"Биология. Общие биологические закономерности", Т. М. Ефимова, А. О. Шубин, Л. Н. Сухорукова
Двойное оплодотворение — особый процесс у цветковых растений: два спермия, доставленные в зародышевый мешок по пыльцевой трубке, сливаются с разными клетками. Один соединяется с яйцеклеткой и образует зиготу, из которой развивается зародыш. Другой сливается с центральной клеткой, и из результата этого слияния развивается эндосперм — ткань, питающая зародыш. Так семя получает одновременно будущий зародыш и запас питания для его развития.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Двойное оплодотворение — это два отдельных слияния, в которых участвуют два спермия и разные клетки зародышевого мешка. Один спермий соединяется с яйцеклеткой, второй — с центральной клеткой. Название помогает не спутать два результата одного процесса.
Спермий — мужская гамета цветкового растения, то есть половая клетка. Она не движется самостоятельно, а доставляется к зародышевому мешку по пыльцевой трубке. Это позволяет мужским гаметам попасть к женским клеткам внутри семязачатка.
Зародышевый мешок — женский гаметофит цветкового растения, расположенный в семязачатке. В нём находятся яйцеклетка и центральная клетка. Именно здесь встречаются спермии и происходят оба слияния.
Эндосперм — питательная ткань семени, развивающаяся после слияния второго спермия с центральной клеткой. Он обеспечивает развивающийся зародыш питательными веществами. Поэтому в семени формируются и зародыш, и ткань для его питания.
Пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика и прорастает, образуя пыльцевую трубку. Она растёт через столбик к семязачатку, потому что мужским гаметам нужно добраться до зародышевого мешка, скрытого внутри него. Путь по трубке защищает спермии от внешней среды и доставляет их непосредственно к клеткам, с которыми они должны соединиться.
По пыльцевой трубке к зародышевому мешку поступают два спермия. Оба необходимы, потому что в ходе оплодотворения образуются две разные структуры: будущий зародыш и питательная ткань семени. Каждый спермий участвует в отдельном слиянии, а не дублирует работу другого.
Первый спермий соединяется с яйцеклеткой. Гаплоидные наборы хромосом яйцеклетки и спермия объединяются, поэтому образуется диплоидная зигота: n + n = 2n. Зигота начинает делиться и развивается в зародыш — будущее растение внутри семени.
Второй спермий сливается с центральной клеткой, в которой обычно находятся два полярных ядра. Каждое из них имеет гаплоидный набор, поэтому вместе с гаплоидным набором спермия образуется ядро с тройным набором хромосом: n + n + n = 3n. Из этого ядра развивается эндосперм, обычно обладающий триплоидным набором.
Два результата оплодотворения выполняют разные задачи. Зародыш формируется из зиготы и содержит начало нового растения, а эндосперм создаёт запас питательных веществ для его развития. Такое сочетание помогает обеспечить семя ресурсами именно для роста зародыша.
Сравнивай слияния по клеткам-участникам: у первого участвует яйцеклетка, у второго — центральная клетка. Чтобы определить набор хромосом, сложи наборы ядер, вошедших в каждое слияние. Последний столбец показывает, какая структура формируется в результате.
| Участники слияния | Результат | Набор хромосом | Что развивается |
|---|---|---|---|
| Первый спермий и яйцеклетка | Зигота | Диплоидный, 2n | Зародыш |
| Второй спермий и центральная клетка с двумя полярными ядрами | Первичное ядро эндосперма | Обычно триплоидный, 3n | Эндосперм |
Условие. Нужно назвать пары клеток, участвующие в двух слияниях у цветковых растений. Важно определить, с какой клеткой соединяется каждый спермий. Решение основано на порядке процессов в зародышевом мешке.
Сначала соотнеси первый спермий с яйцеклеткой. Их слияние даёт зиготу, из которой позднее развивается зародыш. Поэтому яйцеклетка участвует в первом оплодотворении.
Затем определи партнёра второго спермия. Это центральная клетка зародышевого мешка, обычно содержащая два полярных ядра. Результат этого слияния связан с образованием эндосперма.
