Прежде чем начать разговор о голосеменных, нужно вспомнить общий жизненный цикл высших растений.
В жизненном цикле существует две фазы: гаплоидная и диплоидная. В гаплоидной фазе клетки содержат одинарный набор хромосом (все хромосомы в единичном экземпляре), в диплоидных клетках - двойной набор хромосом (две копии каждой хромосомы).
А так же есть два поколения: спорофит и гаметофит. В жизненном цикле высших растений (кроме мхов) преобладает спорофит. Спорофит – это само растение!!!
В общей схеме на спорофите формируются спорангии, в которых из определенных клеток (клетки) путем мейоза (редукционного деления) R! Образуется 4 споры. В результате этого процесса уменьшается плоидность (диплоидный -> гаплоидный). Затем из споры формируется гаметофит, на котором формируются женские и мужские гаметангии, в которых образуются яйцеклетки и сперматозоиды соответственно. Происходит оплодотворение (опыление), слияние ядер, образуется зигота. В результате этого процесса плоидность восстанавливается. Из зиготы формируется зародыш, а потом и растение. Цикл повторяется.
Следует сказать, что все высшие растения кроме большинства папоротников – эвспорангиатные растения. Это значит, что стенка спорангия многослойная, и начало спорангию дает группа клеток, а не одна клетка, как у лептоспорангиатных папоротников.
Голосеменные появились на земле примерно 370 млн лет назад. В жизненном цикле у них отсутствует наиболее уязвимая стадия – свободноживущего заростка (гаметофита), а для оплодотворения не нужна вода.
По Лотовой в отделе Голосеменные всего 4 класса: Саговниковые, Гинкговые, Хвойные, Гнетовые.
Рассмотрим Хвойные, поскольку целью занятия является изучить строение семени кедра – сосны сибирской (Pinus sibirica).
На этой схеме: мужская шишка формируется на верхних частях боковых побегов.
На мужской шишки вдоль оси отходят микроспорофиллы (мкспф), на нижней стороне которых располагаются по 2 микроспорангия. В микроспорангиях путем редукционного деления образуются микроспоры, микроспору можно назвать пыльцевым зерном, но как правило, пыльцевым зерном называется следующая стадия (гаметофит, заросток), когда внутри микроспоры начинает развиваться несколько клеток, в результате деления которых формируются антеридиальная и сифоногенная клетка, из антеридиальной развивается 2 спермия. Оплодотворение происходит за счет прорастания сифоногенной клетки в полость семязачатка, образующей пыльцевую трубку. По ней спермии спускаются и оплодотворяют яйцеклетку.
Женская шишка. На оси 2 вида чешуй (чешуя не спорофилл, а имеет побеговое происхождение): кроющие (кч) и семенные (сч), в пазухе которых по 2 семязачатка.
Как правило кроющая чешуя либо очень маленькая, либо быстро отпадает, либо срастается с семенной. Но у Pseudotsuga (хвойное), кроющая чешуя хорошо видна.
Семязачаток фактически начинает формироваться со стадии образования нуцеллуса (мегаспорангия), покрытого интегументом.
В нуцеллусе путем редукционного деления формируется тетрада мегаспор (4 мегаспоры), 3 из которых отмирает, одна оставшаяся делится и образует заросток (гаметофит) – эндосперм. В эндосперме формируются архегонии(2), в которых выделяется по яйцеклетке. Опыляется только одна яйцеклетка, а другая отмирает. После опыления формируется зигота, из которой образуется зародыш.
Интегумент становится семенной кожурой, нижний слой которой – пленчатый, а верхний – одревесневший. Остаток нуцеллуса заметен, в энодосперме хорошо виден зародыш, который как бы подвешен на подвесок. В зародыше выделяется: корень, гипокотиль (участок под семядолями), и в случае кедра несколько семядолей.