Æxlunarfæri í blómstrandi plöntum
Blómstrandi plöntur, eða dulfrævingar, eru fjölbreyttasti hópur plantna á jörðinni. Víðtæk útbreiðsla þeirra um fjölbreytt búsvæði er að miklu leyti vegna skilvirkra og aðlögunarhæfra æxlunarkerfa þeirra. Í blómstrandi plöntum á sér æxlun aðallega stað í gegnum blóm, æxlunarfærin sem gera kleift að frjóvga, frjóvga, mynda fræ og þróa ávexti. Þessi grein fjallar um blómbyggingu, ferlið við kynslóðaræxlun og nokkrar breytingar á æxlunaraðferðum í blómstrandi plöntum.
1. Blóm sem æxlunarleið
Blóm eru breyttar stofn- og blaðbyggingar sem eru sérhæfðar til æxlunar. Almennt eru blóm samsett úr nokkrum meginhlutum:
1. Blómblöð (bikarblöð)
Það er venjulega grænt á litinn og verndar blómið meðan það er enn í brum.
2. Blómakróna (blöð)
Almennt eru þær litríkar og laða að frævunardýr eins og skordýr, fugla eða leðurblökur.
3. Fræþræðir – karlkyns æxlunarfæri
Samanstendur af:
– Þráður
– Frjókorn, þar sem frjókorn myndast.
4. Pistill (karpel) – kvenkyns æxlunarfæri
Samanstendur af:
– Stigma: staðurinn þar sem frjókorn festast.
– Stíll: leiðin að eggjastokknum.
– Eggfrumur (eggjastokkar): hvar eggfrumurnar eru staðsettar.
Ekki eru öll blóm með heildstæða uppbyggingu. Það eru til fullkomin blóm (með bæði fræfla og fræfla) og ófullkomin blóm (með aðeins karlkyns eða kvenkyns blómum). Ennfremur eru til einkynja plöntur (með bæði karlkyns og kvenkyns blómum á sama blómategund, eins og maís) og tvíkynja plöntur (með bæði karlkyns og kvenkyns blómum á mismunandi blómum, eins og snákaplöntur).
2. Myndun kynfrumna í blómstrandi plöntum
Kynslóðafæðing í dulfrævingum felur í sér myndun karlkyns og kvenkyns kynfrumna í gegnum sérstakt skiptingarferli.
a. Myndun karlkyns kynfrumna (frjókorn)
Frjókorn myndast í fræknanum. Inni í fræknanum eru örgrófrumur sem gangast undir meiósu til að framleiða haploid örgró. Örgróin þróast síðan í frjókorn sem innihalda:
- Gróðurfrumur (mynda frjókornapípur)
- Kynslóðarfrumur (skipta sér í tvær sáðfrumur)
Þannig verður frjókornið „flutningsaðili“ sæðisfrumna að eggfrumunni.
b. Myndun kvenkyns kynfrumna (fósturblöðrur)
Kvenkyns kynfrumur myndast í eggjastokkunum. Móðurfruman, sem er stórgró, gengst undir meiósu til að framleiða fjögur stórgró, en venjulega lifir aðeins eitt af og þroskast í fóstursekk. Fóstursekkurinn inniheldur nokkrar mikilvægar frumur:
– Eggfrumur (eggfrumur)
- Tveir pólkjarna
-Synergíðfrumur (aðstoða frjóvgunarferlið)
- Antipodal frumur (gegna almennt hlutverki í næringu)
Þessi uppbygging verður staðurinn þar sem frjóvgun á sér stað.
3. Frævun
Frævun er ferlið við að flytja frjókorn frá fræknanum yfir í stimplinn. Frævun er lykilatriði því hún er lykilatriði í frjóvgun. Frævun getur átt sér stað á nokkra vegu:
1. Anemogamy (með vindi)
Dæmi: hrísgrjón, maís, gras. Blómin eru yfirleitt lítil, óáberandi og framleiða mikið af frjókornum.
2. Skordýralíf (af völdum skordýra)
Dæmi: sólblóm, jasmin. Krónurnar þeirra eru fallegar og gefa oft frá sér nektar og ilm.
3. Ornithogamy (af fuglum)
Dæmi: hibiskus á sumum svæðum, eða plöntur sem blóma skærrauð og rík af nektar.
4. Kírópterógami (af leðurblökum)
Dæmi: durian og sumir kaktusar. Blómin þeirra blómstra yfirleitt á nóttunni og hafa sterkan ilm.
