Základy obecné botaniky Reprodukce a rozmnožování rostlin Výukový materiál Vyhotovila Brabcová, distanční vzdělávání, duben 2020 Fotografie: botanickafotogalerie.cz, pokud není uvedeno jinak Odkazy na materiál ze kterýho lze také studovat: Kramerius.cz, přihlásíte se pod MU, Slavíková Morfologie rostlin – skripta v elektronické podobě: file:///C:/Users/Brabcova/Downloads/Botanikacevnatych3-Nahosemenne.pdf https://docplayer.cz/22644691-Schema-vyvojoveho-cyklu-borovice.html https://web2.mendelu.cz/af_211_multitext/obecna_botanika/texty-organologie-tycinka_pylova_zrna.html https://kramerius-vs.mzk.cz/view/uuid:a09b3660-1030-11e6-9740-005056827e51?page=uuid:b30332e0-2425- 11e6-8803-005056827e51 http://www.botanika.upol.cz/atlasy/anatomie/anatomieCR43.pdf Základní typy rozmnožování rostlin •1. Vegetativní – oddělení části jedince nebo dělení buňky u jednobuněčných řas •2. Nepohlavní – nedochází k pohlavnímu procesu, tvorba rozmnožovacích částeček – spor (bez pohlavního procesu!) •3. Pohlavní – dochází k pohlavnímu procesu – splynutí pohlavních buněk/nebo buněk, které vystupují jako pohlavní 1.Vegetativní rozmnožování rostlin •Oddělení části jedince nebo dělení buňky u jednobuněčných řas •Potomstvo se označuje jako klon – všechny jedinci v potomstvu stejná genetická výbava jako mateřský organismus A)Fragmentace a rozmnožovací tělíska: •- pomocí různých částí mateřské rostliny •gemy (rozmnožovací tělíska) mechorostů, oddenky, šlahouny, hlízy, oddenkové, stonkové, kořenové řízky, cibule, pacibulky, nepravá viviparie (klíčení nové r. ještě na mat. rostlině – např. lipnice alpská), dělení trsů. Vegetativní rozmnožování se využívá v zahradnictví, sadařství (hřížení, očkování růží, roubování, řízkování…) •B) Rozmnožovací tělíska: u mechorostů, •C) Dělením buňky u jednobuněčných řas http://www.botanickafotogalerie.cz/highslide/images/large/66/Dentaria_bulbifera12.jpg kyčelnice cibulkonosná pacibulka nepravá viviparie – v květenství vzniká nový jedinec (pravá viviparie = klíčení semen na mat. r.) http://www.botanickafotogalerie.cz/highslide/images/large/167/Poa_bulbosa6.jpg lipnice cibulkatá •– nedochází k pohlavnímu procesu, tvorba rozmnožovacích částeček – spor (výtrusů) -Výtrusy (spory) mohou vznikat meiózou nebo mitózou -mohu se tvořit uvnitř výtrusnice (sporangia) nebo spory vznikají vně organismu •- řasy, výtrusné rostliny • • 2. Nepohlavní rozmnožování https://player.slideplayer.cz/42/11498668/data/images/img46.jpg to celé (bez listu) je výtrusná kupka kapraď samec, řez výtrusnou kupkou (výtrusná kupka = sorus) ostěra sporangium se sporami řez listem kapraď rozložená Výtrusné kupky na spodní straně listu https://botany.cz/cs/kapradorosty/ Výtrusnice a výtrusy k nahlédnutí také zde •- vznikají pohlavní buňky – gamety, ty vznikají u většiny rostlin v pohlavních orgánech = gametangiích •- dochází k pohlavnímu procesu (splynutí dvou pohlavních buněk (gamet) •Základní typy pohlavního rozmnožování: a)izogamie: pohlavní buňky izogamety (stejnotvaré g.) – stejný tvar, velikost b)anizogamie: pohlavní buňky anizogamety (různotvaré g.) – různý tvar a velikost c) oogamie: tvoří se dva typy gamet: samčí a samičí •Samčí gameta: speramatozoid – bičík, pohyblivé • nebo spermatická buňka – nepohyblivá •Samičí gameta: vaječná buňka = oosféra • • 3. Pohlavní rozmnožování •samičí gametangium = oogonium - je jednobuněčné - u řas • = archegonium (zárodečník) – u řas, mechorostů, kapraďorostů, přesliček •samčí gametangium = antheridium (pelatka) – u řas označení jen antheridium, u mechorostů, kapraďorostů, přesliček označení i českým názvem pelatky • •Pohlavní rozmnožování je spojeno se střídáním fází – diploidní fáze a haploidní fáze v rámci jednoho životního cyklu (jedné generace) •Diploidní fáze – fáze, kdy má rostlina plný počet chromozomů = 2n •Haploidní fáze – fáze, kdy má rostlina poloviční počet chromozómů = n • Samčí a samičí gamety vznikají v pohlavních orgánech (gametangiích) Střídání fází je spojeno s tzv. střídáním generací = rodozměnou - během životního cyklu se střídá tzv. sporofyt s gametofytem sporofyt = rostlina pokolení nepohlavního (diplobionta) – 2n gametofyt = rostlina pokolení pohlavního (haplobionta) – n Rodozměna izomorfická – rostlina pokolení pohlavního (gametofyt) i nepohlavního (sporofyt) vypadají stejně – tvarově se neliší (např. řasa Cladophora – žabí vlas) Rodozměna heteromorfická – rostlina pokolení pohlavního (gametofyt) i nepohlavního (sporofyt) se tvarově i velikostí liší (např. červená řasa Porphyra, kapraďorosty) http://www.ucmp.berkeley.edu/protista/reds/porphyra.gif http://www1.biologie.uni-hamburg.de/b-online/library/webb/BOT201/BOT201/Algae/Conchocelisphase.jpg http://www1.biologie.uni-hamburg.de/b-online/library/webb/BOT201/BOT201/Algae/Conchocelisphase.jpg https://ucmp.berkeley.edu/protista/rhodophyta.html Rodozměna izomorfická Rodozměna heteromorfická Gametofyt (makroskopický) Sporofyt (mikroskopický) zelená řasa Cladophora – žabí vlas ruducha Porphyra (z gametofytu se vyrábí nori plátky na suši) Cladophora sp. Gametofyt i sporofyt vypadají stejně Rozmnožování mechorostů •- je rodozměna •- sporofyt je zcela odkázán na gametofyt •- životní cyklus je tento: (+ schéma viz následující snímek) •Z výtrusu vyroste tzv. prvoklíček (= prokel = prothalium = protonema), který je vláknitý mikroskopický, z něj vyroste lodyžka s pohlavními orgány (mechy mohou být jednodomé i dvoudomé), samičí pohlavní orgány (gametangia) se označují jako zárodečníky (oogonia), samčí pohl. orgány jako pelatky (archegonia), v zárodečníku se tvoří samičí pohlavní buňka – oosféra (vaječná buňka), v pelatce se tvoří samčí pohlavní buňky spermatozoidy (jsou pohyblivé). K oplození je třeba voda (déšť, rosa), spermatozoid oplodní vaj. buňku, vyroste štět s tobolkou, v tobolce vznikají spóry = výtrusy – a to meiózou – tedy redukčním dělením – vzniklé výtrusy jsou tedy haploidní - - Co je červeně – haploidní – GAMETOFYT = n Co je modře – diploidní – SPOROFYT = 2n Střídání generací u mechorostů mech měřík lodyžka s lístky GAMETOFYT štět SPOROFYT tobolka SPOROFYT rhizoidy GAMETOFYT čepička GAMETOFYT http://2.bp.blogspot.com/-uw9wnLk1k3M/UEytWILEl6I/AAAAAAAAAFg/D4Zs94cnRRE/s1600/polytrichum+commune .jpg https://slideplayer.cz/slide/3626452/ Lodyžka (kauloid) s lístky (fyloidy) gametofyt rhizoidy – příchytná vlákna (na ZŠ pojmenování kořínek) ploník – bezcévná rostlina, nemá pravé kořeny ani lodyhu ani listy oddělení Bryophyta (mechorosty) játrovky hlevíky mechy - PDF Free ... štět