البذور بدون إخصاب. تؤدي البويضة أو جزء من المبيض، وهو ثنائي الصبغة بطبيعته، إلى ظهور بذرة جديدة. تُعرف طريقة التكاثر هذه باسم apomixis.
من مزايا التكاثر اللاجنسي أن النبات الناتج سيصل إلى مرحلة النضج بشكل أسرع. نظرًا لأن النبات الجديد ينشأ من نبات بالغ أو أجزاء نباتية، فسيكون أيضًا أكثر ثباتًا من الشتلات. يمكن أن يحدث التكاثر اللاجنسي بالوسائل الطبيعية أو الاصطناعية (بمساعدة البشر).
الطرق الطبيعية للتكاثر اللاجنسي
تشمل الطرق الطبيعية للتكاثر اللاجنسي الاستراتيجيات التي طورتها النباتات للتكاثر الذاتي. تستمر العديد من النباتات - مثل الزنجبيل والبصل والجلاديولي والداليا - في النمو من البراعم الموجودة على سطح الساق. في بعض النباتات، مثل البطاطا الحلوة، يمكن أن تؤدي الجذور العرضية أو العدائين إلى ظهور نباتات جديدة\(\PageIndex{2}\). في Bryophyllum و kalanchoe، تحتوي الأوراق على براعم صغيرة على هوامشها. عندما تنفصل هذه النباتات عن النبات، فإنها تنمو لتصبح نباتات مستقلة؛ أو قد تبدأ في النمو لتصبح نباتات مستقلة إذا لامست الورقة التربة. يمكن نشر بعض النباتات من خلال القصاصات وحدها.
طرق اصطناعية للتكاثر اللاجنسي
يتم استخدام هذه الأساليب بشكل متكرر لإنشاء نباتات جديدة وأحيانًا جديدة. وهي تشمل التطعيم والقطع والطبقات والإكثار الدقيق.
ترقيع
يستخدم التطعيم منذ فترة طويلة لإنتاج أنواع جديدة من الورود وأنواع الحمضيات والنباتات الأخرى. في التطعيم، يتم استخدام نوعين من النباتات؛ يتم تطعيم جزء من جذع النبات المرغوب فيه على نبات متجذر يسمى المخزون. الجزء الذي يتم تطعيمه أو إرفاقه يسمى السليل. يتم قطع كلاهما بزاوية مائلة (أي زاوية أخرى غير الزاوية اليمنى)، ووضعهما في اتصال وثيق مع بعضهما البعض، ثم يتم ربطهما معًا\(\PageIndex{3}\). يعد التوفيق بين هذين السطحين بأكبر قدر ممكن أمرًا في غاية الأهمية لأن هذين السطحين سيثبتان النبات معًا. تنمو أنظمة الأوعية الدموية في النباتين وتندمج لتشكل تطعيمًا. بعد فترة من الوقت، يبدأ السليل في إنتاج البراعم، ويبدأ في النهاية في حمل الزهور والفواكه. يستخدم التطعيم على نطاق واسع في زراعة الكروم (زراعة العنب) وصناعة الحمضيات. يتم تقشير السليل القادر على إنتاج نوع معين من الفاكهة على مخزون الجذر بمقاومة محددة للأمراض.
القطع
يتم نشر النباتات مثل الكوليوس ونبات المال من خلال قصاصات الساق، حيث يتم وضع جزء من الجذع الذي يحتوي على العقد والعقد الداخلية في التربة الرطبة ويسمح له بالتجذر. في بعض الأنواع، يمكن أن تبدأ السيقان في إنتاج الجذر حتى عند وضعها في الماء فقط. على سبيل المثال، سوف تتجذر أوراق البنفسج الأفريقي إذا تم الاحتفاظ بها في الماء دون عائق لعدة أسابيع.
التصفيف
الطبقات هي طريقة يتم فيها ثني الجذع المرتبط بالنبات وتغطيته بالتربة. يفضل السيقان الصغيرة التي يمكن ثنيها بسهولة دون أي إصابة. يمكن نشر الياسمين والبوغانفيليا (زهرة ورقية) بهذه الطريقة الشكل\(\PageIndex{4}\). في بعض النباتات، يتم استخدام شكل معدل من الطبقات يعرف باسم طبقات الهواء. تتم إزالة جزء من اللحاء أو الغطاء الخارجي للساق وتغطيته بالطحلب، ثم يتم لصقه. يستخدم بعض البستانيين أيضًا هرمون التجذير. بعد مرور بعض الوقت، ستظهر الجذور، ويمكن إزالة هذا الجزء من النبات وزرعه في وعاء منفصل.
