Морфология растений

3. Метаморфози кореня.

Запасаючі корені. Корені багатьох рослин є запасаючими органами. Проте в деяких рослин вони спеціально пристосовані до виконання цієї функції: стають м'ясистими внаслідок значного розростання паренхіми. пронизаної провідною тканиною. В запасаючій паренхімі первинної кори, деревини або серцевини відкладаються запасні поживні речовини — вуглеводи, особливо крохмаль і цукри. Більшість м'ясистих коренів мають подвійну природу: верхня частина їх утворена стеблом (підсім'ядольним коліном), нижня власне коренем. Такими є запасаючі м'ясисті стрижневі корені моркви, петрушки, цукрових і столових буряків, селери, редиски, брукви, ріпи. У побуті їх називають коренеплодами. Ця назва умовна, оскільки з плодами вони не мають нічого спільного. Досить часто зустрічаються потовщення в рослин з мичкуватими коренями в жоржини, любки дволистої, пшінки весняної, зозулинця, батату. Такі потовщені додаткові корені умовно називають кореневими шишками, або кореневими бульбами.

Втягуючі, контрактильні, або скоротливі корені. Досить поширеним явищем серед багаторічних трав'янистих рослин (як дводольних, так і однодольних) є здатність коренів до поздовжнього скорочення. В певні періоди життя рослини деякі її органи (верхівки пагонів, цибулини, верхівкові бруньки) втягуються на необхідну глибину в субстрат, де створюються сприятливі умови росту, формування додаткових коренів та захисту від несприятливих умов.

Корені-присоски. В багатьох рослин корені перетворилися на присоски-гаусторії, які проникають у провідні тканини іншої рослини і висмоктують з неї поживні речовини. Це рослини-паразити (петрів хрест, повитиця, вовчок) або напівпаразити (омела, дзвінець, перестріч), які селяться на коренях чи стеблах рослини-господаря. На кінці гаусторії переходять у присоски — довгі волосковидні ряди клітин, які розростаються аж до деревини — до судин пучка, утворюючи розгалуження.

Корені-причіпки характерні для видів роду плющ, різних лазячих видів роду фікус та деяких інших рослин. За допомогою таких коренів рослини можуть підніматись на дерева чи стіни і прикріплюватись до них. Додаткові дрібні корені виникають на нижньому боці стебла, проникають в тріщини опори і надійно тримають стебло з листками на вертикальних опорах.

Повітряні корені. Повітряними називають корені, які розвиваються на надземних органах. Вони характерні для багатьох тропічних рослин — епіфітів, які пристосувались до росту та розвитку на стеблах інших рослин. Саме такі корені найчастіше мають представники родин орхідних, бромелієвих, ароїдних та арумових. Епіфітні рослини використовують дощову воду або вбирають її з дуже вологої атмосфери завдяки наявності на поверхні повітряних коренів веламену— специфічної багатошарової тканини, яка вбирає вологу капілярним шляхом.

Ходульні корені. Такі корені утворюються у представників мангрової рослинності, які населяють тихі, мілкі та мулисті морські береги в зоні припливів та відпливів. Це, наприклад, ризофора. За походженням ці корені є додатковими. Вони звисають униз, відходячи від гілок мангрових дерев і заглиблюючись в ґрунт, забезпечують стійкість та кращий розподіл маси на більшу опору (лижний ефект).

Дошковидні  опірні корені характерні для великих дерев тропічного дощового лісу, особливо з його найвищого ярусу. Це корені бічні, а не додаткові. Вони розвивають в основі стовбура трикутні вертикальні плоскі вирости, схожі на дошки, і прилягають до стовбура. Завдяки дошковидним кореням маса дерева розподіляється на ширшу опору.

Тема 3. Відтворення  та розмноження рослин.

Типи розмноження. Вегетативне розмноження. Природне вегетативне розмноження. Штучне вегетативне  розмноження. Спорове розмноження  рослин. Статеве розмноження. Чергування ядерних фаз і поколінь.

Нестатеве розмноження. Типи спор. Редукційний поділ клітинного ядра. Статеве розмноження. Гамети і зигота. Хологамія, ізогамія, гетерогамія, оогамія. Чергування спорофіта та гаметофіта, його біологічне і еволюційне значення. Стислий огляд чергування фаз у вищих рослин.

Природне вегетативне  відновлення рослин як одне з основних властивостей живого організму. Штучне вегетативне відновлення кореневищами, бульбами, цибулинами, відгілками, паростками, поділом кущів та ін.

Поняття про живець. Відновлення стебловими живцями (зимовими і літніми), кореневими та листковими живцями. Полярність живців.

Способи щеплення. Взаємовплив  прищепи і підщепи (дички). Химери. Роботи В. І. Мічуріна (метод ментора). Роль вегетативного відновлення  у природі й у практичній діяльності людини.

Схрещування і його значення. Роботи Й. Кельрейтера. Основні положення вчення І. В. Мічуріна про статеву гібридизацію.

