Отдел Голосеменные 

Файзулаева Татьяна Павловна, учитель биологии, Лицей № 36 ОАО «РЖД» г. Иркутск

Эволюционные отличия высших споровых и семенных растений

Голосеменны́е расте́ния (лат. Gymnospérmae) — древняя группа семенных растений, появившаяся в конце девона, около 350 млн лет назад. 

Ученые считают, что голосеменные произошли от древних разноспоровых семенных папоротников, которые не дожили до наших дней. Отпечатки семенных папоротников находят в глубоких слоях земной коры.

•Класс  Гинкговые (Ginkgophyta) 

•Класс Гнетовые (Gnetophyta) 

•Класс  Саговниковые (Cycadophyta) 

•Класс  Хвойные (Pinophyta) 

Половой процесс  у семенных растений не связан с капельно-жидкой средой (пыльцевая трубка доставляет  мужские гаметы к яйцеклетке) . Поэтому растения получили возможность расселиться по всей поверхности Земли с тали господствующей группой растений.  

Особенности строения

1.        Голосеменные разноспоровые, т.к. у них образуются споры двух типов: микроспоры  (образуются в микроспорангиях которые находятся на микроспорофиллах – видоизмененных листьях, несущих спорангии) и мегаспоры  (в мегаспорангиях на мегаспорофиллах). 

2.        Микро и мегаспорофиллы (спороносные листья) собраны в стробилы (шишки) – собрания спорофиллов на оси спороносного побега.

Шишка – укороченный побег со спорофиллами

3. Микростробиллы (мужские шишки)  – стробилы, образованные только из микроспорофиллов, а из мегаспорофиллов – мегастробилы  (женские шишки). 

На спорофите развиваются мужские и женские шишки. Мужские шишки после выхода пыльцы в окружающую среду засыхают и опадают. 

Шишки –органы бесполого размножения, органы спороношения (совокупность мега и микроспорофиллов)

женские  Шишки  мужские

Красноватые,         более         крупные,

округлые, располагаются на Зеленовато-желтые, вид колосков, верхушках молодых побегов. На оси располагаются у основания шишки расположены чешуйки, на молодых побегов. На чешуйках внутренней стороне которых развивается по 2 пыльцевых находятся попарно семяпочки мешочка. В них созревает пыльца. 

Микроспорогенез

Весной у основания побегов образуются зеленовато-желтые шишечки- мужские.

На их оси – микроспорофиллы, на нижней стороне которых – 2 микроспорангия сросшихся = пыльцевых мешка. В них  образуются диплоидные материнские клетки спор  (микроспороциты). 

Мужская шишка (микростробил)

Сильно увеличенное пыльцевое зерно сосны обыкновенной с двумя воздушными мешками.

Микрогаметогенез

(образование пыльцевого зерна- мужского гаметофита)

                              •       Из микроспор образуются  пыльцевые зерна (пыльца)- мужские гаметофиты.

Микроспора начинает делится. Её ядро делится митозом и дает 2 клетки:  1) центральную

2) проталлиальную.  

•Проталлиальная клетка делится митозом,   даёт 2 вегетативные клетки, которые вскоре отмирают, исчезают. 

• Из центральной клетки в результате митоза образуются: 1) антеридиальная 

2) вегетативная клетки . 

Одна из этих  клеток – вегетативная  она дает начало пыльцевой трубке, другая – антеридиальная, которая будет делится  и сформирует  генеративную клетку и клетку – ножку. Генеративная клетка при повторном делении образует 2 гаметы.  

• Каждая пылинка имеет 2 воздушных мешка.  Когда микроспора образует собственные оболочки, экзина (наружная) отходит от интины (внутренняя) в двух местах и образует воздушные мешки (перенос пыльцы). 

У пыльцы: 2 воздухоносных мешка,  вегетативная и антеридиальная клетки.

Микроспоры (мужские гаметофиты)  попадают в воздух.  

Переносимые ветром пылинки – мужские гаметофиты попадают к семязачаткам, семенные чешуи женских шишек раздвинуты, происходит опыление. 

В результате подсыхания микроспора попадает на поверхность нуцеллуса, вегетативная клетка формирует пыльцевую трубку. 

В июне в семязачатках не сформировался женский заросток с архегониями, а в мужском заростке не образовались мужские гаметы, т.е. сразу после опыления у сосны оплодотворение невозможно. Поэтому чешуи смыкаются, заростки продолжают развитие. Оплодотворение после зимовки происходит. 

Мегаспорогенез

Женские шишки (собрания мегастробилов) образуются весной на верхушках молодых побегов. 

Женская шишка состоит  из наружных кроющих и внутренних семенных чешуй – видоизмененных мегаспорофиллов. У основания каждой семенной чешуи находятся 2 семязачатка- видоизмененный спорангий. 

