Fáze pohlavní zralosti, kvetení – FYZIOLOGIE ROSTLIN

Ve fázi pohlavní zralosti rostliny dochází k tvorbě květů, opylení a oplození. Všechny tyto procesy jsou spojeny s květ. Později se vytvoří květ plod, který obsahuje semena. Zájem o toto období rozvoje je dán ekonomickými důvody, protože sklizeň většiny zemědělských plodin úzce souvisí s kvetením.

Kvetoucí

Ve fyziologickém smyslu kvetoucí – Jedná se o komplex procesů probíhajících v období od iniciace květu po oplodnění. Schopnost vytvářet květy se u rostlin vyskytuje v určitém věku. Jabloň tedy kvete ve věku 5-6 let, dub – 40 let nebo více. Důležité je nahromadění dostatečného množství živin nezbytných pro tvorbu květů. U většiny rostlin se proto první květ vytvoří až po vytvoření určitého počtu listů. Například hybridní amaryllis vytváří květenství po vyvinutí čtyř listů a sněženka bílá – tři listy. U některých druhů fazolí, které mají velké kotyledony, jsou však květní primordia již v semenech.

• 1) zahájení iniciace květních primordií;
• 2) vývoj květů od těchto rudimentů až po jejich otevření.

V buňkách meristému, připravených iniciovat květ, se zvyšuje syntéza nukleových kyselin a zvyšuje se počet ribozomů a proteinů. Navíc se mění složení syntetizovaných bílkovin a zvyšuje se aktivita některých enzymů. Současně se zvyšuje počet mitochondrií a respiračních substrátů a zvyšuje se dýchání meristematických buněk. V meristému se zvyšuje počet mitóz a tvoří se nové buňky, které dávají vzniknout květu.

Nejprve se zvětší kužel růstu, poté se změní na kvetoucí (květinový) tuberkul. V jeho meristému se zpočátku rozlišují tři zóny – periferní, střední a centrální. Perianthové prvky jsou tvořeny z periferní zóny, androecium ze střední zóny a gynoecium z centrální zóny. U většiny druhů dvouděložných rostlin se nejprve kladou kališní lístky nebo okvětní lístky, poté prašníky (obr. 8.4). V důsledku toho se střední část uvolní a okvětní lístky se položí jako poslední. Vrcholový meristém ztrácí svou aktivitu po vytvoření všech částí květu. Základy orgánů jednoho kruhu vznikají vždy současně.

Obr. 8.4. Sekvence tvorby květních orgánů 1:

• 1 – iniciace sepalů; 2/3 – sepals a začátek zasvěcení prašníku; 4 – oddělení centrální části meristému, ze kterého se vytvoří gynoecium;
• 5 – rudimentární květ

Diferenciace primordia květních orgánů je řízena skupinou genů. U Arabidopsis bylo identifikováno sedm takových genů. Název genu je odvozen od latinského názvu květního orgánu, za jehož vznik je tento gen zodpovědný. Takže jméno genů APETALA 1 (API), APETALA 3 (ARZ) pochází z lat. apetalus – bez okvětních lístků (petalum – okvětní lístek); gen PISTILATA (P1) – od pestík – palička; gen AGAMOUS (AG) — z agamus – nepohlavní; geny SEPALATA 1 (SEP1), SEPALATA 2 (SEP2), SEPALATA 3 (SEP3) z sepal – sepal.

Všechny geny kódují transkripční faktory, mnohé z nich vzájemně interagují a vážou se v různém složení na promotory různých genů.

V závislosti na kombinaci genů se rozlišují sepaly, okvětní lístky, tyčinky nebo plodolisty. Buňky, ve kterých je aktivován pouze API gen, se diferencují na sepal buňky; pouze gen ARZ je přenesen do buněk okvětních lístků; gen P1 – do buněk pestíku. S expresí genů ARZ a P1 dochází ke vzniku [1]

Existují okvětní lístky a tyčinky. Gen AC určuje osud tyčinek a plodolistů a je také zodpovědný za zastavení růstu v květním primordiu.

Poté začnou růst vložené orgány. Nejdříve vyrůstají kališní lístky, které chrání květní orgány, potom tyčinková vlákna, pestík a okvětní lístky. Okvětní lístky postupně získávají barvu, která odpovídá druhu. Barva okvětních lístků je způsobena karotenoidy, antokyany a závisí na kyselosti buněčné mízy.

V raném období svého vzniku je květ aktinomorfní. U druhů, které mají zygomorfní nebo asymetrické květy, vznikají z aktinomorfních v důsledku následného nerovnoměrného růstu periantových prvků.

V případě vzdělání květenství Buňky meristému výhonu, rychle se dělící a natahující, tvoří nejprve osu květenství, poté začíná iniciace květů.

Vyskytuje se u prašníků mikrosporogeneze, vznikají mikrospory. Z každé mikrospory se vytvoří samčí gametofyt – pyl, skládající se ze dvou buněk (generativní a trubicové) a pokryté dvěma membránami (exine a intine) (obr. 8.5).

Obr. 8.5. mikrospora (а), pyl je samčí gametofyt (b) a růst pylové láčky (c) 1:

1 – exine; 2 – intina; 3 – generativní buňka; 4 – trubková klec; 5 – spermin 1 Polevoy V. V. Salamatova T. S. Fyziologie růstu a vývoje rostlin. str. 185.

