Analýza rysů generativní reprodukce krytosemenných rostlin není možná bez objasnění morfologické povahy květiny – jakési „vizitky“ těchto rostlin.
Podle nejrozšířenější a nejodůvodněnější strobilární, neboli evanthové hypotézy, je květ upravený zkrácený výtrusný výhon, původně připomínající šišku nahosemenné. V procesu modifikace se megasporofyly proměnily v plodolisty a mikrosporofyly v tyčinky, což mnozí badatelé spojují s adaptací krytosemenných rostlin na opylování hmyzem. Podle této hypotézy jsou nejstarší čeledi Magnoliaceae, Ranunculaceae atd. Podle jiné hypotézy, zvané pseudoantické, je květ modifikované květenství skládající se z malých květů různého pohlaví, které prošly redukcí, sbližováním a splynutím. Podle této hypotézy jsou nejstarší čeledí s dvoudomými, nenápadnými květy vrby, kasuarinovité atd. Tyto hypotézy, založené na myšlence tvorby květů z listových výhonků, jsou v kontrastu s různými hypotézami o telomech, podle kterých všechny části květu mohou být odvozeny z telomů, tj. válcovité výhonové struktury charakteristické pro nosorožce. Většina botaniků se drží listové teorie (z latinského folium – list), vyjádřené Goethem (1790), podle níž jsou všechny prvky květiny modifikované listy.
DEFINICE
Květ je zkrácený, modifikovaný výtrusný výhon, s omezeným růstem a zkrácenou osou (zásobník), nesoucí struktury podobné listům: sterilní – tvořící okvětí a plodné – plodolisty a tyčinky. Květina je speciálně určena k rozmnožování (opylení, oplození, tvorba semen a plodů). Jako každý výhon se vyvíjí z pupenu.
KVĚTINOVÉ FUNKCE
tvorba gamet a spor;
oplodnění;
tvorba embryí;
tvorba plodů se semeny;
fotosyntéza;
pocení;
ochrana generativní sféry
MORFOLOGIE
Některé rostliny mají pouze jeden květ, jehož velikost se u různých druhů velmi liší: od několika mm u okřehku po 1 m v průměru u tropického parazita Rafflesia Arnold.
Podle polohy na letorostu může být květ vrcholový (je-li na konci hlavní osy) nebo axilární (pokud se nachází v paždí krycího listu).
Květina se skládá z několika částí. Stopka spojuje květ se stonkem. Může mít malé listy zvané listeny. Nádobka – rozšířená, zkrácená horní část stopky, ke které jsou připojeny všechny ostatní části květu. Lístky tvoří vnější část periantu – kalich. Okvětní lístky tvoří vnitřní část okvětí – korunku. Je to květ s dvojitým okvětím (někdy u květů není dělení okvětí na kalich a korunu, v tomto případě se okvětí nazývá jednoduchý). Sbírka tyčinek (mikrosporofyly) tvoří androecium. Kolekce plodolistů (megasporofylů) tvoří gynoecium, které se nachází ve středu květu. Stopka a schránka jsou upraveným stonkem výhonku a sepaly, okvětní lístky, okvětní lístky, tyčinky a plodolisty srostlé do pestíku jsou upravené listy výhonku.
U některých rostlinných druhů není stopka, květ sedí přímo na stonku a nazývá se přisedlý. Nádoba může mít různý tvar – plochá (slunečnice), vypouklá (pryskyřníky), velmi protáhlá (magnólie), konkávní (šípky), kuželovitá (maliny) atd.
Části květu (členy periantu, tyčinky, pestíky) mohou být umístěny na nádobě ve spirále (spirálové uspořádání)
Části květu (členy periantu, tyčinky, pestíky) mohou být uspořádány na nádobě do kruhu (kruhové nebo cyklické uspořádání)
Někdy je uspořádání smíšené: části periantu jsou uspořádány do kruhu a tyčinky a pestíky jsou uspořádány do spirály.
