تولید مثل در گیاهان چگونه است؟ — انواع، اندام ها و دیگر دانستنی ها

گیاهان مانند بسیاری از موجودات زنده هستند. این بدان معناست که تولید مثل در گیاهان باید صورت گیرد تا ژن‌های خود را به نسل‌های آینده منتقل کنند. گیاهان می‌توانند از طریق تولیدمثل جنسی یا غیرجنسی فرزندان (نسل بعدی خود را) ایجاد کنند. در این مقاله به بررسی نحوه تولید مثل انواع گیاهان و بررسی ساختارهای تولید مثلی جنسی و غیر جنسی می‌پردازیم.

تولید مثل در گیاهان چگونه است؟

گیاهان به صورت جنسی یا غیرجنسی تولید مثل می‌کنند. تولیدمثل غیرجنسی فقط به یک گیاه نیاز دارد تا از خودش یک نسخه جدید بسازد، مانند تولید مثل پیازهای نرگس. همانند گونه‌های دیگر، تولید مثل جنسی در گیاهان  به گامت‌های ماده و نر برای ساختن گیاه جدید نیاز دارد.

فیلم آموزش علوم تجربی – پایه هفتم در فرادرس

کلیک کنید

دانه گرده تنها در صورتی رشد می‌کند که روی کلاله گلی از گونه صحیح قرار گیرد. سپس یک لوله گرده از طریق مرکز بافت گل رشد می‌کند تا زمانی که به یک تخمک در داخل تخمدان گیاه برسد. این مسیر برای حرکت هسته دانه گرده به سمت پایین ایجاد شده و سپس با هسته تخمک ترکیب می‌شود. ما این فرآیند را لقاح می‌نامیم. سپس این دانه‌ها پراکنده می‌شوند، گیاه جدیدی رشد می‌کند و کل فرآیند دوباره شروع می‌شود.

گامت و هاگ در گیاهان

گیاهان دو مرحله متمایز چندسلولی در چرخه زندگی خود دارند، پدیده‌ای که تناوب نسل‌ها نامیده می‌شود. این دو مرحله گامتوفیت هاپلوئید چند سلولی و اسپوروفیت دیپلوئید چند سلولی هستند. این روش تولیدمثلی بسیار متفاوت از بسیاری انواع تولید مثل در حیوانات است که در آن تنها یک مرحله چند سلولی وجود دارد: ارگانیسم دیپلوئیدی که گامت‌های هاپلوئید تک‌سلولی تولید می‌کند. در ادامه به تعریف گامت و هاگ پرداخته‌ایم.

• گامت: یک سلول زاینده هاپلوئید بالغ نر یا ماده که قادر است با جنس مخالف دیگری در تولید مثل جنسی متحد شود و زیگوت را تشکیل دهد.
• هاگ: یک واحد تولید مثلی کوچک، معمولاً تک‌سلولی که قادر به ایجاد یک فرد جدید بدون آمیختگی جنسی است.

گامت‌ها همیشه هاپلوئید هستند و هاگ‌ها معمولا هاپلوئید هستند (اسپورها در تناوب نسل‌های گیاهی در چرخه زندگی همیشه هاپلوئید هستند). مرحله هاپلوئید چند سلولی (گامتوفیت) گامت‌هایی را از طریق میتوز تولید می‌کند که با هم ترکیب می‌شوند و یک زیگوت دیپلوئیدی را تشکیل می‌دهند. زیگوت به یک فرد بالغ دیپلوئید چند سلولی (اسپوروفیت) تبدیل می‌شود که از طریق میوز، هاگ هاپلوئید تولید می‌کند. هاگ‌های هاپلوئید سپس به یک فرد بالغ هاپلوئید چند سلولی تبدیل می‌شوند.

انواع تولید مثل در گیاهان مختلف

توجه داشته باشید که مراحل چند سلولی به خاطر چیزی که تولید می‌کنند نامگذاری می‌شوند، نه چیزی که از آن سرچشمه می‌گیرند. گامتوفیت گامت می‌سازد و اسپوروفیت هاگ می‌سازد. اگرچه همه گیاهان دارای چرخه زندگی متناوب هستند، تغییرات قابل توجهی در دودمان‌های مختلف گیاهان، مطابق با تاریخچه تکاملی آن‌ها وجود دارد:

فیلم آموزش زیست شناسی ۲ – زیست پایه یازدهم در فرادرس

کلیک کنید

• در گیاهان غیر آوندی بدون دانه یا بریوفیت‌ها (خزه‌ها)، گامتوفیت هاپلوئید بزرگ‌تر از اسپوروفیت است (ساختار گیاهی که می‌بینید گامتوفیت است). این یک چرخه زندگی تحت سلطه گامتوفیت است. اسپوروفیت به گامتوفیت متصل است و به آن وابسته است.
• در گیاهان آوندی بدون دانه (سرخس‌ها)، اسپوروفیت بزرگ‌تر از گامتوفیت است (ساختار گیاهی که مشاهده می‌کنید اسپوروفیت است)، اما گامتوفیت آزاد و مستقل از اسپوروفیت دیپلوئید است.
• چرخه زندگی آنژیوسپرم‌ها (گیاهان گلدار) و ژیمنوسپرم‌ها (مخروطیان) تحت سلطه مرحله اسپوروفیت است با گامتوفیت باقی‌مانده به اسپوروفیت و وابسته به آن (معکوس بریوفیت‌ها).
• اگرچه هر دو چرخه زندگی تحت سلطه اسپوروفیت‌ها هستند، آنژیوسپرم‌ها و ژیمنوسپرم‌ها از این جهت متفاوت هستند که گل‌های آنژیوسپرم‌ها، دانه‌های پوشیده با میوه و لقاح مضاعف دارند، درحالی‌که ژیمنوسپروم‌ها گل ندارند، دانه‌های «برهنه» دارند و لقاح مضاعف ندارند (در ادامه در این مورد بیشتر توضیح خواهیم داد).

تولید مثل جنسی در گیاهان چیست؟

درحالی‌که فرآیند تولیدمثل جنسی از گونه‌ای به گونه دیگر متفاوت است، بیشتر گیاهان باغی که از نظر جنسی تولیدمثل می‌کنند، نهان‌دانگان (آنژیوسپرم‌ها) یا گیاهان گل‌دار هستند و روند مشابهی را دنبال می‌کنند که در ادامه توضیح داده‌ایم:

• میوز: برای اینکه سلول‌های گیاهی آماده تولیدمثل شوند، باید نوع خاصی از تقسیم سلولی به نام میوز را انجام دهند. در طی میوز، گیاه کروموزوم‌های خود را به سلول‌های تک کروموزومی به نام سلول‌های هاپلوئید تقسیم می‌کند. این سلول‌های هاپلوئید گامت‌ها یا سلول‌های تولید مثلی مانند سلول‌های اسپرم و سلول‌های تخمک هستند.
• گرده‌افشانی: بیشتر گیاهان باغچه گیاهان گلدار هستند، به این معنی که لقاح از طریق گرده‌افشانی گل روی گیاه اتفاق می‌افتد. در گرده‌افشانی متقابل، دو گیاه جداگانه سلول‌های تولید مثلی را مبادله می‌کنند. در خود گرده‌افشانی، یک گل به خودی خود یا توسط گل دیگری در همان گیاه بارور می‌شود. گیاهان گلدار دارای قسمت‌هایی هستند که برای گرده‌افشانی حیاتی هستند. خواه گرده‌ها توسط زنبورها، پروانه‌ها، خفاش‌ها یا یک باغبان منتقل شود، فرآیند مشابه است. به این ترتیب که گرده‌افشان‌ها گرده را از بساک به کلاله منتقل می‌کنند، جایی که از طریق لوله گرده عبور کرده و گامتوفیت ماده را بارور می‌کند.
• لقاح: هنگامی که گرده‌افشانی اتفاق می‌افتد، سلول‌های گامت نر و ماده یعنی اسپرم و تخمک دوباره با هم ترکیب می‌شوند و سلول‌های دیپلوئیدی دو کروموزومی یعنی زیگوت را تشکیل می‌دهند. در نهاندانگان به این عمل لقاح مضاعف گفته شده و باعث می‌شود گیاه شروع به رشد میوه کند.