Vaječník produkuje vajíčko, skládající se z jádra, dvou integumentů a stonku semene (funiculus) (obr. 8.6). Vyskytuje se ve vajíčku megasporogeneze a tvoří se čtyři megaspory. Jedna z nich se rozdělí a vyvine se z ní samičí gametofyt, tzv zárodečný vak a obsahující haploidní vajíčko, synergidy, antipody a diploidní sekundární (centrální) jádro. U většiny rostlin se v době opylení tvoří všechny prvky samičího gametofytu.

Obr. 8.6. Tvorba vajíčka a embryonálního vaku 1:

• 1 – tvorba nucellu; 2– oddělení archesporiální buňky;
• 3 – tvorba megaspor; 4 – zničení tří megaspor;
• 5-8 – tři po sobě jdoucí dělení megaspory (mitóza) a tvorba ženského gametofytu (embryo vak)

Tkáně pylu a pestíků mají různé vlastnosti, ovlivňující aktivitu enzymů, chemické reakce a fyziologický stav. Zvláště velké rozdíly v hodnotách pH: pyl – pH > 7, blizna – pH

• [1] Viz: Botanika: Anatomie a morfologie rostlin: učebnice, příručka / A. E. Vasiliev [atd.]. M.: Vzdělávání, 1988.

Po skončení zimy a co nejpříznivějších podmínkách začíná kvést mnoho druhů stromů a trav. Toto je počáteční fáze jejich reprodukce. V severních oblastech se s přípravou na něj začíná po rozmrznutí povrchové vrstvy půdy, díky čemuž ke kořenům začne proudit voda a minerály v ní obsažené. V jižních oblastech začíná po skončení období sucha.

Co je to kvetení rostlin

Jarní kvetení není jen krásný přírodní jev, ale zvláštní druh sexuálního rozmnožování. Jednoleté druhy kvetou pouze jednou za život. Následně se na nich tvoří semena. Na podzim se vysévají semena a matka umírá. U bylinných trvalek se schopnost pohlavního rozmnožování často rozvíjí ve věku 1-2 let. Stromy a keře často kvetou jednou ročně na jaře. Některé tropické druhy nemají jasnou vazbu na roční období.

Období připravenosti k sexuální reprodukci plodin závisí na jejich vlastnostech. Některé druhy začínají kvést ve věku 2-4 let, jiné – po dosažení věku 150 let. Pozoruhodným příkladem tak dlouhého trvání puberty je Puya.

Proč rostliny kvetou

Mnoho lidí každoročně obdivuje kvetoucí byliny, keře a stromy. Ale rostliny to nedělají proto, aby se lidem líbily. Krásné květy jsou potřeba k přilákání opylovačů. Častěji jsou to:

• včely;
• motýli;
• čmeláci;
• vosy;
• mravenci;
• mouchy;
• brouci atd.

Včely a mnoho dalšího hmyzu vidí v ultrafialové barevné škále. Květina vypadá v ultrafialovém světle úplně jinak než v normálním světle. Okvětní lístky mají tmavé a světlé zóny, což včelám usnadňuje pochopit, kam přistát, aby získaly přístup k nektaru nebo výživnému pylu.

Při pohybu kolem květiny se pyl přilepí na hmyz. Včela nebo jiný opylovač pak přechází z jednoho květu na druhý a šíří pyl. To pomáhá šířit genetický materiál.

Prostřednictvím evoluce některé druhy získaly exkluzivní vztah s jediným opylovačem. Některé druhy kaktusů tak začínají kvést až v noci, aby je mohli opylovat netopýři. Jejich květy nejsou příliš velké ani krásné, ale vydávají silné aroma.

Orchideje a některé další epifyty získaly zvláštní strukturu květů, takže je mohou opylovat pouze kolibříci. Navíc u některých druhů se tento vztah vyvinul ještě silnější. V procesu evoluce se objevily orchideje se zvláštními protáhlými květy a také kolibříci s dlouhým zobákem. Oba typy na sobě závisí. Není to jediný příklad, kdy vyhynutí jednoho rostlinného druhu hrozí zmizením opylovače a naopak.

Hlavní fáze květu

Život rostliny je nepřetržitý proces přípravy na začátek tvorby květů a poté tvorbu semen. Když je čas kvést, rostlina dělá vše pro to, aby přilákala opylovače. Tento proces zahrnuje následující fáze:

• tvorba a otok ledvin;
• tvorba všech květinových prvků;
• kvetoucí květ;
• opylení;
• tvorba embryí.

Kdy začínají a končí kvetoucí rostliny?

Začátek kvetení nastává, když je okolní teplota dostatečná, aby zabránila odumírání květů. To je zvláště důležité pro všechny rostliny. U některých druhů je proces tvorby květů ovlivněn vysokou vlhkostí vzduchu.

Doba kvetení do značné míry závisí na reprodukčních vlastnostech jednotlivých druhů. Je třeba poznamenat, že všechny rostliny jsou rozděleny na jednodomé a dvoudomé. První kategorie zahrnuje druhy, které vytvářejí samčí i samičí květy. Pro rostlinu je lepší, dojde-li ke křížovému opylení, protože v tomto případě dojde k výměně genetického materiálu, která se pozitivně projeví na kvalitě semen. Aby se tak stalo, jednodomé rostliny kvetou co nejdéle, často až do začátku léta.

U dvoudomých druhů se na jedné rostlině tvoří pouze samičí rostliny a na druhé pouze samčí rostliny. Tím se eliminuje možnost samoopylení. Doba květu je výrazně zkrácena. Některé druhy kvetou za 1 den. Květiny se po dopadu pylu na pestík svinují, začíná se tvořit vaječník a vývoj semen.