Kalich je přepážkový nebo sfenofolátový, podle toho, zda jsou kališní lístky volné nebo srostlé. Kalich je obvykle zelený, ale může mít i jiné barvy. Lístky mají různé tvary (kopinaté, subulátní, trojúhelníkové atd.) Pokud tvar a velikost lístků květu nejsou stejné, pak se kalich nazývá nepravidelný, pokud je stejný – pravidelný.
Pohár plní následující funkce:
1) chrání vnitřní části květu, dokud se pupen neotevře.
2) proces fotosyntézy probíhá v zelených sepalech.
Koruna se skládá z volných nebo srostlých okvětních lístků a podle toho se nazývá odděleně okvětní nebo sfenoletal. Bývá pestře zbarvený. Okvětní lístky mohou mít různé tvary.
perianth, skládající se z výrazného kalichu a koruny, tzv dvojnásobek (nebo komplexní).
Perianth sestávající z identických letáků se nazývá jednoduchý. Pestrobarevný jednoduchý periant se nazývá corolla a zelený se nazývá kalich. Některé druhy rostlin nemají okvětí a květy se nazývají lysé.
V každé mikrospore umístěné uvnitř prašníku se jádro dělí a tvoří dvě jádra: vegetativní a generativní. Tím začíná vývoj samčího gametofytu a mikrospory se mění v pyl. Následně se z generativní buňky vytvoří dvě spermie, což jsou samčí gamety. Zralá pylová zrna mají u různých druhů různé tvary: kulovité, eliptické atd. Jsou pokryty dvěma mušlemi. Vnější tlustá se nazývá exine, vnitřní měkká se nazývá intina. Na exinu se u různých druhů tvoří různé výběžky, trny a tuberkuly.
Soubor plodolistů (megasporofylů) jednoho květu se nazývá – gynoecium .
Každý pestík je tvořen jedním nebo více volnými nebo srostlými plodolisty (megasporofyly). Ve vaječníku se tvoří jedna nebo více dutin nazývaných hnízda, ve kterých se vyvíjejí vajíčka (megasporangia), ze kterých se po oplodnění vyvinou semena. Počet stylů, laloků stigmat a hnízd vaječníků může naznačovat počet plodolistů tvořících pestík. Místo, kde je vajíčko připojeno k vaječníku, se nazývá placenta (nebo placenta).
Palička se dělí na stigma (svrchní část je vyrobena ze speciální tkaniny, slouží k zachycení pylu), sloupec и vaječníku (spodní rozšířená část, ve které dozrávají samičí gamety – vajíčka). Pokud v pestíku není žádný styl a stigma se nachází na vaječníku, pak se nazývá sedavý. Vyvíjí se z pestíku květu plod с semen. Pestík plní ochrannou funkci tím, že vytváří vlhkou komoru pro vajíčko. Stigma vybírá, vybírá a stimuluje pyl, který na něj dopadne, aby vyklíčil.
Kromě dvoupohlavných květů, o kterých jsme uvažovali, se v přírodě vyskytují i květy dvoudomé a dokonce i nepohlavné.
V závislosti na poloze se rozlišuje horní vaječník, když jsou části květu umístěny pod ním (hrozny, třešně, švestky); nižší, kdy jsou části květu umístěny nad plodnicí, obvykle srostlé s jeho stěnami (sněženka, opuncie).
Dodatečné ochrany vajíček před poškozením lze dosáhnout také tím, že jsou umístěny na dně víceméně konkávního hypanthium – rozšířená schránka, se kterou obvykle srůstají základy okvětních lístků a tyčinek. Vyskytuje se u květů se středním vaječníkem (například šípky, jahody).
Jasný popis struktury květiny je dán květinovým vzorcem. Vzorec odráží strukturu květiny pomocí písmen a číslic.
Květinový vzorec je následující:
Jednoduchý periant se označuje latinským písmenem – P, kalich – K, soubor tyčinek jednoho květu – A, soubor plodolistů jednoho květu – G. Správná květina je označena hvězdičkou – *, špatná – šipkou. Každé písmeno má vpravo dole číslo udávající počet členů v daném kruhu květiny. Pokud je členů více než 12, vložte znak nekonečna – oo. Pokud se tyto části květiny nenacházejí v jednom, ale ve dvou kruzích, pak se na znak člena umístí dvě čísla spojená znakem „+“. Když některé části květiny rostou společně, je číslo udávající jejich počet uzavřeno v závorce (5). Horní plodnice je označena čárou pod číslem udávajícím počet plodolistů; dolní vaječník je označen čárou nad číslem.
