二重受精は植物の例です。植物の二重受精

受精とは、2つの細胞が融合して新しい細胞が形成され、同じ属または種の別の生物が発生するプロセスです。開花植物とは何か、それがどのように起こるか、この記事を読んでください。

受精の本質

これは、女性と男性の2つの細胞の融合、および二倍体接合体の出現の結果として発生します。染色体の各ペアには、1つの父方の細胞と1つの母方の細胞が含まれています。受精プロセスの本質は、両親の遺伝物質を回復させ、組み合わせることです。彼らは父と母からの最も有用な資質を組み合わせるので、彼らの子孫はより実行可能になります。

受精-それは何ですか？

これは、核が結合した結果として卵子が発育する過程です。受精-それは何ですか？これは、異性間配偶子の融合とそれらの核の結合の結果として発生する不可逆的なプロセスです。この手順は2回行われません。

しかし、受精することなく女性の配偶子の助けを借りてのみ新しい世代を再生する植物があります。そのような生殖は処女と呼ばれます。同じ植物種でのこれらの2つの繁殖方法が交互になることは注目に値します。

顕花植物の二重受精

両方の始まりは配偶子と呼ばれます。さらに、雌は卵であり、雄は精子であり、種子植物では不動であり、胞子植物では運動性である。受精-それは何ですか？これは、精子と卵子の遺伝的特徴を含む接合体である特別な細胞の外観です。

卵に加えて別の特別な細胞が受精するため、彼らは二重と呼ばれる複雑な受精を持っています。精子の形成は花粉の粉粒で起こり、それらの成熟はおしべで、より正確には葯で行われます。卵母細胞の形成場所は、雌しべの卵巣にある胚珠です。卵子が精子で受精すると、胚珠から種子が発生し始めます。

顕花植物の受精を行うには、まず植物を受粉させる必要があります。つまり、花粉のダスト粒子が雌しべの柱頭に付着する必要があります。柱頭に入ると、卵巣の内部で成長し始め、花粉管が形成されます。同時に、ほこりの斑点で2つの精子が形成されます。彼らは静止していませんが、胚珠を貫通する花粉管に向かって動き始めます。ここでは、1つの細胞の分裂と伸長の結果として、胚嚢が形成されます。

これは、卵と遺伝情報の二重セットが集中している別のセルの場所に必要です。この後、花粉管は胚嚢に発芽し、一方の精子と卵子との融合によって接合子が形成され、もう一方は特殊な細胞と融合します。受精卵は受精卵から発生します。 2番目の融合は、成長中の胚の栄養に必要な栄養組織または胚乳を形成します。

各植物種の存在には何が必要ですか？

まず第一に、二倍体の染色体セットを復元し、その中でそれらのペアリングを復元する必要があります。
継承後の世代間の重要な連続性を確保します。
2つの親の遺伝的特性を1つの種類または属に結合します。

これはすべて遺伝レベルで行われます。受精が行われるためには、母性と父方の配偶子の成熟が同時に起こらなければなりません。

被子植物における受精

このプロセスは、19世紀後半にドイツの科学者ストラスバーガーによって最初に特徴付けられました。被子植物の受精は、異なる配偶子の2つの核の融合の結果として発生します。彼らの細胞質は受精に関与していません。受精自体は、精子が卵核と融合するときに発生します。

精子の起源は花粉粒または花粉管です。穀物は柱頭にぶつかると発芽し始めます。このプロセスの開始時間は、植物ごとに異なり、受精の時間も異なります。たとえば、ビートの花粉は2時間で発芽し、トウモロコシはすぐに発芽します。穀物の発芽の最初の兆候は、その体積の増加です。通常、1つの花粉粒が1つのチューブを形成します。しかし、いくつかの植物はこの規則に従わずにいくつかの管を形成し、そのうちの1つだけがその成長に達します。

精子がそれに沿って移動する花粉管は成長し、最終的に破裂します。その内容はすべて胚嚢内にあります。ここに侵入した精子の一つが卵子に導入され、一倍体核と融合します。受精-それは何ですか？それは、精子と卵子という2つの核の融合です。受精卵が分裂を開始し、2つの新しい細胞が生成されます。それらは4で割り切れます。したがって、植物の胚が発生する結果として、複数の分裂が発生します。

被子植物は、受精プロセスの後に、胚乳と呼ばれる追加の器官を発達させる能力を持っています。これは、胚の繁殖地に過ぎません。 2番目の精子と2倍体の核が融合すると、染色体の特定のセットが形成されます。そのうちの2つは母方起源で、1つは父方起源です。したがって、植物起源の生物の二重受精は、一方の精子が卵と融合し、もう一方の精子が中心にある細胞の核と融合したときに発生します。

