Rozmnožovanie nahosemenných rastlín

Nahosemenné rastliny (Gymnospermae) predstavujú významnú skupinu vyšších organizovaných rastlín, ktoré tvoria evolučný prechod medzi výtrusnými cievnatými rastlinami a krytosemennými rastlinami. Ich najdôležitejším charakteristickým znakom je tvorba semien, pričom vajíčka a z nich vzniknuté semená nie sú chránené v semenníku, ale ležia voľne na semenných šupinách. Tieto rastliny nemajú kvety v pravom zmysle slova, ani bliznu či kvetné obaly. Namiesto toho sa u nich vytvárajú jednopohlavné samčie a samičie šištice (strobily).

Charakteristika nahosemenných rastlín

Nahosemenné rastliny sa vyznačujú niekoľkými kľúčovými vlastnosťami:

• Telo: Majú vyvinuté telo s koreňom, stonkou a listami, ktoré sú diferencované na špecializované pletivá.
• Semeno: Tvorba semien je ich dominantným rozmnožovacím znakom. Semená nie sú obalené v plode, ale sú voľne uložené na povrchu semenných šupín, preto sa nazývajú "nahé".
• Opelenie: Opelenie je zvyčajne zabezpečované vetrom. Peľové zrnká prechádzajú priamo k vajíčku.
• Oplodnenie: Pri oplodnení sa uplatňuje len jedna samčia gaméta, pretože druhá zaniká. Na rozdiel od krytosemenných rastlín u nich nedochádza k dvojitému oplodneniu.
• Absencia kvetov a plodov: Chýbajú im kvety v pravom slova zmysle a neprodukujú plody.
• Obal vajíčka: Obal vajíčka má na vrchole otvor (mikropylu), ktorý je často vyplnený kvapkou tekutiny (polinačná kvapka). Peľové zrnká dopadajú na túto kvapku, čím sa uľahčuje ich vstup do vajíčka.
• Drevo: Vodivé pletivá (xylém) sú jednoduchšie, namiesto ciev obsahujú len cievice (tracheidy), čo spôsobuje, že majú tzv. mäkké drevo.

Systém nahosemenných rastlín

V súčasných systémoch sa nahosemenné rastliny (Gymnospermophyta) často považujú za monofyletickú skupinu, ktorá sa delí na niekoľko oddelení a tried:

Oddelenie: Borovicorasty (Pinophyta)

Toto je najpočetnejšia a evolučne najúspešnejšia skupina nahosemenných rastlín. Zvyčajne majú stromovitý vzhľad a ich listy sú premenené na ihlice alebo šupiny.

Trieda: Ginká (Ginkgopsida)

V súčasnosti existuje už len jediný žijúci druh - ginko dvojlaločné (Ginkgo biloba). Je to mimoriadne starobylý druh, prezývaný "žijúca fosília", ktorý sa na Zemi vyskytuje už viac ako 200 miliónov rokov. Má charakteristické vejárovité listy s rovnobežnou žilnatinou, ktoré sa na jeseň sfarbujú do jasne žltej farby a opadávajú. Ginko je dvojdomé, pričom jeho samičie rastliny produkujú semená s mäsitým obalom, ktoré po dozretí silno zapáchajú. Celosvetovo sa pestuje ako veľmi odolná drevina.

Trieda: Ihličnany (Pinopsida)

Ihličnany sú charakteristické ihlicovitými, zväčša neopadavými listami. Sú rozšírené po celom svete a mnohé druhy majú významné hospodárske využitie v drevárskom a papierenskom priemysle. Sú zvyčajne jednodomé a ich opelenie prebieha vetrom. Plodom je drevnatá šiška.

Čeľaď: Borovicovité (Pinaceae)

Zástupcovia tejto čeľade tvoria drevnaté šišky a ich semená sú krídlaté.

• Jedľa biela (Abies alba): Má ploché ihlice, ktoré vyrastajú jednotlivo a sú usporiadané v dvoch radoch. Šišky sú stojaté a rozpadavé.
• Smrek obyčajný (Picea abies): Má štvorhranné, pichľavé ihlice a visiace, nerozpadavé šišky. Jeho drevo je mäkké a využíva sa v stavebníctve a na výrobu hudobných nástrojov.
• Smrekovec opadavý (Larix decidua): Je to jediný opadavý ihličnatý strom v našej oblasti. Jeho ihlice rastú vo zväzočkoch na skrátených konárikoch (brachyblastoch).
• Borovica lesná (Pinus sylvestris): Ihličie vyrastá po dvoch na brachyblastoch. Dobre sa adaptuje na chudobné pôdy a extrémne stanovištia.

Čeľaď: Cyprusovité (Cupressaceae)

Túto čeľaď tvoria vždyzelené stromy a kry. Listy sú v dospelosti často šupinovité. Plodom je malá, gumovitá šiška, ktorá u borievok pripomína bobuľu.

• Borievka obyčajná (Juniperus communis): Ker s pichľavými ihlicami a typickými čiernymi, bobuľovitými šiškami, z ktorých sa vyrába borovička.
• Tuja západná (Thuja occidentalis): Pôvodom zo Severnej Ameriky, u nás sa pestuje ako okrasná drevina. Má drobné šupinovité listy.

