Размножение подземными частями растений.

· Клубень. Из сельскохозяйственных растений, размножающихся клубнями, наиболее известны картофель и топинамбур. Их можно размножать, высаживая целые клубни или их части с почками-глазками. Клубни, как хранилище запаса питательных веществ, образуются у таких дикорастущих растений, как сыть, седмичник.

· Корневище. В сельском хозяйстве корневищами размножают ревень, мяту, спаржу, бамбук, в декоративном садоводстве – ландыш, ирис и другие. Они легко размножаются делением корневища на части, каждая из которых должна содержать вегетативную почку (пырей, тимофеевка, купена, кислица, хвощ полевой и другие дикорастущие растения) (рис. 6).

Рис. 6. Размножение с помощью корневища

· Луковица. В сельскохозяйственной практике луковицами размножают лук, чеснок, декоративные растения: тюльпаны, нарциссы, гиацинты и другие, в природе - гусиный лук, пролеска, подснежник и т.д. (рис. 7).

Рис. 7. Размножение луковицей

· Клубнелуковица. Запасные питательные вещества клубнелуковицы расходуются на цветение, но к концу сезона формируется новая клубнелуковица. Кроме того, может образоваться одна или несколько клубнелуковичек – мясистых почек, развивающихся между старой и новой клубнелуковицами (гладиолус, крокус) (рис. 8).

Рис. 8. Размножение клубнелуковицей

· Корневые клубни. Представляют собой утолщения боковых корней. В декоративном садоводстве корневыми клубнями размножают георгины, батат. При размножении георгинов необходимо брать корневые клубни с основанием стебля, несущим почки, так как корневые клубни почек не образуют. Корневыми клубнями размножаются чистяк весенний, любка двулистная (рис. 9).

Рис. 9. Корневые клубни георгина

· Размножение корневыми отпрысками, т.е.побегами, образованными из придаточных почек на корнях растений (примеры: вишня, слива, малина, сирень, осина, осот, бодяк полевой и др.) (рис. 10).

Рис. 10. Размножение корневыми отпрысками

· Корневые черенки. Корневой черенок представляет собой часть корня, на котором развиваются придаточные почки (хрен, малина, вишня, розы, ива, тополь, осина и др.)(рис. 11).

Рис. 11. Размножение корневыми черенками

Размножение листьями

· Целыми листьями. Многие цветковые растения размножают листьями, на которых появляются придаточные почки (сенполии, бегонии) (рис. 12).

Рис. 12. Размножение целыми листьями у сенполии

· Листовыми черенками. У бегонии, глоксинии вырезают часть листа с крупной жилкой; лист сансевьеры можно разрезать на несколько листовых черенков и поставить их в воду (рис. 12 - 14).

Рис. 13. Размножение частями листа у глоксинии

Рис. 14. Придаточные почки на листьях у глоксинии

· Придаточными почками на листьях, детками. У бриофиллюма на листьях образуются придаточные почки, похожие на маленькие растения. Падая, они становятся самостоятельными растениями (рис. 15).

Рис. 15. Размножение придаточными почками («детки» бриофиллюма)

Культура тканей

· Культура тканей представляет собой рост растительных клеток на искусственных средах. Растительные клетки обладают свойством тотипотентности – отдельная клетка может развиться в нормальное растение при использовании определенных фитогормонов (рис. 16).

Метод культуры тканей позволяет получать клоны некоторых высших растений. Клонирование – получение совокупности особей из одной материнской вегетативным путем для размножения ценных сортов растений и оздоровления посадочного материала.

Существует три способа размножения методом культуры тканей и клеток:

· масса паренхимных клеток культивируется на искусственной среде до образования побегов, затем обрабатывается фитогормонами для получения корней и высаживается в почву;

· клетки меристем активируются фитогормонами до появления проростка с корнями (кукуруза, пшеница, сорго);

· активируются верхушки побегов (орхидеи, рододендроны, яблоня, роза, земляника).

Достоинства метода:

· за короткий срок можно получить огромное количество посадочного материала

( растений в год).

· сокращение сроков размножения (2-3 года вместо 10-12 лет)

· освобождение растений от вирусов и бактерий, поэтому клон не болеет

· экономия площади теплиц

· растения можно выращивать круглый год

· возможно размножать такие растения, которые с трудом или совсем не размножаются вегетативно (экзотические, лекарственные, декоративные растения).

