Rastliny: Rozmnožovanie a Rodozmena

Rozmnožovanie je základný prejav života, ktorý zabezpečuje zachovanie druhu a prenos dedičných vlastností z rodičov na potomkov. U rastlín poznáme dva základné spôsoby rozmnožovania: nepohlavné (vegetatívne) a pohlavné (generatívne). Každý z nich má svoje špecifické mechanizmy a evolučný význam.

Z fyziologického hľadiska rozdeľujeme spôsoby rozmnožovania rastlín do dvoch skupín: nepohlavné rozmnožovanie a pohlavné rozmnožovanie. 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.

Nepohlavné (vegetatívne) rozmnožovanie

Nepohlavné rozmnožovanie je proces, pri ktorom nový jedinec vzniká z vegetatívnej časti materského organizmu. Výsledkom sú geneticky identické klony, ktoré majú rovnakú genetickú výbavu ako rodičovská rastlina. Tento spôsob je výhodný pre rýchle šírenie v priaznivých podmienkach.

Spôsoby nepohlavného rozmnožovania

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. Nový jedinec môže vznikať zo spóry (výtrusu), ktorá sa tvorí v sporangiofóroch (výtrusniciach) = výtrusné rastliny (machorasty, prasličky, plavúne, paprade). Výtrusy sú nepohlavné rozmnožovacie častice, ktoré sú výsledkom redukčného delenia.

Zložitejšiu stratégiu na nepohlavné šírenie majú niektoré machorasty. 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.

Nepohlavné rozmnožovanie je kľúčové pre druhy s poruchami meiózy, napríklad pri zmnožení chromozómových sád (polyploidia).

Pohlavné rozmnožovanie

Pohlavné rozmnožovanie spája genetický materiál dvoch jedincov, čím zabezpečuje nevyhnutnú genetickú variabilitu. Nová rastlina vzniká zo zygoty, produkovanej splynutím dvoch haploidných gamét. Pri pohlavnom rozmnožovaní väčšinou vzniká organizmus s novou, unikátnou genetickou výbavou, ktorá nikdy nie je úplne totožná s genetickou výbavou rodičov.

Gaméty zvyčajne nesú polovičnú (haploidnú) sadu chromozómov. Splynutím dvoch gamét vzniká opäť úplný (diploidný) chromozómový súbor. Keďže pri bežnom delení buniek je väčšinou genetická výbava materských a dcérskych buniek rovnaká, pohlavné bunky vznikajú iným spôsobom ako telové (somatické) bunky a to redukčným delením - meiózou.

Proces pohlavného rozmnožovania u rastlín

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. 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.

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).

Výnimočne môže semeno vzniknúť aj úplne bez oplodnenia. V zoológii sa vývin z neoplodneného vajíčka nazýva partenogenéza, no v botanike tento jav produkcie klonálneho semena označujeme ako apomixia.

Rodozmena (Metagenéza)

Rodozmena (metagenéza) predstavuje životný cyklus charakterizovaný striedaním dvoch geneticky odlišných generácií: gametofytu (pohlavná generácia) a sporofytu (nepohlavná generácia). 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. 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.

Rodozmena u rôznych skupín rastlín

• Machorasty (Bryophyta) sú výraznou evolučnou výnimkou. Dominuje u nich haploidný gametofyt (zelený mach). Sporofyt (stopka s výtrusnicou) je fyziologicky úplne závislý od gametofytu. Ako u jediných suchozemských rastlín tu dominuje zelený haploidný gametofyt, pričom sporofyt (stopka s výtrusnicou) je od neho fyziologicky úplne závislý.
• Cievnaté výtrusné rastliny (plavúne, prasličky, paprade) - tu už naopak jasne dominuje mohutný diploidný sporofyt (to, čo v prírode bežne vidíme ako rastlinu). Ich drobný gametofyt (prvorast) je silne zredukovaný, no na rozdiel od semenných rastlín stále žije samostatným a nezávislým životom vo vonkajšom prostredí.
• Semenné rastliny - u nich je gametofyt extrémne zredukovaný a trvalo ukrytý v materskom sporofyte.

Vedeli ste, že...? Samičí gametofyt krytosemenných rastlín je zredukovaný len na 7 buniek (zárodočný vak) a samčí gametofyt dokonca len na 2-3 bunky (peľové zrnko).

Vývoj rastlín a rozmnožovanie

Výtrusné rastliny (Sporophyta) predstavujú dôležitý evolučný medzistupeň vo vývoji rastlinnej ríše. Vznikli asi pred 420-425 miliónmi rokov v silúre zo zelených rias. K ich prechodu na súš došlo pravdepodobne vtedy, keď niektoré zelené riasy zostali v dôsledku sezónneho sucha izolované bez vody, čo naštartovalo silnú selekciu a fixáciu suchozemských adaptácií.

Prechod z vody na súš si vyžiadal zásadnú anatomickú špecializáciu. Vznikla sústava vodivých pletív (cievnych zväzkov), vďaka ktorej mohli rastliny rásť do väčších výšok a lepšie hospodáriť s vodou. Ochranu pred vyschnutím a mechanickým poškodením na suchej zemi zabezpečila sústava krycích pletív.

Podľa telómovej teórie (Zimmermann, 1930) vznikli moderné rastlinné orgány (predovšetkým stonka a listy) práve postupnou modifikáciou telómov. Pre všetky výtrusné rastliny je typické striedanie dvoch geneticky odlišných generácií - rodozmena (metagenéza).

Najväčšou slabinou všetkých výtrusných rastlín je nevyhnutná závislosť od vody pri rozmnožovaní. Samčie spermatozoidy sú vybavené bičíkmi a k samičej vajcovej bunke (oosfére) musia fyzicky doplávať (stačí im aj kvapka rosy).

Ryniorasty (Rhyniophyta) znamenajú prvý úspešný prechod rastlín na suchú zem. Osídľovali plytké vody a bažiny v období silúru a devónu. Na konci devónu však ich fylogenetická vetva definitívne vyhynula. Ryniorastom úplne im chýbali pravé korene aj listy. Ich telo tvorila poliehavá stonka, z ktorej vertikálne vystupovali zelené, vidlicovito rozvetvené telómy.

Machorasty (Bryophyta) nemajú vyvinutý skutočný vodivý systém (xylém a floém). Telo majú rozdelené na nepravé orgány - pakorienky (rizoidy), pabyľku (kauloid) a palístky (fyloidy). V ich životnom cykle má výraznú prevahu haploidný gametofyt nad diploidným sporofytom.

Cievnaté výtrusné rastliny, ako plavúne, prasličky a paprade, sa vyznačujú mohutným diploidným sporofytom, zatiaľ čo ich gametofyt je silne zredukovaný, ale žije nezávisle.

Semenné rastliny dosiahli najvyššiu úroveň organizácie. U nich je gametofyt extrémne zredukovaný a je úplne závislý od sporofytu. Pohlavné rozmnožovanie je u nich zabezpečené prostredníctvom kvetov, peľu a semien.

Porovnanie hlavných skupín rastlín z hľadiska rodozmeny:

tags: #rozmnozovanie #rastlin #rodozmena

Populárne príspevky:

• Ponuka Kvetinárstva Krátka Lucia Topoľčany
• Viac o cyprusoch
• Viac o izbových rastlinách
• Cukráreň Hortenzia
• Objavte benefity Aloe Vera doplnkov