معلومة

كيف يمكن للنبات أحادي الصيغة الصبغية أن يكون ثنائي الجنس؟


بحسب ويكيبيديا:

الانقسام الاختزالي هو نوع متخصص من انقسام الخلايا يقلل من عدد الكروموسوم بمقدار النصف. تحدث هذه العملية في جميع حقيقيات النوى أحادية الخلية ومتعددة الخلايا التي تتكاثر جنسيًا ، بما في ذلك الحيوانات والنباتات والفطريات نظرًا لأن عدد الكروموسومات ينخفض ​​إلى النصف خلال الانقسام الاختزالي ، يمكن أن تندمج الأمشاج (أي الإخصاب) لتشكيل زيجوت ثنائي الصبغة يحتوي على نسختين من كل كروموسوم ، واحد من كل والد.

لذلك فهذا يعني أن جسم النبات أحادي الصيغة الصبغية سوف ينتج إما عضوًا جنسيًا ذكوريًا أو عضوًا جنسيًا أنثويًا ينتج الأمشاج لتكوين الزيجوت وبالتالي إكمال تناوب التوليد. نحن نعلم أيضًا أن شارا نبات أحادي يمكن أن يكون ثنائي المسكن ، مما يعني أن جسم النبات أحادي الصبغة ينتج كلاً من antheridia و archegonia التي تنتج الأمشاج عن طريق الانقسام. بالنسبة إلى سؤالي ، "كيف يمكن لمنتج من الانزعاج قبل الإخصاب أن يكون ثنائي الجنس؟" هل هذا يعني أن قسم التخفيض ليس مسؤولاً عن التمايز بين الجنسين؟ إذا كانت الإجابة بنعم ، فما هو المسؤول عن التمايز الجنسي في نباتات مثل الشارا حيث ينتج الفرداني الأمشاج؟ الشرح سيكون موضع تقدير


لا يحدد الانقسام الاختزالي الشكل الجنسي. تستخدم حقيقيات النوى الانقسام الاختزالي والتخصيب لإعادة اتحاد الجينات لتشكيل تركيبات جديدة. ينتج الانقسام الاختزالي خلايا أحادية الصيغة الصبغية من الخلايا ثنائية الصبغيات ، لكن هذا ليس له علاقة كبيرة بالأشكال الجنسية المعنية.

في حالة جنس الطحالب شارا، دورة حياة الكائن الحي أحادية الصيغة الصبغية بالكامل باستثناء البيضة الملقحة أحادية الخلية التي تشكلت أثناء الإخصاب ؛ وهذا ما يسمى بدورة الحياة الفردية. كونك أحادي العدد لا يتطلب أن يكون الكائن الحي من جنس واحد (أو أي جنس) ، لذلك لا توجد صعوبة في أن تكون أحاديًا وأن يكون لديك بنى ذكورية وأنثوية على كائن حي واحد. السبب في وجود نوعين من الأمشاج ، الحيوانات المنوية والبويضات ، هو أمر عملي ببساطة: الوظيفة المتخصصة للحيوانات المنوية هي الانتقال إلى مشيج آخر ، ووظيفة البويضات هي توفير أقصى قدر من التغذية للزيجوت في المستقبل (مما يعني حجم أكبر وبالتالي تقييد الحركة).


تحير تكاثر النبات عن طريق الحث الفردي للابتكارات في تربية النبات

إن خلط جينومات الأم والأب في الأجنة ليس مسؤولاً فقط عن النجاح التطوري للتكاثر الجنسي ، ولكنه أيضًا حجر الزاوية في تربية النباتات. ومع ذلك ، بمجرد الحصول على مزيج جيني مثير للاهتمام ، فإن المزيد من الخلط الجيني يمثل مشكلة. لإصلاح المعلومات الجينية بسرعة ، يمكن إنتاج نباتات أحادية الصيغة الصبغية: يُسمح للأجنة أحادية الصيغة الصبغية التي تمتلك المعلومات الجينية فقط من أحد الوالدين بالتطور ، ومضاعفة الكروموسوم تولد نباتات متماثلة اللواقح تمامًا. يعتمد المسار القوي لإنتاج أحاديات الصبغيات المضاعفة على خطوط محفز أحادية الصيغة الصبغية. سيؤدي التقاطع البسيط بين خط المحفز أحادي الصبغة والخط الذي يحتوي على تركيبات الجينات التي سيتم إصلاحها إلى تطوير الجنين أحادي الصيغة الصبغية. ومع ذلك ، فإن الآلية الدقيقة وراء الاستقراء أحادي الصبغية تظل لغزًا دائمًا. الاكتشافات الحديثة للعوامل الجزيئية التي أدت إلى الحث الفردي في محصول الذرة والنموذج نبات الأرابيدوبسيس thaliana تحديد دور أساسي للعمليات المتعلقة بتطوير الأمشاج وتفاعلات الأمشاج واستقرار الجينوم. مكّنت هذه النتائج من ترجمة قدرة الحث الفردية إلى محاصيل أخرى بالإضافة إلى استخدام خطوط محفز أحادية الصيغة الصبغية لتوصيل آلية تحرير الجينوم إلى أنواع مختلفة من المحاصيل. هذه التطورات الأخيرة لا تبشر فقط بالأجيال القادمة من استراتيجيات تربية النباتات ، ولكنها توفر أيضًا نظرة أعمق حول الأسس الأساسية للتكاثر الجنسي في النباتات.


طرق إنتاج Haploid

هناك طريقتان لإنتاج نباتات أحادية الصيغة الصبغية. هم: (1) في فيفو و 2) في المختبر. إن عملية التكوُّن العذري أو التوالد العذري هي المسؤولة عن إنتاج الفردانيات الطبيعية العفوية. يتم اتباع العديد من التقنيات من خلال طرق في الجسم الحي وفي المختبر لإنتاج أحادي الصيغة الصبغية. التقنيات في المختبر هي أكثر قابلية للتطبيق على الكثير من إنتاج أحادي الصيغة الصبغية.

في تقنيات Vivo لإنتاج Haploids:

1. الذكورة: في عملية التكوُّن الذكوري ، تُشتق النباتات أحادية الصيغة الصبغية أساسًا من الأمشاج الذكرية. يشار إلى تطوير نبات أحادي الصيغة الصبغية من خلية بيضة تحتوي على نواة ذكور باسم التولد الذكوري. قبل الإخصاب ، يجب تعطيل نواة البويضة هذه أو إزالتها من أجل إنتاج أحادي الصيغة الصبغية الناجحة في تقنيات الجسم الحي.

2. التوليد: يمكن إنتاج نبات أحادي الصيغة الصبغية من خلية بويضة غير مخصبة نتيجة للتلقيح المتأخر. على سبيل المثال عبور بين Solanum tuberosum و Solanum phureja أنتجت البطاطس ثنائية الصبغيات.

3. التهجين البعيد: يمكن إنتاج الهجينة Haploid عن طريق القضاء. في هذه العملية ، يجب القضاء على أحد الجينومات الأبوية لإنتاج هجينة أحادية العدد. قد يستمر التهجين البعيد عن طريق تهجينات بين النوعية أو بين الأنواع. حصل Gersenson (1928) على 7 أحاديات من أصل 35 نسلًا عن طريق العبور بين Solanum nigrum و Solanum الأصفر.

4. التوالد العذري: في النباتات ، التوالد العذري هو عملية مكونة من عملية apomixis. يمكن تطوير Haploids من خلية بويضة غير مخصبة. في هذه الحالة ، لا حاجة إلى الإخصاب.

5. الأبجامي: في Apogamy ، قد يتم تطوير haploids من خلايا أخرى من mega-gametophyte.

6. سميجامي: تنقسم نواة خلية البويضة والنواة التوليدية لحبوب اللقاح المنبتة بشكل مستقل ، مما ينتج عنه وهم أحادي الصيغة الصبغية.

طريقة سينجامي

7. الصدمات ذات درجات الحرارة العالية أو المنخفضة: يمكن أيضًا إنتاج نباتات أحادية الصيغة الصبغية بتطبيق درجات حرارة عالية أو منخفضة. حصل Blakesle et al (1927) على نبات أحادي الصيغة الصبغية عن طريق تطبيق درجات حرارة عالية ومنخفضة (40-45 درجة مئوية).

8. التشعيع بالأشعة السينية أو الأشعة فوق البنفسجية: لإنتاج أحاديات الصبغيات ، يمكن استخدام الأشعة السينية أو الأشعة فوق البنفسجية للحث على كسر الكروموسومات والقضاء عليها لاحقًا. Arenberger (1948) حصل على أحادي العدد Antirrhinum majus وغير المشععة Antirrhinum majus.

9. القضاء على الكروموسوم: يحدث القضاء على الكروموسوم في بعض التهجينات بين الأجيال وبين الأنواع لإنتاج أحاديات الصبغيات. على سبيل المثال عبور بين Hordeum vulgare و H. البصيلة. يتم وصف عملية إزالة الكروموسوم بإيجاز أدناه.

إنتاج Haploids بواسطة إزالة الكروموسوم

هناك العديد من الأمثلة على الإنتاج أحادي الصيغة الصبغية التي يتم تحقيقها بشكل أساسي من خلال التهجينات العريضة وزراعة الأجنة عن طريق تقنية إزالة الكروموسوم. ه. ز. الشعير والقمح إلخ.

إنتاج الشعير أحادي الصبغيات عن طريق القضاء على الكروموسوم

مثال الشعير: كانت أحدث عملية في طرق تربية الشعير هي استعادة الترددات العالية من الأحاديات المضاعفة (DH) ، أي سلالات متماثلة اللواقح في جيل واحد. تعتبر طريقة البصيلة أكثر فاعلية من استزراع المسام الدقيقة في إنتاج الشعير أحادي الصيغة الصبغية. تم الإبلاغ عن هذا لأول مرة في أوائل السبعينيات. في هذه الطريقة ، نبيتات أحادية الصيغة الصبغية Hordeum vulgare مع سبعة كروموسومات يتم إنتاجها نتيجة للتخلص التدريجي من H. البصيلة الكروموسومات. يتم تحقيق ذلك من خلال تهجين بين أنواع الشعير (Hordeum vulgare 2 ن = 2 س = 14 ، أنثى) س Hordeum bulbosum (النسبي البري 2 ن = 2 س = 14 ، ذكر). بدأت الطريقة مع الإخصاب Hordeum vulgare بواسطة Hordeum bulbosum تليها القضاء التام على H. البصيلة الجينوم.