الإكثار المجهري
التكاثر الدقيق (المعروف أيضًا باسم زراعة الأنسجة النباتية) هو طريقة لنشر عدد كبير من النباتات من نبات واحد في وقت قصير تحت ظروف المختبر\(\PageIndex{5}\). تسمح هذه الطريقة بنشر الأنواع النادرة والمهددة بالانقراض والتي قد يكون من الصعب نموها في ظل الظروف الطبيعية، أو ذات الأهمية الاقتصادية، أو التي تكون مطلوبة كنباتات خالية من الأمراض.
لبدء زراعة الأنسجة النباتية، يمكن استخدام جزء من النبات مثل الساق أو الورقة أو الجنين أو العضو الآخر أو البذور. يتم تعقيم المواد النباتية تمامًا باستخدام مزيج من العلاجات الكيميائية الموحدة لهذا النوع. في ظل ظروف معقمة، يتم وضع المادة النباتية على وسط زراعة الأنسجة النباتية الذي يحتوي على جميع المعادن والفيتامينات والهرمونات التي يحتاجها النبات. غالبًا ما يؤدي الجزء النباتي إلى ظهور كتلة غير متمايزة تُعرف باسم الكالس، والتي تبدأ منها النباتات الفردية في النمو بعد فترة من الزمن. يمكن فصلها وزراعتها أولاً في ظل ظروف الاحتباس الحراري قبل نقلها إلى الظروف الميدانية.
فترات الحياة النباتية
يُطلق على طول الفترة الزمنية من بداية التطور وحتى موت النبات مدة حياته. دورة الحياة، من ناحية أخرى، هي تسلسل المراحل التي يمر بها النبات من إنبات البذور إلى إنتاج بذور النبات الناضج. بعض النباتات، مثل النباتات الحولية، تحتاج فقط إلى بضعة أسابيع لتنمو وتنتج البذور وتموت. تعيش النباتات الأخرى، مثل الصنوبر الخشن، لآلاف السنين. يبلغ عمر بعض أشجار الصنوبر البريستليكون 4500 عام\(\PageIndex{6}\). حتى مع استمرار نمو بعض أجزاء النبات، مثل المناطق التي تحتوي على الأنسجة المريستمية - منطقة نمو النبات النشط التي تتكون من خلايا غير متمايزة قادرة على انقسام الخلايا - فإن بعض الأجزاء تخضع لموت الخلايا المبرمج (موت الخلايا المبرمج). على سبيل المثال، يتكون الفلين الموجود على السيقان، والأنسجة الموصلة للماء في نسيج الخشب، من خلايا ميتة.
تُعرف الأنواع النباتية التي تكمل دورة حياتها في موسم واحد باسم النباتات الحولية، ومثال على ذلك أرابيدوبسيس، أو جرجير أذن الفأر. تكمل البيناليات مثل الجزر دورة حياتها في موسمين. في الموسم الأول من كل سنتين، يمر النبات بمرحلة نباتية، بينما في الموسم التالي، يكمل مرحلة التكاثر. يحصد المزارعون التجاريون جذور الجزر بعد السنة الأولى من النمو، ولا يسمحون للنباتات بالازدهار. النباتات المعمرة، مثل ماغنوليا، تكمل دورة حياتها في غضون عامين أو أكثر.
في تصنيف آخر يعتمد على تكرار الإزهار، تزهر النباتات أحادية الكربون مرة واحدة فقط في حياتها؛ ومن الأمثلة على ذلك الخيزران واليوكا. خلال الفترة الخضرية من دورة حياتها (والتي قد تصل إلى 120 عامًا في بعض أنواع الخيزران)، قد تتكاثر هذه النباتات بشكل غير جنسي وتجمع قدرًا كبيرًا من المواد الغذائية التي ستكون مطلوبة خلال ازدهارها مرة واحدة في العمر ووضع البذور بعد الإخصاب. بعد فترة وجيزة من الإزهار، تموت هذه النباتات. تشكل نباتات Polycarpic أزهارًا عدة مرات خلال حياتها. أشجار الفاكهة، مثل أشجار التفاح والبرتقال، متعددة الكربونات؛ فهي تزهر كل عام. تزهر الأنواع متعددة الكربوهيدرات الأخرى، مثل النباتات المعمرة، عدة مرات خلال فترة حياتها، ولكن ليس كل عام. بهذه الطريقة، لا يتطلب النبات توجيه جميع العناصر الغذائية نحو الإزهار كل عام.