5. Vatnsmyndun (með vatni)
Kemur fyrir í ákveðnum vatnaplöntum.
Eftir uppruna frjókorna er frævun skipt í:
- Sjálffrævun: sjálffrævun (frjókorn berast til fræfilsins í sama blómi)
– Geitonogamy: milli blóma á einum einstaklingi
– Ósamkynja einstaklingar/útlendingar: milli einstaklinga (eykur erfðabreytileika)
4. Tvöföld frjóvgun: Dæmigert einkenni dulfrævinga
Eftir að frjókornin festast við fræstiklófann spíra þau og mynda frjókornapípu sem vex í gegnum stílinn að eggfrumunni. Kynslóð frumunnar skiptir sér og framleiðir tvær sæðisfrumur. Þegar pípan nær fóstursekknum á sér stað tvöföld frjóvgun, dæmigerð dulfræving:
1. Fyrsta sáðfruman frjóvgar eggið → myndar okfrumu (2n) sem mun þróast í fósturvísi.
2. Önnur sáðfruman frjóvgar tvo skautkjarna → myndar fræhvítu (3n) sem fæðuforða fyrir fóstrið.
Þessi tvöfalda frjóvgun er mjög mikilvæg því fræhvítan myndast aðeins þegar frjóvgun á sér stað, þannig að orkugjafar fyrir fóstrið eru á skilvirkan hátt tiltækir.
5. Myndun fræja og ávaxta
Eftir frjóvgun:
- Eggfrumur þroskast í fræ
- Eggstokkurinn þróast í ávöxt
a. Fræ
Fræ samanstanda almennt af:
– Fósturvísi (ný plantaframbjóðandi)
– Fræhvíta (fæðubirgðir, af mörgum gerðum)
– Fræhjúpur (testa) sem vörn
Uppbygging fræsins gerir plöntunni kleift að lifa af óhagstæðar aðstæður (t.d. þurrt eða kalt) og dreifast langt frá móðurplöntunni.
b. Ávextir
Ávextir vernda fræ og stuðla að dreifingu fræja. Sumir ávextir eru kjötkenndir og laða að sér dýr sem éta ávexti (t.d. mangó), en aðrir eru þurrir og dreifast auðveldlega með vindi (t.d. bómull og fíflar). Dreifing fræja getur átt sér stað með vindi, vatni, dýrum eða með sjálfsávöxtun.
6. Spírun og vöxtur nýrra einstaklinga
Þegar aðstæður eru hagstæðar (nægilegt vatn, viðeigandi hitastig og súrefnisframboð) spíra fræið. Fósturvísið vex í ungplöntu með því að nýta næringarefnaforða fræhvítunnar eða kímblaðsins. Eftir að hafa þróað virk lauf og rætur er unga plantan fær um ljóstillífun og þroskast í fullorðna plantu og að lokum myndar hún blóm aftur.
7. Breytingar og aðlögun æxlunarkerfisins
Blómstrandi plöntur hafa ýmsar aðferðir til að auka æxlunarárangur, svo sem:
– Arfleifð: munur á lengd fræfla og fræfla til að koma í veg fyrir sjálfsfrævun.
– Tvíkynjun: þroskatími fræfla og fræva er ekki sá sami.
– Apomixis: myndun fræja án frjóvgunar (í sumum plöntum), sem gerir kleift að fjölga sér hratt með tiltölulega svipuðum erfðaeiginleikum.
– Samþróun með frævunardýrum: lögun, litur og ilmur blóma aðlagast óskum ákveðinna frævunardýra til að auka frævunargetu.
Lokun
Æxlunarkerfi blómplantna er vel skipulagt ferli, allt frá myndun kynfrumna, frævun og tvöfaldri frjóvgun til fræ- og ávaxtamyndunar. Helsti kosturinn við dulfrævinga felst í því að blómin þeirra eru virk æxlunarfæri, sem og tvöfaldri frjóvgun, sem tryggir að fóstrið fái fæðu. Fjölbreytni frævunarferla og aðlögunar að æxlun gerir blómplöntum kleift að lifa af og dafna í nánast hvaða vistkerfi sem er. Að skilja þetta kerfi er ekki aðeins mikilvægt til að rannsaka líffræði heldur einnig gagnlegt í landbúnaði, plönturækt og verndun líffræðilegs fjölbreytileika.