Молодой семязачаток состоит из центральной части – нуцеллуса (мегаспорангий) и

Я окружающего его покрова – интегумента.                        Около вершины, обращенной к оси шишки, интегумент     имеет отверстие – микропиле, или пыльцевход.  

В начале развития семязачатка нуцеллус  состоит из однородных диплоидных клеток. 

Через  месяц после опыления в средней части нуцеллуса формируется 1 крупная клетка    –      мегаспороцит        (2n)-(археспориальная   клетка,    материнская клетка мегаспор). 

Она делится мейозом и образуются 4 гаплоидные мегаспоры, расположенные одна над другой. Следовательно, нуцеллус – это мегаспорангий, а семязачаток  - видоизмененный спорангий. 

Мегаспоры не высыпаются.   Далее 3 из них отмирают.  Одна остается, прорастает внутри нуцеллуса и формирует женский заросток.  На этом заканчивается мегаспорогенез.

Мегагаметогенез

Мегаспора находится внутри семязачатка. 

Ядро мегаспоры многократно делится  митозом, в результате образуется новая ткань – эндосперм (n), являющийся женским гаметофитом.

Из двух наружных клеток  эндосперма, ориентированных к микропиле, формируются 2 архегония – женские органы полового размножения. Этот процесс продолжается в течение года. 

Процесс опыления

•Пыльца оседает на семязачатки женской шишки.

•Пыльца проникает      внутрь    семязачатка через пыльцевход.

• Экзина лопается, и вегетативная клетка, развивается в пыльцевую трубку, которая растет к архегониям, а антеридиальная клетка образует клетку-ножку антеридия и генеративную клетку            из    которой развиваются 2 спермия.   

Процесс оплодотворения

•             Оплодотворение   происходит    в семязачатке через 12-14 месяцев после опыления.

•             Через разрыв на конце пыльцевой трубки ее   содержимое         вместе    со    спермиями Шишка       растёт     и      постепенно         изливается     в      цитоплазму    яйцеклетки. одревесневает, цвет её становится       Спермий        сливается       с      яйцеклеткой,         в бурым. Следующей зимой шишки результате чего образуется зигота. Второй раскрываются и семена высыпаются.    спермий , клетка – ножка, ядро вегетативной Они   могут      долго         находиться    в       _{отмирают}.   _клетки

состоянии покоя и прорастают только              Из зиготы развивается зародыш.

•

в благоприятных условиях.                    • Из всего семязачатка – семя.

с.ч. – семенная кожурас сз-семязачаток кр.ч.- кроющая чешуя

с.кж- семенная кожура нц-нуцеллус энд-эндосперм пв-подвесок кн-корень зд- зародыш гпк – гипокотиль

смд - семядоли  

Покровы семяпочки превращаются в семенную кожуру. 

Кожура диплоидна- своим происхождением обязана материнскому спорофиту  (мегаспорангию). Эндосперм гаплоиден- это женский заросток. 

Зародыш диплоидный- новый спорофит, образовался в результате оплодотворения из зиготы. 

В цикле развития спорофит получил полное господство над гаметофитом. Гаметофит редуцирован, утратил самостоятельное существование и полностью зависит от спорофита, на котором он образуется и формируется.  

Задание 9

Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. 

В процессе размножения и развития покрытосеменных растений происходит

1)        Формирование заростка с ризоидами

2)        Формирование пыльцы

3)        Образование семязачатка в завязи пестика

4)        Двойное оплодотворение

5)        Расселение с помощью спор

6)        Формирование гаплоидного эндосперма

          Ответ:          234

Задание 25

В чем различие строения семени и споры у цветковых растений? Укажите, что развивается из споры и семени в жизненном цикле этих растений.

Элементы ответа:

1.         Спора – одна клетка

2.         Семя – многоклеточная структура (орган), состоящая из семенной кожуры, зародыша и эндосперма

3.         Из спор образуются женский и мужской гаметофиты (зародышевый мешок  и пыльцевое зерно)

4.         Из семени развивается новое растение  (спорофит)

Задание 3

В клетке листа лука 16 хромосом. Какой набор хромосом имеют клетки эндосперма семени лука? В ответ запишите только количество хромосом. 

Ответ: 24 

19

Установите последовательность процессов, происходящих при размножении цветковых растений. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.

1.         Формирование зиготы и эндосперма

2.         Проникновение спермиев в семязачаток

3.         Перенос пыльцы на рыльце пестика

4.         Слияние спермиев с ядрами зародышевого мешка

5.         Формирование пыльцевой трубки

Ответ:               35241

Задание 3

В клетке эндосперма семени кукурузы 30 хромосом. Какой набор хромосом имеет яйцеклетка кукурузы? В ответ запишите только количество хромосом. 

