Fyziologické delenie spôsobov rozmnožovania rastlín na nepohlavné a pohlavné je základom pochopenia ich životných cyklov. Rodozmena (metagenéza) predstavuje životný cyklus charakterizovaný striedaním dvoch geneticky odlišných generácií. Fúziou haploidných gamét vzniká diploídna zygota, čím sa cyklus neustále opakuje a generácie sa striedajú.
Gametofyt a sporofyt: dve základné generácie
Gametofyt (pohlavná generácia) - tvoria ho bunky s jedným súborom chromozómov (haploidný počet, n). Vzniká mitotickým delením zo spóry. Neskôr vytvára pohlavné orgány (gametangiá), ktoré mitózou produkujú pohlavné bunky (gaméty): plemenníčky (anterídiá) tvoria samčie gaméty (často bičíkaté spermatozoidy vyžadujúce vodu) a zárodočníky (archegóniá) tvoria samičiu bunku (oosféra).
Sporofyt (nepohlavná generácia) - disponuje homologickými chromozómami (diploidný počet, 2n). Vzniká mitotickým delením zygoty. Prechod rastlín na súš znamenal evolučný tlak na ochranu citlivých fáz. Vývoj smeroval k posilneniu diploidného sporofytu a redukcii haploidného gametofytu. Prvé suchozemské rastliny, ako ryniorasty, mali ešte primitívnejšiu rovnakotvarú rodozmenu. Výraznou evolučnou výnimkou sú machorasty (Bryophyta). Dominuje u nich haploidný gametofyt (zelený mach). Sporofyt (stopka s výtrusnicou) je fyziologicky úplne závislý od gametofytu. U cievnatých výtrusných rastlín už dominuje mohutný diploidný sporofyt; ich drobný gametofyt (prvorast) je síce zredukovaný, ale žije nezávislým životom. Pri semenných rastlinách je gametofyt extrémne zredukovaný a trvalo ukrytý v materskom sporofyte.
Vedeli ste, že samičí gametofyt krytosemenných rastlín je zredukovaný len na 7 buniek (zárodočný vak) a samčí gametofyt dokonca len na 2-3 bunky (peľové zrno). Nepohlavné (vegetatívne) rozmnožovanie vyžaduje len jeden materský organizmus. Bunkové delenia prebiehajú výlučne mitózou, vďaka čomu vznikajú geneticky identické klony. Je to energeticky výhodná stratégia na rýchlu kolonizáciu stabilného prostredia bez závislosti od opeľovačov.
Nepohlavné rozmnožovanie a jeho význam
Nepohlavné rozmnožovanie je kľúčové pre druhy s poruchami meiózy, napríklad pri zmnožení chromozómových sád (polyploidia). Jednoduchšie organizmy využívajú na množenie základné fyziologické formy: bunkové delenie, fragmentácia stielky, výtrusy. Dochádza tak k tvorbe geneticky identických klonov bez účasti pohlavných buniek.
Vyššie machorasty (Bryophyta) majú zložitejšie stratégie na nepohlavné šírenie. U vyšších rastlín sa vegetatívne rozmnožovanie vyvinulo do špecializovaných orgánov vzniknutých premenou stonky, koreňa či listov: rozmnožovacia cibuľka, podzemok (rizóm), podzemková hľuza, stonková hľuza, poplaz (stolón).
- Rozmnožovacia cibuľka - ľaliovité (napr. tulipán, cesnak).
- Podzemok (rizóm) - paprade, liečivý kostihoj, burinný pýr.
- Podzemková hľuza - zemiak (očká = pazušné púčiky).
- Stonková hľuza - kaleráb; koreňová hľuza podobný mechanizmus (reďkova).
- Poplaz (stolón) - jahoda.
- Listy - môžu byť tiež základom nepohlavného rozmnožovania.
Pri pohlavnom rozmnožovaní nastáva splynutie genetického materiálu dvoch jedincov, čím vzniká nová rastlina zo zygoty. Po oplodnení vajíčka vzniká semeno chránené osemením. Proces dvojitého oplodnenia je unikátnym prvkom krytosemenných rastlín: jedna spermácia splynie s oosférou a druhá s centrálnou bunkou, čím vzniká endosperm vyživujúci embryo.
Pohlavné rozmnožovanie a jeho detaily
Peľové zrná (samčí gametofyt) vznikajú v peľniciach. Ich povrch chráni exina a vnútorná intina. Zrelé peľové zrno tvorí vegetívnu bunku a dve spermatické bunky. Zárodočný miešok (samičí gametofyt) sa vyvíja vo vajíčku semenníka. Prenos peľu na bliznu označujeme ako opelenie. Podľa pôvodu peľu rozlišujeme samoopelenie (autogamiu) a cudzoopelenie (alogamiu). Rastliny sa samoopeleniu bránia autoinkompatibilitou alebo časovým nesúladom dozrievania orgánov.