كما هو الحال مع جميع الكائنات الحية، تلعب الوراثة والظروف البيئية دورًا في تحديد مدة حياة النبات. تعد القابلية للإصابة بالأمراض وتغيير الظروف البيئية والجفاف والبرد والمنافسة على العناصر الغذائية بعض العوامل التي تحدد بقاء النبات. تستمر النباتات في النمو، على الرغم من وجود الأنسجة الميتة مثل الفلين. الأجزاء الفردية من النباتات، مثل الزهور والأوراق، لها معدلات بقاء مختلفة. في العديد من الأشجار، تتحول الأوراق القديمة إلى اللون الأصفر وتسقط في النهاية من الشجرة. يحدث سقوط الأوراق بسبب عوامل مثل انخفاض كفاءة التمثيل الضوئي، بسبب التظليل بالأوراق العلوية، أو الضرر التأكسدي الناتج عن تفاعلات التمثيل الضوئي. يتم إعادة تدوير مكونات الجزء المراد التخلص منه من قبل المصنع لاستخدامها في عمليات أخرى، مثل تطوير البذور والتخزين. تُعرف هذه العملية بإعادة تدوير المغذيات.
تُعرف شيخوخة النبات وجميع العمليات المرتبطة به باسم الشيخوخة، والتي تتميز بالعديد من التغييرات البيوكيميائية المعقدة. واحدة من خصائص الشيخوخة هي تكسير البلاستيدات الخضراء التي تتميز بإصفرار الأوراق. تحتوي البلاستيدات الخضراء على مكونات آلات التمثيل الضوئي مثل الأغشية والبروتينات. تحتوي البلاستيدات الخضراء أيضًا على الحمض النووي. يتم تقسيم البروتينات والدهون والأحماض النووية بواسطة إنزيمات معينة إلى جزيئات أصغر ويتم إنقاذها بواسطة النبات لدعم نمو الأنسجة النباتية الأخرى.
المسارات المعقدة لإعادة تدوير المغذيات داخل المصنع ليست مفهومة جيدًا. من المعروف أن الهرمونات تلعب دورًا في الشيخوخة. تؤدي تطبيقات السيتوكينين والإيثيلين إلى تأخير الشيخوخة أو منعها؛ في المقابل، يتسبب حمض الأبسيسيك في ظهور الشيخوخة المبكرة.
ملخص
تتكاثر العديد من النباتات لاجنسيًا وكذلك جنسيًا. في التكاثر اللاجنسي، يتم استخدام جزء من النبات الأم لتوليد نبات جديد. يعد التطعيم والطبقات والتكاثر الدقيق بعض الطرق المستخدمة للتكاثر اللاجنسي الاصطناعي. النبات الجديد مطابق وراثيًا للنبات الأصلي الذي تم أخذ المخزون منه. تزدهر النباتات التي تتكاثر بشكل غير جنسي جيدًا في البيئات المستقرة.
للنباتات فترات حياة مختلفة تعتمد على الأنواع والنمط الجيني والظروف البيئية. تستمر أجزاء النبات، مثل المناطق التي تحتوي على الأنسجة المريستمية، في النمو، بينما تعاني الأجزاء الأخرى من موت الخلايا المبرمج. يتم التخلص من الأوراق التي لم تعد نشطة من الناحية الضوئية من النبات كجزء من الشيخوخة، ويتم إعادة تدوير العناصر الغذائية من هذه الأوراق بواسطة النبات. من المعروف أن العوامل الأخرى، بما في ذلك وجود الهرمونات، تلعب دورًا في تأخير الشيخوخة.
مسرد المصطلحات
- سكتة دماغية
- عملية يتم من خلالها إنتاج البذور دون إخصاب الحيوانات المنوية والبويضات
- قطع
- طريقة التكاثر اللاجنسي حيث يحتوي جزء من الجذع على ملاحظات ويتم وضع الأجزاء الداخلية في التربة الرطبة والسماح لها بالتجذر
- تطعيم
- طريقة التكاثر اللاجنسي حيث يتم ربط جذع أحد الأنواع النباتية بنبات مختلف
- طبقات
- طريقة تكاثر النباتات عن طريق ثني الساق تحت التربة
- الإكثار المصغر
- نشر النباتات المرغوبة من جزء نباتي؛ يتم ذلك في المختبر
- أحادية القطب
- النباتات التي تزهر مرة واحدة في حياتها
- بوليكاربيك
- النباتات التي تزهر عدة مرات في حياتها
- سليل
- جزء النبات الذي يتم تطعيمه على مخزون جذر نبات آخر
- شيخوخة
- العملية التي تصف الشيخوخة في الأنسجة النباتية