Rozmnožovanie rastlín

Spôsoby rozmnožovania rastlín možno rozdeliť do dvoch základných skupín:

1. nepohlavné rozmnožovanie
2. pohlavné rozmnožovanie

Nižšie rastliny sú charakteristické striedaním nepohlavne a pohlavne sa rozmnožujúcej generácie. Takéto striedanie generácií označujeme termínom rodozmena (metagenéza).

Vývoj rodozmeny link

Rodozmena (metagenéza) je termín označujúci životný cyklus rastlín (ale aj mnohých húb a niektorých živočíchov) charakterizovaný striedaním sa dvoch generácií odlišujúcich sa v prvom rade geneticky:

• gametofyt (pohlavná generácia) s jedným súborom chromozómov (haploidný počet, n) v telových (somatických) bunkách
• sporofyt (nepohlavná generácia) s dvomi súbormi predstavujúcich homologické chromozómy (diploidný počet, 2n) v somatických bunkách

Fúziou haploidných pohlavných buniek (samčej a samičej) vzniká diploidná zygota (2n). Tá sa delí mitoticky a je základom pre vznik mnohobunkového sporofytu. Na sporofyte sa po istom čase diferencujú výstrusnice (spórangiá), ktoré produkujú výtrusy procesom meiózy, čím sa redukuje počet chromozómov na polovicu (n). Tieto haploidné spóry sa ďalej delia mitoticky, čím tvoria základ mnohobunkového gametofytu. Po jeho dozretí sa začínajú tvoriť pohlavné orgány, ktoré produkujú v procese mitózy dva odlišné párovacie typy pohlavných buniek - gamét:

• plemenníčky (anterídiá) produkujú samčie pohlavné bunky (samčie gaméty)
• zárodočníky (archegóniá) produkujú samičie pohlavné bunky (samičie gaméty)

Splynutím samčej a samičej pohlavnej bunky za vzniku diploidnej zygoty sa tento cyklus uzaviera.

Prvé suchozemské rastliny - ryniorasty - mali podobne ako ich predkovia rovnakotvarú (izomorfnú) rodozmenu. Sporofyt a gametofyt mali podobný tvar, líšili sa len počtom chromozómov (sporofyt 2n, gametofyt n) a tým, že na sporofyte vznikali výtrusnice a na gametofyte pohlavné orgány. U týchto rastlín si obidve generácie možno skutočne predstaviť ako samostatné rastlinky vo forme sporofytu alebo gametofytu. Po prechode rastlín na pevninu však vývoj smeroval k redukcii niektorej generácie, výsledkom čoho bola rôznotvará (heteromorfná, anizomorfná) rodozmena. Tu už viac či menej jedna generácia bola závislá na druhej, predovšetkým vo výžive, pričom gametofyt a sporofyt si už možno predstaviť väčšinou len ako dve časti jednej a tej istej rastliny. Fylogenetický vývoj mal dva základné smery: u machorastov prevláda gametofytická generácia nad sporofytom a u ostatných vyšších rastlín je typickým prevládajúcim znakom rodozmeny sporofyt.

Ak sa výtrusy sporofytu tvarovo od seba nelíšia, hovoríme o rovnakovýtrusovej (izospórickej) rodozmene. Takéto výstrusy majú napr. prasličky (rod Equisetum). Ak sa výtrusy rozlišujú tvarom, hovoríme o rôznovýtrusovej (heterospórickej) rodozmene. Takúto rodozmenu má väčšina rastlín.

Nepohlavné rozmnožovanie link

Kým zo živočíchov sa nepohlavne rozmnožujú len vývojovo najnižšie druhy, z rastlín sa mnohými spôsobmi nepohlavne rozmnožujú aj vyššie rastliny. Pri nepohlavnom rozmnožovaní vzniká nová rastlina z časti tela materskej rastliny, čiže z buniek, ktoré vznikli mitotickým delením a dcérske rastliny tak majú rovnakú genetickú informáciu ako materská rastlina.

Niektoré formy nepohlavného rozmnožovania nižších a výtrusných rastlín:

• bunkové delenie - typické pre sinice a jednobunkové riasy
• fragmentácia stielky - rozdelenie stielky na niekoľko častí; typické pre niektoré mnohobunkové riasy
• výtrusy - sú zvyčajne jednobunkové útvary tvoriace sa vo výtrusniciach mitotickým delením buniek; typické pre výtrusné rastliny

Krytosemenné rastliny tvoria rôzne špecializované útvary vzniknuté premenou rôznych orgánov (predovšetkým stonky a koreňa):

• rozmnožovacia cibuľka - skladá sa z podcibulia (stonková metamorfóza), ktoré je husto obalené zdužnatými metamorfovanými listami (cibuľa, cesnak, ľalia)
• podzemok - podzemná, vodorovne rastúca stonka so skrátenými a zhrubnutými článkami, nezelená, z uzlov vyrastajú vedľajšie korene a z pazúch šupín púčiky, slúžiace na rozkonárenie (kostihoj, sladič, pýr)
• podzemková hľuza - zhrubnutý podzemok alebo časť podzemku (zemiak, jeho hľuza je teda stonkového pôvodu!)
• stonková hľuza - nadzemná alebo podzemná stonková metamorfóza (kaleráb, reďkovka)
• poplaz - stonková metamorfóza s predĺženými internódiami, ktorá sa môže rozkonárovať (jahoda)

