Лабораторная работа № 8
ГИНЕЦЕЙ. СТРОЕНИЕ ПЕСТИКА. ТИПЫЗАВЯЗЕЙ.
ТИПЫСЕМЯЗАЧАТКОВ. ЗАРОДЫШЕВЫЙ МЕШОК.
СЕМЯ И ПЛОД. КЛАССИФИКАЦИЯ СЕМЯН И ПЛОДОВ
Материалы и оборудование: гербарий с различными типами соцветий, предварительно намоченные зерновки овса и ячменя, семена фасоли, гороха, подсолнечника, свежие и консервированные (засушенные и фиксированные в спирте) плоды, препаровальные иглы, бинокулярные и ручные лупы.
Цель: рассмотреть анатомо-функциональные особенности строения гинецея; изучить разнообразие семян и плодов.
Задачи:
1) ознакомиться с различными типами строения гинецея.
2) рассмотреть строение гинецея;
3) рассмотреть плоды различных растений и дать им характеристику.
Теоретическая часть – Гинецей, завязь, семязачаток
Гинецей – это совокупность плодолистиков, образующих один или несколько пестиков. На плодолистике развивается семязачаток, внутри которого формируется зародышевый мешок - женский гаметофит, поэтому гинецей - это женский орган полового размножения. Обычно плодолистики срастаются краями, образуя замкнутое вместилище - пестик. Из пестика после оплодотворения развивается плод.
Пестик состоит из завязи, столбика и рыльца. Завязь несет семязачатки, и выполняет функцию влажной камеры, предохраняет семязачатки от высыхания и поедания насекомыми и отчасти от колебаний температуры. Из семязачатков после оплодотворения развиваются семена. Рыльце пестика воспринимает пыльцу, поэтому часто поверхность рыльца неровная, бугорчатая и покрыта липкой жидкостью. Столбик приподнимает рыльце вверх. Иногда столбика нет, и образуются сидячие рыльца.
Рис. 1. Общий вид простого (А, Б, В)
и сложного (Г) гинецея:
А – махорки (Nicotiana rustica);
Б – ивы (Salix);
В – мака (Papaver);
Г – сусака (Butomus);
1 – завязь;
2 – столбик;
3 – рыльце.
Рис. 2. Строение пестика:
1 – рыльце;
2 – столбик;
3 – завязь;
4 – семязачаток;
5 – зародышевый мешок;
6 – плацента.
Гинецей, состоящий из свободных плодолистиков, каждый из которых образует пестик, называется апокарпным. Такой тип гинецея характерен для примитивных цветковых (лютиковые, бобовые).
Рис. 3. Основные типы гинецея: 1 – апокарпный; 2 – синкарпный; 3 – паракарпный; 4 – лизикарпный
Если плодолистики срастаются между собой, то такой гинецей называется ценокарпным. В зависимости от способа срастания плодолистиков выделяют три типа ценокарпного гинецея:
- синкарпный гинецей – образуется в результате срастания замкнутых плодолистиков своими боковыми поверхностями (белладонна);
- паракарпный гинецей – возникает в процессе размыкания отдельных плодолистиков и срастания их краями (крыжовник),
- лизикарпный гинецей – образуетсяв результате разрушения боковых стенок синкарпного гинецея.
Количество плодолистиков, образовавших ценокарпный гинецей, можно определить по числу столбиков на одной завязи, количеству лопастей рыльца, числу гнезд завязи.
Пестик дифференцируется на завязь, стилодий (оттянутая верхушка плодолистика) и рыльце. Сросшиеся стилодии нескольких плодолистиков называют столбиком. В зависимости от типа цветоложа завязь может занимать разное положение по отношению к другим органам цветка.
Верхняя завязь не срастается с околоцветником, свободно располагается на цветоложе, а части околоцветника и тычинки прикрепляются под ней. Цветок в этом случае называют подпестичным. Нижняя завязь полностью срастается с вогнутым цветоложем, основанием частей околоцветника и тычинок. Она находится как бы под околоцветником и тычинками. Цветок, обладающий нижней завязью, называют надпестичным. Полунижняя, или средняя, завязь частично срастается с цветоложем и чашечкой.
Рис. 4. Положение завязи в цветке (по: Жуковский, 1949): А, Б – верхняя; В – нижняя; Г – полунижняя
Внутри завязи располагаются семязачатки, число которых может варьироваться от одного до нескольких миллионов.
Семязачаток – многоклеточное образование семенных растений, из которого развивается семя.
Семязачаток состоит из нуцеллуса (мегаспорангия), окруженного одним или двумя интегументами (покровами), которые на верхушке не смыкаются, образуя узкий канал – микропиле. Через него пыльцевая трубка проникает к зародышевому мешку. Основание нуцеллуса, от которого отходят интегументы, называется халазой. Семязачаток прикрепляется к плаценте с помощью фуникулюса (семяножки). Место прикрепления семязачатка к семяножке называют рубчиком.