Відтворенням називають  здатність органiзмiв давати подiбне  до себе потомство. Розмноженням називають  процес, за якого утворення потомства  призводить до збiльшення числа особин даного виду. Завдяки розмноженню забезпечується тривале існування виду в просторі i часi. Втрата здатності як до відтворення, так i до розмноження призводить до вимирання виду. Загалом потенційна здатність до розмноження у рослин дуже висока.

Типи розмноження.

Новi особини можугь виникати вiд батькiвських форм нестатевим шляхом (без участi гамет i процесу) i статевим (в результаті статевого процесу). Вiдповiдно до цього розрізняють  нестатеве i статеве розмноження. При  нестатевому розмноженнi в широкому розумiннi батьківська форма розділяється на частини подiлом одноклітинних органiзмiв (наприклад, водоростей) або вегетативного тiла чи окремих органів (стебел, коренів, листків) на живці або утворенням вегетативних зачатків (бруньок, бульб, цибулин). Форма нестатевого розмноження називається вегетативним розмноженням. Нестатевим також є спорове розмноження— за допомогою спецiалiзованих клiтин — спор.

В онтогенезi рослин розмноження  може бути дворазовим або багаторазовим. вiдповiдно до цього й організми  називають моноциклічними або полiциклічними.

Один i той же органiзм може розмножуватись i нестатевим, i статевим шляхом. Статевим називають такий тип розмноження, за якого новi особини утворюються в результаті статевого процесу, тобто внаслiдок злиття (копуляцii двох статевихх клiтин (гамет) i формування зиготи. Ядро зиготи має подвiйний набiр хромосом вiд двох генетично різних батьків.

Вегетативне розмноження. В основi вегетативного розмноження, тобто утворення нових особин з частин батьківської форми, лежить регенерацiя, за яко вiддiлена вiд батькiвського органiзму житгєздатна частина вегетативного тiла утворює всi органи i живе як самостiйний органiзм. Потомство, яке утворюється з однiєї батькiвської особини вегетативним шляхом, називається клоном. Таке розмноження має важливе значення в селекції рослин, оскiльки при цьому зберiгаються без вiдхилень сортовi ознаки рослин (вiдбувається вiдтворення. Розрiзняють природне та штучне вегетативне розмноження, але мiж ними важко провести межу.

Природне вегетативне  розмноження вiдбувається без втручання людини. Це подiл клiтини або талому (сланi) в нижчих рослин i печiночникiв, подiл частин тiла у iнших вищих рослин, зокрема розмноження кореневищами (бiльшiсть багаторiчних трав), цибулинами (цибуля, тюльпан, проліска тощо), бульбами (ряст. цикламен, топiнамбур), кореневими паростками (багато якi багаторiчники, наприклад хрiн, жовтяй осот тощо); кущi i дерева (бузок, терен, малина, осика тощо), вiдсадками (липа, агрус, ялиця тощо), надземними повзучими пагонами (столонами) (суницi, перстач гусячий, костяниця, розхiдник тощо).

В природi рослини часто  розмножуються виводковими бруньками. Виводкові бруньки у вищих  рослин утворюються по краях листків (каланхое), на жилках листкiв (аспленiй) та в пазухах листкiв (зубниця  бульбиста, лiлiя цибулинконосна, пшiнка весняна), у суцвiттях (часник, гiрчак). Справжнє живородінняихарактерне для мангрових рослин, у яких насiння проростає ще на материнській особини, i в мул зони припливу падає вже готовий проросток (ризофора).

Штучне вегетативне розмноження. Штучно людина розмножують рослини бульбами, цибулинами, кореневищами, поділом дернинних рослин і куща, кореневими паростками, повзучими стеблами, відсадками. Так розмножують харчові овочеві та кормові рослини (картоплю, топінамбур, батат, ямс. ревінь, щавель, цибулю, часник), ягідні (суницю, малину, ожину, аґрус, виноград), деякі кісточкові (вишню, сливу, черемуху), декоративні (азалію, лілію, тюльпан, півники, косарики, жоржину, півонію, хризантему, флокс, примулу), лікарські рослини (м'яту, мелісу, горицвіт) тощо.

Дуже часто для вегетативного  розмноження використовують живці - штучно відокремлені від материнської рослини пагони, які почім вкорінюють. Живці можуть були стеблові, кореневі, листкові. Зимові стеблові живці (без листків) завдовжки 20-30 см надрізають у період зимового спокою, зберігають у вологому піску і весною висаджують у субстрат. У літніх стеблових живців (завдовжки 2-4 см) укорочують наполовину листки і, створивши вологу камеру в парнику або теплиці, вкорінюють їх у нахиленому стані. На таких живцях внизу утворюється калюс, на ньому завдяки дії індолил-оцтової кислоти з'являються додаткові корені. Живцями розмножують, зокрема, тополі і верби, смородину, троянди, фікуси та багато інших. Листовими живцями розмножується бегонія, колеус, узамбарська фіалка (сенполія фіалкоцвіта), глоксинія тощо. Кореневі живці завдовжки 10-20 см заготовляють восени, зберігають у піску, а навесні висаджують у субстрат. Так розмножують сливу, вишню, малину, цикорій тощо.