被子植物の特徴的な特徴

さまざまな条件での成長への優れた適応性。
通常の種子発芽に必要な物質の供給を可能にする二重受精。
三倍体胚乳の存在。
雌しべの壁が卵巣を損傷から保護する、卵巣内の胚珠の形成。
卵巣からの被子植物の胎児の発達。
果物の中の種子を見つける。壁はその保護です。
花の存在は昆虫を可能にします。

記載されている特性により、それらは世界で支配的な地位を占めています。

被子植物の受精の特徴

これらの植物は二重受精をしているという事実から来ています。ユニークな機能は、xeniasと呼ばれる現象によって表されます。その意味は、花粉が胚乳の特性と特徴に直接影響を与えるという事実にあります。トウモロコシを例にとってみましょう。

黄色と白の種子が付いています。それらの色は胚乳の色合いに依存します。白粒トウモロコシの雌花が黄色粒種の花粉で受粉されるとき、胚乳の発達は白い粒の植物で起こりますが、その色はまだ黄色です。

顕花植物はどのような役割を果たしますか？

これらの植物は13,000属と250,000種を持っています。それらは世界中で広く使用されています。顕花植物は生物圏の重要な要素であり、有機物を生成し、二酸化炭素を結合し、酸素を放出します。これが放牧の食物連鎖の始まりです。開花植物の多くの種類が食物として人間によって使用されています。それらは住居を建てたり、さまざまな家庭用材料を作るために使用されます。

医学はそれらなしでは成り立たない。被子植物のある種は地球上で優勢であり、それらは植生カバーの形成と陸生植物の大部分の作成に決定的な役割を果たす。結局のところ、地球上の人間が生物種として存在する可能性を決定づけているのはこれらの植物です。

被子植物の有性生殖は花と関連しています。花、生殖器官、雄および雌の生殖細胞（配偶子）の成熟が起こり、その後それらが融合して娘生物の最初の細胞を形成します。

有性生殖と栄養の違い

性的および栄養的-被子植物の2つのタイプの繁殖。栄養生殖の間、栄養器官（葉、根、シュート）の再生により新しい生物が発生します。

花は栄養に属していませんが、生殖（ラテン-生殖-生殖）器官です。その中で、配偶子が融合すると、接合体が形成され、そこから新しい植物の胚がその後発生します。

配偶子

配偶子は、他のすべての細胞と大きな違いがあります。配偶子の核の染色体数は他の細胞の半分です。この染色体のセットは一倍体と呼ばれます。正常な体細胞の染色体のセットは二倍体と呼ばれます。

染色体には、生物の特性に関する遺伝情報が含まれています。娘の生物は男性の配偶子からの染色体の半分と女性からの同じ数を持っています。

おしべとめしべ

花粉は雄しべの上で発達します。花粉には、分裂して精子と呼ばれる2つのオスの配偶子を形成する生殖細胞が含まれています。

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女性の配偶子、または卵子は、付随する細胞と一緒に、雌ずいの卵巣内部の胚嚢の空洞に位置しています。

図： 1.胚嚢。

受粉

受粉は、雌しべの柱頭に花粉を移すプロセスであり、風、水、昆虫、その他の動物によって行われます。人は自分で意図的に手動で植物に受粉することができます。

雌しべの花粉は他の花から、または同じ花の雄しべから来る可能性があります。

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手受粉の助けを借りて、収量を増やし、多くの新しい植物品種を開発することができます。

図： 2.手動受粉。

二重受精

受粉後、精子は胚嚢に移動します。これは、花粉の非性細胞である花粉管を通して行われます。花粉管は卵子の方向に急速に（35 mm / h）成長し、精子も一緒に運ばれます。

精子にはさまざまな形があり、鞭毛はありません。花粉管が卵子に到達すると、1つの精子が卵子に接続し、もう1つは胚嚢の中心細胞に接続します。

その結果、被子植物の二重受精により、次の細胞が形成されます：

最初の精子+卵\u003d受精卵;
2番目の精子+中央細胞\u003d胚乳。

その後、受精卵は分裂して胚になります。胚乳は、胚の栄養源として機能します。一緒に、胚と胚乳が種子を形成します。

図： 3.二重受精のスキーム。

胚

被子植物の胚は、種子が発芽し始めるまで種子内で休眠している胚性娘生物です。受精卵のように胚の染色体のセットは二倍体です。

胚が付いた種子は熟し、栄養素は胚乳に蓄積します。雌しべの卵巣が成長し、果実に成長します。

何を学びましたか？

グレード6の被子植物の有性生殖の研究では、これらの植物の特徴を理解する必要があります。被子植物の主な特徴は花の存在です。配偶子が形成され、花の中で成長します。被子植物は種子によって繁殖します。種子は性的プロセスの結果として形成され、開花は二重受精で終わります。