s tobolkou sporofyt https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/69/Polytrichum_formosum_sporophyt.jpeg?15868039123 23 štěty s tobolkou kryté čepičkou čepička – gametofyt https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/69/Polytrichum_formosum_sporophyt.jpeg?15868039123 23 http://docplayer.cz/81569164-Oddeleni-bryophyta-mechorosty-jatrovky-hleviky-mechy.html •Sporofyt: •stejnovýstrusná r. – izosporická – izospory mají stejnou velikost a tvar, tvoří se ve sporangiu •různovýtrusná r. – heterosporická – spory jsou odlišné, tvarově i fyziologicky • - mikrospory (menší) – tvoří se v mikrosporangiu • - megaspory – tvoří se v megasporangiu • •Gametofyt: •izosporická r. – G oboupohlavný – tvoří se na prvoklíčku (prothaliu) vzniklého z izospory •heterosporická r. - mikrogametofyt (tvoří se na mikroprothaliu vzniklého z mikroskopry) • - megagametofyt (tvoří se na megaprothaliu vzniklého z megaspory) • • • • Střídání generací u cévnatých výtrusných rostlin (plavuně, kapraďorosty, přesličky) TEORIE Na sporofytu se tedy tvoří spory – tvoří se ve sporangiích – ta vznikají na výtrusných listech – sporofylech nebo na tzv. trofosporofylech – to jsou listy, které nesou výtrusnice a zároveň jsou zelené – fotosyntéze (např. kapraď) Stejnovýtrusné r. - výtrusné listy (sporofyly) + sporangia tvoří dohromady strobilus Různovýtrusné r. – výtrusné listy jsou rozlišené: mikrosporofyly + mikrosporangia tvoří dohormady mikrostrobilus megasprofyly + megastrobilus tvoří dohromady megastrobilus Střídání generací u cévnatých výtrusných rostlin (plavuně, kapraďorosty, přesličky) TEORIE Střídání generací u cévnatých výtrusných rostlin stejnovýtrusná kapradina (izosporická), např. kapraď samec •Z výtrusu vyroste prvoklíček (prokel), je drobný, lupenitý, zelený (fotosyntetizuje), na něm se vytvoří samčí a samičí pohl. orgány (pelatky a zárodečníky), v nich samčí pohlavní buňky (spermatozoidy) a jedna samičí pohlavní buňka (vaječná b. – oosféra), spermatozoid oplodní oosféru (kapka vody, déšť, rosa), vznikne zygota – buňky se dělí – vyroste kapradina – kořen, listy, na nich se vytvoří výtrusnice (ve výtrusných kupkách, viz snímek 4) s výtrusy, výtrusy vznikají meiózou – redukčním dělením – jsou haploidní. •Sporofyt existuje jako samostatná r. (což u mechorostů není). Co je červeně – haploidní – GAMETOFYT = n Co je modře – diploidní – SPOROFYT = 2n Střídání generací u cévnatých výtrusných rostlin stejnovýtrusná kapradina (izosporická) PROKEL (prothalium) – gametofyt (n) archegonia (zárodečníky), zde vznik vaječné buňky) rhizoidy antheridia (pelatky), zde vnik spermatozoidů adventivní kořeny sporofytu (2n) rhizoidy gametofytu (n) prokel sporofyt (2n) • • https://images.slideplayer.cz/42/11498668/slides/slide_5.jpg https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fslideplayer.cz%2Fslide%2F11498668%2F&psig=AOvVaw0 BDNPc1kwJYXx42uoUWjnV&ust=1586892744333000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCNDr0KOS5ugCFQAAAA AdAAAAABAD A zygota se dělí – tvorba sporofytu B první kořeny a list sporofytu C sporofyt s trofosporofylem D řez výtrusnou kupkou na trofosporofylu E výtrus – haploidní F prvoklíček G pelatka H pelatka se spermatozoidy I uvolnění pohyblivých spermatozoidů J, K