گیاهان چگونه به صورت غیرجنسی تولید مثل می کنند؟

تولید مثل غیرجنسی در گیاهان فرآیندی بسیار ساده‌تر از تولید مثل جنسی است. برای تولید مثل غیرجنسی، یک گیاه می‌تواند به روش‌های مختلفی گیاه جدیدی ایجاد کند، اما دو مورد از رایج‌ترین آن‌ها، جوانه زدن و ریشه‌های هوایی هستند. برخی از گیاهان، مانند زنجبیل و پیاز، با تولید جوانه‌های اضافی روی ساقه‌های خود که گیاهان کاملاً جدیدی ایجاد می‌کنند، به‌صورت غیرجنسی تولید مثل می‌کنند. بسیاری از گیاهان مانند توت‌فرنگی دارای ساقه‌های تخصصی به نام استولون هستند که در امتداد زمین قرار می‌گیرند و پس از یافتن نقطه مناسب می‌توانند ریشه کرده و گیاه جدیدی تولید کنند.

تولید مثل در گیاهان گلدار

گیاهان گلدار که آنژیوسپرم نیز نامیده می‌شوند، از شیوه تولید مثل جنسی استفاده می‌کنند. تولید مثل در گیاهان عمدتاً حول قسمت‌های گل می‌چرخد ​​که دارای گامت نر و ماده است. این گروه از گیاهان، گل و دانه‌های پوشیده از میوه دارند و از طریق فرآیندی به نام لقاح مضاعف تولیدمثل می‌کنند. گل‌ها دارای سازگاری‌هایی برای جذب گرده افشان‌ها هستند. میوه‌ها سازگاری‌هایی برای تسهیل پراکندگی بذر دارند. لقاح مضاعف سازگاری‌هایی برای ذخیره منابع جهت تغذیه جنین در حال رشد دارد که در مقایسه با سایر گیاهان روشی منحصر به فرد است.

فیلم آموزش علوم تجربی پایه هشتم – بخش زیست و زمین شناسی در فرادرس

کلیک کنید

تمام قسمت‌های گل به فرآیند تولیدمثل کمک می‌کند، اگرچه برخی از گل‌ها عقیم هستند. بنابراین، برای درک فرآیند تولید مثل در گیاهان گلدار، باید به قسمت‌های مختلف گل و عملکرد آن‌ها توجه کنیم.

• «حلقه گل» (Calyx): بیرونی‌ترین لایه گل، حلقه گل است. این بخش شامل واحدهایی به نام کاسبرگ است. در مرحله جوانه، کاسه گل بقیه گل را در بر می‌گیرد. آن‌ها معمولاً رنگ سبز نشان می‌دهند، در برخی موارد دیگر ممکن است رنگی مانند گلبرگ داشته باشند. این حالت کاسه گل را گلبرگ می‌نامند. کاسه گل می‌تواند برجسته یا غایب باشد.
• «کاسه گل» (Corolla): از تعداد زیادی گلبرگ تشکیل شده و دومین حلقه گل است. این گلبرگ‌ها گاهی معطر هستند. آن‌ها رنگی، نازک و نرم هستند که به روند گرده‌افشانی کمک کرده زیرا حیوانات و حشرات را جذب می‌کند.

ساختارهای گل

یک گل معمولی دارای چهار «لایه» است که در ادامه از ساختارهای خارجی به درونی توضیح داده شده است:

• بیرونی‌ترین لایه از کاسبرگ، ساختارهای سبز و برگ‌مانند تشکیل شده است که جوانه گل در حال رشد را قبل از باز شدن محافظت می‌کند.
• لایه بعدی از گلبرگ‌ها تشکیل شده است، برگ‌های اصلاح شده که معمولاً رنگ‌های روشن دارند که به جذب گرده افشان‌ها کمک می‌کند.
• لایه سوم شامل ساختارهای تولیدمثلی نر (پرچم‌ها) است. پرچم‌ها از بساک‌ها و میله‌ها تشکیل شده‌اند. بساک‌ها حاوی میکروسپورانژیا هستند، ساختارهایی که میکروسپورها را تولید می‌کنند که در ادامه به گامتوفیت‌های نر تبدیل می‌شوند. میله‌ها ساختارهایی هستند که بساک‌ها را پشتیبانی می‌کنند.
• درونی‌ترین لایه شامل یک یا چند ساختار تولید مثلی ماده، یعنی برچه است. هر برچه شامل کلاله، خامه و تخمدان است. تخمدان‌ها حاوی مگاسپورانژیا هستند، ساختارهایی که مگاسپورها را تولید می‌کنند و به گامتوفیت‌های ماده تبدیل می‌شوند. کلاله محلی است که گرده (گامتوفیت نر) توسط باد یا گرده افشان‌ها رسوب می‌کند. خامه ساختاری است که کلاله را به تخمدان متصل می‌کند.

دانه گرده یا گامتوفیت نر

گرده گل گامتوفیت نر در آنژیوسپرم‌ها و ژیمنوسپرم‌ها است. گرده اغلب در زبان روزمره به عنوان اسپرم گیاهی توصیف می‌شود، اما اینطور نیست، به عنوان گامتوفیت نر، گرده یک مرحله هاپلوئید چند سلولی است که اسپرم را تولید می‌کند. رشد گرده در ساختاری به نام میکروسپورانژیوم (میکرو = کوچک) که در درون بساک‌ها قرار دارد، رخ می‌دهد. میکروسپورانژیا (جمع میکروسپورانژیوم) کیسه‌های گرده‌ای هستند که در آن میکروسپورها به دانه‌های گرده تبدیل می‌شوند.

به عنوان یک هاگ، میکروسپور هاپلوئید است، اما از یک سلول دیپلوئیدی مشتق شده است. در داخل میکروسپورانژیوم، سلول مادر میکروسپور دیپلوئیدی با میوز تقسیم می‌شود و چهار میکروسپور ایجاد می‌کند که هر کدام در نهایت یک دانه گرده تشکیل می‌دهند که در زیر نشان داده شده است. این فرآیند شبیه تولید گامت‌ها در حیوانات است (توجه داشته باشید که گامت‌های هاپلوئید در گیاهان توسط میتوز از گامتوفیت هاپلوئید تولید می‌شوند). پس از بلوغ، میکروسپورانژیا می‌ترکد و دانه‌های گرده را از بساک آزاد می‌کند، جایی که این فرصت را دارند که توسط باد، آب یا گرده‌افشانی حیوانات به کلاله‌ها منتقل شوند.

ساختار دانه گرده چگونه است؟

دانه‌های گرده بالغ حاوی دو سلول هستند: یک سلول مولد و یک سلول لوله گرده. سلول مولد در داخل سلول لوله گرده بزرگ‌تر قرار دارد. وقتی دانه گرده به کلاله می‌رسد، تحت فرآیندی به نام جوانه‌زنی (که شبیه جوانه‌زنی بذر نیست) قرار می‌گیرد. در طول جوانه‌زنی گرده، سلول لوله یک لوله گرده را از طریق خامه به پایین تخمدان تشکیل می‌دهد، سلول مولد از طریق آن مهاجرت می‌کند تا برای لقاح وارد تخمدان شود. سلول مولد در طی عبور از داخل لوله گرده تقسیم می‌شود و دو گامت نر (سلول‌های اسپرم) تشکیل می‌شود. هر دو سلول اسپرم برای لقاح موفق در آنژیوسپرم‌ها مورد نیاز هستند.