Ответ: 10 

10

Установите соответствие  между признаками и отделами растений: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. 

Ответ: 

8

Установите соответствие между   процессами в жизненных циклах и отделами растений: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. 

Ответ: 

3

В клетке листа ржи 14 хромосом. Какой набор хромосом  имеют клетки эндосперма семени ржи.? В ответе запишите только количество хромосом.  ОТВЕТ: 21

Задание 27

1)        Набор хромосом макроспоры гаплоидный – n

2)        Макроспора образуется из диплоидной клетки (материнской клетки макроспоры) семязачатка (макроспорангия) путем мейоза 

3)        Набор хромосом яйцеклетки также гаплоидный – n

4)        Яйцеклетка образуется из гаплоидной макроспоры путем митоза. 

Задание 9

Выберите три верных ответа из шести  и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. 

В процессе двойного оплодотворения у цветковых растений происходит

1)        Образование плода

2)        Образование тычинок

3)        Слияние спермия и центрального ядра

4)        Слияние спермия и яйцеклетки

5)        Формирование пыльцевого зерна

6)        Образование зиготы

Ответ:              346

Определите число хромосом (n) и число молекул ДНК (с)  при формировании пыльцевого зерна сосны перед началом деления материнской клетки микроспор и каждой клетки тетрады микроспор. Ответ обоснуйте.   Элементы ответа:

1)        Число хромосом перед началом деления материнской клетки микроспор – 2 n, число молекул ДНК – 4 с

2)        Это наблюдается потому, что клетка относится к спорофиту (диплоидна), а число молекул ДНК перед делением удваивается

3)        Число хромосом в каждой клетке тетрады микроспор  - n, число молекул ДНК – с.

4)        Это наблюдается потому, что тетрада микроспор образуется из диплоидной материнской клетки микроспор в результате мейоза. 

Какой хромосомный набор характерен для вегетативной, генеративной клеток и спермиев пыльцевого зерна цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.  

Элементы ответа: 

1)        

2)         Вегетативная и генеративная клетки пыльцы образуются путем митоза при прорастании гаплоидной споры

3)         Хромосомный набор спермиев – n

4)         Спермии образуются из генеративной клетки путем митоза. 

Какой хромосомный набор характерен для клеток эндосперма семени, яйцеклетки и корня цветкового растения? Ответ поясните. 

Элементы ответа:

1.         В клетках эндосперма семени триплоидный набор хромосом, он образуется при слиянии двух ядер центральной клетки (2n) и одного спермия (n) 

2.         В яйцеклетке гаплоидный набор хромосом (n), так как яйцеклетка образуется при делении митозом гаплоидной мегаспоры

3.         Клетки корня имеют диплоидный набор хромосом (2n), как и все соматические клетки цветкового растения.

Задание 3

1. В спермии цветкового растения находятся 10 хромосом. Какой набор хромосом имеют клетки эндосперма этого растения? В ответе запишите только количество хромосом.  

Ответ: 30

Какой хромосомный набор характерен для клеток эндосперма семени, спермия и листьев вишни? Ответ поясните. 

Элементы ответа:

1.         В клетках эндосперма семени триплоидный набор хромосом, он образуется при слиянии двух ядер центральной клетки (2 n) и одного спермия (n)

2.         В клетках спермия гаплоидный набор хромосом (n), так как спермии образуются при делении митозом гаплоидной генеративной клетки

3.         Клетки листьев имеют диплоидный набор хромосом (2 n), как и все соматические клетки вишни. 

Какой хромосомный набор характерен для яйцеклетки и спермия цветкового растения? Объясните, из каких клеток и в результате какого деления они образуются. 

1.         Элементы ответа:

2.         Хромосомный набор яйцеклетки гаплоидный (n)

3.         Яйцеклетка образуется в результате митоза гаплоидной мегаспоры

4.         Спермий образуется в результате митоза гаплоидной генеративной клетки

Задание 19

Установите последовательность процессов опыления и оплодотворения у цветковых растений. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр. 

1.         Образование двух спермиев

2.         Созревание пыльцы

3.         Слияние спермия с яйцеклеткой

4.         Проникновение пыльцевой трубки в восьмиядерный зародышевый мешок

5.         Образование эндосперма

Ответ: 21435

Какой     хромосомный        набор              характерен     для клеток         восьмиядерного зародышевого мешка и зародышевой почечки семени пшеницы? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления они образуются.  

Элементы ответа:

1)   Клетки восьмиядерного зародышевого мешка гаплоидные – n

2)   В клетках зародышевой почечки диплоидный набор хромосом – 2 n

3)   Клетки зародышевой почечки развиваются из зиготы в результате митоза 4) Клетки восьмиядерного зародышевого мешка развиваются из женской споры митозом