Pohlavné rozmnožovanie link

Pri pohlavnom rozmnožovaní sa nová rastlina vyvinie zo zygoty, ktorá vznikla splynutím dvoch diferencovaných pohlavných buniek, gamét - samčej gaméty spermatozoidu, pri kvitnúcich rastlinách peľového zrnka, so samičou gamétou vajcovou bunkou. Počet chromozómov jadra pri redukčnom delení - meióze - sa zredukuje na polovičný, haploidný, takže obidve gaméty majú haploidný počet chromozómov.

Peľové vrecúško, ktoré obsahuje peľotvorné pletivo, vzniká v peľnici tyčinky a je dôležitou štruktúrou pre vývoj peľu. Rast peľového vrecúška je podporovaný vápnikom a bórom (nevyhnutné pre správnu štruktúru a funkciu peľového vrecúška) a fytohormónmi (stimulujú rôzne procesy spojené s rastom a vývojom peľu). Tvar a veľkosť peľových zŕn je rôzny, ale je ustálený a charakteristický pre každý rastlinný druh. Vonkajšia vrstva - exina - je hrubšia, kutinizovaná, vnútorná vrstva - intima - je tvorená tenkou, bezfarebnou pektínovou blankou. Zrelé peľové zrnko je jednobunkové s haploidným jadrom (zvyšné 3 bunky po meiotickom delení degradujú). Toto jadro ešte prekonáva ďalšie mitotické delenie, čím vzniká vegetatívna (protáliová) bunka a rozmožovacia (generatívna) bunka. Jadro generatívnej bunky sa ešte raz rozdelí, čím vzniknú dve samčie neobrvené bunky (spermácie). Proces týchto dvoch delení prebieha najčastejšie pri klíčení peľového zrnka na blizne, ale výnimočne môže aj pred klíčením, a vtedy je peľové zrnko trojbunkové (horcovité, hluchavkovité).

Vajíčko sa vytvára v semenníku piestika, s ktorým je prepojené vajíčkovou šnúrou (pútkom), obsahujúcou cievny zväzok. Je to mnohobunkové diploidné pletivo s pomerne komplikovanými štruktúrami a obalmi, v ktorom sa diferencuje tzv. zárodočný miešok s vajcovou bunkou. Obaly na vrchole vajíčka nezrastajú úplne, ale dovoľujú prechod klíčiaceho peľového zrnka dovnútra k samotnej vajcovej bunke - porogamia. Medzi nahosemennými a krytosemennými rastlinami existujú rozdiely, čo sa týka vývinu a stavby zárodočného mieška ako aj samotnom procese oplodnenia.

Opelenie je proces prenesenia peľového zrnka na bliznu piestika. Pri pohlavnom rozmnožovaní je rastlina opelená buď peľom z toho istého kvetu - samoopelenie (autogamia), alebo peľom z iného kvetu tej istej alebo inej rastliny toho istého druhu - cudzoopelenie (alogamia).

Autogamia je typická pre rastliny, ktoré majú obmedzený prístup k opeľovačom alebo rastú v izolovaných podmienkach, kde je krížové opelenie (alogamia) menej pravdepodobné.

Cudzoopelivé rastliny opeľuje hmyz, vietor alebo vtáky. Samoopelenie je nežiadúce, preto sú rastliny fylogeneticky prispôsobené tak, aby sa mu čo najviac zabraňovalo. Niektorým rastlinám, napr. jabloniam, blizny a peľnice v tom istom kvete nedozrievajú naraz, takže sa môžu opeliť len peľom z iného kvetu. Iné rastliny, napr. prvosienka jarná (Primula veris), majú na jednej rastline kvety s krátkymi tyčinkami a dlhými čnelkami a na inej rastline s dlhými tyčinkami a krátkymi čnelkami. Hmyz prenáša peľ z peľníc dlhých tyčiniek na blizny dlhých čneliek a naopak, teda vždy do kvetov iných jedincov.

Po zachytení zrnka toto začína klíčiť a prerastať pletivom čnelky a semenníka do zárodočného mieška. Splynutím peľového zrnka s vajcovou bunkou - oplodnenie - sa z vajíčka vývoja semeno. Semená hromadia veľké množstvo fosforu, aby zabezpečili energiu a genetický materiál potrebný pre klíčenie a rast novej rastliny. Z obalov vajíčka sa vyvinie obal semena - osemenie, z oplodnenej vajcovej bunky sa vyvinie diploidný zárodok (embryo), centrálne diploidné jadro zárodočného mieška sa u krytosemenných rastlín po splynutí s jednou spermáciou mení na triploidný endosperm (zásobné pletivo semena).

Semená môžu vznikať aj z neoplodnenej vajcovej bunky - partenogeneticky - napr. pri jastrabníku a alchemilke, alebo z buniek zárodočného mieška, napr. pri niektorých druhoch rodu púpava.