ویژگی های دانه گرده گیاهان گل دار

گرده گل به دلیل پوشش محافظی که از خشک شدن (خشک شدن) اسپرم جلوگیری می کند، این مسئله سازگاری مهمی در افزایش جمعیت گیاهان در سطح زمین است. بر خلاف خزه‌ها و سرخس‌ها که برای شنا کردن اسپرم به سمت گامتوفیت ماده به آب نیاز دارند، گرده به بازدانگان و نهان‌دانگان اجازه می‌دهد تا دور از آب تولید مثل کنند.

کیسه جنینی یا گامتوفیت ماده

درحالی‌که جزئیات ممکن است بین گونه‌ها متفاوت باشد، رشد کلی گامتوفیت ماده یا کیسه جنینی دارای دو مرحله مجزا است. اول، یک سلول منفرد در مگاسپورانژیوم دیپلوئید (مگا = بزرگ)، واقع در تخمک‌ها، دچار میوز می‌شود و چهار مگاسپور تولید می‌کند. فقط یک مگاسپور زنده می‌ماند که مشابه تولید گامت در حیوانات است. در مرحله دوم رشد گامتوفیت ماده، مگاسپور هاپلوئید زنده‌مانده بدون تقسیم سلولی کامل تحت میتوز قرار می‌گیرد تا یک گامتوفیت ماده هشت هسته‌ای و هفت سلولی، کیسه جنینی، که در زیر نشان داده شده است، تولید کند. این سلول مرکزی بعداً با یک اسپرم ترکیب می‌شود و آندوسپرم تریپلوئید را تشکیل می‌دهد که در نهایت تغذیه جنین در حال رشد را فراهم می‌کند (مشابه زرده در تخم مرغ).

سه هسته خود را در انتهای کیسه جنینی در مقابل میکروپیل (محل ورود اسپرم به کیسه جنینی) قرار می‌دهند و به سلول‌های پادپا تبدیل می شوند که بعداً برای تغذیه کیسه جنینی تحلیل می‌روند. نزدیک‌ترین هسته به میکروپیل به گامت ماده یا سلول تخم تبدیل می‌شود و دو هسته مجاور به سلول‌های هم‌افزایی تبدیل می‌شوند. سلول‌های همکار (سینرژیدها) به هدایت لوله گرده برای لقاح موفق کمک می‌کنند. هنگامی که لقاح کامل شد، زیگوت دیپلوئید حاصل به جنین تبدیل می‌شود و تخمک بارور شده سایر بافت‌های دانه را تشکیل می‌دهد.

ساختاری به نام پوشش از مگاسپورانژیوم و بعداً از کیسه جنینی محافظت می‌کند. پوشش پس از لقاح به پوسته بذر تبدیل می‌شود و از کل دانه محافظت می‌کند. درست مانند تکامل گرده، تکامل دانه یک سازگاری مهم بود که به گیاهان اجازه داد از طریق محافظت از جنین درون گیاه، در خشکی و بدون حضور آب زندگی کنند. پوشش‌ها، درحالی‌که از مگاسپورانژیوم محافظت می‌کنند، آن را به طور کامل محصور نمی‌کنند، بلکه دهانه‌ای به نام میکروپیل بر جای می‌گذارند. میکروپیل به لوله گرده اجازه می‌دهد تا برای لقاح وارد گامتوفیت ماده شود. دیواره تخمک بخشی از میوه خواهد شد.

لقاح مضاعف چیست؟

پدیده لقاح مضاعف یا دو رویداد لقاح منحصر به گیاهان گلدار است و در هیچ نوع گیاه یا موجود دیگری رخ نمی‌دهد. همانطور که در بالا توضیح داده شد، پس از اینکه گرده روی کلاله رسوب کرد، جوانه می‌زند و از طریق خامه رشد می‌کند تا به تخمک برسد. سلول لوله گرده رشد می‌کند و لوله گرده را تشکیل می‌دهد که توسط سیگنال‌های شیمیایی از سلول‌های هم‌افزایی به میکروپیل هدایت می‌شود. سلول مولد از طریق لوله به تخمک می‌رود و به صورت میتوزی تقسیم می‌شود تا دو سلول اسپرم تشکیل شود.

یک اسپرم سلول تخمک را بارور می‌کند و یک زیگوت دیپلوئیدی را تشکیل می‌دهد. اسپرم دیگر با دو هسته قطبی ترکیب شده و یک سلول تریپلوئیدی را تشکیل می‌دهد که به آندوسپرم تبدیل می‌شود و به عنوان منبع تغذیه برای جنین در حال رشد عمل می‌کند. این رویدادها با هم در گیاهان گلدار به عنوان لقاح مضاعف شناخته می‌شوند که در زیر نشان داده شده است. پس از اتمام لقاح، هیچ اسپرم دیگری نمی‌تواند وارد شود. تخمک بارور شده دانه را تشکیل می‌دهد و تخمدان به میوه تبدیل می‌شود که معمولاً دانه را احاطه می‌کند.

پس از لقاح، زیگوت وارد یک دوره رشد موقت می‌شود (در زیر نشان داده شده است). ابتدا تقسیم شده و دو سلول تشکیل می‌شود: سلول بالایی یا سلول آپیکال (رأسی) و سلول پایینی یا سلول پایه. تقسیم سلول پایه باعث ایجاد سوسپانسور (نگه‌دارنده) می‌شود که در نهایت با بافت مادر ارتباط برقرار می‌کند. قسمت نگه‌دارنده بخشی از گیاه آینده نمی‌شود، بلکه مسیری را برای تغذیه از گیاه مادر به جنین در حال رشد فراهم می‌کند. به این ترتیب نگه‌دارنده نوعی بافت «برون جنینی» است و مشابه بند ناف در پستانداران جفتی است. سلول آپیکال نیز تقسیم می‌شود و پیش جنینی (جنین واقعی که به گیاه تبدیل می‌شود) ایجاد می‌کند.

آندوسپرم نشاسته‌ها، لیپیدها و پروتئین‌ها را جمع می‌کند و سپس لپه‌های در حال رشد (برگ‌های جنینی) را تغذیه می‌کند. لپه‌ها به عنوان ذخیره انرژی برای رشد جنین بعدی عمل خواهند کرد. سپس بذر تا ۹۵ درصد آب خود را از دست می‌دهد و رشد جنینی به حالت تعلیق در می‌آید: بذر برای پراکندگی وارد یک دوره خواب می‌شود و تنها زمانی که بذر جوانه می‌زند رشد دوباره از سر گرفته می‌شود. هنگامی که رشد دوباره فعال شد، نهال در حال رشد به ذخیره‌های غذایی ذخیره شده در لپه‌ها تا زمانی که اولین دسته از برگ‌ها شروع به فتوسنتز کنند، تکیه می‌کند.