Jednopohlavné samčí (tyčinkové) květy jsou označeny symbolem – ; samice (pistil) – ; o amfipodech – známý.
PŘÍKLAD:
Květinové složení okurky:
receptura oboupohlavného třešňového květu:
Diagram odráží strukturu květiny prostřednictvím kresby – projekce částí květiny na rovinu (plán květiny nebo její průřez):
Květinový diagram je nakreslen následovně. Příčný řez květinou je znázorněn ve formě projekce všech jejích částí na vodorovnou rovinu. Srostlé členy libovolné části květu ve schématu jsou spojeny tečkovanou čarou nebo plnou tenkou čarou. Diagram ukazuje nejen počet částí květů, ale také jejich vzájemné polohy.
ANATOMIE
TVORBA PYLU
Z diploidních mateřských buněk pylu (mikrosporocytů), umístěných v prašníku tyčinky, vznikají v důsledku meiózy čtyři haploidní buňky (tetrada mikrospor), zpočátku mající společný polysacharidový obal, který se však rychle rozpouští. Volné mikrospory vakuolují a výrazně se zvětšují. V každé mikrospore se jádro rozdělí a vytvoří dvě jádra: vegetativní (sifonogenní) a generativní (spermatogenní).
Takto vzniklé dvoubuněčné samčí gametofyty – pylová zrna – tvoří vnější hustou schránku s výrůstky (výběžky, trny, hrbolky) – exiny a vnitřní elastickou schránku – intina. Zralý pyl různých druhů má různé tvary: kulovitý, eliptický atd.
TVORBA embryonálních vaků
Zralé vajíčko (ovule) kvetoucí rostliny se skládá z nažky, obvykle dvou integumentů (integuments) a centrální části –megasporangia (nucellus). Krytky na vrcholu vajíčka tvoří úzký kanálek nazývaný pylový kanálek (neboli mikropyle).
Embryonální vak vzniká následovně. Jedna z buněk vajíčka, která se nachází ve vaječníku pestíku, prochází redukčním dělením (meiózou) a tvoří 4 haploidní buňky –
Vzniká 8 haploidních buněk, z nichž jedna je vajíčko, zbytek se podílí na strukturní organizaci zárodečného vaku.
Ve zralém zárodečném vaku je tedy pouze jedno jádro ženské gamety – vajíčko, dvě jeho doprovodné buňky (synergidy), dvě polární jádra, tři antipody (jádra na pólu zárodečného vaku naproti vajíčku). V určité fázi se polární jádra spojí a vytvoří diploidní centrální (sekundární) jádro zárodečného vaku.
V krytosemenných rostlinách není žádné samičí gametangium (archegonium)!
PROCES DVOJITÉHO HNOJENÍ
Když je zárodečný váček zralý, objeví se na bliznu pestíku malá lepkavá kapka, která usnadňuje zachycení a klíčení pylu.
Pylové zrno, dopadající na bliznu pestíku, začíná klíčit a vytváří pylové láčky. Na tvorbě pylové láčky se podílí sifonogenní (vegetativní) buňka. V tomto okamžiku se jádro spermatogenní (generativní) buňky dělí a tvoří dvě spermie, které proudí do pylové láčky.
Během sexuálního procesu tedy dochází k dvojitému oplodnění – proces charakteristický pouze pro kvetoucí rostliny, který objevil ruský botanik S.G. Navashin v roce 1889. Navíc po průniku dvou spermií samčího gametofytu do zárodečného vaku je oplodněno nejen vajíčko, ale i centrální jádro zárodečného vaku. Dvojité oplodnění podporuje rychlý vývoj nutriční tkáně embrya, což urychluje celý proces tvorby semen.