zárodečník s vaječnou buňkou Oplození oplození kapraď A – D sporofyt E – K gametofyt prvoklíček - gametofyt sporofyt Pohlavní rozmnožování semenných rostlin •- netvoří výtrusy •- rozmnožují se semeny •Nahosemenné – netvoří květy, nemají semeno kryté plodem •Krytosemenné – tvoří květy, mají semeno uložené v plodu • •rozdíl semeno x výtrus •výtrus: -je výsledkem nepohlavního rozmnožování -nemá zárodek (embryo) -je haploidní (a většinou jednobuněčný) -nemá endosperm •semeno: -je výsledkem pohlavního procesu -má zárodek -je diploidní (a mnohobuněčné) -má endosperm - • Semenné rostliny •Pohlavní orgány v samčí a samičí šištici = gametofyt – je haploidní - n • •Rostlina = sporofyt – je diploidní – 2n Přehled: systém semenných rostlin Nahosemenné Oddělení: Ginkgoophyta - jinany Třída: Ginkgoopsida Oddělení: Pinophyta - pinofyty Třída: Cordaitopsida - kordaity Třída: Pinopsida - jehličnany Oddělení: Cycadophyta - cykasy Oddělení: Cycadeoideophyta - benetity Oddělení: Gnetophyta - obalosemenné Třída: Ephedropsida - chvojníky Třída: Gnetopsida - liánovce Třída: Welwitschiopsida Krytosemenné Oddělení: Magnoliophyta - krytosemenné rostliny Třída: Magnoliopsida - dvouděložné rostliny Třída: Liliopsida - jednoděložné rostliny Pohlavní rozmnožování nahosemenných rostlin •Samičí šištice – vřeteno + podpůrné šupiny (někdy zakrnělé nebo srostlé se sem. šupinami) + semenné šupiny + 2 vajíčka •Samčí šištice – vřeteno + mikrosporofyly – vlastně tyčinky – ale tvar lupínku , tvoří se na nich pyl samčí šištice smrk pichlavý samičí šištice jedle bělokorá http://www.botanickafotogalerie.cz/highslide/images/large/21/Picea_pungens2.jpg http://www.botanickafotogalerie.cz/highslide/images/large/21/Abies_alba16.jpg Stavba samičí šištice pinofyt, vlevo před oplozením vaječné buňky, vpravo po něm. https://cs.wikipedia.org/wiki/%C5%A0i%C5%A1ka#/media/Soubor:Pinus_sylvestris_female_strobilus_and_c one_cs.svg Vývoj vajíčka u nahosemenných rostlin vajíčko = samičí gametofyt •Samičí šištice – semenná šupina – placenta – vzniká vajíčko •(na každé semenné šupině vznikají 2 vajíčka) Vývoj pylových zrn u nahosemenných rostlin pylové zrno = samčí gametofyt •Samčí šištice – mikrosporofyl (tyčinka) – pletivo archespor - čtveřice pylových zrn Pylové zrno: prothaliové buňky (výživa) + velká buňka vegetativní buňka (láčková) + generativní buňka (vzniká dvoubuněčné p. zrno). Později se dělí Pylové zrno nahosemenné r. https://borovicovypyl.cz/wp-content/uploads/2017/01/zrnko-pylu.jpg https://borovicovypyl.cz/wp-content/uploads/2017/01/zrnko-pylu.jpg borovice Pylové zrno má dvourstvou stěnu: Vnější vrstva – exina, zde se odchlipuje a vytváří vzdušné vaky Vnitřní vrstva - intina Vzdušný vak Opylení a oplození nahosemenné rostliny •Anemogamie (přenos pylu větrem, pyl zrno má vzdušné vaky) – přenos pylového zrna na polinační kapku v mikropyle – vysychání kapky – vtahování pylového zrna dovnitř – láčková buňka klíčí v pylovou láčku – láčka proroste nucelem až k vaječné buňce zárodečného vaku – v láčce se generativní buňka dělí na dvě samčí pohlavní buňky – jedna pohlavní buňka oplodní vaječnou buňku, druhá zaniká •Některé jehličnany: zastavení růstu láčky – až za rok oplození Viz snímek 26 Po oplození se vaječné obaly mění v osemení (často s křídlem), vajíčko v semeno smrk ztepilý http://www.botanickafotogalerie.cz/highslide/images/large/21/Picea_abies30.jpg Okřídlené semeno (křídlo je z osemení) Semenná šištice se dvěma semeny Oplození a vývoj semene u smrku 2 archegonia (v každém vaječná a břišní b.) vaječný obal osemení (2n) vrcholový pupen (plumula) endosperm Podélný řez středem vajíčka při oplození Podélný řez zralým semenem pylová láčka nucelus vaječná buňka kořínek 2 dělohy (u borovice 5-8) zárodek (2n) hypokotyl endosperm (n) Otvor klový (mikropyle) Pohlavní rozmnožování krytosemenných rostlin •Orgánem rozmnožování je květ! •Semeno je kryté plodem! Části květu blizna pačnělka semeník PESTÍK kališní lístek korunní lístek nitka květní lůžko TYČINKA prašník Uspořádání květních orgánů •Podle uspořádání - květy: •1. acyklické - ve šroubovici •2. cyklické - v kruzích •Podle počtu členů v kruhu - květy: 1.polymerické 2.oligomerické – dimerické, trimerické, • Květní obaly •okvětí (perigon) •kališní lístky (sepala) •korunní lístky (petala) Květní obaly •Achlamydní květy – bez květních obalů (jasan, vrba) •Homochlamydní – květní obaly nerozlišené (tulipán) •Heterochlamydní – květní obaly rozlišené (prvosenka) • •Koruna: různý tvar, u čel. bobovité rozlišení na pavézu, 2 křídla a člunek • •Kalich: •Vytrvávající – i u plodu (rajče) •Prchavý – opadává před vývinem koruny (mák) •Modifikace kalicha: čel. hvězdnicovité – přeměněný v chmýr • • člunek tycinky Andreceum = soubor tyčinek v tyčince vznikají pylová zrna tyčinka = nitka + konektiv + prašník (2 prašné váčky, 4 prašná pouzdra) Tyčinka prasnikprurez http://botanika.bf.jcu.cz/systematikaweb/files_ magnoliophyta/tycinky.jpg, .../prasnikprurez.jpg nitky porostlé chlupy, divizna černá čtyřmocné tyčinky (4 vnitřního kruhu jsou delší, 2 vnějšího kruhu kratší), čel. brukvovité vrtivé prašníky (dlouhé nitky, prašník je ven z květu, vrtí se ve větru), lipnicovité dvoumocné tyčinky (2 tyčinky delší nitky, 2 kratší nitky), čel. hluchavkovité tyčinky http://www.botanickafotogalerie.cz/highslide/images/large/66/Cardamine_pratensis26.jpg řeřišnice luční http://www.botanickafotogalerie.cz/highslide/images/large/130/Verbascum_nigrum1.jpg http://www.botanickafotogalerie.cz/highslide/images/large/167/Festuca_arundinacea17.jpg kostřava http://www.botanickafotogalerie.cz/highslide/images/large/137/Lamium_album9.jpg hluchavka bílá Tyčinky – samčí pohlavní orgány Dvoubratré – srůstá 9 tyčinek (nitkou) + 1 zůstane volná – někteří zástupci čel. bobovité sléz pižmový Trojbratré – tyčinky srůstají nitkami ve 3 skupiny (bratrstva) - třezalka dvoubratr https://ostrava.educanet.cz/www/biologie/images/stories/dvoubratr.png Jednobratré – tyčinky srůstají v jeden svazeček – sléz pižmový jednobratr sci.muni.cz Krytosemenné rostliny •Tvorba pylových zrn •(samčí gametofyt) •Tyčinka - prašné pouzdro – tapetum (výživa) + sporogenní tkáň (vznik pylových zrn) – sporogenní tkáň – čtveřice (tetrády) pylových zrn) • •Pylové zrno: 1) dvoubuněčné – vegetativní buňka + generativní buňka • 2) trojbuněčné – vegetativní buňka + 2 samčí buňky = spermatické buňky • •Stěna pyl. zrna: 2 vrstvy: intina + exina (v ní klíční póry) •Palynologie: věda, která studuje pylová zrna • • • • • • • gametofyt_magnoliophyta_samci