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顕花植物の独特の特徴は二重受精です。

2つの精子が被子植物の卵巣に侵入し、そのうちの1つが卵子と融合して、二倍体胚が生じます。もう一方は中央の二倍体細胞に接続します。三倍体細胞が形成され、そこから胚乳が発生します-発生中の胚の栄養物質（図77）。すべての被子植物に特徴的なこのプロセスは、前世紀の終わりにS.G. ナバシンとは二重受精という名前を受け取りました。二重受精の重要性は、明らかに、受精後に栄養組織の活発な発達が保証されるという事実にあります。したがって、被子植物の胚珠は、将来の使用のために栄養素を貯蔵しないため、他の多くの植物、例えば裸子植物よりもはるかに速く発達します。

顕花植物は、生殖細胞の形成と受精のいくつかの特徴を持っています。それらの受精の前には、非常に減少した一倍体の世代、配偶体が形成されます。受精後、顕花植物の花粉の発芽は、穀物の膨張と花粉管の形成から始まります。花粉管は、細い場所で胞子を突き破ります-いわゆる開口部。花粉管の先端は、柱頭の組織や花粉管が埋め込まれている柱を柔らかくする特別な物質を分泌します。花粉管が成長するにつれて、栄養細胞の核と両方の精子がその中に移動します。ほとんどの場合、花粉管は胚珠のマイクロパイルを介してメガスポランギウム（nucellus）に浸透しますが、頻度は異なります。胚嚢に浸透すると、花粉管が破裂し、内容物が中に注がれます。精子の1つが卵子と融合し、二倍体接合体が形成され、胚が生まれます。 2番目の精子は、胚嚢の中心にある二次核と融合し、三倍体の核が形成され、その後、三倍体の胚乳に成長します。この全プロセスは二重受精と呼ばれます。それは、1898年に優れたロシアの細胞学者および発生学者S.G.ナバシンによって最初に記述されました。胚嚢の他の細胞、対掌体、およびシナジドは受精に関与せず、すぐに破壊されます。

二重受精の生物学的意味は非常に大きいです。かなり強力な一倍体胚乳が受精プロセスとは無関係に発達する裸子植物とは異なり、被子植物では、三倍体胚乳は受精の場合にのみ形成されます。非常に多くの世代を考慮すると、これはエネルギー資源の大幅な節約を実現します。胚乳の倍数性レベルが3nまで増加すると、胞子体の二倍体組織と比較して、明らかにこの倍数体組織の成長が促進されます。

配偶体の花粉管と胞子体の組織との相互作用は、化学物質によって制御される複雑なプロセスです。したがって、花粉を蒸留水ですすぐと、発芽する能力が失われることがわかりました。得られた溶液を濃縮して花粉を濃縮液で処理すると、再び一杯になります。発芽後、花粉管の成長は雌しべの組織によって制御されます。たとえば、綿では、管が卵子に成長するのに12〜18時間かかりますが、6時間後、花粉管がどの胚珠に向けられているかを確認できます。この胚珠では、特別な細胞の破壊-相乗効果が始まります。植物が管の成長を正しい方向に向ける方法、およびsynergidがそのアプローチについてどのように学習するかはまだわかっていません。

多くの場合、顕花植物では自家受粉が「禁止」されています。胞子体はその男性配偶体を「認識」し、受精に参加することを許可していません。花粉自体が雌しべの柱頭で成長しない場合もあります。ほとんどの場合、花粉管の成長は始まりますが、その後停止し、卵に到達しません。たとえば、C。ダーウィンは春のサクラソウで2つの形態の花を発見しました-長い円柱（長い柱と短い雄しべ）と短い円柱（短い柱、長いフィラメント）。短い円柱状の植物では、花粉はほぼ2倍大きく、柱頭乳頭の細胞は小さいです。これらの特性はすべて、密接に関連する遺伝子のグループによって制御されています。

受粉は、花粉をある形態から別の形態に移す場合にのみ有効です。それらの花粉を認識する責任があるのは、タンパク質と炭水化物の複合体である受容体分子です。柱頭組織で受容体分子を産生しない野生のキャベツ植物は自家受粉できることが示されている。通常の植物では、受容体は花が開く前日の柱頭に現れます。つぼみを開いて開花の2日前に花粉を当てると受精が起こりますが、開花の前日ならそうではありません。