Рис. 5. Строение семязачатка:
1 – интегументы;
2 – микропиле;
3 – плацента с проводящим пучком;
4 – семяножка;
5 – нуцеллус;
6 – синергиды;
7 – яйцеклетки;
8 – центральная клетка;
9 – антиподы;
10 – халаза.
Семязачаток возникает на плаценте в виде небольшого бугорка. После достижения определенной величины у его основания возникают интегументы в виде одного–двух кольцевых валиков, а в апексе семязачатка вычленяются одна или несколько археспориальных клеток.
Далее одна из археспориальных клеток (материнская клетка мегаспор) делится путем мейоза и образует 4 гаплоидные мегаспоры. Этот процесс носит название мегаспорогенеза. Дальнейшее развитие обычно получает только одна (чаще нижняя) мегаспора, которая дает начало женскому гаметофиту (зародышевому мешку), а три другие мегаспоры дегенерируют. При этом в мегаспоре трижды происходит митоз. Образуется 8 свободных ядер, по три из которых окружаются собственной протоплазмой на верхнем и нижнем концах зародышевого мешка и образуют клетки, одетые сначала лишь мембраной, а позднее и тонкой оболочкой. Три верхние клетки называют яйцевым аппаратом. Средняя из них становится яйцеклеткой, две других – синергидами. Три клетки, расположенные на халазальном полюсе, носят название антипод. Два ядра, оставшихся в центральной части зародышевого мешка, называют полярными. До или после проникновения пыльцевой трубки в зародышевый мешок они сливаются во вторичное (диплоидное) ядро.
Типы семязачатка:
- ортотропный – прямой, фуникулюс и микропиле расположены на противоположных концах оси семязачатка (гречишные, ореховые);
- анатропный (обратный) – нуцеллус повернут по отношению к прямой оси семязачатка на 1800, вследствие чего микропиле и фуникулюс расположены рядом (Покрытосеменные)
- гемитропный (полуповернутый) – семязачаток повернут на 900, вследствие чего микропиле и нуцеллус расположены по отошению к фуникулюсу под углом 900 (первоцветные, норичные).
- кампилотропный (односторонне изогнутый) – нуцеллус изогнут односторонне микропилярным концом, соответсвенно микропиле и фуникулюс расположены рядом (бобовые, мальвовые)
- амфитропный (двусторонне изогнутый) – нуцеллус изогнут двусторонне в виде подковы, при этом микропиле и фуникулюс располагаются рядом (тутовые, ладанниковые).
Рис. 6. Основные типы семязачатков.
1 - ортотропный, 2 - анатропный, 3 - гемитропный, 4 - кампилотропный, 5 - амфитропный.
Зародышевый мешок (женский гаметофит) – центральная часть семяпочки покрытосеменных растений, в которой развивается яйцеклетка и происходит двойное оплодотворение, после чего в зародышевом мешке развиваются зародыш и эндосперм.
Образование женского гаметофита (зародышевый мешок) происходит в семязачатке, который находится внутри завязей пестика. Семязачаток – это видоизмененный мегаспорангий, защищенный покровами. На верхушке его имеется узкий канал – пыльцевход. Вблизи пыльцевхода начинает развиваться диплоидная клетка – мегаспороцит (макроспороцит). Он делится путем мейоза и дает четыре гаплоидные мегаспоры. Три мегаспоры вскоре разрушаются, четвертая наиболее удаленная от пыльцевхода развивается в зародышевый мешок. Зародышевый мешок растет. Его ядро три раза делится путем мейоза. В результате образуется восемь дочерних ядер. Они располагаются по четыре двумя группами: одна – вблизи пыльцевхода, другая на противоположном полюсе. Затем, от каждого полюса отходит по одному ядру в центр зародышевого мешка – это полярные ядра. Они могут сливаться, образуя одно центральное ядро. У пыльцевхода располагается одна яйцеклетка и две клетки синергиды. На противоположном полюсе – клетки антиподы, которые участвуют в доставке к клеткам зародышевого мешка питательных веществ, а затем исчезают. Такой восьмиядерный зародышевый мешок и есть зрелый женский гаметофит.
Рис. 7. Зародышевый мешок в семяпочке
горца дубильного (Polygonumcoriaggit):
1 — зародышевый мешок;
2 — яйцеклетка;
3 —синергиды;
4 — антиподы;
5 — центральное ядро.
Ход работы
Задание 1:
1. Зарисовать пестики различных цветков и определить тип завязи.
2. Зарисовать поперечные разрезы завязей и определить по строению завязи тип гинецея.
3. Рассмотреть семязачаток пролески на постоянном препарате и обозначить его части.