Rozmnožovanie rastlín a húb

Rozmnožovanie je základný biologický proces, ktorý zabezpečuje zachovanie druhu. Jeho kľúčovou funkciou je prenos dedičných vlastností z rodičov na potomkov. Z fyziologického hľadiska sa spôsoby rozmnožovania rastlín a húb delia na dve hlavné skupiny: nepohlavné (vegetatívne) a pohlavné.

Nepohlavné (vegetatívne) rozmnožovanie

Všeobecné princípy nepohlavného rozmnožovania

Nepohlavné, alebo tiež vegetatívne rozmnožovanie, vyžaduje iba jeden materský organizmus. Nový jedinec pri tomto type rozmnožovania vzniká z telových (somatických) buniek rodiča a je geneticky zhodný s rodičovským organizmom. Bunkové delenia prebiehajú výlučne mitózou, vďaka čomu vznikajú geneticky identické klony.

Toto je energeticky výhodná stratégia na rýchlu kolonizáciu stabilného prostredia bez závislosti od opeľovačov. Nepohlavné rozmnožovanie je kľúčové aj pre druhy s poruchami meiózy, napríklad pri zmnožení chromozómových sád (polyploidia).

Vývin jedinca vzniknutého nepohlavným rozmnožovaním (tzv. blastogenéza) býva jednoduchší ako vývin oplodneného vajíčka (embryogenéza) a do určitej miery sa podobá regenerácii. V ontogenéze takto vzniknutého indivídua sa neprejavujú známky fylogenézy, čo je v kontraste s Biogenetickým zákonom E. Haeckela (1866): „Ontogenéza je skrátenou rekapituláciou fylogenézy.“

Nepohlavné rozmnožovanie jednobunkovcov

Najjednoduchší prípad nepohlavného rozmnožovania je tzv. monocytogénne rozmnožovanie (cytogónia, agamogónia), pri ktorom sa od rodičovského organizmu (bunky) oddelia jednotlivé bunky. Tento typ je typický pre jednobunkovce (napríklad prvoky - Protozoa, sinice a jednobunkové riasy).

• Binárne delenie (monotómia): Pri tomto procese sa materský jedinec rozdelí mitózou na dva rovnaké dcérske organizmy, pričom rodič zanikne. Delenie môže byť buď priečne (napríklad u nálevníkov - Ciliophora), alebo pozdĺžne (napríklad u bičíkovcov - Mastigophora).
• Pučanie: Špeciálny prípad delenia, pri ktorom vznikajú nerovnaké dcérske organizmy a rodič nezanikne. Na povrchu materského jedinca (u niektorých druhov smerom dovnútra) sa vytvoria bunkové výrastky, do ktorých prechádzajú dcérske jadrá. Tento spôsob sa vyskytuje u Suctoria a veľmi vzácne aj u niektorých koreňonožcov (Sarcodina), bičíkovcov a nálevníkov.
• Polytómia (mnohonásobné delenie): U niektorých prvokov predchádza deleniu bunky niekoľkonásobné delenie jadra. Bunka sa rozdelí až dodatočne a naraz, čím sa materský jedinec rozpadne na viac dcérskych jedincov.

Nepohlavné rozmnožovanie u jednobunkovcov môže súvisieť aj so vznikom kolónií. Jednotlivé bunky vznikajúce delením materského jedinca zostanú spojené buď v spoločnom rôsolovitom obale, alebo pomocou siete výbežkov, ktoré vznikli z povrchových vrstiev cytoplazmy. Na vyššom vývojovom stupni sa jednotlivé bunky kolónie špecializujú na určité funkcie (napríklad príjem potravy, pohyb), pričom schopnosť rozmnožovania zostáva už iba niektorým bunkám a u ostatných sa stráca. Jednotlivé bunky kolónie tak strácajú samostatnosť a stávajú sa súčasťou nového celku - kolónie (napríklad rod váľač - Volvox).

Nepohlavné rozmnožovanie mnohobunkovcov, rias a húb

Mnohobunkovce sa rozmnožujú polycytogénnym rozmnožovaním (somatogénna monogamia), pri ktorom dcérsky organizmus vzniká z bunkových komplexov rodiča alebo z bunkových komplexov lárv či embryonálnych štádií.