المصدر: http://www.biologydiscussion.com/chromosomes/chromosome-number/haploidy-classification-and-origin/36353

تقنيات في المختبر لإنتاج Haploids

1. ثقافة الأنثر: تم إجراء معظم الأبحاث على أنثرات معزولة تم عزلها على وسائط مغذية صلبة أو سائلة

2. ثقافة حبوب اللقاح: هذه تقنية أقل استخدامًا بسبب مشاكل فنية

3. النورات: مفيد مع الأعشاب والأنواع النباتية الأخرى التي لها أزهار صغيرة ، على سبيل المثال الحشد

4. ثقافة الأجنة: يتم تهجين Hordeum vulgare مع H. bulbosum. بعد فترة وجيزة من الإخصاب ، يتم التخلص من كروموسوم H. bulbosum. يتم إنتاج جنين Haploid من H. vulgare بدون السويداء وبدون زراعة الأجنة هذا الجنين سيجهض. مثال آخر هو العبور بين Triticum aestivum و H. bulbosum الذي أدى إلى إنتاج جنين أحادي الصبغية Triticum aestivum.

5. الإخصاب الزائف: قام Hess and Wagner (1974) بتلقيح Mimulus luteus في المختبر بحبوب اللقاح الغريبة من Torenia fournieri عن طريق التلقيح الوخزي ، تطورت خلية أحادية الصيغة الصبغية من Mimulus إلى نبات أحادي الصيغة الصبغية.

6.تطور البويضات غير المخصبة بدون تلقيح زائف: يبدو أن الميزة الرئيسية لزراعة البويضات هي أن غالبية المواد المُجددة تكون خضراء وأكثر استقرارًا وراثيًا ، على سبيل المثال أرز ، قمح ، ذرة ، Hordeum vulgare ، إلخ.

7. التشعيع المشيجي وثقافة المبيض: في البطونية ، تعد زراعة المبيض في المختبر للنباتات الملقحة بحبوب اللقاح المشععة حتى الآن أكثر التقنيات فعالية لإنتاج أحادي الصيغة الصبغية. لا يقتصر تأثير حبوب اللقاح المشععة على تحفيز التوليد فحسب ، بل تشارك أيضًا في عملية الإخصاب.


Haploidy: التصنيف والأصل

وفقًا لخصائصها الخلوية ، تم تصنيف الفردانيات إلى أنواع مختلفة (الشكل 17.1) ، ويرد وصف موجز لها أدناه.

أنا. Euhaploid:

عدد الكروموسوم لمثل هذا العدد الأحادي هو مضاعف دقيق لأحد الأرقام الأساسية للمجموعة. Euhaploids نوعان:

(ط) أحادي الصيغة الصبغية أو أحادي الصبغة:

ينشأ من نوع ثنائي الصيغة الصبغية (2x) ويمتلك عدد الكروموسوم الأساسي للأنواع التي تم تحديدها على أنها & # 8220x & # 8221.

يطلق على الأفراد Haploid الذين ينشأون من الأنواع متعددة الصيغة الصبغية اسم polyhaploids وقد يكونون ثنائي الصبغيات وثلاثي الصبغيات وما إلى ذلك. تم تقسيم الأشكال المتعددة الصبغيات إلى مجموعتين:

(أ) متعدد الصيغ الصبغية التلقائي: الأنواع ذات الصيغة الصبغية الذاتية تؤدي إلى تعدد الصبغيات التلقائية. على سبيل المثال،

Autotetraploid (Ax = AAAA) & # 8212 & # 8212 & # 8212- & GT Auto-di-haploid (2n = AA)

سداسي الصيغة الصبغية التلقائي (6x = AAAAAA) & # 8212 & # 8212 & # 8212 & # 8211 & gt Auto-ri-haploid (3x = AAA)

(ب) متعدد الصيغ الصبغية: ينشأ هؤلاء الأفراد من الأنواع متعددة الصيغ الصبغية. على سبيل المثال،

Allohexaploid (6x = AABBDD) & # 8212 & # 8212 & # 8212 & # 8211 & gt Allotrihaploid (3x = ABD)

ثانيًا. اللانهاية الصيغة الصبغية:

عدد الكروموسوم لمثل هذا العدد الأحادي ليس مضاعفًا دقيقًا للعدد الأساسي للمجموعة.

تم تصنيف Aneuhaploids إلى خمسة أنواع:

(ط) أحاديات ذرية (ن + 1):

تحتوي هذه الأحاديات الصبغية على كروموسوم واحد في حالة ذرية ، أي أن هناك كروموسوم إضافي واحد ينتمي إلى الجينوم المعني.

(2) إضافة haploids (ن + عدد قليل من الكائنات الفضائية):

الكروموسوم الإضافي في الفرداني هو كروموسوم غريب.

(3) أحادي الصبغة النولية (ن -1):

في مثل هذه الصبغيات الفردية ، يكون أحد الكروموسومات مفقودًا من المكمل أحادي العدد.

(4) الاستبدال haploids (n-1 + 1 أجنبي):

يتم استبدال واحد أو أكثر من الكروموسومات للمكمل أحادي الصبغيات بالكروموسومات الغريبة.

(5) haploids التضليل:

تحتوي هذه الأحاديات الصبغية على صبغيات مركزية أو كروموسومات متوازنة ناتجة عن التقسيم الخاطئ للوسط (الوحدات).

أصل هابلويدس:

تنشأ Haploids تلقائيًا ، ويمكن إحداثها تجريبيًا. في الطبيعة ، تنشأ من خلال نمو خلايا البويضات بدون إخصاب (التوالد العذري) أو من خلال الزواج الكاذب. هناك العديد من الحيوانات التي ينتشر فيها الصبغيات الفردية وتشارك في تحديد الجنس.

على سبيل المثال ، في الحشرات من رتبة غشائيات الأجنحة (نحل العسل ، الدبابير ، إلخ) ، يتطور البيض غير المخصب (أحادي الصيغة الصبغية) إلى ذكور ، بينما يتطور البيض المخصب (ثنائي الصبغيات) إلى إناث. تم الإبلاغ عن حدوث تعدد الصبغيات العفوي والمستحث في العديد من الحيوانات مثل ضفدع ذبابة الفاكهة والفأر والدجاج والنيوت.

من المعروف أن العديد من الأنواع النباتية ، مثل الكتان ، والقطن ، واللفت ، وجوز الهند ، والطماطم ، والدخن اللؤلؤي ، والقمح ، والشعير ، تنتج الفردانيات بشكل تلقائي. في القمح einkorn (Triticum monococcum) ، أبلغ سميث عن حدوث نباتات أحادية العدد بمعدل 1/1000.

ارتفع المعدل إلى 20/1000 في التلقيح بين الأنواع وإلى 200/1000 عند الجمع مع التلقيح المتأخر. تظهر بعض الأنماط الجينية تواترًا عاليًا جدًا للإنتاج أحادي العدد.

كان التقرير الأول عن استحثاث الصبغيات في النبات هو ذلك بواسطة Blakeslee وآخرون. في عام 1922 ، من خلال المعالجة الباردة لبراعم الداتورة الصغيرة من سترامونيوم. في وقت لاحق ، تم إحداث أحاديات الصبغيات في العديد من الأنواع النباتية الأخرى من خلال تقنيات مختلفة.

بشكل عام ، هناك ثلاث طرق رئيسية لإنتاج أحاديات الصبغيات:

(1) التوالد العذري والزواج ،

(2) الاختزال الجسدي والقضاء على الكروموسوم ، و (

3) زراعة الأنثر وحبوب اللقاح والبويضات.

التوالد العذري و Apogamy:

يستخدم مصطلح التوالد العذري لتنمية الجنين من خلية البويضة / البويضة بدون إخصاب ، بينما يستخدم مصطلح الأبوغامي لتنمية جنين من خلية نباتية في كيس الجنين بدون إخصاب.

تسمى أحاديات الصبغيات الناشئة عن خلايا الأم في كيس الجنين & # 8220 فردات الجينات الوراثية & # 8221 في حين أن تلك التي تنشأ من نواة الذكر (الحيوانات المنوية) في كيس الجنين تسمى & # 8220 أندروجينيتيك haploids & # 8221.

الطرق المختلفة المستخدمة لإنتاج الفردانيات التوالدية هي كما يلي:

(ثامنا) الجينات البادئة Haploid

(خ) اختيار الشتلات التوأم.

(ط) معالجات درجة الحرارة:

يمكن إنتاج أحاديات التوالد العذري الوراثي عن طريق علاجات درجة حرارة عالية أو منخفضة. في الداتورة stamonium ، حصل Blakeslee وزملاؤه على أحاديات الصبغيات باستخدام المعالجة الباردة للبراعم الصغيرة. حصل راندولف على أحاديات في الذرة (Zea mays) من خلال المعالجة الحرارية بعد التلقيح مباشرة. كما تم استخدام التلقيح بحبوب اللقاح المعالجة حرارياً لإنتاج أحاديات الصبغيات.

يمكن إنتاج Haploids من خلال تشعيع كيس الجنين أو حبوب اللقاح. من المفترض أن حبوب اللقاح المشععة تفقد قدرتها على الإخصاب لكنها تحفز البويضة على التطور إلى جنين التوالد.

(ثالثا) المعالجات الكيميائية:

تم استخدام عوامل كيميائية معينة لتحريض الصبغيات في النباتات. يمكن أن تحفز مادة التولويدين الأزرق الكيميائية ، التي تُثبِّط نوى الحيوانات المنوية ، الصبغيات الصبغية في بعض الأنواع النباتية مثل طماطم فينكا والذرة والبوبولوس. تم العثور على أكسيد النيتروز لتحفيز التطور الجنيني في خلايا كيس الجنين مما يؤدي إلى إنتاج أحادي الصيغة الصبغية في الفليفلة السنوية.

(رابعا) التلقيح المتأخر:

يمكن إنتاج Haploids باستخدام التلقيح المتأخر. في Triticum monococcum ، تم الحصول على تردد عالي (200 لكل 1000 نبات) من haploids من خلال هذه الطريقة بواسطة Smith في عام 1946.