Samčí gametofyt 1, 2 - pylové zrno dvoubuněčné 3 - pylové zrno klíčí v pylovou láčku 4 - vrcholová část pylové láčky (generativní buňka se rozdělila ve 2 spermatické b.) 1 2 3 4 Pestík - samičí pohlavní orgán •Pestík = semeník + čnělka (pačnělka) + blizna AnchusaTvrdky MyosotonAq členěný semeník s čnělkou, brutnákovité pačnělky Gyneceum = soubor plodolistů v jednom květu Typy gynecea: 1.apokarpní (z 1 plodolistu) 2.cenokarpní (z více plodolistů) liliummartagontobolkaprickozelka03092002 passifloraplodprurezdet2cabeca09072002 myosotontobbok helleborusviridisplodyprurez1elportalet11072002 cenokarpní apokarpní cenokarpní cenokarpníí Tvorba vajíček a zralý zárodečný vak •Pestík – semeník – placenta pletivo (místo vzniku vajíček) – vajíčko se zakládá jako hrbolek – jedna buňka je tzv. archesporní – vede ke vzniku tzv. zralého zárodečného vaku • •Zralý zárodečný vak je osmijaderný (všechna jádra jsou zatím haploidní): obsahuje 2 pólová jádra. 1 vaječnou buňku, 2 synergidy, 3 antipody •Viz následující snímek • •2 pólová jádra později splývají v jedno tzv. centrální jádro zárodečného vaku (diploidní) • • • •Zralé vajíčko a zralý zárodečný vak •krytosemenná rostlina • obrácené přímé příčné Polohy vajíčka chaláza vaječná buňka 2 pólová jádra 2 synergidy 3 antipody plazmalema vaječné obaly poutko mikropyle (otvor klový) Oplození krytosemenná rostlina •OPLOZENÍ = opylení (přenos pylu na bliznu) + prorůstání pylové láčky až k vajíčku + vlastní oplození (splývání buněk) • •Pyl (dvoubuněčné pylové zrno) přeneseno na bliznu pestíku (způsoby přenosu viz níže) – láčková buňka roste v tzv. pylovou láčku – prorůstá čnělkou a vajíčkem – generativní buňka se dělí na 2 buňky spermatické (n) – v blízkosti synergidy pylová láčka puká – jedna spermatická buňka splyne s vaječnou buňkou – vzniká zygota a z ní zárodek, druhá spermatická buňka splývá s centrální buňkou zárodečného vaku – vzniká endosperm. • Oplození je tedy tzv. DVOJITÉ! (to nahosemenné r. nemají) •Endosperm krytosemenných r. je triploidní (3n), u nahosemenných diploidní (n) Typy opylení - krytosemenné rostliny •Opylení = přenos pylu na bliznu •Anemogamie – větrosprašnost (vzduchem) – též se používá výraz větrosnubné r. •Zoogamie – zvěrosprašnost (živočichy) •Entomofagie – hmyzosprašnost (hmyzem) •Hydrogamie – vodosprašnost (vodou) •Dále rozlišujeme: •Autogamie – samosprašnost (pylem z téhož jedince) •Alogamie – cizosprašnost (pylem z jiného jedince) - Pozor – neplést s rozšiřováním plodů a semen Anemochorie – rozšiřování vzdušnými proudy Zoochorie – živočichy Hydrochorie –vodou Antropochorie – člověkem Autochorie – vlastními silami - Schéma semene krytosemenné rostliny - - dvouděložné jizva po otvoru klovém poutková jizva hypokotyl osemení radikula pírko (plumula) 2 dělohy endosperm Zárodek: Plumula (pírko) – první pupen nové rostliny) Radikula (kořínek) – zárodek kořene Dělohy – vyklíčí v děložní lístky – fotosyntéza – výživa Endosperm: – výživa zárodku při klíčení Osemení - Vzniklo z vaječných obalů Zárodek = embryo řez semenem kokošky Capsella embryo dělohy plumula (pírko) radikula (kořínek) •Po oplození: •vajíčko Þ semeno •vaječné obaly Þ osemení •vaječná buňka Þ zygota Þ zárodek (embryo) 2n •centr. buňka zárod. vaku Þ endosperm (3n)