خواب دانه و جوانه زنی بذر

همانطور که در بالا توضیح داده شد، یک دانه پس از لقاح وارد یک دوره رشد موقت می‌شود. در بیشتر گونه‌ها، دانه وارد دوره ایستایی (عدم فعالیت) شده که خواب نامیده می‌شود. خواب با از دست دادن حداکثر ۹۵ درصد از محتوای آب دانه ایجاد می‌شود، که دانه را کم آب می‌کند، باعث فعالیت متابولیک بسیار پایین می‌شود و قند دانه را برای محافظت از سلول‌ها در برابر یخ‌زدگی در ماه‌های زمستان، متمرکز می‌کند. هنگامی که شرایط برای رشد نهال مناسب باشد، بذر جوانه می‌زند یا دوباره شروع به رشد می‌کند. سیگنال شروع جوانه‌زنی بذر نشان دهنده مساعد بودن شرایط برای رشد است و بسته به گونه می‌تواند شامل موارد زیر باشد:

• آب، نشان دهنده شروع فصل بارندگی و احیای بذر است.
• طول موج‌های خاص نور، نشان‌دهنده شرایط مساعد نور خورشید است که برای فتوسنتز ضروری است و دانه خیلی دور زیر خاک دفن نمی‌شود.
• یک دوره سرمای مداوم، نشان می‌دهد که بذر تا پایان فصل سرما جوانه نمی‌زند.
• آتش‌سوزی معمولی درختان جنگلی، نشان‌دهنده کاهش رقابت با درختان بلند موجود است.
• خراشیدگی یا تیمار شیمیایی با اسیدها که نشان می‌دهد دانه از دستگاه گوارش حیوان عبور کرده است.

پراکندگی دانه و تولید میوه

پس از لقاح، تخمدان گل به میوه تبدیل می‌شود. هدف بیولوژیکی میوه پراکندگی بذر است که به دانه اجازه می‌دهد تا دور از گیاه مادر پخش شود، بنابراین ممکن است شرایط مطلوب و رقابتی کمتری برای جوانه زدن و رشد پیدا کنند. برخی از میوه‌ها مکانیسم‌های داخلی دارند تا خود به خود پراکنده شوند، درحالی‌که برخی دیگر به کمک عواملی مانند باد، آب و حیوانات نیاز دارند. مانند سندرم‌های گرده‌افشانی و ساختار گل، اغلب می‌توانید مکانیسم پراکندگی میوه را بر اساس ساختار، ترکیب و اندازه پیش‌بینی کنید:

• میوه‌های پراکنده مانند بنفشه در واقع از گیاه به صورت انفجاری بیرون می‌آیند.
• میوه‌های پراکنده در باد، مانند قاصدک‌ها، سبک‌وزن هستند و ممکن است زائده‌های بال یا چترمانند داشته باشند که به آن‌ها اجازه می‌دهد توسط باد حمل شوند.
• میوه‌های پراکنده در آب، مانند نارگیل، سبک یا شناور هستند و به آن‌ها توانایی شناور شدن را می‌دهند.
• میوه‌های پراکنده شده توسط حیوانات ممکن است «قلاب‌های» کوچکی در سرتاسر خود داشته باشند به طوری که به حیوانات در حال عبور متصل شوند و بعداً در مکان جدیدی بیفتند (مانند شن‌زارها)، برخی دانه‌ها یا خیلی شیرین یا چرب هستند به طوری که ممکن است خورده شوند و در محل جدیدی در مدفوع رسوب کنند (مثل شاه توت). میوه‌هایی که توسط پرندگان پراکنده می‌شوند رنگ روشن دارند زیرا پرندگان حس بینایی بسیار توسعه یافته‌ای دارند. میوه‌هایی که توسط پستانداران پراکنده می‌شوند، بسیار معطر هستند زیرا پستانداران دارای حس بویایی بسیار توسعه یافته‌ای هستند.

گرده‌افشانی چیست ؟

اکثر گرده افشان‌ها جانوران، از جمله حشرات (مانند زنبورها، مگس‌ها و پروانه‌ها)، خفاش‌ها یا پرندگان هستند. برخی از گونه‌های گیاهی توسط عوامل غیر زنده مانند باد و آب گرده‌افشانی می‌شوند. گیاهانی که توسط حیوانات گرده‌افشانی می‌شوند یا باید برای جذب و تغذیه حیوانات شهد تولید کنند یا گرده اضافی که توسط حیوانات خورده می‌شود.

فیلم آموزش علوم تجربی پایه هشتم – بخش زیست و زمین شناسی در فرادرس

کلیک کنید

گیاهانی که توسط باد یا آب گرده‌افشانی می‌شوند باید مقادیر زیادی گرده تولید کنند، زیرا احتمال فرود گرده روی کلاله گونه‌های مناسب کم است (گرده‌افشانی باد و آب مشابه تخم‌ریزی پخش می‌شود). مکانیسم گرده‌افشانی و ویژگی‌های گل کاملاً به هم مرتبط هستند.

• گل‌های رنگی و بسیار معطر معمولاً توسط زنبورها، پروانه‌ها، زنبورهای عسل یا مگس گرده‌افشانی می‌شوند. این حشرات در طول روز فعال هستند و قادر به تشخیص رنگ‌های روشن بوده و حس بویایی قوی دارند. بوهای مختلف گرده افشان‌های مختلف را جذب می‌کند، بوی شیرین زنبورها و پروانه‌ها را جذب می‌کند و بوی پوسیده مگس‌ها را جذب می‌کند. بسیاری از گل‌های گرده‌افشانی شده با حشرات دارای الگوهای رنگی اضافی در محدوده UV هستند که حشرات قادر به دیدن آن‌ها هستند درحالی‌که انسان نمی‌تواند آن‌ها را ببیند.
• گل‌های سفید یا کم‌رنگ و بسیار معطر معمولاً توسط پروانه‌ها و خفاش‌هایی که در شب فعال هستند گرده‌افشانی می‌شوند. رنگ روشن آن‌ها را در شب راحت‌تر می‌بیند و بوی مشک یا میوه می‌دهد. گل‌هایی که توسط خفاش‌ها گرده‌افشانی می‌شوند بزرگ‌تر از گل‌هایی هستند که توسط پروانه گرده‌افشانی می‌شوند.
• گل‌های با رنگ روشن و بی‌بو معمولاً توسط پرندگانی که حس بویایی قوی ندارند گرده‌افشانی می‌شوند. گل‌ها معمولاً دارای شکل لوله‌ای منحنی هستند تا منقار پرنده را در خود جای دهند.
• گل‌های سبز کوچک و بدون گلبرگ معمولاً توسط باد گرده‌افشانی می‌شوند. گل‌های گرده‌افشانی شده با باد شهد تولید نمی‌کنند، اما باید مقدار زیادی گرده تولید کنند. بازدانگانی مانند کاج که گل ندارند نیز توسط باد گرده‌افشانی می‌شوند.
• برخی از گیاهان آب‌زی توسط آب گرده‌افشانی می‌شوند. گرده شناور می‌شود و آب آن را به گل دیگری می‌برد.

تولید مثل در بازدانگان

بازدانگان (ژیمنوسپرم‌ها) گیاهان آوندی هستند که دانه‌ها را در مخروط‌ها تولید می‌کنند. به عنوان مثال می‌توان به درختان مخروطی مانند درختان کاج و صنوبر اشاره کرد. چرخه زندگی ژیمنوسپرم دارای یک نسل اسپوروفیت غالب است. هم گامتوفیت‌ها و هم اسپوروفیت‌های جدید نسل بعدی روی گیاه مادری اسپوروفیت رشد می‌کنند. چرخه زندگی ژیمنوسپرم‌ها نیز با تغییر نسل‌ها مشخص می‌شود. در درختان مخروطی مانند کاج، قسمت برگ سبز گیاه اسپوروفیت است. مخروط‌ها حاوی گامتوفیت‌های نر و ماده هستند. مخروط‌های ماده بزرگ‌تر از مخروط‌های نر هستند و به سمت بالای درخت قرار دارند. مخروط‌های کوچک و نر در ناحیه پایین درخت قرار دارند. از آنجایی که گرده‌ها توسط باد ریخته و منفجر می‌شوند، این ترتیب، گرده‌افشانی خود را برای ژیمنوسپرم دشوار می‌کند.

