Rozmnožování rostlin je soubor procesů, které vedou ke zvýšení počtu jedinců určitého druhu ; rostliny mají asexuální , pohlavní a vegetativní (nepohlavní a pohlavní rozmnožování je spojeno do konceptu generativního rozmnožování ). Studium různých aspektů reprodukce je předmětem reprodukční biologie [1] .
| Typ reprodukce | Genetický základ | Základní procesy | Typy diaspor (tedy začátky nových jedinců) |
|---|---|---|---|
| Vegetativní | Původní ploidie je zachována | Regenerace | Fragmenty vegetativních orgánů, plodová těla a pupeny |
| Generativní: a) nepohlavní rozmnožování; b) pohlavní rozmnožování a pohlavní rozmnožování c) rozmnožování semeny |
Dvojitá změna ploidie během životního cyklu | Meióza (asexuální) Sexuální proces (sexuální) |
Meiospory Gamety Semena a plody |
Nepohlavní rozmnožování se od vegetativního rozmnožování liší tím, že při vegetativním rozmnožování dceřiný jedinec, geneticky totožný s matkou ( klon ), nutně přijímá fragment matčina organismu, neboť je z něj tvořen [2] ; To se u asexuálního rozmnožování neděje.
Generativní reprodukce je založena na střídání dvou jaderných fází - haploidní a diploidní . Toto střídání je způsobeno dvěma alternativními procesy - oplodněním a redukčním dělením (meiózou). V rostlinách se haploidní fáze, která tvoří haploidní gamety, nazývá gametofyt a diploidní fáze, která tvoří haploidní spory , z nichž se gametofyty vyvíjejí, se nazývá sporofyt . Sporofyt a gametofyt se mohou od sebe lišit buď morfologicky ( heteromorfní životní cyklus ), nebo mít stejnou strukturu ( izomorfní životní cyklus ) [3] .
Rozdíl mezi pohlavním rozmnožováním a pohlavním rozmnožováním spočívá v tom, že v prvním případě se na gametofytu vytvoří jedno embryo sporofytu a ve druhém případě několik. Většina rostlin se rozmnožuje pohlavně [3] .
U řas se vegetativní reprodukce provádí třemi hlavními způsoby:
U rozsivek spočívá vegetativní rozmnožování v dělení mateřské buňky, přičemž každá dceřiná buňka zdědí jednu z chlopní mateřské schránky a doplní chybějící [5] . Některé hnědé řasy pro vegetativní množení jsou speciální snadno odlomitelné krátké větve (rod Sphacelaria ) [6] . [4] mají také plodové větve .
Téměř všechny vyšší rostliny jsou schopny vegetativního množení [2] . Je to dáno jejich vysokou regenerační schopností, která je založena na přítomnosti meristémů a schopnosti živých buněk trvalých tkání dediferencovat se [4] .
Existují tři hlavní typy vegetativního rozmnožování:
Partikulace spočívá v štěpení rostliny na fragmenty - částice v důsledku odumírání centrální části kořenového systému a silně lignifikované báze výhonku ( caudex ) (často jsou partikulární i oddenky ). Oddělené částice mají stonky a kořeny a jsou schopné samostatné existence. Obvykle, ale ne vždy, se částice vyskytují u starých rostlin [4] .
Částice se nacházejí v některých keřích a vytrvalých bylinách : pelyněk , bolehlav , zápasník , skřivan , sasanka [4] .
SarmentationPři sarmentaci dochází k oddělení nových jedinců od mateřské rostliny po jejich zakořenění, tedy přechodu k samostatné existenci [7] .
Sarmentace zahrnuje rozmnožování vrstvením (zakořeněné větve oddělené od mateřské rostliny), výhony zakořeňující v uzlech , stolony , řasy a kníry (řasy mají na rozdíl od knírů dobře vyvinuté listy ). Kromě toho se oddenek může podílet na vegetativním množení podle druhu sarmentace (nové výhonky vytvořené z pupenů na oddenku zakořeňují a oddenek mezi nimi odumírá; to se děje např. u Ivan Chai ) a přezimujících pupenů - turionů . Konečně rozmnožování kořenovými potomky se označuje jako sarmentace – výhonky, které se vyvinuly na kořeni z adnexálního pupenu [7] .
Vegetativní diasporieVegetativní diasporie se účastní fragmenty výhonků, modifikované orgány, ale i specializované diaspory. Tato metoda poskytuje největší počet potomků a efektivitu jejich přesídlení [8] .