(الخامس) تهجين واسع:

قد يؤدي التهجين بين الأنواع وبين الأنواع إلى إنتاج أحاديات في أنواع نباتية مختلفة. في البطاطس ، يتم إنتاج ثنائي الصبغيات عن طريق عبور رباعي الصبغيات Solatium tuberosum (♀) مع Solatium phureja ثنائي الصبغة (♂) في هذا التقاطع ، تشكل الأمشاج الذكرية نواة رد تقوم بتخصيب النوى القطبية المندمجة ، بينما يتم تحفيز خلية البويضة لتكوين بيرثينو- وراثيا.

تم استخدام Solatium phureja (2x) أيضًا كمُلقِّح لإنتاج أحادي الصيغة الصبغية في أنواع Solanum الحاملة للدرنات الأخرى. يتأثر معدل الإنتاج الأحادي العدد بالأنماط الجينية لكل من الوالدين من الإناث والذكور.

(السادس) السيتوبلازم الغريب:

تم الإبلاغ عن طريقة الإنتاج الفردية هذه بواسطة Kihara و Tsunewaki في القمح. يتم إنتاج Haploid عندما يتم وضع نوى سلالة السلمون من قمح الخبز (T. aestivum) في السيتوبلازم لأنواع معينة من Aegilops ، على سبيل المثال ، Ae. caudata. جنبا إلى جنب مع أحاديات الصبغيات ، لوحظت أيضًا شتلات ثنائية الصبغيات (توائم n / 2n). تم إنتاج شتلة 2n من إخصاب الخلايا المتآزرة بواسطة الأمشاج الذكرية ، بينما تم تحفيز خلية البويضة لتتطور بالتكاثر الوراثي إلى جنين أحادي الصيغة الصبغية.

(السابع) تحريض الجينات:

من المعروف أن بعض الجينات تحفز الصبغيات الفردية في النباتات. يقوم الجين & # 8216 indeterminate gametiphyte & # 8217 (ig) بتحريض hapioids من أصل كل من الإناث (الجيني) والذكور (الذكورة) في الذرة (Zea mays). هناك تطور غير منتظم للنبات المشيجي الضخم في النباتات المتماثلة اللواقح لهذا الجين (ig ig) & # 8217 ، تحتوي أكياس الأجنة على 1-5 خلايا بيضة و 1-7 نوى قطبية. يؤدي هذا الجين إلى إنتاج 3 في المائة من أحاديات الصبغيات من بينها الجينات الوراثية الوراثية والأندروجينية التي تحدث بنسبة حوالي 2: 1. يتيح الجمع بين جين IG مع جينات محددة محددة ، مثل r g (scutellum عديم اللون والنباتات الخضراء) و R & # 8221 j (تاج النواة الأرجواني المصطبغ ، و scutellum ، و plumule والشتلات) التعرف بسهولة على haploids الذكورية والجينية.

على سبيل المثال ، في الشكل المتقاطع ig ig rgrg ♀ x Ig Ig R nj R nj ♂ ، فإن الأحاديات التي تظهر scutellum عديم اللون والشتلات الخضراء ستكون مولودة للجينات ، بينما في التقاطع ig ig R nj R nj ♀ x Ig Ig r 8 rg ♂ ، الأحاديات ذات الصبغة عديمة اللون والشتلات الخضراء ستكون ذرية.

(ثامنا) جينات البادئ Haploid:

تم الإبلاغ عن جين للتحريض أحادي الصيغة الصبغية بواسطة هاجبرج في الشعير ، يسمى هذا الجين & # 8220 الجين البادئ الصبغية & # 8221 (hap). عندما يتم استخدام نباتات متماثلة اللواقح لجين hap في التهجين كإناث أو ذاتية ، فإنها تنتج ذرية أحادية العدد بنسبة 15-40 في المائة. ومع ذلك ، عند استخدام نباتات hap كوالد ذكر ، لا يتم إنتاج ذرية أحادية العدد.

متغاير الزيجوت F1 النباتات (Hap hap) التي تم الحصول عليها من hap hap X Hap Hap تنتج 3-6 في المائة من ذرية أحادية العدد. في التعادل F2 الجيل ، الأنماط الجينية للنباتات ثنائية الصبغة هي Hap Hap و Hap hap و hap hap في نسبة 1: 2: 1 من النباتات ذات التركيب الوراثي Hap Hap لا تنتج سلالة أحادية الصيغة الصبغية ، وتلك التي لديها Hap hap الوراثي تنتج 3-6 في المائة أحادية الصبغيات ، بينما hap hap النباتات تنتج 15-40 في المائة أحاديات (الشكل 17.2). في المقابل ، فإن 50٪ من الصيغة الفردية F2 ستمتلك النباتات أليل hap ، في حين أن الـ 50٪ الباقية ستحتوي على أليل Hap ، فإن الأحاديات التي تمتلك أليل Hap لها قيمة في برامج التربية.

في شبه الجامي ، تدخل نواة الحيوانات المنوية إلى خلية البويضة ولكن الاندماج النووي لا يحدث. وهكذا يقع شبه الجامع بين طرفي نقيض ، التآزر (اندماج الأمشاج الذكرية والأنثوية) والزواج الكاذب (تطور الجنين بعد التلقيح دون مشاركة الأمشاج الذكرية). في شبه الجامي ، قد تبدأ نواة البويضة والحيوانات المنوية في الانقسام بشكل متزامن وقد ينتج الجنين الناتج نباتات خيمرية من حيث أن لديها قطاعات مميزة تحتوي إما على الحيوانات المنوية أو نواة البويضة.

من حين لآخر ، يمكن إنتاج أحاديات من النمط الوراثي للأم أو الأب. على الرغم من أنه تم الإبلاغ عن الإنتاج شبه المشيج للأشكال الفردانية في العديد من الأجناس النباتية ، إلا أنه يهتم بشكل أساسي بالقطن (Gossypium) حيث تم إجراء دراسات مكثفة. يتم التحكم في شبه الجامع وراثيًا ، وفي القطن يحدث بسبب جين سائد. تم إنتاج Haploids في Gossypium hirsutum و G. barbadense و G. tomentosum و G. klatzschianum من خلال عملية شبه gamy.

(خ) اختيار الشتلات التوأم:

تنشأ الشتلات المزدوجة بسبب تعدد الشعيرات وقد تكون توأمان x -x أو 2x-x أو 2x-2x. يتم إنتاج الشتلات المزدوجة عندما يتم تحفيز خلية متآزرة على الانقسام بالإضافة إلى البويضة. وهكذا يتطور جنين واحد من البويضة والآخر من التآزر مما يؤدي إلى إنتاج أجنة توأم.

أبلغ لاكادينا في عام 1974 عن حدوث شتلات مزدوجة في 42 نوعًا من النباتات. كما يتأثر حدوث الشتلات المزدوجة وراثيًا. في Capsicum frutescens ، يتم التحكم في تواتر الشتلات المزدوجة بواسطة النمط الوراثي للأم الأنثى. تختلف تواتر التوائم أحادية الصيغة الصبغية (x-2x) باختلاف الأنواع في Lilium ، وهذا التردد هو 1٪ ، بينما في الفلفل يصل إلى 30٪.

التخفيض الجسدي والقضاء على الكروموسوم:

الاختزال الجسدي هو الظاهرة التي تؤدي إلى تقليل مكملات الكروموسوم الجسدي وتنطوي على فصل الجينوم بأكمله. قد تتضمن آليتها تشوهات المغزل مثل تشكيلات المغزل متعددة الأقطاب. تم وصفه لأول مرة في الحشرات وبعد ذلك وجد أنه يحدث بشكل عفوي في النباتات والأنسجة النباتية.

قد يؤدي الاختزال الجسدي إلى ظهور خلايا أحادية الصيغة الصبغية أثناء الدورة الجنسية شبه الجنسية لبعض الفطريات. يمكن أن تحدث بسبب مواد كيميائية معينة في نباتات مختلفة ، على سبيل المثال ، عن طريق الكلورامفينيكول في أطراف جذور الشعير ، عن طريق بارافلوروفينيل ألانين (pFPA) في شتلات العنب والفطريات والخميرة.

(ب) القضاء على الكروموسوم:

في نباتات معينة ، يؤدي التهجين بين الأنواع أو بين الأنواع إلى الإزالة التدريجية للكروموسومات في أحد الجينومات الأبوية مما يؤدي إلى إنتاج أحاديات الصبغيات. قد تتضمن آلية الإزالة فشل اعتراض الكروموسوم في الطور الرئيسي مما يؤدي إلى تأخر الكروموسوم في الطور وتشكيل النوى الصغيرة. قد تؤدي هذه العملية أيضًا إلى إنتاج أحادي الصبغة الأندروجينية.

في عام 1970 ، حصل كاشا وكاو على نباتات الشعير أحادية الصيغة الصبغية عندما عبروا Hordeum vulgare مع H. bulbosum ، حيث كان هناك القضاء التدريجي على كروموسومات H. bulbosum من الأجنة الهجينة الصغيرة بعد أيام قليلة من الإخصاب (الشكل 17.3). يتم التخلص من كروموسومات H. bulbosum بغض النظر عن استخدامها كأب أنثى أو ذكر ، حوالي 95 ٪ من السلالة أحادية العدد.

ومع ذلك ، في بعض النباتات ذرية ، لا يتم القضاء على جميع الكروموسومات بصيلة الشكل ويحدث اختلال الصيغة الصبغية. لاحظ Subrahmanyam و Kasha في عام 1973 أن هناك تخلصًا تدريجيًا من كروموسومات H. bulbosum من الجنين النامي. بعد ذلك ، أبلغ Subrahmanyam عن إنتاج أحادي الصيغة الصبغية من خلال القضاء على الكروموسوم في تقاطعات متعددة الأنواع في Hordeum.

تختلف الأنواع المختلفة في القوة النسبية للتخلص من الكروموسوم. يتم التحكم في التخلص من الكروموسوم من خلال العوامل الوراثية الموجودة في كل من الأنواع المشاركة في التهجين. العوامل المؤثرة في القضاء على كروموسومات H. bulbosum موجودة في الكروموسومات 2 و 3 من H. vulgare ، ويتأثر مدى التخلص أيضًا بالنمط الجيني للحشيشة البصلية.

يمكن أن تنتج التهجينات بين الأنواع التي تتضمن Hordeum bulbosum أيضًا أحاديات الصبغيات من خلال القضاء على الكروموسومات الانتقائية. من خلال التهجين مع H. bulbosum ، تم إنتاج أحاديات الصبغيات في Tridcum aestivum و Aegilops. في عام 1975 ، حصل باركلي على أحاديات من النوع T. aestivum var. الربيع الصيني عن طريق تهجين القمح مع 2x أو 4x H. bulbosum.

