Цветок представляет собой видоизмененный укороченный побег, приспособленный для образования спор, половых клеток (гамет) перекрестного опыления. После опыления и последующего полового процесса (оплодотворения) образуются семена и плоды.
Стеблевая часть цветка представлена цветоножкой и цветоложем, на котором расположены видоизмененные листья (цветолистики): чашелистики, лепестки, тычинки, пестики. Чаще они располагаются кругами (мутовками) в несколько рядов. Цветки, имеющие тычинки и пестики, называют обоеполыми (гермафродитами). Раздельнополые содержат или только тычинки, или только пестики. Поэтому различают соответственно цветки тычиночные (мужские) и пестичные (женские). Растения с тычиночными и пестичными цветками на одном экземпляре называют однодомными, а растения, несущие только тычиночные или пестичные цветки, - двудомными.
Околоцветник выполняет защитную функцию и функцию привлечения опылителей. Чаще всего он состоит из различно окрашенных чашелистиков и лепестков его называют двойным. Если околоцветник окрашен в один цвет, то его называют простым. Простой чашечковидный околоцветник имеет обычно зеленый цвет, простой венчиковидный окрашен ярко. Цветки, не имеющие околоцветника, называют голыми (мужской и женский цветки). Чашелистики бывают свободными или с более или менее сросшимися основаниями. Венчик состоит из ярко окрашенных лепестков (часто они крупнее чашелистиков) - свободнолепестных или сростнолепестных.
Тычинка (мужская часть цветка) состоит из тычиночной нити и пыльника. Тычиночная нить чаще простая, неветвящаяся. Если тычиночная нить отсутствует, то тычинку называют сидячей. Пыльник (микроспорангий) состоит, как правило, из двух камер. В центре каждой камеры размещается спорогенная ткань, из клеток которой сначала образуются микроспоры (материнские клетки пыльцы); в результате мейоза каждая из материнских диплоидных клеток пыльцы образует четыре гаплоидных микроспоры, которые после митотического деления ядра превращаются в микрогаметофиты (или пыльцевые зерна пыльцы). Строение пыльцы довольно однообразно, но покровы ее отличаются разнообразием.
В самом центре цветка располагается один или несколько пестиков. Пестик состоит из завязи, столбика и рыльца. Иногда столбик отсутствует, тогда рыльце будет сидячим. Рыльце обычно выделяет липкую жидкость для улавливания и удержания пыльцевых зерен. В зависимости от числа несообщающихся между собой гнезд завязи бывают одногнездными и многогнездными. Внутри завязи образуются семяпочки, где расположен женский спорангий (мега- или макроспорангий). Одна из его клеток становится археспориальной (материнской клеткой). Из нее путем мейоза образуется четыре гаплоидные мега- (макро) споры. Лишь только из одной развивается восьмиядерный зародышевый мешок.
Все части цветка весьма разнообразны по числу, расположению и форме. Цветки, содержащие и тычинки, и пестик, называются обоеполыми; его обозначают знаком. Цветки, лишенные либо тычинок, либо пестиков - однополыми. Однополые цветки, содержащие только тычинки, называются тычиночными (обозначаются знаком), а однополые цветки, содержащие только пестики - пестичными (обозначаются знаком). Так, ива, тополь, финиковая пальма относятся к числу растений, у которых одни особи несут только тычиночные цветки, а другие - только пестичные.
Число членов каждой части цветка обозначается цифрами. Строение цветка можно выразить в виде формулы, введя обозначения для каждой части:
calyx (Ca) - чашка (Ч);
corola (Co) - венчик, лепестки (Л);
androeceum (A) - андроцей, тычинки (Т);
gynoeceum (G) - гинецей, пестик (П).
Если число членов цветка одного и того же вида непостоянно (больше 12), то оно обозначается значком µ. В случае срастания между собой цветолистиков число заключается в скобки. Например, для розоцветных формула цветка будет иметь следующий вид: Ч5Л5ТµП1, а для гороха - Ч(5)Л1+2+2Т(9)+1П1.
Еще более полное представление о строении цветка дает диаграмма, являющаяся проекцией цветка на плоскость, перпендикулярную к его оси. Диаграмма отражает не только наличие частей цветка и число членов, но и их расположение относительно друг друга. Члены цветка обозначаются строго определенными значками.
Цветки располагаются на растении либо одиночно (крупные и чаще яркие), либо собраны в соцветия. Соцветие - это побег или система побегов, несущих цветки. Биологическое преимущество соцветий перед одиночными цветками несомненно, поскольку повышается гарантия опыления и уменьшается вероятность повреждения цветов неблагоприятными факторами среды, особенно при распускании цветков. Различают два типа соцветий: простые, когда цветки (с цветоножками или без них) располагаются непосредственно на главной оси, и сложные, когда цветки располагаются на разветвленной главной оси (оси второго, третьего порядков).
