Rozmnožovanie rastlín je základný proces, ktorý zabezpečuje zachovanie druhu a prenos dedičných vlastností z rodičov na potomkov. Môže prebiehať dvoma hlavnými spôsobmi: nepohlavne (vegetatívne) a pohlavne.
Nepohlavné (vegetatívne) rozmnožovanie
Nepohlavné rozmnožovanie využíva na vznik nových jedincov rôzne časti tela rastliny, ako sú koreň, stonka či listy. Tento spôsob rozmnožovania je rýchly a výsledný jedinec je geneticky zhodný s rodičovskou rastlinou. Nepohlavné rozmnožovanie je kľúčové pre druhy s poruchami meiózy, napríklad pri zmnožení chromozómových sád (polyploidia).
Jednoduchšie organizmy využívajú na nepohlavné rozmnožovanie základné fyziologické formy:
- Bunkové delenie: Typické pre sinice a jednobunkové riasy.
- Fragmentácia stielky: Rozpad stielky na životaschopné časti, využívané napríklad mnohobunkovými sladkovodnými spájavkovými riasami.
- Výtrusy: Jednobunkové útvary na šírenie, tvorené u nižších húb a organizmov aj mitoticky.
Zložitejšiu stratégiu na nepohlavné šírenie majú niektoré machorasty. Vyššie rastliny si na vegetatívne rozmnožovanie vyvinuli špecializované orgány vzniknuté premenou stonky, koreňa či listov:
- Rozmnožovacia cibuľka: Pozostáva z podcibulia a zdužnatých zásobných listov. Charakteristická pre čeľaď ľaliovité (tulipán, cesnak) a amarylkovité (snežienka, narcis).
- Podzemok (rizóm): Vodorovne rastúca podzemná stonka, z ktorej uzlov rastú korene a púčiky formujúce nové rastliny. Bežný u papradí, kostihoja či pýru.
- Podzemková hľuza: Zhrubnutý zásobný podzemok stonkového pôvodu, napríklad zemiak, ktorého „očká“ sú pazušné púčiky novej rastliny.
- Stonková hľuza: Nadzemná alebo podzemná metamorfóza plniaca zásobnú a reprodukčnú funkciu, napríklad kaleráb. Koreňová hľuza podobného mechanizmu je u reďkovky.
- Poplaz (stolón): Horizontálna plazivá stonka rastúca po povrchu, zakoreňujúca v uzloch, typická pre jahody.
- Listy: Priamo na nepohlavné rozmnožovanie môžu slúžiť aj listy.
Nekvitnúce rastliny, ako machy, paprade, prasličky, sa rozmnožujú výtrusmi alebo podzemkami. Kvitnúce rastliny využívajú podzemky (veternica, konvalinka), odrezky (korene, stonky, listy), delením trsov, delením hľúz (begónia), poplazmi (jahody), hľuzami (ľuľok zemiakový) či cibuľami (tulipán, snežienka).
Pohlavné rozmnožovanie
Pohlavné rozmnožovanie spája genetický materiál dvoch jedincov, čím zabezpečuje nevyhnutnú genetickú variabilitu. Nová rastlina vzniká zo zygoty, ktorá je produktom splynutia dvoch haploidných gamét.
Rodozmena (metagenéza) predstavuje životný cyklus charakterizovaný striedaním dvoch geneticky odlišných generácií: gametofytu a sporofytu.
- Gametofyt (pohlavná generácia): Tvoria ho bunky s haploidným počtom chromozómov (n). Vzniká mitotickým delením zo spóry. Vytvára pohlavné orgány (gametangiá), ktoré mitózou produkujú gaméty:
- Plemenníčky (anterídiá): Tvoria samčie gaméty (spermatozoidy, často bičíkaté a vyžadujúce vodu).
- Zárodočníky (archegóniá): Tvoria samičiu bunku (oosféra).
- Sporofyt (nepohlavná generácia): Disponuje diploidným počtom chromozómov (2n). Vzniká mitotickým delením zygoty.
Prechod rastlín na súš znamenal evolučný tlak na ochranu citlivých fáz, čo viedlo k posilneniu diploidného sporofytu a redukcii haploidného gametofytu.
Vývoj rodozmeny u rastlín
- Ryniorasty: Mali ešte primitívnu, rovnakotvarú rodozmenu.
- Machorasty (Bryophyta): Dominuje u nich haploidný gametofyt (zelený mach). Sporofyt (stopka s výtrusnicou) je fyziologicky závislý od gametofytu.
- Cievnaté výtrusné rastliny: Dominuje mohutný diploidný sporofyt. Ich drobný gametofyt (prvorast) žije nezávislým životom.
- Semenné rastliny: Gametofyt je extrémne zredukovaný a trvalo ukrytý v materskom sporofyte.
Vedeli ste, že...? 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 u kvitnúcich rastlín
Peľové zrná (samčí gametofyt) 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 (samičí gametofyt) sa vyvíja vo vajíčku semenníka.
Oplodnenie
Prenos peľu na bliznu označujeme ako opelenie. Rozlišujeme samoopelenie (autogamiu) a cudzoopelenie (alogamiu). Rastliny sa samoopeleniu bránia autoinkompatibilitou alebo časovým nesúladom dozrievania orgánov.
Dômyselný priestorový mechanizmus na podporu cudzoopelenia využíva prvosienka jarná, ktorá má kvety s dlhými čnelkami a krátkymi tyčinkami, alebo naopak, čo núti hmyz prenášať peľ medzi rôznymi jedincami.
Ak na bliznu dopadne správny peľ, vápnik, bór a fytohormóny ho stimulujú ku klíčeniu.
Dvojité oplodnenie
Proces dvojitého oplodnenia je unikátom krytosemenných rastlín. Po vniknutí peľovej trubice do vajíčka prebehnú dve splynutia súčasne:
- Prvá spermácia splynie s oosférou, čím vzniká diploidná zygota (budúce embryo).
- Druhá spermácia splynie s centrálnou bunkou, čím vzniká bunka s triploidným jadrom. Z nej sa sformuje zásobný triploidný endosperm vyživujúci embryo.
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).
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.