• Fragmentácia stielky: Rozpad stielky na životaschopné časti je typický pre mnohobunkové riasy (napr. sladkovodné spájavky, ktorých vlákno po roztrhnutí jednoducho dorastie na novú riasu) a huby. Mnohé rastliny sa tiež rozmnožujú fragmentáciou, teda rozpadom organizmu na niekoľko menších častí.
• Fisipária: Pozdĺžne alebo priečne delenie celého organizmu.
• Schizogónia: Vyskytuje sa u rôznych rias a húb, kde sa oddelia jednotlivé bunky, z ktorých vzniknú noví jedinci.
• Stolonizácia alebo fragmentácia kormusu: Dcérsky organizmus zostane na rodičovi za pokračujúceho pučania, čím vznikajú reťazce. Kormus môže vznikať na výbežku (odnoži) či stolóne.
• Frustula: Kúsok podobný planule, ktorý vyrastá na výbežkoch stolónov.
• Rozmnožovací púčik (gema): Ide o vnútorné pučanie.
• Polyembryónia (mnohozárodkovosť): Vyskytuje sa pri embryonálnych štádiách schopných delenia (napr. u niektorých rastlín a živočíchov).
• Rozmnožovanie výtrusmi (spórami): Nový jedinec môže vznikať zo spóry (výtrusu), ktorá sa tvorí v sporangiofóroch (výtrusniciach). Toto je typické pre výtrusné rastliny ako machorasty, prasličky, plavúne a paprade. Výtrusy sú nepohlavné rozmnožovacie častice, ktoré sú výsledkom redukčného delenia. U nižších húb a organizmov môžu byť výtrusy tvorené aj mitoticky.

Špecializované vegetatívne orgány rastlín

Vyššie rastliny si na vegetatívne rozmnožovanie vyvinuli špecializované orgány, ktoré vznikli premenou stonky, koreňa či listov:

• Odnož: Výhonok, ktorý môže rásť vzpriamene (napr. obilniny) alebo ako poplaz.
• Poplaz (stolón): Je horizontálna plazivá stonka, ktorá rastie po povrchu a zakoreňuje priamo vo svojich uzloch. Existujú povrchové (napr. jahoda) aj podzemné poplazy (napr. pýr), na ktorých v určitých odstupoch vznikajú noví jedinci. Tento efektívny mechanizmus plošného šírenia má napríklad jahoda.
• Podzemok (rizóm): Je vodorovne rastúca podzemná stonka. Z jej uzlov rastú korene a púčiky formujúce nové rastliny. Je to bežný jav predovšetkým u papradí, z kvitnúcich rastlín ho využíva napríklad liečivý kostihoj alebo mimoriadne odolný burinný pýr.
• Cibuľka a pacibuľka (bubily): Rozmnožovacia cibuľka pozostáva z podcibulia a zdužnatých zásobných listov. Tento typ množenia je charakteristický pre čeľaď ľaliovité (napríklad tulipán alebo cesnak, ktorý vytvára zložené dcérske cibuľky) a skorú jarnú čeľaď amarylkovité (snežienka, narcis). Po oddelení od rodiča sa z pacibulí vyvinú nové rastliny.
• Hľuzy:
  • Podzemková hľuza: Je zhrubnutý zásobný podzemok stonkového pôvodu. Najlepším príkladom je zemiak, ktorého známe „očká“ sú v skutočnosti pazušné púčiky novej rastliny.
  • Stonková hľuza: Je nadzemná alebo podzemná metamorfóza plniaca zásobnú aj reprodukčnú funkciu. Typickým zástupcom s nadzemnou hľuzou je kaleráb.
  • Koreňová hľuza: Veľmi podobný mechanizmus ako stonková hľuza, napríklad u reďkovky.
• Odrezky: Rozmnožovanie časťami koreňa (napr. chren), stonky (napr. muškát), listov (napr. izbové rastliny ako senpólia) alebo vrcholovými odrezkami (okrasné dreviny).
• Delenie trsov: Typické pre okrasné trávy.
• Delenie hľúz: Napríklad u begónie.

Pohlavné rozmnožovanie rastlín

Základné princípy pohlavného rozmnožovania

Pohlavné rozmnožovanie spája genetický materiál dvoch jedincov, čím zabezpečuje nevyhnutnú genetickú variabilitu. Nová rastlina vzniká zo zygoty, produkovanej splynutím dvoch haploidných pohlavných buniek (gamét).

Rodozmena (metagenéza)

Rodozmena (metagenéza) predstavuje životný cyklus charakterizovaný striedaním dvoch geneticky odlišných generácií: pohlavnej a nepohlavnej.