Главным недостатком метода является необходимость создания специализированных лабораторий со сложным оборудованием, строгая стерильность работ, создание особых теплиц.

Рис. 16. Метод культуры тканей

3.1.2. Половое размножение растений

Половое размножение связано с образованием растениями особого типа клеток – гамет (1n), при слиянии (оплодотворении) которых происходит образование зиготы (2n) и восстановление диплоидности клетки. В дальнейшем из зиготы вырастает растение-спорофит(2n), образующее споры. Гаметы у растений образуются с помощью митоза.

Растение, на котором происходит образование гамет, называют гаметофитом. Процесс формирования гамет называют гаметогенезом. Он происходит в особых органах – гаметангиях.

У равноспоровых растений из микроспор развивается обоеполый гаметофит, который несет женские и мужские гаметангии.

У разноспоровых растений из микроспор развивается гаметофит с мужскими гаметангиями, а из мегаспор – гаметофит с женскими гаметангиями.

Мейоз (редукция) представлен несколькими видами и происходит у следующих организмов.

· зиготическая редукция после образования зиготы (у многих водорослей) (рис. 17, А)

· гаметическая редукция у животных при образовании гамет (рис. 17, Б)

· спорическая редукция при образовании спор (у диплоидных водорослей и высших растений) (рис. 18)

Рис. 17. Виды редукций у живых организмов: А – зиготическая редукция (зеленые водоросли, грибы); Б – гаметическая редукция (животные)

Рис. 18. Спорическая редукция (бурые, красные водоросли и все высшие растения)

Формы полового процесса едины для всех живых организмов.

Различают следующие типы полового процесса: хологамия, изогамия, гетерогамия и оогамия, конъюгация (рис. 19).

· Хологамия – слияние гаплоидных одноклеточных, внешне неотличимых организмов (не гамет) друг с другом (характерен для некоторых одноклеточных водорослей). При этом образуется диплоидная зигота, которая делится мейозом (зиготическая редукция) и образует 4 дочерних гаплоидных одноклеточных организма (у хламидомонады).

· Изогамия - морфологическое сходство гамет между собой, то есть сходство по форме и размерам, но наличие физиологических различий (характерен для многих водорослей и некоторых грибов). Происходит только в воде, для передвижения в которой гаметы снабжены жгутиками (похожи на зооспоры, но имеют меньшие размеры).

· Гетерогамия - слияние подвижных половых клеток, сходных по форме, но различающихся размерами (женская гамета в несколько раз больше мужской и менее подвижна).

· Оогамия - слияние крупной и неподвижной яйцеклетки с мелким и подвижным сперматозоидом (характерна для некоторых водорослей и всех высших растений).

· Конъюгация - соединение содержимого одной клетки (мужской) с другой клеткой (женской), при этом образуется диплоидная зигота.

Рис. 19. Типы половых процессов: 1 - изогамия; 2 - гетерогамия; 3 - оогамия; 4 - коньюгация

У низших растений яйцеклетка образуется в одноклеточных гаметангиях – оогониях, у высших растений (кроме покрытосеменных) – в многоклеточных архегониях. Мужская гамета (сперматозоид) образуется у грибов и водорослей в одноклеточных, а у высших растений (кроме покрытосеменных) – в многоклеточных гаметангиях антеридиях.

Так как сперматозоиды способны передвигаться только в воде, поэтому наличие воды – обязательное условие для оплодотворения у всех растений, за исключением семенных. У большинства семенных растений мужские гаметы утратили жгутики и называются спермиями.

Половое размножение имеет ряд преимуществ по сравнению с бесполым:

· формируется организм с уникальным генотипом, т.к. при слиянии гамет образуется организм с двойным набором аллелей генов, полученных от родителей с разными генотипами (лучшая выживаемость в результате естественного отбора и адаптация к условиям окружающей среды);

· мутации, изменяющие гены чаще всего рецессивные, но диплоидный набор генов позволяет сохраниться возникшим рецессивным аллелям благодаря наличию доминантных аллелей этих генов, мутация сможет проявиться если обе гаметы несут данную рецессивную аллель гена.