Rozmnožovanie rastlín

Z fyziologického hľadiska rozdeľujeme spôsoby rozmnožovania rastlín do dvoch skupín: nepohlavné rozmnožovanie a pohlavné rozmnožovanie. Životný cyklus rastlín je unikátny striedaním oboch týchto generácií, čo označujeme ako rodozmenu (metagenézu).

Vývoj rodozmeny link

Rodozmena (metagenéza) predstavuje životný cyklus charakterizovaný striedaním dvoch geneticky odlišných generácií. Fúziou haploidných gamét vzniká diploidná zygota, čím sa cyklus neustále opakuje a generácie sa striedajú.

• 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. Na sporofyte sa diferencujú výtrusnice (spórangiá), v ktorých výtrusorodé pletivo prekonáva redukčné delenie (meiózu) a produkuje haploidné spóry (výtrusy).

Typy rodozmeny link

Podľa morfologickej podobnosti generácií a tvaru výtrusov rozlišujeme niekoľko typov rodozmeny:

• rovnakotvará rodozmena (izomorfná) – sporofyt a gametofyt vyzerajú identicky, líšia sa len počtom chromozómov.
• rôznotvará rodozmena (heteromorfná) – generácie sú morfologicky odlišné, pričom jedna zvyčajne výrazne dominuje.
• rovnakovýtrusová rodozmena (izospórická) – všetky výtrusy sporofytu sú tvarovo rovnaké (napríklad u prasličiek).
• rôznovýtrusová rodozmena (heterospórická) – výtrusnice sa delia na mikrosporangiá (samčie výtrusy) a megasporangiá (samičie výtrusy).

Evolúcia rodozmeny link

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.

Nepohlavné rozmnožovanie link

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.

Nižšie a výtrusné rastliny link

Jednoduchšie organizmy využívajú na množenie základné fyziologické formy:

• bunkové delenie – typické pre sinice a jednobunkové riasy.
• fragmentácia stielky – rozpad stielky na životaschopné časti. Využívajú ju napríklad mnohobunkové sladkovodné spájavky, ktorých vlákno po roztrhnutí jednoducho dorastie na novú riasu.
• výtrusy – jednobunkové útvary na šírenie, u nižších húb a organizmov tvorené aj mitoticky.

Zložitejšiu stratégiu na nepohlavné šírenie majú niektoré machorasty. Porastnica mnohotvará tvorí miskovité rozmnožovacie poháriky (talídiá), v ktorých vznikajú drobné púčiky (gemmae) schopné priamo dorásť na nový gametofyt.

Metamorfózy vegetatívnych orgánov link

Vyššie rastliny si na vegetatívne rozmnožovanie vyvinuli špecializované orgány vzniknuté premenou stonky, koreňa či listov:

• rozmnožovacia cibuľka – pozostáva z podcibulia a zdužnatých zásobných listov. Tento typ množenia je charakteristický pre čeľaď ľaliovité (napríklad obľúbený tulipán alebo cesnak, ktorý vytvára zložené dcérske cibuľky) a skorú jarnú čeľaď amarylkovité (snežienka, narcis).
• podzemok (rizóm) – je vodorovne rastúca podzemná stonka. Z jej uzlov rastú korene a púčiky formujúce nové rastliny. Je to bežný jav predovšetkým u papradí, z kvitnúcich rastlín ho využíva napríklad liečivý kostihoj alebo mimoriadne odolný burinný pýr.
• podzemková hľuza – je zhrubnutý zásobný podzemok stonkového pôvodu. Najlepším príkladom je zemiak, ktorého známe „očká“ sú v skutočnosti pazušné púčiky novej rastliny.
• stonková hľuza – je nadzemná alebo podzemná metamorfóza plniaca zásobnú aj reprodukčnú funkciu. Typickým zástupcom s nadzemnou hľuzou je kaleráb. Veľmi podobný mechanizmus, avšak vo forme koreňovej hľuzy, si vytvorila reďkovka.
• poplaz (stolón) – ide o horizontálnu plazivú stonku, ktorá rastie po povrchu a zakoreňuje priamo vo svojich uzloch. Tento efektívny mechanizmus plošného šírenia má jahoda.
• listy – na nepohlavné rozmnožovanie môžu slúžiť priamo aj listy. Sukulentná kalanchoe tvorí na okrajoch listov desiatky malých zakorenených dcérskych rastliniek, ktoré po odpadnutí okamžite samostatne rastú.

Pohlavné rozmnožovanie link

Pohlavné rozmnožovanie spája genetický materiál dvoch jedincov, čím zabezpečuje nevyhnutnú genetickú variabilitu. Nová rastlina vzniká zo zygoty, produkovanej splynutím dvoch haploidných gamét. Tvorbe gamét predchádza redukčné delenie (meióza) a znižovanie počtu chromozómov.

Samčí a samičí gametofyt link

Peľové zrná (samčí gametofyt) vznikajú v peľniciach. Ich povrch chráni pevná vonkajšia exina a vnútorná tenká intina. Zrelé peľové zrnko krytosemenných rastlín tvoria tri bunky: jedna vegetatívna bunka (zabezpečuje rast peľovej trubice) a dve samčie neobrvené bunky, takzvané spermácie.

Zárodočný miešok (samičí gametofyt) sa vyvíja vo vajíčku semenníka. Ide o 8-jadrový útvar, v ktorom je sformovaných 7 buniek:

• vajcová bunka (oosféra) – samičia gaméta.
• synergidy – dve bunky lákajúce peľovú trubicu.
• antipódy – tri bunky s výživovou funkciou.
• centrálna bunka – najväčšia bunka obsahujúca dve spojené polárne jadrá.

Opelenie link

Prenos peľu na bliznu označujeme ako opelenie. Podľa pôvodu peľu rozlišujeme samoopelenie (autogamiu) a cudzoopelenie (alogamiu). Rastliny sa samoopeleniu bránia autoinkompatibilitou (biochemický blok) alebo časovým nesúladom dozrievania orgánov.

Dômyselný priestorový mechanizmus na podporu cudzoopelenia využíva prvosienka jarná. Jednotlivé rastliny tvoria buď kvety s dlhými čnelkami a krátkymi tyčinkami, alebo presne naopak, čo priamo núti hmyz prenášať peľ výhradne medzi rôznymi jedincami.

Ak na bliznu dopadne správny peľ, prítomný vápnik, bór a fytohormóny ho okamžite stimulujú ku klíčeniu. Vegetatívna bunka sformuje peľovú trubicu, ktorá rýchlo prerastie čnelkou a cez peľový vchod (mikropyle) dopraví spermácie bezpečne k vajíčku (jav zvaný porogamia).

Dvojité oplodnenie a vývin semena link

Proces dvojitého oplodnenia je unikátom krytosemenných rastlín. Po vniknutí trubice do vajíčka prebehnú dve splynutia súčasne:

• prvá spermácia splynie s oosférou, čím vzniká diploidná zygota (budúce embryo).
• druhá spermácia splynie s centrálnou bunkou, čím vzniká bunka s triploidným jadrom. Z nej sa sformuje zásobný triploidný endosperm vyživujúci embryo.

Z oplodneného vajíčka sa vyvíja semeno chránené pevným osemením (testa), ktoré vzniklo z pôvodných vajíčkových obalov. Pre úspešný vývin a následné klíčenie sa v semene, predovšetkým v endosperme, koncentrujú kľúčové živiny a veľké množstvo fosforu. Semeno následne stratí väčšinu vody (jej obsah klesne na 5–20 %) a prechádza do ochranného stavu spánku (dormancie).