گامتوفیت نر

یک مخروط نر دارای یک محور مرکزی است که نوعی برگ اصلاح شده، به آن متصل می‌شوند. این برگچه‌ها که به عنوان میکروسپوروفیل شناخته می‌شوند، مکان‌هایی هستند که میکروسپورها در آن رشد می‌کنند. میکروسپورها در داخل میکروسپورانژیوم ایجاد می‌شوند. در داخل میکروسپورانژیوم، سلول‌های موسوم به میکروسپوروسیت‌ها با میوز تقسیم می‌شوند و چهار میکروسپور هاپلوئید تولید می‌کنند. میتوز بیشتر میکروسپور دو هسته تولید می‌کند: سلول هسته‌دار مولد و سلول هسته‌دار لوله. پس از بلوغ، گامتوفیت نر (گرده) از مخروط‌های نر آزاد می‌شود و توسط باد به روی مخروط‌های ماده فرود می‌آید.

گامتوفیت ماده

مخروط ماده همچنین دارای یک محور مرکزی است که برگچه‌هایی به نام مگاسپوروفیل در آن وجود دارد. در مخروط ماده، سلول‌های مادر مگاسپور در مگاسپورانژیوم وجود دارد. یکی از مگاسپورها برای تشکیل گامتوفیت ماده چند سلولی تقسیم می‌شود، درحالی‌که بقیه تقسیم می‌شوند تا ادامه ساختار را تشکیل دهند. گامتوفیت ماده در ساختاری به نام آرکگونیوم قرار دارد.

فرآیند تولید مثل بازدانگان

پس از فرود بر روی مخروط ماده، سلول هسته‌دار لوله، لوله گرده را تشکیل می‌دهد که از طریق آن سلول مولد از طریق میکروپیل به سمت گامتوفیت ماده مهاجرت می‌کند. تقریباً یک سال طول می‌کشد تا لوله گرده رشد کند و به سمت گامتوفیت ماده مهاجرت کند. گامتوفیت نر حاوی سلول مولد به دو هسته اسپرم تقسیم می‌شود که یکی از آن‌ها با تخمک ترکیب می‌شود و دیگری تحلیل می‌رود. پس از لقاح تخمک، زیگوت دیپلوئیدی تشکیل می‌شود که با میتوز تقسیم می‌شود و جنین را تشکیل می‌دهد. فلس‌های مخروط‌ها در طول رشد بذر بسته می‌شوند.

بذر توسط پوشش دانه‌ای پوشیده شده است که از اسپوروفیت ماده به دست می‌آید. رشد بذر یک تا دو سال دیگر طول می‌کشد. پس از آماده شدن بذر برای پراکندگی، شاخه‌های مخروط ماده باز می‌شوند تا بذر پراکنده شود. هیچ میوه‌ای تشکیل نمی‌شود زیرا دانه‌های ژیمنوسپرم پوششی ندارند.

تولید مثل رویشی در گیاهان چیست؟

تولید مثل رویشی (همچنین به عنوان تکثیر رویشی، یا شبیه‌سازی نیز شناخته می‌شود) هر شکلی از تولیدمثل غیرجنسی است که در گیاهان رخ می‌دهد که در آن یک گیاه جدید از قطعه یا برش گیاه مادر یا ساختارهای تولید مثلی تخصصی رشد می‌کند که گاهی اوقات به آن‌ها تکثیر رویشی می‌گویند. بسیاری از گیاهان به طور طبیعی از این طریق تولید مثل می‌کنند، اما می‌توان آن را به صورت مصنوعی نیز القا کرد. باغبانان تکنیک‌های تکثیر غیرجنسی را توسعه داده‌اند که از تکثیر رویشی برای تکثیر گیاهان استفاده می‌کند. میزان موفقیت و دشواری انتشار بسیار متفاوت است. تک‌لپه‌ها معمولاً فاقد کامبیوم آوندی هستند که تکثیر آن‌ها را دشوارتر می‌کند.

فیلم آموزش علوم تجربی پایه هشتم – بخش زیست و زمین شناسی در فرادرس

کلیک کنید

فرایند تولید مثل رویشی در گیاهان چگونه است؟

بافت مریستم فرآیند تولید مثل غیرجنسی را امکان‌پذیر می‌کند. معمولاً در ساقه‌ها، برگ‌ها، نوک ساقه‌ها و ریشه‌ها یافت می‌شود و متشکل از سلول‌های تمایز نیافته است که دائماً در حال تقسیم هستند و اجازه رشد گیاه را می‌دهند و باعث ایجاد سیستم‌های بافت گیاهی می‌شوند. توانایی بافت مریستم برای تقسیم مداوم امکان تکثیر رویشی را فراهم می‌کند. عامل مهم دیگری که امکان تکثیر رویشی را فراهم می‌کند، توانایی ایجاد ریشه‌های ناخواسته است که از سایر قسمت‌های رویشی گیاهان مانند ساقه یا برگ‌ها ایجاد می‌شود. این ریشه‌ها امکان رشد گیاهان جدید را از اعضای بدن سایر گیاهان فراهم می‌کند.

مزایا و معایب تولید مثل رویشی

چندین مزیت تولید مثل رویشی وجود دارد، به ویژه اینکه نسل جدید تولید شده کلون‌شده گیاهان مادر خود هستند. اگر گیاهی دارای ویژگی‌های مطلوب باشد، می‌تواند اطلاعات ژنتیکی مفید خود را به فرزندانش منتقل کند. شبیه‌سازی یک گیاه خاص برای اطمینان از ثبات در محصولاتشان برای تولیدکنندگان تجاری می‌تواند از نظر اقتصادی مفید باشد. برخی از سایر مزایای تولید مثل گیاهان به روش رویشی را بررسی کرده‌ایم.

• تکثیر رویشی همچنین به گیاهان اجازه می‌دهد تا از فرآیند پرهزینه و پیچیده تولید اندام‌های تولید مثل جنسی مانند گل‌ها و دانه‌ها و میوه‌های بعدی اجتناب کنند.
• تکثیر رویشی همچنین به گیاهان اجازه می‌دهد تا مرحله گیاهچه نابالغ را دور بزنند و سریع‌تر به مرحله بلوغ برسند. در طبیعت، این امر شانس رشد موفقیت‌آمیز گیاه را افزایش می‌دهد، و از نظر تجاری، باعث صرفه‌جویی در وقت و هزینه کشاورزان می‌شود، زیرا امکان واژگونی سریع‌تر محصول را فراهم می‌کند.
• تولیدمثل رویشی مزایای تحقیقاتی را در زمینه‌های مختلف زیست‌شناسی ارائه می‌دهد و در مورد جنگل‌کاری کاربرد عملی دارد. متداول‌ترین استفاده از تکثیر رویشی توسط متخصصان ژنتیک جنگل و پرورش‌دهندگان درخت، انتقال ژن‌ها از درختان منتخب به مکان مناسبی است که معمولاً یک بانک ژن، بانک کلون، باغ کلون‌دار، یا باغ بذر نامیده می‌شود که در آن ژن‌های آن‌ها می‌تواند در فرزندان شجره‌ای دوباره ایجاد کنند.
• برخی از تجزیه و تحلیل‌ها نشان می‌دهد که تولید مثل رویشی مشخصه‌ای است که باعث می‌شود گونه‌های گیاهی بیشتر به مهاجم تبدیل شوند. از آنجایی که تولید مثل رویشی اغلب سریع‌تر از تولید مثل جنسی است، به سرعت جمعیت را افزایش می‌دهد و ممکن است به بهبودی پس از اختلال (مانند آتش‌سوزی و سیل) کمک کند.

