Augalų pasaulyje apvaisinimas yra gyvybiškai svarbus procesas, užtikrinantis rūšių tęstinumą ir įvairovę. Šis sudėtingas mechanizmas, ypač pastebimas žiediniuose augaluose, reikalauja daugelio etapų ir specializuotų struktūrų veikimo. Nuo žiedo dalių iki gemalinio maišelio ir dvigubo apvaisinimo - kiekvienas žingsnis yra kruopščiai suderintas, kad būtų galima suformuoti naują gyvybę.
Žiedo sandara ir dauginimosi organai
Žiediniai augalai, dar vadinami gaubtasėkliais, turi specializuotus organus, skirtus lytiniam dauginimuisi - žiedus. Pagrindinės žiedo dalys, dalyvaujančios dauginimesi, yra kuokeliai ir piestelė. Kuokeliai yra vyriškosios žiedo dalys, kuriose vystosi žiedadulkės - mikrogametofitai. Piestelė yra moteriškoji žiedo dalis, kurioje vystosi sėklapradžiai, o viduje - gemalinis maišelis, dar žinomas kaip moteriškas gametofitas (megagametofitas).
Kitos svarbios žiedo dalys atlieka papildomas funkcijas: taurelės lapeliai apsaugo pumpurą, o vainiklapiai dažnai vilioja apdulkintojus, pavyzdžiui, vabzdžius. Taip pat gali būti nektarinių, kurios gamina saldų nektarą, pritraukiantį vabzdžius.
Augalų gametofitų vystymasis
Augalų dauginimosi procesas prasideda nuo gametofitų vystymosi. Moteriškojo gametofito (megagametofito) vystymasis prasideda piestelės pamate esančioje mezginėje, kurioje yra sėklapradis. Sėklapradžio viduje esantis megasporocitas (motininė megasporos ląstelė) dalijasi mejozės būdu, sudarydamas keturias haploidines megasporas. Trys iš jų sunyksta, o viena funkcionuojanti megaspora dalijasi mitozės būdu. Rezultatas - vienas megagametofitas (gemalinis maišelis), kuriame paprastai yra aštuoni haploidiniai branduoliai. Citoplazma pasidalija į ląsteles, tarp kurių yra kiaušialąstė ir endospermo ląstelė su dviem poliniais branduoliais.
Vyriškojo gametofito (mikrogametofito) vystymasis vyksta kuokelio dulkinėje. Joje esantys mikrosporocitai (mikrosporų motininės ląstelės) dalijasi mejozės būdu, sudarydami haploidines mikrosporas. Kiekviena mikrospora virsta mikrogametofitu - žiedadulke. Jauna žiedadulkė turi du branduolius: generatyvinės ląstelės ir dulkiadaigio ląstelės.
Apdulkinimas ir jo tipai
Apdulkinimas yra žiedadulkių patekimas ant piestelės purkos. Jis gali vykti dviem būdais: savidulka ir kryžmadulka. Savidulka - tai to paties žiedo ar kitų to paties augalo žiedų žiedadulkių apsidulkinimas. Kryžmadulka - tai tos pačios rūšies kito augalo žiedadulkių apdulkinimas. Augalai pagal vienalyčius žiedus skirstomi į vienanamius (abiejų tipų žiedai tame pačiame augale) ir dvinamius (vyriškieji ir moteriškieji žiedai skirtinguose individuose).
Dvigubas žiedinių augalų apvaisinimas
Patekusi ant purkos, žiedadulkė sudygsta ir išleidžia dulkiadaigį, kuris skverbiasi piestelės liemeniu link sėklapradžio. Juo keliauja du vyriškieji gametai - spermiai. Patekusi į sėklapradį, žiedadulkė atlieka dvigubą apvaisinimą - unikalų procesą, būdingą tik gaubtasėkliams. Vienas spermis apvaisina kiaušialąstę (n), formuodamas zigotą (2n). Kitas spermis susilieja su diploidine centrine ląstele (2n), sudarydamas triploidinį (3n) endospermo branduolį. Iš zigotos vėliau išsivysto sėklos gemalas, o iš endospermo branduolio - endospermas, kuris kaupia maisto medžiagų atsargas besivystančiam augalui.
Šis procesas, 1898 m. atrastas rusų botaniko S. Navašino, yra vienas iš svarbiausių žiedinių augalų reprodukcijos mechanizmų.
Sėklos ir vaisiaus susidarymas
Po dvigubo apvaisinimo įvyksta sėklos ir vaisiaus susidarymas. Sėkla išsivysto iš sėklapradžio ir yra padengta sėklos luobele. Ji talpina gemalą ir maisto atsargas. Iš mezginės sienelių, o kartais ir iš kitų žiedo dalių, išsivysto vaisius, kuris apsupa ir apsaugo sėklą. Vaisius taip pat atlieka svarbią funkciją platindamas sėklas.
Savęs apvaisinimas: privalumai ir trūkumai
Nors kryžmadulka yra dažnesnė ir naudingesnė genetinės įvairovės didinimui, kai kurie augalai (ir gyvūnai) gali vykdyti savęs apvaisinimą. Tai vyksta hermafroditiniuose organizmuose, kurie turi tiek vyriškosios, tiek moteriškosios lytinės ląstelės viename individue. Savęs apvaisinimo privalumai trumpalaikėje perspektyvoje yra papildomas genų perdavimas ir reprodukcijos garantavimas, ypač kai aplinkoje yra mažai potencialių partnerių ar apdulkintojų. Tačiau ilgalaikėje perspektyvoje tai gali sukelti "inbredinę depresiją" - sumažėjusį tinkamumą ir genetinės įvairovės sumažėjimą, o tai mažina gebėjimą prisitaikyti prie aplinkos pokyčių.
Siekiant išvengti savęs apvaisinimo trūkumų, daugelis hermafroditinių augalų turi specialius mechanizmus, tokius kaip skirtingas kuokelių ir piestelės brandinimo laikas, savęs nesuderinamumas (augalas atmeta savo žiedadulkes) ar struktūriniai išdėstymai, trukdantys apvaisinimui.
| Tipas | Apibūdinimas | Pavyzdžiai |
|---|---|---|
| Savidulka | To paties žiedo ar to paties augalo žiedadulkių apvaisinimas. | Žirniai, pupelės, paprikos. |
| Kryžmadulka | Tos pačios rūšies kito augalo žiedadulkių apvaisinimas. | Obelis, slyva, liepa. |
| Savęs apvaisinimas (hermafroditiniuose organizmuose) | Savyje esančių vyriškųjų ir moteriškųjų lytinių ląstelių susijungimas. | Kai kurie augalai (pvz., žirniai, sojos), moliuskai, jūrų švirkštai. |
| Dvigubas apvaisinimas (gaubtasėkliuose) | Vieno spermio apvaisina kiaušialąstę, kito - centrinę ląstelę. | Visi žiediniai augalai. |
tags: #biologija #augalu #apvaisinimas