Čeľaď: Tisovité (Taxaceae)

Zástupcovia tejto čeľade nemajú semená v šiške. Ich semená sú obalené dužinatým mieškom.

• Tis obyčajný (Taxus baccata): Vždyzelený strom s plochými ihlicami. Semeno je obklopené červeným, dužinatým mieškom. Všetky časti tisu okrem mieška sú jedovaté.

Fosílne skupiny

Okrem recentných skupín existovali v minulosti aj ďalšie, dnes už vyhynuté skupiny nahosemenných rastlín:

• Lyginodendrorasty (Lyginodendrophyta): Známe aj ako semenné paprade, vyskytovali sa od mladších prvohôr do jury.
• Kordaitorasty (Cordaitophyta): Dreviny z karbónu, ktoré sa vyvinuli z prasličkorastov.
• Cykasorasty (Cycadophyta): "Žijúce fosílie", ktoré boli v druhohorách veľmi rozšírené. Vytvárajú semená s nápadným mäsitým obalom.

Rozmnožovanie nahosemenných rastlín

Rozmnožovanie nahosemenných rastlín je komplexný proces, ktorý zahŕňa striedanie generácií (rodozmenu) a prebieha cez pohlavné a nepohlavné štádiá.

Vývin samičieho gametofytu (megasporogenéza)

V samičej šištici (megastrobilus) sa na vrchnej strane semenných šupín nachádzajú vajíčka. Vajíčko je tvorené nucelom (zárodočné pletivo) obklopeným jedným obalom (integumentom), ktorý má na vrchole mikropylárny otvor. V nuceli sa z jednej alebo viacerých buniek vyvinie primárny archespór, ktorý sa ďalej delí. Z neho vznikne megasporocyt, ktorý prechádza redukčným delením a tvorí tetrádu haploidných megspór. Zvyčajne sa vyvíja len jedna megaspora, z ktorej sa mitotickým delením vytvorí voľnojadrové prothálium (samičí gametofyt). Následne prebehne celularizácia a vytvoria sa archegóniá, z ktorých každé obsahuje jednu vajíčkovú bunku (oosféru). Samičí gametofyt teda pozostáva z haploidného endospermu a archegónií.

Vývin samčieho gametofytu (mikrosporogenéza)

Samčia šištica (mikrostrobilus) je tvorená šupinami, na ktorých sú umiestnené mikrosporangiá (peľnice). V peľnici sa z peľotvorného pletiva (archespóru) po redukčnom delení vytvoria tetrády haploidných mikrospór. Mikrospóry sa ďalej delia vnútri peľového zrna. Vzniká vegetatívna bunka, ktorá zabezpečuje rast peľovej trubice, a generatívna bunka, ktorá sa delí na dve spermatické bunky.

Opeľovanie a oplodnenie

Peľové zrnká sú vetrom prenášané na samičie šištice a zachytávajú sa na polinačnú kvapku v oblasti mikropyly vajíčka. Po vyschnutí kvapky sa peľové zrnko dostane bližšie k nucelu, kde vyklíči a vytvorí peľové vrecúško. Peľové vrecúško prerastá cez nucelus smerom k archegóniu. Jedna spermatická bunka oplodní oosféru, čím vzniká diploidná zygota. Druhá spermatická bunka zvyčajne zaniká.

Vývin embrya a vznik semena

Zo zygoty sa delením a diferenciáciou vyvíja embryo. Celé vajíčko sa postupne premieňa na semeno. Vnútorná vrstva integumentu tvorí osemenie, zatiaľ čo vonkajšia vrstva sa môže diferencovať na krídielko, ktoré napomáha šíreniu semien vetrom. U niektorých druhov, ako napríklad u tisu, sa namiesto šišky vytvára dužinatý miešok.

Proces embryogenézy u nahosemenných rastlín často zahŕňa voľnojadrové delenie, kedy sa jadro zygoty delí bez tvorby bunkových stien, až neskôr nastáva celularizácia. U ihličnanov sa môže vyskytovať polyembryónia, kde sa z jedného vajíčka vyvinie viacero embryí.

Rozmnožovanie krytosemenných rastlín (porovnanie)

Krytosemenné rastliny (Angiospermae) predstavujú najdokonalejšiu skupinu rastlín, kde sú vajíčka ukryté v piestiku a semená sú obalené v plode. Typickým znakom je dvojité oplodnenie, pri ktorom jedna samčia gaméta oplodní vajíčkovú bunku (vzniká embryo) a druhá oplodní centrálnu bunku (vzniká triploidný endosperm). Opelenie prebieha prenosom peľu na bliznu piestika.

Pre krytosemenné rastliny je charakteristické, že ich samičí gametofyt je extrémne zredukovaný na 7 buniek (zárodočný vak) a samčí gametofyt na 2-3 bunky (peľové zrnko). Všetky tieto štruktúry sú trvalo ukryté v materskom sporofyte.

tags: #nahosemenne #rastliny #rozmnozovanie