БИОЛОГИЯ Том 3 - руководство по общей биологии - 2004

21. РАЗМНОЖЕНИЕ

21.5. Половое размножение у цветковых растений

21.5.6. Оплодотворение

Как только пыльцевое зерно попадет на рыльце совместимого вида, оно начинает прорастать (рис. 21.29). Эпидермальные клетки рыльца выделяют раствор сахарозы, который стимулирует прорастание пыльцевого зерна и, возможно, используется для его питания. Через одну из пор, имеющихся в стенке пыльцевого зерна, выходит пыльцевая трубка, которая быстро растет вниз внутри столбика, направляясь к завязи. Рост пыльцевой трубки регулируется ядром, которое находится в ее кончике, а стимуляция роста осуществляется ауксинами, вырабатываемыми гинецеем. К завязи ее направляют определенные вещества (пример хемотропизма), однако возможно также, что здесь имеет место отрицательный аэротропизм, т. е. рост в направлении от воздушной среды. Определенную роль играет совместимость пыльцы и ткани столбика, о чем уже упоминалось ранее.

Рис. 21.29. Микрофотография пыльцевых зерен на рыльце цветка, сделанная с помощью сканирующего электронного микроскопа. Шиповатая поверхность пыльцевых зерен характерна для цветков, опыляемых насекомыми.

Во время роста пыльцевой трубки генеративное ядро пыльцевого зерна делится митотически, образуя два мужских ядра, представляющих собой мужские гаметы (рис. 21.25). В отличие от спермиев низших растений они неподвижны и могут добраться до женской гаметы, находящейся в зародышевом мешке семязачатка, только с помощью пыльцевой трубки. Пыльцевая трубка проникает в семязачаток через микропиле, ее ядро дегенерирует, а кончик трубки разрывается, высвобождая мужские гаметы вблизи зародышевого мешка, в который они и проникают. Одно ядро сливается с женской гаметой, образуя диплоидную зиготу, а другое — с диплоидным ядром, образуя триплоидное ядро, называемое первичным ядром эндосперма. Такое двойное оплодотворение свойственно только цветковым растениям. В конечном счете оно ведет к образованию двух структур, содержащихся в семени — зародыша и эндосперма, который служит источником питательных веществ для прорастающего семени.

Если, как это часто бывает, гинецей содержит несколько семязачатков, то каждый из них, чтобы превратиться в семя, должен быть оплодотворен отдельным пыльцевым зерном. Следовательно, может оказаться, что семена будут оплодотворены пыльцевыми зернами от разных растений.

Опыт 21.1. Изучение роста пыльцевых трубок

Рыльца выделяют раствор, содержащий от 2 до 45% сахарозы. Этот раствор способствует прилипанию пыльцевых зерен к рыльцу и их прорастанию. Добавив к экспериментальному раствору борат натрия, можно предотвратить осмотический разрыв кончиков пыльцевых трубок и стимулировать их рост.

Материалы и оборудование

Микроскоп

Предметное стекло с лункой

Цветки с растрескавшимися пыльниками, например цветки яснотки, лакфиоли, пеларгонии или бальзамина.

10—20%-ный (масса/объем) раствор сахарозы, содержащий также борат натрия (0,01%)

Ацетокармин или нейтральный красный

Методика

Каплю раствора сахарозы помещают в лунку предметного стекла и вносят в нее пыльцевые зерна, прикасаясь к капле поверхностью растрескавшегося пыльника. Препарат рассматривают под микроскопом спустя различные промежутки времени на протяжении 1—2 ч. Ядра, находящиеся в кончике растущих пыльцевых трубок, можно окрасить, добавив к раствору каплю ацетокармина или нейтрального красного.