• Gametofyt (pohlavná generácia): Tvoria ho bunky s jedným súborom chromozómov (haploidný počet, n). Vzniká mitotickým delením zo spóry. Neskôr vytvára pohlavné orgány (gametangiá), ktoré mitózou produkujú pohlavné bunky (gaméty): plemenníčky (anterídiá) tvoria samčie gaméty (často bičíkaté spermatozoidy vyžadujúce vodu) a zárodočníky (archegóniá) tvoria samičiu bunku (oosféra). Fúziou haploidných gamét vzniká diploidná zygota, čím sa cyklus neustále opakuje a generácie sa striedajú.
• Sporofyt (nepohlavná generácia): Disponuje homologickými chromozómami (diploidný počet, 2n). Vzniká mitotickým delením zygoty. Neskôr redukčným delením vytvára výtrusy.

Prechod rastlín na súš znamenal evolučný tlak na ochranu citlivých fáz. Vývoj smeroval k posilneniu diploidného sporofytu a redukcii haploidného gametofytu. Prvé suchozemské rastliny, ako ryniorasty, mali ešte primitívnejšiu rovnakotvarú rodozmenu.

• Machorasty (Bryophyta): Predstavujú výraznú evolučnú výnimku, u nich dominuje haploidný gametofyt (zelený mach). Sporofyt (stopka s výtrusnicou) je fyziologicky úplne závislý od gametofytu.
• Cievnaté výtrusné rastliny: U týchto rastlín už dominuje mohutný diploidný sporofyt. Ich drobný gametofyt (prvorast) je síce zredukovaný, ale žije nezávislým životom.
• Semenné rastliny: U semenných rastlín je gametofyt extrémne zredukovaný a trvalo ukrytý v materskom sporofyte. Samičí gametofyt krytosemenných rastlín je zredukovaný len na 7 buniek (zárodočný vak) a samčí gametofyt dokonca len na 2-3 bunky (peľové zrnko).

Proces pohlavného rozmnožovania krytosemenných rastlín

Pohlavné rozmnožovanie rastlín zahŕňa komplexný proces vedúci k vzniku nového jedinca.

• Peľové zrná: Sú to samčie gametofyty, ktoré vznikajú v peľniciach. Ich povrch chráni pevná vonkajšia exina a vnútorná tenká intina. Zrelé peľové zrnko krytosemenných rastlín tvoria tri bunky: jedna vegetatívna bunka (zabezpečuje rast peľovej trubice) a dve samčie neobrvené bunky, takzvané spermácie.
• Zárodočný miešok: Je to samičí gametofyt, ktorý sa vyvíja vo vajíčku semenníka.
• Opelenie: Prenos peľu na bliznu sa označuje ako opelenie. Podľa pôvodu peľu rozlišujeme samoopelenie (autogamiu) a cudzoopelenie (alogamiu). Rastliny sa samoopeleniu bránia autoinkompatibilitou (biochemický blok) alebo časovým nesúladom dozrievania orgánov. Dômyselný priestorový mechanizmus na podporu cudzoopelenia využíva napríklad prvosienka jarná, ktorá tvorí kvety s rôznou dĺžkou čneliek a tyčiniek.
• Dvojité oplodnenie: Ak na bliznu dopadne správny peľ, prítomný vápnik, bór a fytohormóny ho okamžite stimulujú ku klíčeniu. Proces dvojitého oplodnenia je unikátom krytosemenných rastlín. Po vniknutí peľovej trubice do vajíčka prebehnú dve splynutia súčasne:
  1. Prvá spermácia splynie s oosférou, čím vzniká diploidná zygota (budúce embryo).
  2. Druhá spermácia splynie s centrálnou bunkou, čím vzniká bunka s triploidným jadrom. Z nej sa sformuje zásobný triploidný endosperm vyživujúci embryo.
• Vývin semena: Z oplodneného vajíčka sa vyvíja semeno chránené pevným osemením (testa), ktoré vzniklo z pôvodných vajíčkových obalov. Pre úspešný vývin a následné klíčenie sa v semene, predovšetkým v endosperme, koncentrujú kľúčové živiny a veľké množstvo fosforu. Semeno následne stratí väčšinu vody (jej obsah klesne na 5-20 %) a prechádza do ochranného stavu spánku (dormancie).
• Apomixia: Výnimočne môže semeno vzniknúť aj úplne bez oplodnenia. V zoológii sa vývin z neoplodneného vajíčka nazýva partenogenéza, no v botanike tento jav produkcie klonálneho semena označujeme ako apomixia.

tags: #rozmnozovanie #rastlin #a #hub