ثقافة الأنثر وحبوب اللقاح والبويضات:

تم إنتاج Haploids باستخدام مزارع الأنثر وحبوب اللقاح والبويضات.

(أ) ثقافة الأنثر وحبوب اللقاح:

يتم إنتاج Haploids من عدة أنواع نباتية بترددات عالية جدًا عن طريق استزراع العضو الآخر أو الميكروسبورات على وسط استزراع مناسب. في عام 1964 ، أبلغ كل من Guha و Maheshwari لأول مرة عن إنتاج Datura innoxia haploids من خلال ثقافة الأنثر.

لاحظوا ظهور العديد من الأجنة داخل أنثرات مستزرعة بعد ذلك تطورت هذه الأجنة إلى نبيتات أحادية الصيغة الصبغية. لقد تم بنجاح توسيع إنتاج Haploid من خلال زراعة الأنثر إلى عدد كبير من الأجناس والأنواع النباتية ، مثل الشعير والأرز والبراسيكا والتبغ. قد يتطور حبوب اللقاح الموجودة داخل anthers إما مباشرة إلى أجنة أو قد تشكل دشبذًا قد تتمايز عنه النبيتات.

يمكن أيضًا إنتاج Haploids من خلال زراعة حبوب اللقاح المعزولة (microspore) ، على سبيل المثال ، في Datura innoxia ، و Nicotiana tabacum ، و Petunia ، و Oryza sativa ، والشعير ، والطماطم ، والذرة ، إلخ. الوالدين مرحلة التطوير ودرجة الحرارة ومستوى الثقافة وما إلى ذلك.

يتم استزراع أنثرات معظم أنواع النباتات في مرحلة النوى الثنائية من المجهرية الدقيقة ، ولكن في بعض الحالات ، تكون المرحلة غير النوية هي الأنسب ، بينما في بعض الأنواع الأخرى يتم الحصول على أفضل النتائج في مرحلة ثلاثي النواة. في الطبيعة ، ينتج التقسيم الانقسامي للنواة المجهرية نواتين: نواة نباتية أكبر نسبيًا ونواة إنتاجية أصغر أخرى. تنقسم النواة المولدة مرة أخرى لتنتج نواتين منوي.

عندما يتم استزراع anthers / microspores ، فإن تطوير أجنة حبوب اللقاح أو calli قد يتبع أحد المسارات الأربعة التالية:

(ط) في هذا المسار ، يوجد تقسيم متساوٍ للميكروسبور الذي ينتج خليتين متشابهتين غير متمايزتين إلى خلايا نباتية وتوليدية. تنقسم كل من الخلايا وتساهم في نمو الجنين / الكالس ، على سبيل المثال ، في الداتورة إينوكسيا.

(2) يؤدي التقسيم غير المتكافئ للميكروسبور إلى تكوين خلايا نباتية وتوليدية متميزة. ينشأ الكالس / الجنين من الانقسام المتكرر للخلية الخضرية ، بينما تتحلل الخلية المنتجة عادةً ، على سبيل المثال ، في Hordeum vulgare و Nicotiana tabacum.

(3) في هذا المسار ، تتشكل أيضًا الخلايا النباتية والتوليدية عن طريق الانقسام غير المتكافئ للميكروسبور. ومع ذلك ، فإن الجنين / الكالس يتطور من الخلية المنتجة فقط ، على سبيل المثال ، في Hyoscyamus niger.

(4) بدلاً من ذلك ، تساهم كل من الخلايا النباتية والتوليدية ، الناتجة عن الانقسام غير المتكافئ للميكروبور ، في تكوين الكالس / الجنين.

(ب) ثقافة البويضات:

تم الحصول على Haploids عن طريق زراعة المبايض غير المخصبة لعدد من النباتات ، مثل الشعير والقمح والتبغ والأرز. في الأرز ، تتطور الأجنة المؤيدة من خلية البويضة بينما في الشعير ، تنشأ من خلية البويضة وكذلك خلايا أخرى في كيس الجنين.

الانقسام الاختزالي في Haploids:

أحادي الصيغة الصبغية أو أحادي الصيغة الصبغية (x):

في أحادي الصبغة ، تكون جميع الكروموسومات الموجودة في النواة غير متجانسة. لذلك ، لا يُتوقع في MI سوى المتفردين. ولكن لوحظ اقتران الكروموسوم في أحاديات الصبغيات في بعض النباتات ، مثل الشعير والذرة والأرز والطماطم. كما لوحظت مجمعات Synaptinemal في pachytene.

تم تعيين الاقتران الكروموسومي غير المتماثل (لشرائح كروموسومية صغيرة) لتكرار صغير وتكرار وراثي. في أحاديات الشعير (2 ن = س = 7) ، أبلغ كل من Sadasivaiah و Kasha في عام 1971 عن حدوث ثنائيات التكافؤ للقضيب بتردد 0.03 إلى 0.05 لكل PMC. في عام 1983 ، قدم كاشا وسيجوين-شوارتز الملاحظات الرئيسية الثلاثة التالية فيما يتعلق بالاقتران الكروموسوم وتكوين التصالب في أحاديات الشعير.

(1) يعتمد تكوين Chiasma بشكل أساسي على ازدواجية الكروموسومات أو أجزاء من الكروموسوم بدلاً من المحتوى الكبير لتسلسل الحمض النووي عالي التكرار (أكثر من 70 ٪) في جينوم الشعير.

(2) يتأثر تردد Chiasma بشدة بالمناطق المكررة وموقعها على الكروموسومات.

(3) قد يكون التكرار المنخفض جدًا للارتباط ، على سبيل المثال ، 0.03-0.05 ثنائي التكافؤ لكل PMC ، بسبب الكسر العشوائي والعبور.

في بعض الأنواع ، قد يتم تضمين جميع الكروموسومات الموجودة في MI و AI في نواة رد واحدة بعد الطور البعيد I تخضع هذه النواة لتقسيم انتصافي ثانٍ طبيعي لإنتاج جراثيم أحادية العدد الطبيعي. لذلك ، بعد التلقيح بواسطة نبات ثنائي الصبغة ، قد ينتج أحادي الصبغة ذرية ثنائية الصبغة.

سيؤدي اقتران الكروموسوم والعبور في المنطقة المضاعفة للكروموسومات غير المتجانسة في أحادي الصبغة إلى ذرية ثنائية الصبغة تحمل انتقالًا متغاير الزيجوت. باستخدام هذا النظام ، تم الحصول على عدة تقاطعات بين الكروموسومات 6 و 7 وبين 2 و 6 في Zea mays ، وقد تم التوصل إلى أن التقاطعات المتكررة قد تم إنتاجها بسبب التداخل الزائد في المقاطع المضاعفة.

في أحادي الصبغيات ، قد يكون توزيع الكروموسومات في الذكاء الاصطناعي عشوائيًا. في بعض الحالات ، تنقسم جميع الكروموسومات عند الذكاء الاصطناعي مكونة صبغة تمتلك كل خلية منها عددًا من الكروموسومات كما لوحظ في الداتورة أحادية الصبغيات (2n = x = 12) بواسطة Belling و Blakeslee في عام 1927.

في الأنواع التي تكون فيها الصبغيات الفردية سمة منتظمة ، على سبيل المثال ، في Hymenoptera ، يختلف الانقسام الاختزالي في الأحاديات من نوع إلى آخر. الانقسام الانتصافي الأول غائب تمامًا ويؤدي الانقسام الثاني (الانقسام الانتصافي) إلى تكوين خلايا الحيوانات المنوية أحادية الصيغة الصبغية.

في ذكور نحل العسل ، يتم تضمين جميع الكروموسومات في خلية واحدة ويتم ضغط البرعم السيتوبلازمي (الجسم القطبي أولاً). في القسم الثاني ، تنقسم الكروموسومات بشكل انقسامي ويتم إنتاج خليتين ابنتيتين بحجم غير متساوٍ. تتكون الحيوانات المنوية من الخلايا الأكبر.

متعدد الأشكال:

في polyhaploids التلقائي ، يوجد اثنان أو أكثر من الكروموسومات المتجانسة للجينوم بأكمله. لذلك ، فإن اقتران الكروموسوم المتماثل هو سمة مشتركة. في auto-di-haploids (2n = 2x = 24) من البطاطس وتلك (2n = 2x = 16) من البرسيم ، لوحظت في الغالب ثنائيات التكافؤ مع عدد قليل جدًا من الأحاديات. ومع ذلك ، غالبًا ما تكون خصوبة وحيوية هذه الأشكال المتعددة الصبغيات أقل من نظيراتها متعددة الصيغ الصبغية ، وربما يرجع ذلك إلى زواج الأقارب.

في حالة تعدد الصبغيات ، يجب ألا يكون هناك اقتران كروموسوم لأن الكروموسومات ليست متجانسة. ولكن يحدث تواتر منخفض للتكوين الثنائي التكافؤ بسبب الاقتران المتماثل. في القمح (T. aestivum) ، أظهرت المتآصلات ذات 21 كروموسوم (ABD) In ​​= 3x = 21) 0.02 III و 1.69 II لكل خلية.

زاد تواتر الاقتران في الصفات الصفرية 5B-allotrihaploids (التي تحتوي على 20 كروموسوم) بمتوسط ​​تواتر يتراوح من 2.0 إلى 3.5 II في المائة وهذا متوقع لأن الجين ph الموجود في 5B معروف بقمع اقتران الكروموسومات المتجانسة. في تعدد الصبغيات من الصبغيات الذاتية المتعدية الصبغيات ، تخضع الكروموسومات المتجانسة للاقتران ، بينما تظل الكروموسومات المتجانسة عمومًا غير متزاوجة ، على سبيل المثال ، في Solatium demissum polyhaploids (2n = 3x = 36).

الارتباط الثانوي:

لوحظ أيضًا الارتباط الثانوي للأحادية التكافؤ في الأحاديات ، وقد يكون الارتباط جنبًا إلى جنب أو من طرف إلى طرف أو من طرف إلى جانب. قد تكون أسباب الارتباط الثانوي هي الازدواجية والتماثل ووجود تسلسلات DNA شديدة التكرار.