معایب تولید مثل رویشی

یکی از معایب اصلی تکثیر رویشی این است که از تنوع ژنتیکی گونه‌ها جلوگیری می‌کند که می‌تواند منجر به کاهش عملکرد محصول شود. گیاهان از نظر ژنتیکی یکسان هستند و به همین دلیل در برابر ویروس‌ها، باکتری‌ها و قارچ‌های بیماری‌زای گیاهی حساس هستند که می‌توانند کل محصولات را از بین ببرند.

انواع تولید مثل رویشی در گیاهان

اگرچه اکثر گیاهان به طور معمول از طریق جنسی تولید مثل می‌کنند، بسیاری از آن‌ها می‌توانند به صورت رویشی تولید مثل کنند، یا می‌توان آن‌ها را از طریق درمان‌های هورمونی وادار به انجام این کار کرد. به این دلیل که سلول‌های مریستمی قادر به تمایز سلولی در بسیاری از بافت‌های گیاهی هستند. تکثیر رویشی معمولاً یک روش شبیه‌سازی در نظر گرفته می‌شود. تولید مثل رویشی به روش‌های طبیعی و مصنوعی (به دست بشر) صورت می‌گیرد. در ادامه هر دو روش‌ها را بررسی می‌کنیم.

فیلم آموزش کاشت و پرورش گیاهان آپارتمانی در فرادرس

کلیک کنید

تولید مثل رویشی به روش طبیعی

تکثیر رویشی طبیعی عمدتاً فرآیندی است که در گیاهان چندساله علفی و چوبی یافت می‌شود و معمولاً شامل تغییرات ساختاری ساقه می‌شود، اگرچه هر قسمت افقی و زیرزمینی گیاه (چه ساقه، چه برگ یا ریشه) می‌تواند در تولید مثل رویشی گیاه نقش داشته باشد. اکثر گونه‌های گیاهی که با تولید مثل رویشی زنده می‌مانند و به طور قابل توجهی گسترش می‌یابند تقریباً طبق تعریف دائمی هستند، زیرا اندام‌های تخصصی تولید مثل رویشی، مانند دانه‌های یکساله، برای زنده ماندن در شرایط سخت فصلی عمل می‌کنند. گیاهی که در یک مکان از طریق تولید مثل رویشی افراد در مدت زمان طولانی باقی می‌ماند، یک کلونی کلونال را تشکیل می‌دهد.

در واقع این فرآیند تولید مثل نیست، بلکه فرآیند بقا و گسترش زیست توده فرد است. زمانی که یک ارگانیسم از طریق تکثیر سلولی اندازه آن افزایش می‌یابد و دست‌نخورده باقی می‌ماند، به این فرآیند رشد رویشی می‌گویند. با این حال، در تولید مثل رویشی، گیاهان جدید حاصل تقریباً از هر نظر (به جز از لحاظ ژنتیکی) افراد جدیدی هستند. جالب توجه این است که به نظر می‌رسد این فرآیند زمان پیری را دستکاری می‌کند. همانطور که قبلا ذکر شد، گیاهان به صورت رویشی هم به صورت مصنوعی و هم طبیعی تکثیر می‌شوند.

متداول‌ترین روش‌های تولید مثل رویشی طبیعی شامل ایجاد یک گیاه جدید از ساختارهای تخصصی یک گیاه بالغ است. علاوه بر ریشه‌های فرعی، ریشه‌هایی که از ساختارهای گیاهی به غیر از ریشه، مانند ساقه یا برگ و ریشه اصلاح شده برخاسته می‌شوند، نقش مهمی در توانایی گیاهان برای تکثیر طبیعی دارند. رایج‌ترین ساقه‌ها، برگ‌ها و ریشه‌های اصلاح شده که امکان تکثیر رویشی را فراهم می‌کنند شامل موارد زیر هستند:

تولید مثل رویشی با استولون

ریشه‌های هوایی همچنین به عنوان استولون شناخته می‌شوند، این بخش‌ها ساقه‌های اصلاح شده‌ای هستند که بر خلاف ریزوم‌ها از ساقه‌های موجود درست زیر سطح خاک رشد می‌کنند. با تکثیر، جوانه‌های روی ساقه‌های اصلاح‌شده ریشه و ساقه جدید تولید می‌کنند. این جوانه‌ها بیشتر از جوانه‌هایی که روی ریزوم یافت می‌شوند جدا هستند. نمونه‌هایی از گیاهانی که از با استولون‌ها به صورت طبیعی ازدیاد پیدا می‌کنند توت فرنگی و مویز هستند.

تولید مثل رویشی با پیازها

پیازها قسمت‌های متورم ساقه هستند که شاخه‌های مرکزی گیاهان جدید درون آن قرار دارند. آن‌ها معمولاً در زیر زمین قرار دارند و توسط برگ‌های چاق و لایه‌ای احاطه شده‌اند که مواد مغذی را برای گیاه جدید فراهم می‌کند. نمونه‌هایی از گیاهانی که از پیاز استفاده می‌کنند موسیر، نیلوفر و گل لاله هستند.

تولید مثل رویشی با غده ها

غده‌ها از ساقه یا ریشه رشد می‌کنند. غده‌های ساقه از ریزوم‌ها یا ریشه‌های دونده‌ای رشد می‌کنند که در اثر ذخیره مواد مغذی متورم می‌شوند، درحالی‌که غده‌های ریشه از ریشه‌هایی که برای ذخیره مواد مغذی اصلاح شده‌اند تکثیر می‌شوند و بیش از حد بزرگ شده و گیاه جدیدی تولید می‌کنند. نمونه‌هایی از غده‌های ساقه‌ای سیب‌زمینی و نمونه‌هایی از غده‌های ریشه سیب‌زمینی شیرین و گل محمدی هستند.

تولید مثل رویشی با بنه

بنه‌ها ساقه‌های زیرزمینی بزرگ شده‌ای هستند که مواد مغذی را در بافت ساقه گوشتی و جامد خود ذخیره می‌کنند و توسط برگ‌های کاغذی احاطه شده‌اند. تفاوت بنه‌ها با پیازها از این جهت است که مرکز آن‌ها از بافت جامد تشکیل شده است درحالی‌که پیازها از برگ‌های لایه‌ای تشکیل شده اند. نمونه‌هایی از گیاهانی که از بنه استفاده می‌کنند گلایول و تارو هستند.

سایر روش های طبیعی تولید مثل رویشی گیاهان

مکنده‌ها که به عنوان جوانه‌های ریشه نیز شناخته می‌شوند، ساقه‌های گیاهی هستند که از جوانه‌های روی پایه ساقه یا ریشه گیاه مادر ایجاد می‌شوند. نمونه‌هایی از گیاهانی که از مکنده استفاده می‌کنند درختان سیب، سنجد و موز هستند. گیاهچه‌ها ساختارهای مینیاتوری هستند که از مریستم در حاشیه برگ به وجود می‌آیند که در نهایت ریشه‌ها و ریزش از برگ‌هایی که روی آن‌ها رشد کرده‌اند ایجاد می‌شود.

روش های مصنوعی تولید مثل در گیاهان

تکثیر رویشی ارقام خاصی که خصوصیات مطلوبی دارند، عمل بسیار رایجی است. کشاورزان و باغداران برای تولید محصولات بهتر با کیفیت مطلوب استفاده می‌کنند. رایج‌ترین روش‌های تکثیر رویشی مصنوعی شامل موارد زیر هستند:

قلمه زدن

قلمه قسمتی از گیاه و معمولاً ساقه یا برگ است، قطع شده و کاشته می‌شود. ریشه‌های ناخواسته از قلمه‌ها رشد کرده و در نهایت یک گیاه جدید رشد می‌کند. معمولاً آن قلمه‌ها قبل از کاشت برای القای رشد با هورمون‌ها درمان می‌شوند. مثال در مورد گیاهانی که با روش قلمه زدن می‌توان آن‌‌ها را تکثیر کرد شامل گل رز هیبیسکوس است.