興味深いことに、いくつかのケースでは、植物の花粉の自家不和合性は、動物の組織移植における不和合性と同様に、単一遺伝子の一連の複数の対立遺伝子によって決定されます。これらの対立遺伝子は文字Sで示され、集団内のそれらの数は数十または数百にも達することがあります。たとえば、卵母細胞を産生する植物の遺伝子型がs1s2で、花粉を産生する植物の遺伝子型がs2s3の場合、他家受粉の間に発芽するダスト粒子は50％だけです-s3対立遺伝子を運ぶもの。数十の対立遺伝子があるため、花粉のほとんどは他家受粉中に通常発芽し、自家受粉は完全に防止されます。

植物の二重受精は生物学的に非常に重要です。それは1898年にナバシンによって発見されました。次に、植物で二重受精がどのように起こるかをさらに詳しく考えてみましょう。

生物学的意義

二重受精プロセスは、栄養組織の活発な発達を促進します。この点で、胚珠は将来の使用のために物質を保存しません。これは、その急速な発展を説明しています。

二重受精スキーム

この現象は次のように簡単に説明できます。被子植物の二重受精は、2つの精子が卵巣に浸透することから成ります。 1つは卵と融合します。これは、二倍体胚の発生の始まりに貢献します。 2番目の精子は中央のセルに接続します。その結果、三倍体要素が形成されます。胚乳はこの細胞から出てきます。それは発生中の胚の栄養素です。

花粉管発達

被子植物における二重受精は、非常に減少した一倍体世代の形成後に始まります。それは配偶体によって表されます。顕花植物の二重受精は花粉の発芽を促進します。それは穀物の膨潤とそれに続く花粉管の形成から始まります。最も薄い部分で胞子を突破します。それは絞りと呼ばれます。花粉管の先端から特定の物質が放出されます。彼らは柱と柱頭の組織を柔らかくします。これにより、花粉管が入ります。成長して成長すると、栄養細胞からの精子と核の両方がその中に移動します。圧倒的多数の場合において、花粉管の核（巨胞子嚢）への浸透は、胚珠のマイクロパイルを介して起こります。これが別の方法で行われることは非常にまれです。胚嚢に浸透した後、花粉管は破裂します。その結果、その内容のすべてが内側に注がれます。顕花植物の二重受精は二倍体接合体の形成を続けます。これは最初の精子によって促進されます。 2番目の要素は、胚嚢の中央部にある二次核に接続します。形成された三倍体核は、その後胚乳に変換されます。

細胞形成：概要

顕花植物の二重受精のプロセスは、特別な性細胞によって行われます。それらの形成は2段階で行われます。最初の段階は胞子形成と呼ばれ、2番目の段階は造血です。男性細胞の形成の場合、これらの段階は小胞子形成および微小造血と呼ばれます。女性の性器要素が形成されると、接頭辞は「メガ」（または「マクロ」）に変わります。胞子形成は減数分裂に基づいています。これは一倍体要素を形成するプロセスです。減数分裂は、動物相の代表と同様に、有糸分裂による細胞増殖が先行します。

精子生産

男性生殖器要素の一次形成は、特別な葯組織で行われます。それは、大雑把と呼ばれています。その中で、有糸分裂の結果として、多数の要素の形成が起こります-花粉の母細胞。その後、減数分裂に入ります。 2つの減数分裂の結果、4つの一倍体小胞子が形成されます。しばらくの間、それらは並んで横たわり、四つ組を形成します。その後、それらは花粉に分解します-別の小胞子。形成された各要素は、外部（exine）と内部（intina）の2つのシェルで覆われ始めます。次に、次の段階が始まります-マイクロ配偶子形成。それは、順番に、2つの有糸分裂の連続した分裂から成ります。最初の後に、2つの細胞が形成されます：生成と栄養。その後、最初のものは別の部門を通過します。その結果、精子細胞という2つの男性細胞が形成されます。