تأثير النمط الظاهري من Haploidy:

النباتات أحادية الصيغة الصبغية أضعف وأقصر وأقل قوة من ثنائية الصبغيات. فهي شديدة التعقيم. أوراقها وأزهارها وأجزاء أخرى أصغر مقارنة بأوراق ثنائية الصبغة. حجم الثغور أصغر ولكن عدد الثغور لكل وحدة مساحة أعلى من ذلك في الثغور. ومع ذلك ، في بعض الأنواع النباتية ، مثل الفلفل ، قد تكون الأحاديات قابلة للمقارنة في الحجم والحيوية مع ثنائية الصبغيات.

الاستخدامات الممكنة من Haploids:

يمكن استخدام Haploids في التحقيقات المختلفة ذات الأهمية الأساسية والتطبيقية كما هو موضح بإيجاز أدناه:

(1) تستخدم Haploids لدراسة سلوك الكروموسوم أثناء الانقسام الاختزالي. تشير دراسة اقتران الكروموسوم في أحادي الصبغيات إلى وجود ازدواجية في الكروموسومات.

(2) تشير دراسة اقتران الكروموسوم في الفردانيات إلى أصل أنواع مختلفة من النبات. على سبيل المثال ، في براسيكا ، يشير اقتران الكروموسوم في الأحاديات إلى أن عدد الكروموسوم الأساسي في الجنس هو x = 6 ، وأن الأنواع المختلفة نشأت من خلل الصيغة الصبغية.

(3) يمكن الحصول على معلومات عن أسلاف الأنواع من خلال دراسة اقتران الكروموسوم المتماثل في أحاديات الصبغيات لأنواع مختلفة من الصبغيات متعددة الصبغيات.

(4) أحد أهم استخدامات أحادية الصبغيات ومتعددة الصبغات هو إنتاج خطوط متماثلة اللواقح في أقصر وقت ممكن. يتم تحقيق ذلك عن طريق استخراج أحاديات الزيجوت من نباتات متغايرة الزيجوت ، متبوعًا بمضاعفة الكروموسومات لمثل هذه الأحاديات ، وتسمى النباتات / الخطوط الناتجة أحاديات الصبغيات المزدوجة أو متجانسة الشكل. قد تحدث مضاعفة الكروموسوم بشكل طبيعي أو قد يتم تحفيزها باستخدام الكولشيسين أو بعض العلاجات المناسبة الأخرى. يمكن استخدام أحاديات الصبغيات المضاعفة مباشرة كأصناف مستنبتة. تم إنتاج الأصناف المشتقة من أنظمة أحادية الصيغة الصبغية في محاصيل مختلفة مثل القمح والأرز وبذور اللفت والشعير والتبغ.

(5) في الأنواع الملقحة عبر التلقيح الخلطي ، تعد الصبغية الفردية طريقة فعالة لاختيار مجموعات قابلة للحياة من الجينات التي تُستخدم بعد ذلك كأزواج أقارب بعد مضاعفة الكروموسوم.

(6) لا يوجد فصل للجينات في المتجانسات المتجانسة ، وبالتالي ، فإنه يسمح باختيار الأحرف الكمية وبالتالي تزداد كفاءة الاختيار.

(7) في حالات عدم التوافق الذاتي ، يتم إنتاج السلالات الفطرية بسهولة عن طريق مضاعفة عدد الكروموسومات من الأحاديات.

(8) يمكن الحفاظ على أنسجة مفردة الصبغية في المختبر في حالة غير متمايزة وتوفر مصدرًا لتعليق الخلايا أحادية الصيغة الصبغية. Like micro-organisms, these haploid cells of higher plants can also be used to carry out new genetic researches such as mutational studies at physiological levels and biochemical analyses.

Monoploids can be used efficiently in mutational studies because they possess only a single set of genes. Therefore, both the dominant and recessive mutations are expressed in the M1 generation itself. Desirable mutants can be selected from among haploid cells cultured in vitro or from haploid plants and fertile homodiploids with all desirable mutations can be obtained through chromosome doubling.

(9) New genotypes can be incorporated into alien cytoplasm through androgenetic haploidy (androgenetic haploids may be produced by semi gamy and disruption of egg nucleus by irradiation). This method enables the transfer of a new genotype into the cytoplasm possessing factors for male sterility.

(10) Transfer of genes from wild diploid species to cultivated species can be done through di-haploids of polyploid species.

(11) Haploidy can be used in specific breeding schemes for dioecious plants, such as, Asparagus officinalis. Asparagus has the XX-XY system of sex determination, the male (XY) being more valuable commercially as they produce spears with a lower fibre content. An inbred population produced through sib-mating between pistillate (XX) and staminate (XY) plants consists of 50% males and 50% female plants. Androgenetic haploids, derived especially through anther culture, are used to produce homozygous female (XX) and super-male (YY) lines crossing of such female and super-male plants yields an all male population, which is commercially superior to the conventional 󈬢% male + 50% female” populations.

(12) Monoploids obtained from di-haploids through parthenogenesis of androgenesis can be used to select and evaluate various genomes to be put together through protoplast fusion in asexually propagated crop like potato.

(13) Di-haploids may be used in selection or crossing at diploid level before chromosome doubling (autotetraploid) as suggested by Chase in 1963 in the “analytical breeding” scheme for potato (Solatium tuberosum).

(14) Through chromosome doubling in haploids, homozygous lines can be produced for various climatic regions in one laboratory.

(15) Haploids may be used to produce translocation stocks and aneuploid stocks which are of cytogenetic importance and can be used in improvement of crop plants.


The life cycle of plants proceeds via alternating generations of sporophytes and gametophytes. The dominant and most obvious life form of higher plants is the free-living sporophyte. The sporophyte is the product of fertilization of male and female gametes and contains a set of chromosomes from each parent its genomic constitution is 2n. Chromosome reduction at meiosis means cells of the gametophytes carry half the sporophytic complement of chromosomes (ن). Plant haploid research began with the discovery that sporophytes can be produced in higher plants carrying the gametic chromosome number (ن بدلا من 2n) and that their chromosome number can subsequently be doubled up by colchicine treatment. Recent technological innovations, greater understanding of underlying control mechanisms and an expansion of end-user applications has brought about a resurgence of interest in haploids in higher plants.

We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content and ads. By continuing you agree to the use of cookies .


دورات حياة كائنات التكاثر الجنسي

Fertilization and meiosis alternate in sexual life cycles. ما يحدث بين هذين الحدثين يعتمد على الكائن الحي. The process of meiosis reduces the chromosome number by half. الإخصاب ، وهو انضمام اثنين من الأمشاج الفردية ، يعيد الحالة ثنائية الصيغة الصبغية. There are three main categories of life cycles in multicellular organisms: diploid-dominant, in which the multicellular diploid stage is the most obvious life stage, such as with most animals including humans haploid-dominant, in which the multicellular haploid stage is the most obvious life stage, such as with all fungi and some algae and تناوب الأجيال, in which the two stages are apparent to different degrees depending on the group, as with plants and some algae.

Diploid-Dominant Life Cycle

Nearly all animals employ a diploid-dominant life-cycle strategy in which the only haploid cells produced by the organism are the gametes. Early in the development of the embryo, specialized diploid cells, called germ cells, are produced within the gonads, such as the testes and ovaries. Germ cells are capable of mitosis to perpetuate the cell line and meiosis to produce gametes. بمجرد تكوين الأمشاج الفردية ، فإنها تفقد القدرة على الانقسام مرة أخرى. لا توجد مرحلة حياة أحادية العدد متعددة الخلايا. Fertilization occurs with the fusion of two gametes, usually from different individuals, restoring the diploid state (Figure 1).

Figure 1. In animals, sexually reproducing adults form haploid gametes from diploid germ cells. Fusion of the gametes gives rise to a fertilized egg cell, or zygote. The zygote will undergo multiple rounds of mitosis to produce a multicellular offspring. The germ cells are generated early in the development of the zygote.

Haploid-Dominant Life Cycle

Most fungi and algae employ a life-cycle type in which the “body” of the organism—the ecologically important part of the life cycle—is haploid. The haploid cells that make up the tissues of the dominant multicellular stage are formed by mitosis. During sexual reproduction, specialized haploid cells from two individuals, designated the (+) and (−) mating types, join to form a diploid zygote. The zygote immediately undergoes meiosis to form four haploid cells called spores. Although haploid like the “parents,” these spores contain a new genetic combination from two parents. The spores can remain dormant for various time periods. Eventually, when conditions are conducive, the spores form multicellular haploid structures by many rounds of mitosis (Figure 2).

Art Connection

Figure 2. Fungi, such as black bread mold (Rhizopus nigricans), have haploid-dominant life cycles. The haploid multicellular stage produces specialized haploid cells by mitosis that fuse to form a diploid zygote. The zygote undergoes meiosis to produce haploid spores. Each spore gives rise to a multicellular haploid organism by mitosis. (credit “zygomycota” micrograph: modification of work by “Fanaberka”/Wikimedia Commons)

إذا حدثت طفرة بحيث لم يعد الفطر قادرًا على إنتاج نوع ناقص التزاوج ، فهل سيظل قادرًا على التكاثر؟

تناوب الأجيال

The third life-cycle type, employed by some algae and all plants, is a blend of the haploid-dominant and diploid-dominant extremes. Species with alternation of generations have both haploid and diploid multicellular organisms as part of their life cycle. The haploid multicellular plants are called gametophytes, because they produce gametes from specialized cells. Meiosis is not directly involved in the production of gametes in this case, because the organism that produces the gametes is already a haploid. يشكل الإخصاب بين الأمشاج زيجوت ثنائي الصبغة. The zygote will undergo many rounds of mitosis and give rise to a diploid multicellular plant called a sporophyte. ستخضع الخلايا المتخصصة للنبات البوغي للانقسام الاختزالي وتنتج جراثيم أحادية العدد. The spores will subsequently develop into the gametophytes (Figure 3).

Figure 3. Plants have a life cycle that alternates between a multicellular haploid organism and a multicellular diploid organism. In some plants, such as ferns, both the haploid and diploid plant stages are free-living. The diploid plant is called a sporophyte because it produces haploid spores by meiosis. The spores develop into multicellular, haploid plants called gametophytes because they produce gametes. The gametes of two individuals will fuse to form a diploid zygote that becomes the sporophyte. (credit “fern”: modification of work by Cory Zanker credit “sporangia”: modification of work by “Obsidian Soul”/Wikimedia Commons credit “gametophyte and sporophyte”: modification of work by “Vlmastra”/Wikimedia Commons)

Although all plants utilize some version of the alternation of generations, the relative size of the sporophyte and the gametophyte and the relationship between them vary greatly. In plants such as moss, the gametophyte organism is the free-living plant, and the sporophyte is physically dependent on the gametophyte. In other plants, such as ferns, both the gametophyte and sporophyte plants are free-living however, the sporophyte is much larger. In seed plants, such as magnolia trees and daisies, the gametophyte is composed of only a few cells and, in the case of the female gametophyte, is completely retained within the sporophyte.