پیوند زدن

پیوند شامل چسباندن یک پیوندک یا قلمه دلخواه به ساقه گیاه دیگری به نام استوک است که ریشه در زمین باقی می‌ماند. در نهایت هر دو سیستم بافت پیوند یا یکپارچه می‌شوند و گیاهی با ویژگی‌های گیاه پیوند شده ایجاد می‌شود، به عنوان مثال انبه، گواوا و غیره.

لایه بندی کردن

لایه‌بندی فرآیندی است که شامل خم شدن شاخه‌ها یا ساقه‌های گیاه به گونه‌ای است که زمین را لمس کرده و با خاک پوشانده شود. ریشه‌های ناخواسته از قسمت زیرزمینی گیاه که به عنوان لایه شناخته می‌شود رشد می‌کند. این روش تولید مثل رویشی نیز به طور طبیعی اتفاق می‌افتد. روش مشابه دیگر، لایه‌بندی هوا، شامل تراشیدن و کاشت مجدد شاخه‌های درخت است که به درخت تبدیل می‌شود. به عنوان مثال می‌توان به یاس و بوگنویل اشاره کرد.

تکثیر به روش پاجوش

مکنده‌ها رشد می‌کنند و تشک فشرده متراکمی را تشکیل می‌دهند که به گیاه مادر متصل است. تعداد بیش از حد مکنده‌ها می‌تواند به اندازه محصول کوچک‌تر منجر شود، بنابراین مکنده‌های اضافی هرس می‌شوند و مکنده‌های بالغ به منطقه جدیدی منتقل شده که در آنجا به گیاهان جدید تبدیل می‌شوند.

کشت بافت گیاهی

در کشت بافت، سلول‌های گیاهی از قسمت‌های مختلف گیاه گرفته می‌شود و در محیط استریل‌شده کشت و پرورش داده می‌شود. توده بافت توسعه‌یافته که به نام کالوس شناخته می‌شود، سپس در محیطی مملو از هورمون کشت می‌شود و در نهایت به گیاهچه تبدیل شده که سپس کاشته و در نهایت به گیاهان رشد یافته تبدیل می‌شود. انحراف قسمت پایینی یک ساقه منفرد با محور ریزوم پایه به آن و ریشه‌های آن است. کاشت به این روش راحت‌ترین راه برای تکثیر بامبو است.

تولید مثل در گیاهان بدون دانه

هر گیاهی از دانه رشد نمی‌کند. برخی از گیاهان مانند سرخس و خزه از هاگ رشد می‌کنند. گیاهان دیگر از تولید مثل رویشی غیرجنسی استفاده می‌کنند و گیاهان جدید را از ریزوم یا غده رشد می‌دهند. سرخس‌ها گیاهان آوندی برگی هستند. درحالی‌که آن‌ها رگه‌هایی دارند که جریان آب و مواد مغذی مانند مخروطیان و گیاهان گلدار را امکان‌پذیر می‌کند، چرخه زندگی آن‌ها بسیار متفاوت است. در ادامه تولید مثل در سرخس‌ها و خزه‌ها را به طور کامل بررسی می‌کنیم.

تولید مثل در سرخس ها

برای درک تولید مثل سرخس، شناخت اجزای سرخس کمک می‌کند. شاخه‌ها برگ‌دار هستند که از برگچه‌هایی به نام پینه تشکیل شده‌اند. در قسمت زیرین برخی از پینه‌ها لکه‌هایی وجود دارد که حاوی هاگ هستند. همه برگ‌ها و پینه‌ها هاگ ندارند. به شاخه‌هایی که آن‌ها را دارند، شاخه‌های بارور می‌گویند. هاگ‌ها ساختارهای ریزی بوده که حاوی مواد ژنتیکی مورد نیاز برای رشد یک سرخس جدید هستند. آن‌ها ممکن است سبز، زرد، سیاه، قهوه‌ای، نارنجی یا قرمز باشند. هاگ‌ها در ساختارهایی به نام اسپورانژیا محصور شده‌اند که گاهی اوقات به هم چسبیده و یک سوروس (جمع سوری) را تشکیل می‌دهند. در برخی از سرخس‌ها، اسپورانژیا توسط غشاهایی به نام Indusia محافظت می‌شود. در سرخس‌های دیگر، اسپورانژیوم‌ها در معرض هوا هستند.

جایگزینی نسل ها

چرخه زندگی سرخس برای تکمیل خود به دو نسل گیاه نیاز دارد. به این حالت تناوب نسل‌ها می‌گویند. یک نسل دیپلوئید است، به این معنی که حامل دو مجموعه کروموزوم یکسان در هر سلول یا مکمل ژنتیکی کامل (مانند یک سلول انسانی) است. سرخس برگ‌دار با هاگ بخشی از نسل دیپلوئید است که اسپوروفیت نامیده می‌شود. هاگ سرخس به اسپوروفیت برگی تبدیل نمی‌شود. آن‌ها مانند دانه‌های گیاهان گلدار نیستند. در عوض، آن‌ها یک نسل هاپلوئید تولید می‌کنند. در یک گیاه هاپلوئید، هر سلول حاوی یک مجموعه کروموزوم یا نیمی از مکمل ژنتیکی (مانند اسپرم یا سلول تخمک انسان) است. این نسخه از گیاه شبیه یک گیاه کوچک قلبی شکل است. به آن پروتالوس یا گامتوفیت می‌گویند.

چرخه زندگی سرخس

چرخه زندگی سرخس با گیاه بالغ آن (همان چیزی که قابل دیدن است) همانطور که ما آن را به عنوان اسپوروفیت تشخیص می‌دهیم شروع می‌شود و مراحل زیر را دنبال می‌کند:

• اسپوروفیت دیپلوئیدی اسپورهای هاپلوئید را با میوز تولید می‌کند، همان فرآیندی که باعث تولید تخمک و اسپرم در حیوانات و گیاهان گلدار می‌شود.
• هر هاگ از طریق میتوز به یک پروتالوس فتوسنتزی (گامتوفیت) تبدیل می‌شود. از آنجایی که میتوز تعداد کروموزوم‌ها را حفظ می‌کند، هر سلول در پروتالوس هاپلوئید است. این گیاهچه بسیار کوچک‌تر از سرخس اسپوروفیت است.
• هر پروتالوس از طریق میتوز گامت تولید می‌کند. میوز مورد نیاز نیست زیرا سلول‌ها از قبل هاپلوئید هستند. اغلب، یک پروتالوس هم اسپرم و هم تخمک را روی یک گیاهچه تولید می‌کند. درحالی‌که اسپوروفیت از برگ و ریزوم تشکیل شده است، گامتوفیت دارای برگچه و ریزوم است. در گامتوفیت، اسپرم در ساختاری به نام آنتریدیوم تولید می‌شود. تخم در ساختار مشابهی به نام آرکگونیوم تولید می‌شود.
• وقتی آب وجود دارد، اسپرم‌ها از تاژک‌های خود برای شنا کردن به سمت تخمک و بارور کردن آن استفاده می‌کنند.
• تخم بارور شده به پروتالوس چسبیده باقی می‌ماند. تخمک یک زیگوت دیپلوئیدی است که از ترکیب DNA از تخمک و اسپرم تشکیل می‌شود. زیگوت از طریق میتوز به اسپوروفیت دیپلوئید رشد می‌کند و چرخه زندگی را تکمیل می‌کند.