S růstem embrya roste i okolní obal vajíčka, ze kterého se tvoří obal semena. Stěna vaječníku, ležící mimo obal semene, také roste a tvoří plod. Obal semene a plod chrání semeno a představují příspěvek rodiče k ochraně jeho potomstva. Mateřská rostlina jí dává živiny, které jsou uloženy v endospermu. Embryo se vyvíjí jen do určité fáze, pak se jeho růst zastaví, aby se později obnovil, až semínko vyklíčí.
HYBRIDGE
Opylení je přenos pylu z tyčinek na bliznu. Pyl se nemůže aktivně pohybovat, takže rostliny jsou v tomto případě závislé na vnějších faktorech. |
Existuje několik způsobů opylení:
Umělé opylení se využívá především pro šlechtění nových odrůd. V tomto případě člověk sám přenáší pyl z tyčinek na pestíky květů.
Samosprašování je přenos pylu z tyčinek na bliznu téhož květu. Samospylení je možné pouze u oboupohlavných květů a obvykle se vyskytuje ještě v poupatech, takže při otevření květu je blizna již opylována vlastním pylem. Může být náhodný nebo pravidelný.
Křížové opylení je přenos pylu z tyčinek jedné květiny na bliznu jiné květiny. Tento způsob opylení je charakteristický pro 90 % rostlin. To zajišťuje výměnu genů, udržuje vysokou úroveň heterozygotnosti populací, určuje jednotu a celistvost druhu a vytváří široké pole působnosti pro přirozený výběr.
Křížové opylení obvykle produkuje odolnější potomstvo, protože Získáním otcovských a mateřských vlastností se rostliny stávají životaschopnějšími a odolnějšími. V procesu evoluce si rostliny vyvinuly způsoby, jak zabránit samoopylení. Mezi ně patří především unisexualita květu, u které je možné pouze křížové opylení (konopí, osika, líska atd.). U rostlin s oboupohlavnými květy může pyl a blizna pestíku dozrát v různou dobu, což také vylučuje samosprašnost (například většina hvězdnicových). Rozšířená je i vlastní nesnášenlivost, kdy při samosprašování nevyklíčí pyl na bliznu vlastního květu (petrklíče). V případech, kdy ke křížení nedošlo, však samoopylení často slouží jako záložní metoda opylení.
Opylovači rostlin mohou být četný hmyz (včely, vosy, čmeláci, mouchy, motýli, brouci) a obratlovci (ptáci, netopýři, někteří hlodavci). Rostliny vytvořily asociace se zvířaty před miliony let, aby zajistily opylení.
Aby tento proces usnadnili, začali všemi možnými způsoby přitahovat pozornost opylovače potravou a odpovídajícími atraktivními atraktanty, ovlivňujícími vidění, tvar, barvu; dávání signálů pomocí vůní; lákavé zdroji potravy ve formě nektaru, vosku nebo samotného pylu; podávání léků, někdy léků, které upravují chování zvířete; vytváření struktur, které mohou napodobovat chování při páření; vydávání produktů, které může opylovač použít jako feromony atd.
Rostliny se zároveň postaraly o způsoby, jak vajíčka uchovat, o bezpečnost pylu a nektaru před lupiči a rozdávají je pouze ve formě odměny za skutečnou práci při opylení. A odměna za to stojí, posuďte sami, protože nektar obsahuje až 75 % cukru, aminokyselin, lipidů a minerálních látek; pyl obsahuje 30 % bílkovin, 7 % škrobu, 10 % cukru, 9 % minerálních látek, vitamíny; vysoce kalorické oleje a vosky.
Větrné rostliny mají nenápadné květy bez zápachu. Jejich periant je špatně vyvinutý nebo chybí. Pyl se produkuje ve velkém množství, je malý a snadno se přenáší větrem na velké vzdálenosti, aby bylo zajištěno vysoké přežití druhu. Obvykle jsou takové rostliny brzy kvetoucí a tvoří poměrně husté trsy (mnoho bylin, keřů, jehličnanů).
Sekce: SPOLEČNOST viz další přednáška.