Sexual reproduction takes many forms in multicellular organisms. However, at some point in each type of life cycle, meiosis produces haploid cells that will fuse with the haploid cell of another organism. The mechanisms of variation—crossover, random assortment of homologous chromosomes, and random fertilization—are present in all versions of sexual reproduction. The fact that nearly every multicellular organism on Earth employs sexual reproduction is strong evidence for the benefits of producing offspring with unique gene combinations, though there are other possible benefits as well.


Haploid Organisms

Haploid organisms are organisms that only contain haploid cells. Although most living things are made almost entirely of diploid cells, some multicellular organisms (like male insects of the order Hymenoptera) are haploid organisms. This is because they develop from unfertilized eggs, and therefore, only contain genetic information from a single parent (the mother). Despite this, the sole purpose of male ants, wasps, and bees is to reproduce. Male insects of this order produce haploid sperm using a type of aborted meiosis called سpermatogenesis, which they use to fertilize the eggs of the queen ant.


57 Sexual Reproduction

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

  • Explain that meiosis and sexual reproduction are highly evolved traits
  • Identify variation among offspring as a potential evolutionary advantage of sexual reproduction
  • Describe the three different life-cycle types among sexually reproducing multicellular organisms.

Sexual reproduction was likely an early evolutionary innovation after the appearance of eukaryotic cells. It appears to have been very successful because most eukaryotes are able to reproduce sexually and, in many animals, it is the only mode of reproduction. And yet, scientists also recognize some real disadvantages to sexual reproduction. On the surface, creating offspring that are genetic clones of the parent appears to be a better system. If the parent organism is successfully occupying a habitat, offspring with the same traits should be similarly successful. There is also the obvious benefit to an organism that can produce offspring whenever circumstances are favorable by asexual budding, fragmentation, or by producing eggs asexually. لا تتطلب طرق التكاثر هذه كائنًا آخر من الجنس الآخر. في الواقع ، احتفظت بعض الكائنات الحية التي تعيش أسلوب حياة انفرادي بالقدرة على التكاثر اللاجنسي. In addition, in asexual populations, every individual is capable of reproduction. In sexual populations, the males are not producing the offspring themselves, so hypothetically an asexual population could grow twice as fast.

However, multicellular organisms that exclusively depend on asexual reproduction are exceedingly rare. Why are meiosis and sexual reproductive strategies so common? These are important (and as yet unanswered) questions in biology, even though they have been the focus of much research beginning in the latter half of the 20th century. There are several possible explanations, one of which is that the variation that sexual reproduction creates among offspring is very important to the survival and reproduction of the population. Thus, on average, a sexually reproducing population will leave more descendants than an otherwise similar asexually reproducing population. The only source of variation in asexual organisms is mutation. Mutations that take place during the formation of germ cell lines are also the ultimate source of variation in sexually reproducing organisms. However, in contrast to mutation during asexual reproduction, the mutations during sexual reproduction can be continually reshuffled from one generation to the next when different parents combine their unique genomes and the genes are mixed into different combinations by crossovers during prophase I and random assortment at metaphase I.

The Red Queen Hypothesis Genetic variation is the outcome of sexual reproduction, but why are ongoing variations necessary, even under seemingly stable environmental conditions? Enter the Red Queen hypothesis, first proposed by Leigh Van Valen in 1973. 1 The concept was named in reference to the Red Queen’s race in Lewis Carroll’s book, Through the Looking-Glass.

All species coevolve (evolve together) with other organisms. For example, predators evolve with their prey, and parasites evolve with their hosts. Each tiny advantage gained by favorable variation gives a species a reproductive edge over close competitors, predators, parasites, or even prey. However, survival of any given genotype or phenotype in a population is dependent on the reproductive fitness of other genotypes or phenotypes within a given species. The only method that will allow a coevolving species to maintain its own share of the resources is to also continually improve its اللياقه البدنيه (the capacity of the members to produce more reproductively viable offspring relative to others within a species). As one species gains an advantage, this increases selection on the other species they must also develop an advantage or they will be outcompeted. No single species progresses too far ahead because genetic variation among the progeny of sexual reproduction provides all species with a mechanism to improve rapidly. Species that cannot keep up become extinct. The Red Queen’s catchphrase was, “It takes all the running you can do to stay in the same place.” This is an apt description of coevolution between competing species.

دورات حياة كائنات التكاثر الجنسي

Fertilization and meiosis alternate in sexual life cycles . What happens between these two events depends on the organism’s “reproductive strategy.” The process of meiosis reduces the chromosome number by half. الإخصاب ، وهو انضمام اثنين من الأمشاج الفردية ، يعيد الحالة ثنائية الصيغة الصبغية. Some organisms have a multicellular diploid stage that is most obvious and only produce haploid reproductive cells. Animals, including humans, have this type of life cycle. Other organisms, such as fungi, have a multicellular haploid stage that is most obvious. Plants and some algae have alternation of generations, in which they have multicellular diploid and haploid life stages that are apparent to different degrees depending on the group.

Nearly all animals employ a diploid-dominant life-cycle strategy in which the only haploid cells produced by the organism are the gametes. Early in the development of the embryo, specialized diploid cells, called germ cells , are produced within the gonads (such as the testes and ovaries). Germ cells are capable of mitosis to perpetuate the germ cell line and meiosis to produce haploid gametes. بمجرد تكوين الأمشاج الفردية ، فإنها تفقد القدرة على الانقسام مرة أخرى. لا توجد مرحلة حياة أحادية العدد متعددة الخلايا. Fertilization occurs with the fusion of two gametes, usually from different individuals, restoring the diploid state ((Figure)).


Most fungi and algae employ a life-cycle type in which the “body” of the organism—the ecologically important part of the life cycle—is haploid. The haploid cells that make up the tissues of the dominant multicellular stage are formed by mitosis. During sexual reproduction, specialized haploid cells from two individuals—designated the (+) and (−) mating types—join to form a diploid zygote. The zygote immediately undergoes meiosis to form four haploid cells called spores. Although these spores are haploid like the “parents,” they contain a new genetic combination from two parents. The spores can remain dormant for various time periods. Eventually, when conditions are favorable, the spores form multicellular haploid structures through many rounds of mitosis ((Figure)).


إذا حدثت طفرة بحيث لم يعد الفطر قادرًا على إنتاج نوع ناقص التزاوج ، فهل سيظل قادرًا على التكاثر؟

The third life-cycle type, employed by some algae and all plants, is a blend of the haploid-dominant and diploid-dominant extremes. Species with alternation of generations have both haploid and diploid multicellular organisms as part of their life cycle. The haploid multicellular plants are called gametophytes , because they produce gametes from specialized cells. Meiosis is not directly involved in the production of gametes in this case, because the organism that produces the gametes is already haploid. يشكل الإخصاب بين الأمشاج زيجوت ثنائي الصبغة. The zygote will undergo many rounds of mitosis and give rise to a diploid multicellular plant called a sporophyte . ستخضع الخلايا المتخصصة للنبات البوغي للانقسام الاختزالي وتنتج جراثيم أحادية العدد. The spores will subsequently develop into the gametophytes ((Figure)).


Although all plants utilize some version of the alternation of generations, the relative size of the sporophyte and the gametophyte and the relationship between them vary greatly. In plants such as moss, the gametophyte organism is the free-living plant and the sporophyte is physically dependent on the gametophyte. In other plants, such as ferns, both the gametophyte and sporophyte plants are free-living however, the sporophyte is much larger. In seed plants, such as magnolia trees and daisies, the gametophyte is composed of only a few cells and, in the case of the female gametophyte, is completely retained within the sporophyte.

Sexual reproduction takes many forms in multicellular organisms. The fact that nearly every multicellular organism on Earth employs sexual reproduction is strong evidence for the benefits of producing offspring with unique gene combinations, though there are other possible benefits as well.

ملخص القسم

Nearly all eukaryotes undergo sexual reproduction. The variation introduced into the reproductive cells by meiosis provides an important advantage that has made sexual reproduction evolutionarily successful. يتناوب الانقسام الاختزالي والتخصيب في دورات الحياة الجنسية. The process of meiosis produces unique reproductive cells called gametes, which have half the number of chromosomes as the parent cell. When two haploid gametes fuse, this restores the diploid condition in the new zygote. Thus, most sexually reproducing organisms alternate between haploid and diploid stages. However, the ways in which reproductive cells are produced and the timing between meiosis and fertilization vary greatly.

أسئلة الاتصال المرئي

(Figure) If a mutation occurs so that a fungus is no longer able to produce a minus mating type, will it still be able to reproduce?

(Figure) Yes, it will be able to reproduce asexually.

راجع الأسئلة

What is a likely evolutionary advantage of sexual reproduction over asexual reproduction?

  1. Sexual reproduction involves fewer steps.
  2. There is a lower chance of using up the resources in a given environment.
  3. Sexual reproduction results in variation in the offspring.
  4. Sexual reproduction is more cost-effective.

Which type of life cycle has both a haploid and diploid multicellular stage?

  1. asexual life cycles
  2. most animal life cycles
  3. most fungal life cycles
  4. تناوب الأجيال

What is the ploidy of the most conspicuous form of most fungi?

A diploid, multicellular life-cycle stage that gives rise to haploid cells by meiosis is called a ________.

Hydras and jellyfish both live in a freshwater lake that is slowly being acidified by the runoff from a chemical plant built upstream. Which population is predicted to be better able to cope with the changing environment?

  1. قناديل البحر
  2. العدار
  3. The populations will be equally able to cope.
  4. Both populations will die.

Many farmers are worried about the decreasing genetic diversity of plants associated with generations of artificial selection and inbreeding. Why is limiting random sexual reproduction of food crops concerning?

  1. Mutations during asexual reproduction decrease plant fitness.
  2. Consumers do not trust identical-appearing produce.
  3. Larger portions of the plant populations are susceptible to the same diseases.
  4. Spores are not viable in an agricultural setting.