Щеплення, або  трансплантація, є типовим штучним вегетативним розмноженням. Воно зовсім не зустрічається в природі і полягає в пересаджуванні частин однієї рослини на іншу з наступним зростанням їх. Найбільш ефективним є щеплення при розмноженні потрібного сорту з максимальним збереженням усіх його якостей. Найчастіше щеплення застосовують, коли треба розмножити сорти плодових, кісточкових, винограду тощо. Для цього використовують стебло і кореневу систему дички, яку називають підщепою. До неї прищеплюють живець сортової рослини (прищепу), яку хочуть розмножити. Є різні способи щеплення: зближення, або аблактування (щільно притискають обидва пагони сусідніх рослин з однаковими смужками зрізів); копулювання (складають щільно навскіс зрізані живець прищепи і пагін підщепи, які повинні бути однакового діаметра); під кору (при меншому діаметрі прищепи її вставляють під добре відстаючу кору підщепи); в розщіп; окулірування, або щеплення вічком (в Т-подібний розріз на підщепі поміщають бруньку зі щитком - шматком кори, деревини і частиною черешка листка). Щеплення роблять наприкінці літа і весною.

Клональне мікророзмноження рослин. Одним з найефективніших і економічно вигідних способів вегетативного розмноження є клональне мікророзмноження рослин у культурі іn vitro. Методом культури тканин і клітин (з однієї або з групи клітин) у стерильних умовах вирощують цілі рослини господарськи цінних культур і безвірусних форм цукрового буряка, картоплі, винограду, декоративних та лікарських рослин тощо. Цей метод досить трудомісткий і вимагає дотримання суворої стерильності технологічного процесу, але він дозволяє швидко одержати масовий і до того ж безвірусний високосортовий однорідний посадковий матеріал, скоротити строки одержання товарної продукції і забезпечує високі врожаї культивованих рослин. Особливо перспективний цей метод для біотехнології та селекції рослин, збереження біорозмаїття.

Спорове розмноження  рослин. Розмноження спорами характерне і для нижчих рослин (водоростей), і для грибів, і для вищих спорових рослин (мохоподібних, плауноподібних, хвощів, псилотоподібних, папоротеподібних), на відміну від голонасінних і покритонасінних, котрі розмножуються насінням і тому називаються насінними рослинами. Формування спор на рослині називають спороношенням. Спори - це спеціалізовані клітини, які забезпечують і розмноження, і розселення рослин. Вони гаплоїдні, виникають шляхом мітозу в деяких грибів і водоростей (це мітоспори) або шляхом мейозу у вищих рослин (це мейоспори). В багатьох рослин всі спори однакового розміру і мають однакові фізіологічні властивості. Такі спори називають ізоспорами (грец. ізоз --- рівний, однаковий, подібний), а рослини рівноспоровими. У різноспорових рослин утворюються спори різного розміру: дрібніші - мікроспори (при проростанні вони дають чоловічі особини) та більші — мегаспори (при проростанні вони дають жіночі особини).

Утворюються спори в  спеціальних органах нестатевого  розмноження — спорангіях. В нижчих рослин спорангії одноклітинні, у  вищих — багатоклітинні з археспоріальною  тканиною всередині. З клітин археспорію формується спорогенна тканина, а з неї — спори. В нижчих рослин спори мають джгутики. Це рухомі зооспори. У вищих рослин спори нерухомі, розносяться вітром, мають двошарову оболонку. Її зовнішній шар (екзина) товстий, а внутрішній (інтина) – тонкий, безбарвний.

Статеве розмноження. Статевим називають розмноження, за якого нові особини утворюються внаслідок статевого процесу, тобто злиття двох гамет — статевих клітин. У типовому випадку зливаються дві гамети протилежної статі: чоловіча гамета — рухомий сперматозоїд або нерухомий спермій, та жіноча гамета — яйцеклітина. Злиття таких гамет називають заплідненням, або сингамією. В результаті утворюється зигота, яка має диплоїдний набір хромосом, внаслідок рекомбінації яких потомство стає різноріднішим, ніж батьківські форми.

Зауважимо побічно, що слід розрізняти два поняття: статевий процес і статеве розмноження. Внаслідок  статевого процесу від двох батьків народжується лише одна особина, а внаслідок статевого розмноження кількість особин збільшується за рахунок злиття великої кількості гамет, які продукуються батьківськими організмами.

Статевий процес за найпростішим типом  — хологамією, відбувається в деяких одноклітинних водоростей. Чоловічі гаметангії у всіх рослин називаються  антеридіями. Жіночі гаметангії в нижчих рослин називають оогоніями, у вищих — архегоніями. Гамети завжди голі, без твердої оболонки, часто мають джгутики.