Prvosienka jarná predstavuje priestorovo-dinamiký mechanizmus pre podporu cudzoopelenia: jednotlivé rastliny môžu mať kvety s rozdielnymi čnelkami a tyčinkami, čo núti hmyz prenášať peľ medzi rôznymi jedincami. Pri správnom peľu dochádza k aktivácii klíčenia stimulovaného vápnikom, bórom a fytohormónmi.
Dvojité oplodnenie je pre krytosemenné rastliny kľúčovým procesom: po vniknutí peľovej trubice do vajíčka prebiehajú dve splynutia: 1) spermácia s oosférou - vznik diploidnej zygoty; 2) spermácia s centrálnou bunkou - vznik triploidného endospermu, ktorý vyživuje embryo. Z oplodneného vajíčka sa vyvíja semeno chránené testa. Pre úspešný vývin a klíčenie v semene sa koncentrujú živiny a fosfor.
Semeno po dozretí stratí veľkú časť vody a vstúpi do dormancie, čo predstavuje ochranný stav. Vzácne môže semeno vzniknúť aj bez oplodnenia (apomixia). V zoológii sa vývin z neoplodneného vajíčka nazýva partenogenéza, no v botanike ide o klonálne semeno.
Ontogenetický vývin a klíčenie
Ontogenéza začína zygotou a zahŕňa tri základné fázy: vegetatívnu (koreň, stonka, listy), reprodukčnú (kvitnutie a tvorba plodov) a dormanciu. Rastliny majú meristémy, ktoré umožňujú rast neustáleho charakteru. Meristém ostáva na vrcholoch koreňov a stoniek, preto rastie celý život. Diferenciácia vedie k tvorbe rôznych tkanív a orgánov a totipotencia buniek umožňuje regeneráciu a vznik nových rastlín z akejkoľvek bunky.
Rast rastlín je regulovaný hormónmi rastlín: auxínmi, giberelínmi a cytokinínmi. Tieto látky sa označujú tiež ako rastové látky. Okrem toho existujú látky stimulátory rastu, inhibítory, ktoré regulujú rast a vývin. Vitálne faktory zahŕňajú teplo, svetlo a vodu, ktoré ovplyvňujú tempo a kvalitu rastu.
Vnútorné a vonkajšie činitele rastu
Medzi vnútorné činitele patria rastové stimulátory (fytohormóny) a inhibítory. Auxíny pôsobia na rôznych miestach v rastline - podporujú klíčenie semena, zakoreňovanie, rast bočných koreňov a obmedzujú rast bočných púčikov. Inhibítory ako kyselina abscisová obmedňujú delenie buniek a rast púčikov. Etylén a herbicídy predstavujú vonkajšie vplyvy, ktoré môžu znižovať alebo meniť rast. Vonkajšie faktory ako teplo a svetlo určujú teplotné optimá a fotobiologické javy, napríklad etioluáciu a fotoperiodizmus.
Hydroponické pestovanie rastlín
Hydropónia je pestovanie rastlín bez pôdy v živnom roztoku. Korene môžu byť ponorené (hydroponia) alebo v substráte (hydrokultúra). Väčšina izbových rastlín a zeleniny (rajčiny, uhorky) sa dá pestovať hydroponicky. Substrátom býva keramzit a systém zabezpečuje cirkuláciu roztoku, jeho filtrovanie, dopĺňanie živín, úpravu pH a teplotu. Početné hnojivá sa používajú na uzavretých systémoch alebo pri špecifických potrebách. Hydropónia zvyšuje rýchlosť rastu a znižuje chorobnosť; je vhodná aj pre alergikov. Všetky typy rastlín môžu v istom štádiu rásť v hydropónii aj v pôde.
Hydroponické techniky sú známe už od starovekého Egypta a dnes môžu zahŕňať rôzne formy: tenká vrstva roztoku, minerálna vlhká pôda alebo plná recirkulácia s dopĺňaním živín. Systematické zálievky a správne pH sú kľúčové pre úspešný rast v hydroponii.
Praktické prepojenie teórie s očnými poznámkami
V tejto práci som opísal mnoho procesov rastlín, objasnil zásady hydroponického pestovania, faktory vplývajúce na rastliny a naučil som sa viac o fázach rastu a vývine. Zvláštnu pozornosť som venoval aj látkam, ktoré zabraňujú alebo podporujú rast, ako aj tomu, ako sa rast a vývoj riadi nutričnými a hormonálnymi mechanizmami.
tags: #oplodnenie #a #vyvin #novej #rastliny #obrazok