أسئلة التفكير النقدي

List and briefly describe the three processes that lead to variation in offspring with the same parents.

أ. Crossover occurs in prophase I between nonsister homologous chromosomes. Segments of DNA are exchanged between maternally derived and paternally derived chromosomes, and new gene combinations are formed. ب. Random alignment during metaphase I leads to gametes that have a mixture of maternal and paternal chromosomes. ج. Fertilization is random, in that any two gametes can fuse.

Animals and plants both have diploid and haploid cells. How does the animal life cycle differ from the alternation of generations exhibited by plants?

Nearly all animals employ a diploid-dominant life-cycle strategy only the gametes are haploid. بمجرد تكوين الأمشاج الفردية ، فإنها تفقد القدرة على الانقسام مرة أخرى. لا توجد مرحلة حياة أحادية العدد متعددة الخلايا. Plants, in contrast, have a blend of the haploid-dominant and diploid-dominant cycles — they have both haploid and diploid multicellular organisms as part of their life cycle. The diploid plant is called a sporophyte because it produces haploid spores by meiosis. The spores develop into multicellular, haploid plants that are called gametophytes because they produce gametes.

Explain why sexual reproduction is beneficial to a population but can be detrimental to an individual offspring.

Sexual reproduction increases the genetic variation within the population, because new individuals are made by randomly combining genetic material from two parents. Because only fit individuals reach sexual maturity and reproduce, the overall population tends toward increasing fitness in its environment. However, there is always a possibility that the random combination creating the offspring’s genome will actually produce an organism less fit for the environment than its parents were.

How does the role of meiosis in gamete production differ between organisms with a diploid-dominant life cycle and organisms with an alternation of generations life cycle?

Organisms with a diploid-dominant life cycle make haploid gametes by meiosis, while all their somatic cells are diploid. Organisms with an alternation of generations life cycle make gametes during their haploid life stage, so the chromosome number does not need to be reduced, and meiosis is not involved.

How do organisms with haploid-dominant life cycles ensure continued genetic diversification in offspring without using a meiotic process to make gametes?

Haploid-dominant organisms undergo sexual reproduction by making a diploid zygote. The cells that make the gametes are derived from haploid cells, but the + and – mating types that produce the zygote are randomly combined. The zygote also undergoes meiosis to return to the haploid stage, so multiple steps add genetic diversity to haploid-dominant organisms.

الحواشي

قائمة المصطلحات


دورات حياة كائنات التكاثر الجنسي

In sexual reproduction, the genetic material of two individuals is combined to produce genetically diverse offspring that differ from their parents. يتناوب الإخصاب والانقسام الاختزالي في دورات الحياة الجنسية. What happens between these two events depends upon the organism. The process of meiosis, the division of the contents of the nucleus that divides the chromosomes among gametes, reduces the chromosome number by half, while fertilization, the joining of two haploid gametes, restores the diploid condition. There are three main categories of life cycles in eukaryotic organisms: diploid-dominant, haploid-dominant, and alternation of generations.


Plant Reproduction Bi

A life cycle includes all of the stages of an organism’s growth and development. A plant’s life cycle involves two alternating multicellular stages – a Diploid (2n) sporophyte stage and a Haploid (1n) gametophyte stage. This type of life cycle is called Alternation of Generations. The size of gametophytes and sporophytes varies among the plant groups.

الأهداف: Describe the life cycle of a moss. Describe the life cycle of a typical fern. Describe the life cycle of a gymnosperm. Compare and contrast homospory and heterospory.

THE LIFE CYCLE OF MOSSES

1. A Moss is a Nonvascular Seedless Plant belonging to the Phylum Bryophyta.

2. Mosses are the best known and most common Bryophytes. The other Bryophytes are Liverworts and Hornworts. There are about 14,000 kinds of mosses.

CHARACTERISTICS OF MOSSES

1. Mosses grow on moist brick walls, in sidewalks, as thick mats on forest floors, and on the Shaded Side of Trees. Some are adapted to the Desert, or can survive periodic dry spells, reviving when Water becomes available.

2. ALL MOSSES NEED WATER TO COMPLETE THEIR LIFE CYCLE.

3. MOSSES SHARE SOME CHARACTERISTICS OF OTHER BRYOPHYTES:

A. They do not have complicated Vascular Systems. – Nonvascular Plants

B. Water passes from cell to cell by osmosis. They are only a few cells thick.

C. They do NOT have True Roots, Leaves, or Stems.

D. They Require Water for Fertilization.

E. They are small land plants.

THE LIFE CYCLE OF MOSSES

1. The Dominant form of a moss is a clump of leafy Green Gametophytes.

2. A typical moss Alternates between a HAPLOID GAMETOPHYTE and DIPLOID SPOROPHYTE Phases. (Figure 32-1)

3. Haploid and Diploid refer to the number of Chromosomes in the Cells of an Organism.

4. A Gametophyte is the Haploid (1n) generation that produces GAMETES.

5. The Sporophyte is the Diploid (2n) that produces SPORES by Meiosis.

6. The Gametophyte of a moss is usually the largest and longest-lived generation of the moss life cycle.

7. Gametophytes of Mosses have RHIZOIDS, slender, Rootlike Structures that Anchors the Moss in place.

8. The Gametophytes are the Photosynthetic Part of a Moss.

9. The Sporophyte of a Moss is usually smaller than the Gametophyte and is attached to and dependent on the Gametophyte.

10. Sporophytes lack Chlorophyll, they Depend on the Photosynthetic Gametophyte for Food.

11. The Sporophyte consists of a Foot that anchors it to the Gametophyte and a Stalk. The Stalk grows up from the Foot and resembles a Street Lamp.

12. Atop the long, slender Stalk is a CAPSULE.

13. A CAPSULE IS THE STRUCTURE OF A MOSS THAT FORMS HAPLOID SPORES.

1. Mosses, like most sexually reproducing organisms, produce TWO Kinds of GAMETES: EGGS AND SPERM.

2. GAMETES OF ALL BRYOPHYTES ARE SURRROUNDED BY A JACKET OF STERILE CELLS. The Sterile Cells are an important adaptation that protects the gametes from drying out and dying.

3. EGGS of Mosses are large, contain much Cytoplasm, and CANNOT Move.

4. SPERM are smaller and have FLAGELLA, enabling them to reach the Egg by swimming through Water.

5. THE EGG AND SPERM OF MOSSES FORM IN DIFFERENT REPRODUCTIVE STRUCTURES.

6. THE EGG-PRODUCING ORGAN OF A MOSS IS CALLED AN ARCHEGONIUM (ar-keh-GOH-nee-um). Each Flask-Shaped Archegonium forms ONE EGG by Mitosis. The Archegonia form on Branches of the Gametophyte.

7. THE SPERM-PRODUCING ORGAN OF A MOSS IS CALLED AN ANTHERIDIUM (an-theh-RIH-dee-um). Each Antheridium produces Many Sperm.

8. BOTH THE ARCHEGONIA AND ANTHERIDIA ARE PART OF THE GAMETOPHYTE.

9. Bryophytes such as Mosses are sometimes called the “Amphibians of the Plant Kingdom”. Mosses are Land Plants but they require Water for Sexual Reproduction.

10. For most Mosses, Fertilization can occur only during or soon after RAIN or after Flooding, when the Gametophyte is COVERED with Water.

11. The Sperm Swim to the Egg by following a Trail of Chemicals released by the Egg in the Water.

12. Fertilization produces a Zygote that undergoes Mitosis and becomes a Sporophyte.

13. When the Sporophyte matures cells inside the Capsule undergoes Meiosis and form Haploid Spores which are all the Same.

14. The production of One type of spores is called HOMOSPORY. The life cycle of Mosses is called HOMOSPOROUS ALTERNATION OF GENERATION.

15. THESE SPORES BEGIN THE GAMETOPHYTE GENERATION.

16. When spores are mature, the Capsule opens and Spores are carried off by Wind. If a spore lands in a Moist place, it Sprouts and forms a New Gametophyte.

1. Asexual Reproduction of most Mosses can occur in TWO WAYS:

أ. FRAGMENTATION – Small pieces broken from a Gametophyte grow into a new plant.

ب. GEMMAE – These are tiny pieces of Tissue that can form new Gametophytes.

2. When raindrops splash Gemmae from the Parent Plant, The Gemmae are carried to a new area where they can form Gametophytes.

THE LIFE CYCLE OF FERNS

1. Ferns are by far the LARGEST Group of Living Seedless Vascular Plants.

2. Ferns grow in a variety of places and are diverse in their appearance.

3. Like other Seedless Plants, Ferns usually live in Moist Habitats because they Need Water for Fertilization.

4. A TYPICAL FERN ALTERNATES BETWEEN HAPLOID GAMETOPHYE AND DIPLOID SPOROPHYTE PHASES. (Figure 32-2)

5. The Sporophyte Phase of the Fern’s Life Cycle is the Dominant Phase.

6. Fern Gametophytes are Tiny, Flat Plants that are Anchored to the soil by Rhizoids.

7. Both ANTERIDIA (Male) and ACHEGONIA (Female) form on the lower surface of a Fern Gametophyte.

8. When Water is present, Sperm released by Antheridia Swim to Archegonia.

9. One Sperm Fuses with the Egg in an Archegonium. Forming a Zygote, which is the First Cell of the Sporophyte.

10. In its Sporophyte Stage, a typical Fern has a Stem with True Roots and True Leaves. The Stem, Roots and Leaves are considered TRUE because they have special Water-Carrying Tissues.

12. Other Ferns form Spores in Special Structures on the UNDESIDE OF THE LEAVES. أ SORUS (SORI) IS A GROUP OF SPORE-CONTAINING STRUCTURES (SPORANGIA) CLUSTERED ON THE UNDERSIDE OF A FERN LEAF (Figure 32-2).

A. The BLADE is the broad, flat, photosynthetic surface of the Frond. The Blade contains the Chloroplast. The Blade also contains Vascular Tissue that brings water and minerals from roots.

B. On most ferns, a Blade does not attach directly to a Stem. Instead, a Stalk attaches the Blade to the Stem. ال PETIOLE is the Stalk that attaches the Frond’s Blade to the Stem. The Petiole contains vascular tissue that carries Water and nutrients through the Plant.

