Развитие зародышевого мешка и женской гаметы

Каждый плодолистик состоит из рыльца, столбика и завязи. В завязи образуются один или несколько семязачатков; каждый из них прикреплен к стенке завязи в месте, называемом плацентой, с помощью короткой ножки-фуникулуса, по которому к развивающемуся семязачатку поступают питательные вещества и вода. Часто семязачаток в процессе своего развития загибается вниз, так что его кончик поворачивается к основанию фуникулуса; в таких случаях семязачаток называют анатропным. Если же фуникулус и семязачаток остаются прямыми, то семязачаток называют ортотропным.

Главную часть семязачатка составляет нуцеллус, окруженный двумя защитными покровами - интегументами. На одном конце семязачатка слева имеется маленькая пора - микропиле. Другой его конец, где фуникулус сливается с нуцеллусом и интегументами, называется халазой.

В нуцеллусе, у его микропилярного конца, начинает развиваться одна материнская клетка мегаспоры, известная под названием материнской клетки зародышевого мешка. Эта диплоидная клетка делится путем мейоза и образует гаплоидную мегаспору, или зародышевый мешок (рис. 20.21). Зародышевый мешок растет, его ядро делится путем митоза, и теперь его содержимое можно рассматривать как женский гаметофит. В результате дальнейших митозов образуется восемь ядер; одно из них - ядро женской гаметы.

Два полярных ядра перемещаются к центру зародышевого мешка и сливаются, превращаясь в одно диплоидное ядро (в некоторых случаях их слияние происходит позднее, при оплодотворении). Остальные шесть ядер, по три на каждом конце, разделяются тонкими клеточными стенками; по-видимому, лишь одно из них - ядро женской гаметы - принимает участие в дальнейшем развитии.

Рис. 20.21. Развитие зародышевого мешка и женской гаметы (в анатропном семязачатке)

Окончательный вид зрелого плодолистика перед оплодотворением показан на рис. 20.22.

Рис. 20.22. Плодолистик в момент оплодотворения (в продольном разрезе). Обратите внимание, что семязачаток (анатропный), который после оплодотворения превращается в семя, содержит как диплоидную родительскую ткань, так и гаплоидную ткань зародышевого мешка. Содержимое пыльцевого зерна и пыльцевой трубки эквивалентно мужскому гаметофиту, а зародышевый мешок эквивалентен женскому гаметофиту

Опыление

После того как в пыльцевых мешках сформируются пыльцевые зерна, клетки, образующие стенки пыльника, начинают подсыхать и сморщиваться; возникает напряжение, которое в конце концов приводит к растрескиванию (раскрыванию) пыльников продольными щелями, образующимися на боковых поверхностях (рис. 20.19), что ведет к освобождению пыльцы.

Перенос пыльцевых зерен из пыльника на рыльце называется опылением. Опыление необходимо для того, чтобы мужские гаметы, развивающиеся в пыльцевых зернах, могли встретиться с женскими гаметами; в процессе эволюции возникли особые, нередко очень замысловатые, механизмы, обеспечивающие успешное опыление.

Перенос пыльцы с пыльника на рыльце того же самого цветка или другого цветка того же экземпляра растения называют самоопылением. Перенос пыльцы с пыльника одного экземпляра растения на рыльце другого называют перекрестным опылением. Перекрестное опыление ведет к перекрестному оплодотворению и способствует генетической изменчивости. Таким образом, это особого рода аутбридинг. У многих растений имеются специальные особенности, благоприятствующие перекрестному опылению; некоторые из них будут описаны ниже.

Преимущество самоопыления, ведущего к самооплодотворению, состоит в том, что оно более надежно, особенно в тех случаях, когда представители данного вида встречаются относительно редко и на больших расстояниях один от другого. Это связано с тем, что самоопыление не зависит от внешних агентов, таких как ветер или насекомые. Однако самооплодотворение, будучи крайней формой инбридинга, может приводить к уменьшению жизнеспособности потомков (см. разд. 25.4). Примерами самоопыляющихся растений могут служить крестовник (Senecio) и звездчатка (Stellari a); их цветки не образуют нектара и лишены запаха.

Как перекрестное опыление, так и самоопыление имеют свои преимущества и свои недостатки, и у многих растений выработались приспособления, которые, благоприятствуя перекрестному опылению, вместе с тем дают возможность, если оно почему-либо не удалось, прибегнуть к самооплодотворению. Например, у фиалки (Viola) и у кислицы (Oxalis) некоторые бутоны не раскрываются, так что для них неизбежно самоопыление.