Ответ. При первом слиянии соединяются первый спермий и яйцеклетка. При втором — второй спермий и центральная клетка.
Условие. Диплоидный набор клеток растения равен 24 хромосомам. Требуется найти наборы в зиготе и первичном ядре эндосперма. Предполагаем обычное течение двойного оплодотворения, при котором центральная клетка содержит два гаплоидных полярных ядра.
Найди гаплоидный набор: n = 24 ÷ 2 = 12. Такой набор имеют яйцеклетка и каждый спермий. Это число нужно, чтобы сложить наборы участников слияния.
Для зиготы сложи набор яйцеклетки и первого спермия: 12 + 12 = 24. Для первичного ядра эндосперма сложи два полярных ядра и набор второго спермия: 12 + 12 + 12 = 36.
Ответ. В зиготе 24 хромосомы, то есть 2n. В первичном ядре эндосперма 36 хромосом, то есть 3n.
Условие. В семязачатке обнаружены две структуры: зародыш и питающая его ткань. Нужно связать каждую из них с результатом одного из слияний. Для этого сначала определи, из каких клеток образуется зигота и откуда развивается эндосперм.
Зародыш возникает из зиготы. Зигота образуется при слиянии первого спермия с яйцеклеткой, поэтому этот результат соответствует первому оплодотворению.
Питающая ткань — эндосперм, который развивается из результата слияния второго спермия с центральной клеткой. Центральная клетка обычно содержит два полярных ядра. Следовательно, образование эндосперма связано со вторым оплодотворением.
Ответ. Зародыш развивается из зиготы, образованной при слиянии первого спермия с яйцеклеткой. Эндосперм развивается после слияния второго спермия с центральной клеткой.
Ошибка — считать, что оба спермия сливаются с яйцеклеткой. Такое представление возникает, если запомнить только участие двух мужских гамет. Проверь себя: у второго спермия другой партнёр — центральная клетка.
Ошибка — путать зародыш и эндосперм. Оба появляются после оплодотворения и находятся в семени, поэтому их назначение легко смешать. Проверь происхождение: зародыш развивается из зиготы, а эндосперм служит питательной тканью.
Ошибка — считать эндосперм диплоидным. Так думают, когда учитывают только слияние двух клеток, как при образовании зиготы. Проверь число ядер: в центральной клетке обычно два полярных ядра, поэтому вместе со спермиямй в результат входят три гаплоидных набора, то есть 3n.
Ошибка — называть двойным оплодотворением простое участие двух спермиев. Само число гамет ещё не раскрывает, что именно происходит. Проверь определение: термин означает два разных слияния в зародышевом мешке — с яйцеклеткой и с центральной клеткой.
Чтобы разобраться в двойном оплодотворении, нужно знать строение цветка, пестика и семязачатка, а также понимать роль пыльцы и пыльцевой трубки. Повторение понятий «гамета», «гаплоидный» и «диплоидный» помогает объяснить, откуда берутся 2n у зиготы и обычно 3n у эндосперма. Эти знания понадобятся при изучении образования семян, их строения и размножения покрытосеменных растений. Так отдельные этапы связываются с развитием нового растения.
Почему оплодотворение у цветковых растений называют двойным?
В зародышевом мешке происходят два разных слияния с участием двух спермиев. Один соединяется с яйцеклеткой, другой — с центральной клеткой.
Куда попадают спермии после роста пыльцевой трубки?
Пыльцевая трубка прорастает через столбик пестика к семязачатку и доставляет туда оба спермия. Они попадают в зародышевый мешок.
Что образуется при слиянии спермия с яйцеклеткой?
Образуется зигота с диплоидным набором хромосом. Из неё развивается зародыш растения.
Как образуется эндосперм и для чего он нужен?
Эндосперм развивается после слияния второго спермия с центральной клеткой зародышевого мешка. Он служит питательной тканью для развивающегося зародыша.
Почему у эндосперма обычно тройной набор хромосом?
Центральная клетка обычно содержит два гаплоидных полярных ядра. К ним присоединяется гаплоидный набор второго спермия, поэтому в ядре эндосперма обычно три набора хромосом.
§ 20. Двойное оплодотворение у цветковых растений