LIFE CYCLES OF CONIFERS – GYMNOSPERMS – NAKED SEEDS – CONES

1. The oldest surviving Seed Plants on Earth are Gymnosperms. In Seed Plants the Sporophyte Phase is the Dominant Phase.

2. Gymnosperms are referred to as Naked Seeds, because they develop on the Scales of Female Cones and NOT inside a Fruit.

3. Gymnosperms are adapted to live in cold climates there are extensive forests of gymnosperms in most of the colder zones of northern temperate regions.

4. There are about 700 species of gymnosperms, such as pine, fir, and spruce, which are also called Evergreen Trees.

5. Gymnosperms include one of the largest and some of the oldest organisms on Earth. The Giant Redwood is one of the Earth’s largest organisms. The Bristlecone Pines is among the oldest, some more than 5000 years old.

6. Unlike mosses, and most Ferns, Gymnosperms produce TWO Types of spores – MALE MICROSPORES AMD FEMALE MEGASPORES.

7. ميكروسبورات grow in into Male Gametophytes, while Megaspores grow into Female Gametophytes.

8. The Production of different types of Spores is called HETERSPORY. The Gymnosperm Life Cycle is called HETEROSPOROUS ALTERNATION OF GENERATION.

9. Heterospory ensures that a Sperm will fertilize an Egg from Different Gametophyte and increase the chance that New Combinations of Genes will occur among Offspring.

10. Gymnosperms are Plants (Trees) that reproduce by way of CONES. (Figure 32-3)

11. The Pine Tree is a typical Gymnosperm. The Large, Familiar Cones known as Pinecones are actually the FEMALE Cones of a Pine Tree.

12. Pine trees also have MALE Cones, which are SMALLER than Female Cones. Male and Female Cones have a vital roles in the reproductive cycle of pine trees and other Gymnosperms.

13. THE LIFE CYCLE OF A PINE TAKES TWO OR THREE YEARS FROM THE TIME THE CONES FORM UNTIL SEEDS ARE RELEASED.

14. Male and Female Gametes are made by the Male and Female Cones, which are on the SAME Tree.

15. The Female Cones consist of spirally arranged Scales and Secrete a STICKY RESIN.

16. At the Base of each scale are TWO EGG-CONTAINING OVULES.

17. AN OVULE IS A STRUCTURE, CONSISTING OF AN EGG INSIDE PROTECTIVE CELLS, THAT DEVELOPS INTO A SEED.

19. POLLINATION IS THE TRANSFER OF POLLEN FROM THE MALE TO THE FEMALE PART OF A PLANT.

20. When a Pollen Grain reaches a Female Cone, it sticks to the RESIN of the cone. As the Resin dries, the Pollen Grain begins to grow a structure called a POLLEN TUBE that extends to an Ovule near the base of a Scale, it enables the sperm to reach an egg. The Pollen Tube takes about a year to grow and reach the Egg.

21. A Sperm Cell released from the Pollen Tube Fertilizes an Egg in the Ovule forming a Zygote. Pine sperm Do Not have Flagella and they do Not Swim to an Egg.

22. A Zygote forms and grows into an Embryo surrounded by a SEED.

23. As the Embryo Matures, the Pinecone enlarges and the scales Separate releasing the Seed from the Female Cone.

24. If the seed lands in an environment with the proper conditions for growth, it will sprout and form a New Sporophyte Pine Plant.

25. Seed Plants Do Not Require Water for Reproduction, Sexual Reproduction in Seed Plants can therefore take place independent of seasonal rains or other periods of moisture.
SECTION 32-2 SEXUAL REPRODUCTION IN FLOWERING PLANTS – ANGIOSPERMS – FLOWERS & FRUITS

You have probably admired flowers for their bright colors, attractive shapes, and pleasing aromas. These characteristics are adaptations that help ensure sexual reproduction by attracting animal pollinators. But some flowers are not so colorful, large, or fragrant. Such flowers rely on wind or water for pollination.

الأهداف: Identify the four main flower parts, and state the function of each. Describe ovule formation and pollen formation in angiosperms. Relate flower structure to methods of pollination. Describe fertilization in flowering plants. Compare and contrast the gymnosperm and angiosperm life cycles.

ANGIOSPERMS REPRODUCTION (FLOWERS & FRUITS)

1. The importance of a Flower is NOT in the way it LOOKS or SMELLS, but in WHAT IT DOES.

3. زهور are MODIFIED STEMS with SPECIALIZED LEAVES and other structures for REPRODUCTION. All of these specialized leaves from on the Swollen Tip of a floral “Branch” which is called the RECEPTACLE.

4. FLOWERS HAVE THREE BASIC COMPONENTS: MALE, FEMALE, AND STERILE PARTS.

5. The Male and Female Parts Produce the GAMETES. Sterile Parts ATTRACT POLLINATORS (The Birds and The Bees) and Protect the Female Gametes.

6. Flowers that produce BOTH Male and Female Gametes in the SAME Flower are called PERFECT FLOWERS.

7. IMPERFECT FLOWERS are EITHER a Male or a Female Flower.

8. Some Angiosperms have separate Male and Female Flowers, but BOTH SEXES are on the SAME Plant. Others, the entire plant is Male or Female.

FEMALE STRUCTURES OF FLOWERS

1. The Female Structures of flowers produce بيض.

2. THE FEMALE, OR EGG-PRODUCING, PART OF A FLOWER IS CALLED THE CARPELS.

3. ONE OR MORE CARPELS FUSED TOGETHER MAKE UP THE STRUCTURE CALLED THE PISTIL. Pistils form at the CENTER of the Flower and usually have THREE PARTS: STIGMA, STYLE, AND OVARY, EACH PART HAS A DIFFERENT FUNCTION:

A. THE STIGMA IS THE STRUCTURE ON WHICH POLLEN LANDS AND GERMINATES. IT IS USUALLY STICKY OR HAS HAIRS TO HOLD POLLEN GRAINS. THE TIP OF THE STYLE.

B. THE STYLE IS THE STALK-LIKE STRUCTURE CONNECTING THE STIGMA TO THE OVARY.

C. THE OVARY IS THE ENLARGED BASE OF A PISTIL, IT IS THE STRUCTURE THAT CONTAINS OVULES AND DEVELOPS INTO A FRUIT. OVULES FORM IN THE OVARY, AND EACH OVULE CONTAINS AN EGG.

MALE STRUCTURES OF FLOWERS

1. THE MALE STRUCTURES OF FLOWERS PRODUCE POLLEN.

2. THE MALE, OR POLLEN-PRODUCING PART OF A FLOWER, IS CALLED THE STAMEN.

3. STAMENS USUALLY HAVE TWO PARTS: ANTHER AND FILAMENT. EACH PART HAS A DIFFERENT FUNCTION:

A. THE ANTHER IS THE STRUCTURE THAT CONTAINS MICROSPORANGIA, WHICH PRODUCE MICROSPORES THAT DEVELOP INTO POLLEN GRAINS. POLLEN GRAINS CONTAIN SPERM CELLS.

B. THE FILAMENT IS THE STRUCTURE THAT HOLDS UP AND SUPPORTS THE ANTHER.

STERILE PARTS OF A FLOWER (ATTRACT/PROTECT)

1. THE STERILE PARTS OF A FLOWER ARE THE PETALS AND SEPALS.

2. PETALS are usually Colorful, Leaflike appendages on a Flower. Their Function is to ATTRACT Pollinators.

3. ALL THE PETALS IN A FLOWER ARE COLLECTIVELY CALLED THE COROLLA.

4. The Protective Leaves at the Base of a Flower are SEPALS. Sepals are often Green, cover the BUD of a Flower and Protect the developing Flower parts as they Grow.

5. ALL THE SEPALS ARE COLLECTIVELY CALLED THE CALYX.

6. Monocots and Dicots can often be distinguished by their Flowers. MONOCOT Floral Parts are arranged in multiples of THREE, The Floral Parts of DICOTS are arranged in multiples of FOUR OR FIVE.

7. FLOWER PARTS ARE USUALLY FOUND IN FOUR CONCENTRIC WHORLS, OR RINGS. (Figure 32-5)

A. OUTERMOST WHORL – THE SEPALS (Calyx) (#1)

B. THE PETALS (Corolla) MAKE UP THE NEXT WHORL. (#2)

C. THE TWO INNERMOST WHORLS OF FLOWER PARTS CONTAIN THE REPODUCTIVE STRUCTURES. FIRST THE MALE (STAMENS, #3) AND THE INNERMOST WHORL CONTAINS THE FEMALE (CARPELS, #4). ONE OR MORE CARPELS FUSED TOGETHER MAKE UP THE PISTIL.

LIFE CYCLE OF ANGIOSPERMS

1. An Angiosperm undergoes Alternation of Generations. The Sporophyte undergoes meiosis to form spores, which then divide mitotically to form Gametophytes.

2. The Gametophytes form the GAMETES: EGG AND SPERM.

3. Sexual Reproduction BEGINS WHEN MICROSOPORE MOTHER CELLS undergo Meiosis in the ANTHER to become Pollen Grains, which is a two-celled or three-celled Male Gametophyte. (Figure 32-7) Notice: Each of the four Microspores will form a Pollen Grain that consists of Two Cells a Tube Cell and a Generative Cell, The Male Gametophyte.

4. During the same time, MEGASPORE MOTHER CELLS undergo Meiosis in Ovules, forming four megaspores in each Ovule, One will become an EGG. (Figure 32-6) Notice: Of the four Megaspores, Three of the Megaspores Degenerate, and the Fourth forms the structures of the Embryo Sac, The Female Gametophyte.

5. Because the Ovule of a flower contains the egg, the ovule contains the Female Gametophyte.

6. The next step is التلقيح, the transfer of Pollen from the Anther to the Stigma.

7. When a pollen Grain lands on a Stigma, it sends out a POLLEN TUBE that grows through the Style to the Ovary. Inside the Ovary it enters and Ovule which contains an Egg.

8. Fertilization occurs when a Sperm Nucleus from the Pollen Tube FUSES with the Egg and forms a Zygote.

9. While one sperm fertilizes and Egg, a Second Sperm Nucleus from the pollen tube fertilizes TWO Polar Nuclei.

10. The Second Fertilization forms a Food-Storing Tissue in the Seed called ENDOSPERM.

11. The process in plants that involves TWO Fertilizations is called DOUBLE FERTILIZATION. ONLY ANGIOSPERMS HAVE DOUBLE FERTILIZATION.


شاهد الفيديو: مفهوم الصبغيات (كانون الثاني 2022).