Příklady rostlin, které se rozmnožují fragmenty výhonků, jsou vrba a elodea . K aktivní reprodukci dochází pomocí hlíz , cibulí , hlíz , kořenových kuželů. Sladkovodní okřehek se extrémně efektivně množí pomocí fylokladů (listů) [8] .
U některých rostlin se vegetativní množení provádí pomocí adnexálních pupenů ( aspid officinalis , některé druhy jádra atd.). V paždí listů tygrované lilie se tvoří květenství modráska , baňaté cibulky, drobné cibulky a uzlíky - počátky metamorfovaných výhonů [8] .
Vysoce specializované diaspory jsou rhizomatózní axilární pupeny některých druhů sasanek (např. Anemone flucciola ), hlízy pupenových kořenů jarních chistyak [8] . S jeho tvorbou se tvoří nejen ledvina, ale také kořen, hypertrofovaný v důsledku akumulace rezervních látek. Zvláštní plodová tělíska jsou přítomna v játrovém mechu marchantii , vyvíjejícím se na speciálních výrůstcích stélky - plodových košíčků. Mnoho listnatých mechů má také zvláštní strukturu plodů [9] .
Samostatným typem vegetativní diasporie je živě narozená neboli viviparia . V případě nepravého živorodky se na vegetativních orgánech mateřské rostliny vyvíjejí miniaturní rostlinky, které mají všechny vegetativní orgány. Takové pupeny se vyvíjejí na listech bryophyllum a Kalanchoe , některých kapradin (například živorodé kůstky ). U skutečného živého porodu zárodek obsažený v semenech klíčí přímo na mateřském jedinci, jako u některých mangrovových stromů , například rhizophora [10] .
Hlízy s kořenem pupenů jarního chistyaku ( Ranunculus ficaria )
Těla mláďat na stélce Marchantia polymorpha
Plodové pupeny s kořeny na listech Kalanchoe daigremontiana
Cibulky lilie ( Lilium bulbiferum ) v paždí listů
Cibule v květenství lipnice cibulovitá ( Poa bulbosa )
Plně vytvořený semenáček na mateřské rostlině rhizophora Rhizophora racemosa
Nepohlavní rozmnožování rostlin provádějí haploidní spory - aplanomeiospory . Vznikají ve speciálních orgánech - sporangiích . U řas jsou ve většině případů sporangia jednobuněčné (jen u některých řas jsou sporangia mnohobuněčné, ale nediferencované na pletiva) [11] .
| Rostlinné generativní orgány: archegonium (nahoře) a antheridium (dole) |
U vyšších rostlin jsou sporangia mnohobuněčné, jejich buňky jsou diferencované. Plodné buňky tvoří archesporium , sporogenní tkáň, zatímco vnější sterilní buňky tvoří ochrannou stěnu. Z vnějších buněk archesporia se vytváří výstelková vrstva - tapetum , které se šíří a vytváří periplasmodium . Živiny v něm obsažené se vynakládají na tvorbu spor [11] .
Buňky archesporia, dělení mitózou , dávají vznik sporocytům , které dělením meiózou tvoří tetrády spor [12] .
Výtrusy jsou pokryty dvou- nebo třívrstvou membránou - sporodermem . Výtrusy jsou lehké, bohaté na cytoplazmu , mají velké jádro , pro plastidy ; rezervními látkami jsou často tuky [13] .
Gametofyty ( výrůstky ) se vyvíjejí ze spor [14] . V případě izosporických rostlin jsou všechny spory stejně velké. Tento jev se nazývá izospora [15] . S heterosporií se tvoří spory různých velikostí. Větší spory ( megaspores ) dávají vzniknout samičím gametofytům a menším ( mikrospory ) samčím; takové rostliny se nazývají heterosporózní [16] .
Základem pohlavního rozmnožování (neboli rozmnožování) je pohlavní proces - splynutí samčích a samičích gamet. Orgány, které je tvoří - antheridia a archegonia - se vyvíjejí na rostlinách pohlavní generace - gametofytech. U řas (s výjimkou characeae [17] ) jsou jednobuněčné, u vyšších rostlin vždy mnohobuněčné, jako sporangia [14] .
Vnitřní plodné buňky antheridia tvoří spermatogenní tkáň, která tvoří samčí gamety (spermie). Typické zralé archegonium se skládá z rozšířeného břicha a úzkého krku vyplněného cervikálními tubulárními buňkami . V procesu evoluce se počet plodných buněk zredukoval na jediné vajíčko . Oplodnění je vnitřní, v břiše archegonia. Výsledná zygota je první buňkou sporofytu [18] .
Nahoře je nejobecnější charakteristika pohlavního rozmnožování rostlin; přitom má v jednotlivých skupinách rostlin své podstatné znaky.