После созревания пыльцы пыльники лопаются и пыльца попадает на рыльце пестика - происходит опыление. Различают два вида опыления: самоопыление и перекрестное опыление. Самоопыление осуществляется только в обоеполых цветках. Особенно оно хорошо выражено у нераскрывающихся цветков. Перекрестное опыление происходит с помощью ветра, воды, насекомых, птиц и др. Оно более прогрессивно, поскольку происходит обновление наследственного (генетического) материала, а это открывает более широкие возможности в приспособлении к различным условиям существования. Подавляющее большинство растений имеет перекрестное опыление. Широко известны приспособления цветков к определенным насекомым-опылителям (клевер, орхидея и др.). Различают две формы перекрестного опыления: соседнее, когда опыление осуществляется в пределах одного растения, но пыльца с одного цветка попадает на рыльце другого, и собственно перекрестное, когда пыльца с одной особи переносится на рыльце цветка другой особи. Для предотвращения самоопыления у растений выработались разнообразные приспособления: разновременное созревание тычинок и пестиков в обоеполом цветке; в обоеполых цветках пестики с длинными столбиками, а тычинки с короткими тычиночными нитями или наоборот.
В результате опыления пыльца попадает на рыльце пестика и прорастает в завязь. Формирование мужских гамет начинается в камерах пыльника (мужской спорангий): диплоидные клетки спорогенной ткани пыльника (материнские клетки пыльцы) делятся мейозом и в результате из каждой клетки образуется четыре гаплоидных микроспоры. При прорастании микроспора развивается в двухклеточный мужской гаметофит (или пыльцевое зерно). При митотическом делении ядра образуется крупное ядро пыльцевой трубки (вегетативное ядро) и меньшее по размерам генеративное ядро. В большинстве случаев на этой стадии пыльца освобождается из пыльника и переносится на рыльце пестика того же или ближайшего цветка. Попав на рыльце, пыльца прорастает с помощью пыльцевой трубки по столбику вниз к семяпочке, расположенной в завязи пестика. Кончик пыльцевой трубки выделяет ферменты, растворяющие клетки столбика, что создает возможность для дальнейшего ее прорастания. Генеративное ядро мигрирует в пыльцевую трубку с образованием двух ядер спермиев (митоз генеративного ядра). В результате зрелый мужской гаметофит состоит из двух клеток (генеративной и пыльцевой трубки), ядра трубки и двух ядер спермиев.
В завязи пестика (его основание) находятся одна или несколько семяпочек. Это спорангий (женский), окруженный одним или двумя интегументами (покровами). Как правило, каждая семяпочка содержит одну диплоидную материнскую клетку макроспоры, которая в результате мейоза образует четыре гаплоидные макроспоры. Лишь одна из них развивается в макрогаметофит, а три других разрушаются. В типичном случае макроспора увеличивается в размерах и ее ядро делится три раза подряд митозом. Образующийся макрогаметофит, называемый зародышевым мешком, представляет собой восьмиядерную клетку с четырьмя ядрами у каждого конца. По одному ядру с каждого конца перемещаются к центру (эти ядра называются полярными). Одно из трех ядер, находящееся на том конце спорофита, где расположено микропиле (вход в семяпочку), становится ядром яйцеклетки, а два других (синергиды) и три ядра (антиподы), находящиеся на другом конце, в последующем (после оплодотворения) исчезают.
Проникнув в макрогаметофит через микропиле, кончик пыльцевой трубки лопается и оба генеративных ядра проникают в макрогаметофит. Перед оплодотворением полярные ядра образуют одну диплоидную клетку, каждая из шести оставшихся окружается цитоплазмой и образует клетку. Формируется восьмиядерная семиклеточная структура зрелого женского гаметофита. Одно из ядер спермиев перемещается к ядру яйцеклетки и сливается с ним, образуя диплоидную (2n) зиготу, давая начало новому поколению спорофита. Другое генеративное ядро (спермий) перемещается к двум полярным ядрам, все три ядра сливаются и образуют ядро эндосперма, содержащее тройной набор хромосом (Зn). Описанное явление двойного оплодотворения, приводящее к возникновению диплоидной зиготы и триплоидного эндосперма, специфично и характерно для цветковых растений. Открытие двойного оплодотворения принадлежит русскому ученому академику С.Г.Навашину (1898 г.). Триплоидность эндосперма впервые была доказана его сыном А.С.Навашиным в начале ХХ века. После двойного оплодотворения из зиготы образуется зародыш (2n), из триплоидной клетки - эндосперм (запасающая ткань, Зn), из покровов - семенная кожура (2n), а из всего семязачатка - семя. Синергиды и антиподы после оплодотворения растворяются, а питательные вещества используются при развитии зародыша, иногда они могут превращаться в запасающую ткань.
Зародыш семени, развивающийся из оплодотворенной яйцеклетки, состоит из корешка, зачаточного стебелька, семядолей - первых листьев зародыша и почечки. Запасы питательных веществ накапливаются в семядолях. Семя двудольных растений состоит из двух семядолей, содержащих питательные вещества, и находящимися между ними корешка, стебелька и почечки. Семенная кожура легко отстает.
У однодольных большую часть семени заполняет эндосперм, зародыш, отделенный от эндосперма одной сухой семядолей (называемой щитком), занимает мало места, семенная кожура плотно прилегающая. Семядоли имеют большое значение не только на первых этапах жизни растения, но и для последующих процессов формообразования. Для прорастания семян требуются определенные условия: наличие воды, достаточный доступ воздуха, обеспечивающий дыхание прорастающих семян, определенная температура. Прорастанию семян предшествует их набухание, при этом запасные вещества переходят в растворимое, доступное для питания зародыша состояние. Оболочка семени лопается, и первым появляется корешок, растущий вниз, образуя главный корень. Одновременно растет подсемядольное колено, чуть позже трогается в рост почечка, образуя стебелек и первые настоящие листья.