19. Половое размножение растений

Определения и обозначения

Половое размножение — образование нового организма при участии мужской и женской гамет. Оно позволяет соединить наследственные признаки двух половых клеток и получить потомство. У цветковых растений этому предшествуют опыление и доставка мужской гаметы к семязачатку.

Гамета — половая клетка с одинарным набором хромосом. У цветковых растений мужские гаметы находятся или образуются в пыльцевом зерне, а женская гамета расположена в семязачатке. Такое различие важно: именно гаметы, а не пыльца целиком, сливаются при оплодотворении.

Опыление — перенос пыльцы с тычинки на рыльце пестика. Пыльца нужна, чтобы мужская гамета могла попасть к женской, но само её попадание на рыльце ещё не означает слияния клеток. Поэтому опыление — необходимый этап перед оплодотворением.

Оплодотворение — слияние мужской и женской гамет с образованием зиготы. Зигота — первая клетка нового организма, из которой развивается зародыш. Понимание этого этапа помогает отличать перенос пыльцы от собственно соединения половых клеток.

Как это устроено

Пыльца формируется в пыльниках тычинок, а женская гамета находится в семязачатке, который расположен в завязи пестика. Пыльцевое зерно не следует считать самой мужской гаметой: оно переносит её или клетки, из которых она образуется. Такое расположение объясняет, почему растению необходимо доставить пыльцу с тычинки к пестику, а затем — к семязачатку.

Опыление необходимо, потому что пыльца должна оказаться на рыльце пестика, чтобы начать путь к семязачатку. При самоопылении она переносится на рыльце того же цветка или другого цветка того же растения. При перекрёстном опылении пыльца одного растения попадает на цветок другого растения того же вида; это часто происходит при помощи ветра или животных. Различие важно для потомства: перекрёстное опыление соединяет признаки разных растений.

Попав на рыльце, подходящее пыльцевое зерно прорастает и образует тонкую пыльцевую трубку. Она растёт по пестику в направлении семязачатка, поэтому мужской гамете не нужно самостоятельно перемещаться с поверхности цветка. Трубка доставляет её к женской гамете, создавая возможность для их встречи. Если пыльца не прорастёт или не достигнет семязачатка, оплодотворение не состоится.

В семязачатке мужская гамета сливается с женской, и возникает зигота. Из зиготы постепенно развивается зародыш будущего растения. Сам семязачаток после оплодотворения превращается в семя, которое защищает зародыш и содержит запас питательных веществ. Завязь пестика обычно развивается в плод, поэтому семя и плод образуются из разных частей цветка.

При половом размножении наследственные признаки передаются через гаметы, поэтому потомок получает их сочетание, отличающееся от сочетаний у родительских растений. При самоопылении новые сочетания тоже возможны, но набор признаков связан с одним растением. При перекрёстном опылении соединяются признаки разных растений, поэтому разнообразие потомства обычно выше. Такое разнообразие помогает растениям отличаться друг от друга и может быть полезным при изменении условий среды.

Основные этапы полового размножения цветковых растений

Читайте таблицу сверху вниз: каждый этап подготавливает следующий, а результат одного становится условием для продолжения процесса. Колонки помогают проследить не только последовательность, но и место каждого события. Обратите внимание, что семя развивается из семязачатка, а плод — обычно из завязи.

Разбор задач

Задача 1

Условие: нужно определить, как называется перенос пыльцы с тычинки на рыльце пестика. Чтобы не перепутать этот процесс с последующим слиянием клеток, сравним условие с определениями основных этапов. В условии говорится именно о перемещении пыльцы, а не о встрече гамет.

1. Найдём, что именно происходит: пыльца переносится с одной части цветка на другую.
2. Вспомним: перенос пыльцы на рыльце пестика называется опылением.
3. Отличим его от оплодотворения: при оплодотворении сливаются гаметы.

Ответ: это опыление. Если бы в условии говорилось о слиянии мужской и женской гамет, правильным ответом было бы оплодотворение. Проверка по смыслу действия помогает выбрать термин без путаницы.

Задача 2

Условие: проследить путь пыльцы от пыльника до образования семени и назвать этапы по порядку. Здесь нужно не просто перечислить термины, а связать каждый следующий шаг с результатом предыдущего. Важно не пропустить прорастание пыльцы между опылением и оплодотворением.

1. В пыльнике образуется пыльца, а затем она переносится на рыльце пестика: это опыление.
2. На рыльце пыльцевое зерно прорастает и образует трубку, которая доставляет мужскую гамету к семязачатку.
3. В семязачатке мужская гамета сливается с женской; появляется зигота, из которой развивается зародыш.
4. Семязачаток превращается в семя, внутри которого находится зародыш.

Ответ: образование пыльцы → опыление → прорастание пыльцы и рост трубки → оплодотворение → развитие зародыша и формирование семени. Стрелки показывают порядок событий, а не одновременные процессы. Плод при этом развивается обычно из завязи пестика.

Задача 3

Условие: сравнить самоопыление и перекрёстное опыление и определить, при каком способе вероятнее новые сочетания признаков. Для сравнения выясним, откуда берётся пыльца и на какое растение она попадает. Затем свяжем источник пыльцы с наследственными признаками потомства.

1. При самоопылении пыльца попадает на рыльце того же цветка или другого цветка того же растения.
2. При перекрёстном опылении пыльца переносится с одного растения на другое растение того же вида.
3. В перекрёстном случае соединяются признаки разных растений, поэтому новых сочетаний обычно больше.

Ответ: вероятность появления новых сочетаний признаков обычно выше при перекрёстном опылении. Это не означает, что самоопыление совсем не даёт разнообразия: гаметы тоже несут наследственную информацию. Но перекрёстное опыление расширяет сочетание признаков за счёт участия разных растений.

Типичные ошибки

Опыление иногда называют оплодотворением, потому что оба процесса связаны с пыльцой и следуют один за другим. Но опыление — перенос пыльцы, а оплодотворение — слияние гамет. Проверьте себя вопросом: описано перемещение пыльцы или соединение клеток? Если речь о перемещении, это опыление.

Пыльцу могут считать мужской гаметой, потому что именно она переносится к пестику. Однако пыльца — пыльцевое зерно, которое содержит или образует мужские гаметы. Для проверки спросите себя, что именно сливается с женской гаметой: ответом будет мужская гамета, а не всё пыльцевое зерно.

Тычинку и пестик путают из-за того, что оба органа находятся в цветке. Тычинка образует пыльцу, а пестик состоит из рыльца, столбика и завязи с семязачатками. Проверьте роль органа: пыльники принадлежат тычинке, а рыльце и завязь — пестику.

Иногда считают, что сразу после оплодотворения возникает плод, поскольку именно его часто замечают на растении. На самом деле сначала из зиготы развивается зародыш, а семязачаток становится семенем; плод формируется обычно из завязи. Чтобы проверить себя, проследите происхождение частей: семя — из семязачатка, плод — из завязи.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в половом размножении, нужно знать строение цветка и функции тычинки, пестика, завязи и семязачатка. После этой темы легче понять, как образуются семена и плоды и как они распространяются. Позже знания о слиянии гамет и наследственных признаках помогут изучать наследственность, селекцию и разнообразие растений.

Что запомнить

• Половое размножение происходит при участии мужской и женской гамет.
• Пыльца образуется в пыльниках тычинок.
• Опыление — перенос пыльцы на рыльце пестика.
• Оплодотворение — слияние мужской и женской гамет.
• В результате оплодотворения образуется зигота.
• Из зиготы развивается зародыш, а из семязачатка — семя.
• Перекрёстное опыление способствует появлению новых сочетаний признаков.