大胞子形成と大胞子形成

胚珠の組織では、1つまたはいくつかの大胞子要素が分離し始めます。彼らは活発に成長し始めます。この活動のために、それらは胚珠のそれらを囲む残りの細胞よりもはるかに大きくなります。各大要要素は、有糸分裂を1、2回以上繰り返します。場合によっては、細胞はすぐに母細胞に変形することができます。減数分裂はその中で起こります。その結果、4つの一倍体細胞が形成されます。原則として、それらの最大のものは発生し始め、胚嚢に変わります。残りの3つは徐々に縮退します。この段階で、大胞子形成が終了し、大赤血球形成が始まります。その過程で、有糸分裂が発生します（被子植物のほとんどに3つあります）。細胞質分裂は有糸分裂を伴わない。 3つの分裂の結果として、8つの核を持つ胚嚢が形成されます。それらはその後、独立した細胞に分離する。これらの要素は、胚嚢に沿って特定の方法で分布しています。分離された細胞の1つは、実際には卵であり、他の2つ-シナジドと一緒に、マイクロパイルで発生し、そこに精子が浸透します。シナジーはこのプロセスで非常に重要な役割を果たします。それらは花粉管の膜を溶かすのを助ける酵素を含んでいます。胚嚢の反対側には、他に3つの細胞があります。それらは対掌体と呼ばれます。これらの要素の助けを借りて、栄養素は胚珠から胚嚢に移されます。残りの2つのセルは中央部分にあります。彼らはしばしば合併する。それらの接続の結果として、二倍体の中央細胞が形成されます。二重受精が発生し、精子が卵巣に浸透すると、前述のように、そのうちの1つが卵子と融合します。

花粉管の特徴

二重受精は、胞子体の組織との相互作用を伴います。それはかなり具体的です。このプロセスは、化合物の活動によって規制されています。花粉は蒸留水で洗われると発芽する能力を失うことが確立されています。得られた溶液を濃縮して処理すると、再び完成します。発芽後の花粉管の発達は、雌しべの組織によって制御されています。たとえば、綿植物では、卵細胞への成長には約12〜18時間かかります。しかし、6時間後、花粉管がどの胚珠に向けられるかを決定することはかなり可能です。相乗効果の破壊がその中で始まるので、これは理解できます。現在のところ、植物がどのようにして管の発達を正しい方向に向けることができ、相乗効果がどのようにアプローチについて学ぶのかは確立されていません。

自家受粉の「禁止」

顕花植物でよく見られます。この現象には独自の特徴があります。自家受粉の「禁止」は、胞子体がそれ自身の男性の血球を「識別」し、彼が受精に参加することを許可しないという事実に現れています。また、雌しべの柱頭にはそれ自身の花粉の発芽が起こらない場合もある。ただし、原則として、チューブの成長はまだ始まりますが、その後停止します。その結果、花粉は卵に到達せず、結果として二重受精は起こりません。この現象はダーウィンによって指摘されました。それで、彼は春のサクラソウで2つの形の花を見つけました。それらのいくつかは短い雄しべで長い茎がありました。その他は短い列です。彼らは長い糸状の糸を持っていた。短い円柱状の植物は、大きな花粉によって区別されます（他のものの2倍）。さらに、柱頭乳頭の細胞は小さいです。これらの特性は、密接に絡み合った遺伝子のグループによって制御されます。

受容体

二重受精は、花粉がある形態から別の形態に移るときに効果的です。特別な受容体分子は、それら自身の要素を認識する責任があります。それらは炭水化物とタンパク質の複合化合物です。柱頭組織でこれらの受容体分子を産生しない野生のキャベツの形態は、自家受粉が可能であることが確立されている。通常の植物では、炭水化物-タンパク質化合物は、花が開く前日に現れます。つぼみを開けて開花の2日前に自分の花粉で処理すると、二重受精が起こります。これがオープニングの前日に行われた場合、それは行われません。

対立遺伝子

いくつかのケースでは、植物の花粉の「自家不和合性」が1つの遺伝子の一連の複数の要素によって確立されることは注目に値します。この現象は、動物の移植における非互換性に似ています。そのような対立遺伝子は文字Sで示されます。これらの要素の数は数十または数百に達する場合があります。たとえば、卵を生産する植物の遺伝子型がs1s2であり、花粉を生産する植物がs2s3である場合、他家受粉では、発芽はダスト粒子の50％でのみ認められます。これらは、s3対立遺伝子を運ぶものです。数十の要素がある場合、自家受粉が完全に防止されている間、花粉のほとんどは他家受粉中に正常に発芽します。

最後に

被子植物である受精に関係なく、かなり強力な一倍体胚乳の発達を特徴とする裸子植物とは異なり、被子植物では、この単一の場合にのみ組織が形成されます。非常に多くの世代を考慮すると、このようにして大幅なエネルギー節約が達成されます。胚乳の倍数性の程度の増加は、おそらく、胞子体の二倍体層と比較してより速い組織成長を促進します。

ババエバ・クセニア

花植物の二重受精

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