قبل از اینکه دانشمندان ژنتیک را بفهمند، تولید مثل سرخس مبهم بود. به نظر می‌رسید که سرخس‌های بالغ از هاگ‌ها به وجود آمده‌اند. به یک معنا، این درست است، اما گیاهچه‌های کوچکی که از هاگ‌ها بیرون می‌آیند از نظر ژنتیکی با سرخس‌های بالغ متفاوت هستند. توجه داشته باشید که اسپرم و تخمک ممکن است روی یک گامتوفیت تولید شوند، بنابراین سرخس ممکن است خود بارور شود. مزایای خود بارورسازی این است که هاگ‌های کمتری هدر می‌رود، نیازی به حامل گامت خارجی نیست و موجودات سازگار با محیط خود می‌توانند صفات خود را حفظ کنند. مزیت لقاح متقابل، زمانی که اتفاق می‌افتد، این است که احتمال دارد صفات جدیدی به گونه وارد شود.

چرخه زندگی سرخس به تولید مثل جنسی اشاره دارد. با این حال، سرخس‌ها از روش‌های غیرجنسی نیز برای تولید مثل استفاده می‌کنند. در آپوگامی، اسپوروفیت بدون لقاح به گامتوفیت تبدیل می‌شود. سرخس‌ها از این روش تولید مثل زمانی استفاده می‌کنند که شرایط آنقدر خشک باشد که اجازه لقاح را نمی‌دهد. سرخس‌ها می‌توانند سرخس‌های بچه را در نوک برگ‌های پرتعداد تولید کنند. همانطور که بچه سرخس رشد می‌کند، وزن آن باعث می‌شود که برگ به سمت زمین بیفتد. هنگامی که بچه سرخس خودش ریشه می‌زند، می‌تواند جدا از گیاه مادر زنده بماند. این گیاه تکثیر شده از نظر ژنتیکی با والد خود یکسان است. سرخس‌ها از این به عنوان روشی برای تولید مثل سریع استفاده می‌کنند.

ریزوم‌ها (ساختارهای فیبری که شبیه ریشه هستند) می‌توانند در خاک پخش شوند و سرخس‌های جدید را جوانه بزنند. سرخس‌هایی که از ریزوم رشد می‌کنند نیز مشابه والدین خود هستند. این روش دیگری است که امکان تولید مثل سریع را فراهم می‌کند.

تولید مثل در خزه

خزه‌ها مانند همه گیاهان بدون آوند به دو طریق جنسی و غیرجنسی تولید مثل می‌کند. خزه با انتقال اسپرم (در مجاورت آب) از گیاه نر به ماده، تولید مثل می‌کند. زیگوت یک ساقه (به نام ستا) تشکیل می‌دهد که هاگ‌ها را در یک غلاف کوچک در بالای خود نگه می‌دارد. این هاگ‌ها زمانی که غلاف خشک می‌شود و توسط باد یا ناقلین به مکان‌های جدید دمیده می‌شود، آزاد می‌شوند و به عنوان پروتونما در مناطق مرطوب جوانه می‌زنند.

تولید مثل جنسی در خزه

در فواصل منظم بسته به گونه و شرایط آب و هوایی، خزه‌ها ساختارهای جنسی کوچکی را تولید می‌کنند که به نام آرکگونیوم (ساختار ماده تولیدکننده سلول‌های تخمک) یا آنتریدیوم (ساختار مردانه تولیدکننده سلول‌های اسپرم) شناخته می‌شوند. این می‌تواند در قسمت‌های مختلف یک گیاه اتفاق بیفتد، اما اغلب در گیاهان مختلف رخ می‌دهد. گیاه نر گاهی اوقات دارای یک شبه‌گل قابل مشاهده در نوک شاخه است که حاوی توده‌ای از آنتریدیا در بین موهای محافظ یا احاطه شده توسط برگ‌های اصلاح شده است.

هنگامی که آنتریدیا رسیده است، آنتروزوئیدها آزاد می‌شوند، این آنتروزوئیدها یا سلول‌های اسپرم سپس با استفاده از دو دم نخ مانند شنا می‌کنند و از نظر شیمیایی به سمت آرکگونیوم جذب می‌شوند، جایی که لقاح رخ داده و یک زیگوت را تشکیل می‌دهد. تشکیل زیگوت مرحله دوم چرخه زندگی خزه را آغاز می‌کند که در آن زیگوت به یک اسپوروفیت (گیاه اسپور) تبدیل می‌شود. اسپوروفیت با تقسیم سلولی از بالای آرکگونیوم روی گیاه گامتوفیت ماده شروع به رشد می‌کند. در این مرحله، این یک انگل روی گیاه گامتوفیت است، اگرچه ممکن است مقداری از غذای خود را با فتوسنتز در مراحل اولیه رشد تولید کند.

اسپوروفیت از سه ساختار شامل موارد زیر تشکیل شده است:

• پایه: که آن را به گامتوفیت متصل می‌کند و به انتقال آب و مواد مغذی از گامتوفیت کمک می‌کند.
• یک ساقه بلند عمودی به نام ستا.
• یک کپسول غلاف مانند در انتهای آن جایی که هاگ تولید می‌شود.

بسته به گونه، یک کپسول ممکن است حاوی چهار تا بیش از یک میلیون هاگ باشد. در بیشتر خزه‌ها، دهانه کپسول توسط یک اپرکولوم درب‌مانند پوشیده شده است که وقتی هاگ بالغ می‌شوند می‌ریزد. یک کلاهک غشایی، کالیپترا، که در زمان بلوغ نیز دور انداخته می‌شود، بیشتر از اپرکولوم محافظت می‌کند. یک ساختار کوچک دندان‌مانند در اطراف دهان کپسول که از یک یا دو ردیف دندان تشکیل شده است، آزاد شدن هاگ‌ها را کنترل می‌کند.

این ساختارها به نام پریستوم در شرایط مرطوب بسته می‌مانند و از آزاد شدن هاگ جلوگیری می‌کنند. در شرایط خشک، آن‌ها برای تخلیه هاگ‌ها باز می‌شوند و شانس آن‌ها را برای پراکندگی هاگ در فاصله‌ طولانی افزایش می‌دهند. اگر هاگ بر روی یک منطقه مرطوب از زمین بیفتد، ممکن است به یک پروتونم رشته‌ای شاخه‌دار و نخی جوانه بزند. جوانه‌های پروتونما سپس به گامتوفیت‌های نر یا ماده برگی تبدیل می‌شوند و چرخه زندگی را تکمیل می‌کنند.

تولید مثل غیر جنسی در خزه

همانطور که در بالا ذکر شد خزه‌ها همچنین می‌توانند به صورت غیرجنسی یا به صورت رویشی تولید مثل کنند. آن‌ها می‌توانند این کار را با چندین روش مختلف انجام دهند، تقریباً مانند جگرواش‌ها. یکی از روش‌ها زمانی اتفاق می‌افتد که ساقه یک توده بزرگ خزه از بین می‌رود و در نتیجه توده به گیاهان منفرد تبدیل می‌شود. روش دیگر زمانی اتفاق می‌افتد که تکه‌هایی از ساقه یا حتی یک برگ از گیاه خزه به طور تصادفی از بین برود، این تکه‌ها می‌توانند دوباره تولید شوند و گیاه جدیدی را تشکیل دهند. برخی از خزه‌ها ساختارهای ویژه‌ای به نام اجسام مولد تولید می‌کنند که بسته به گونه‌ها می‌توانند اشکال مختلفی داشته باشند و اغلب برای نشان دادن گونه‌های گیاه خزه استفاده می‌شوند.