گفتار 2
تولیدمثل جنسی
هر گلی کامل نیست
آشنایی با ساختار گل
گل، اندامی تخصص‌یافته برای تولیدمثل جنسی در گیاهان گل‌دار است. این ساختار روی بخشی به نام نَهنج قرار دارد.
نهنج وسیع و ممکن است صاف، برآمده یا گود باشد.
نهنج بخشی از ساختار گل است اما جزء حلقه‌های گل محسوب نمی‌شود.
حلقه‌های گل شامل کاسبرگ، گلبرگ، پرچم و مادگی است که همگی روی نهنج قرار دارند.
سازمان‌دهی اجزای گل
اجزای گل معمولاً به صورت چهار حلقه هم‌مرکز سامان یافته‌اند:
کاسبرگ‌ها
در خارجی‌ترین حلقه قرار دارند.
معمولاً سبز رنگ‌اند و از گل محافظت می‌کنند.
گلبرگ‌ها
در حلقه دوم قرار دارند.
معمولاً رنگارنگ‌اند و به جذب گرده‌افشان‌ها کمک می‌کنند.
گلبرگ‌های رنگارنگ، با جلب توجه گرده‌افشان‌ها، به فرآیند گرده‌افشانی کمک می‌کنند.
پرچم‌ها
در حلقه سوم جای دارند.
وظیفه آن‌ها تولید دانه گرده است.
مادگی
در مرکز گل و حلقه چهارم قرار دارد.
از یک یا چند برچه تشکیل شده است.
در مادگی‌های چندبرچهای، فضای درونی مادگی ممکن است توسط دیواره‌هایی تفکیک شود.
برچه، واحد سازنده مادگی محسوب می‌شود.
شکل 5 - الف) گل در گیاه آلبالو، ب) مادگی تک‌برچه‌ای و چندبرچهای
انواع گل‌ها بر اساس حلقه‌های ساختاری
در همه گل‌ها این چهار حلقه ساختاری وجود ندارد. بر این اساس، گل‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند:
گل‌های کامل: دارای هر چهار حلقه کاسبرگ، گلبرگ، پرچم و مادگی هستند.
هر گل کامل، دو جنسی نیز هست چون هم پرچم دارد و هم مادگی.
گل‌های ناکامل: فاقد یک یا چند حلقه از این چهار حلقه هستند.
گل‌های ناکامل فاقد ترکیب کامل چهار حلقه ساختاری هستند. گل ناکامل می‌تواند دو جنسی یا تک جنسی باشد؛ بسته به اینکه کدام حلقه را نداشته باشد.
مقایسه گل‌های کامل و ناکامل
ویژگی | گل کامل | گل ناکامل |
حضور حلقه‌ها | دارای هر چهار حلقه (کاسبرگ، گلبرگ، پرچم، مادگی) | فاقد یک یا چند حلقه |
اندام‌های جنسی | همیشه دو جنسی (هم پرچم و هم مادگی) | می‌تواند دو جنسی یا تک جنسی باشد. |
انواع گل‌ها بر اساس اندام‌های جنسی
از نظر حضور اندام‌های جنسی، گل‌ها به دو گروه تقسیم می‌شوند:
گل‌های دو جنسی
هر دو حلقه پرچم و مادگی را دارند.
گل‌های دوجنسی اغلب چهار حلقه گل را نیز دارا هستند، بنابراین ممکن است گل کامل باشند.
گل‌های تک جنسی
تنها یکی از دو حلقه پرچم یا مادگی را دارند.
اگر گلی تنها یکی از دو اندام جنسی (پرچم یا مادگی) را داشته باشد، در دسته گل‌های تک‌جنسی و همچنین ناکامل قرار می‌گیرد.
توجه داشته باشید که گل ناکامل می‌تواند دوجنسی نیز باشد، اگرچه یکی از حلقه‌های غیرجنسی مانند کاسبرگ یا گلبرگ را نداشته باشد.
شکل 6 - گل‌های تک‌جنسی در گیاه کدو
مقایسه گل‌های تک‌جنسی و دوجنسی
ویژگی | گل تک‌جنسی | گل دوجنسی |
اندام‌های جنسی | فقط پرچم یا فقط مادگی | هم پرچم و هم مادگی |
تعداد حلقه‌های جنسی | یک حلقه | دو حلقه (پرچم و مادگی) |
نوع گل (کامل/ناکامل) | همیشه ناکامل | می‌تواند کامل یا ناکامل باشد. |
مثال | گل کدو | گل‌های اغلب گیاهان |
گیاهان تک لپه و دو لپه
گیاهان گل‌دار را می‌توان از نظر ساختار دانه، ساقه، برگ و گل به دو گروه تک‌لپه‌ای و دولپه‌ای تقسیم کرد:
در گیاهان تک‌لپه‌ای، دانه تنها یک بخش دارد، در حالی که در دولپه‌ای‌ها، دانه به دو بخش تقسیم می‌شود.
آوندهای چوب و آبکش در ساقه‌ی گیاهان تک‌لپه‌ای پراکنده و چند حلقه‌ای‌اند، اما در دولپه‌ای‌ها به‌صورت منظم و در یک حلقه دیده می‌شوند.
برگ‌های تک‌لپه‌ای دارای رگبرگ‌های موازی هستند، در حالی که در برگ‌های دولپه‌ای، رگبرگ‌ها به‌صورت منشعب و شبکه‌ای‌اند.
گل‌های تک‌لپه‌ای معمولاً دارای تعداد گلبرگ‌هایی هستند که مضربی از ۳ می‌باشد، اما در دولپه‌ای‌ها این تعداد به‌صورت مضرب ۴ یا ۵ است.
تشکیل یاخته‌های جنسی
در تولیدمثل جنسی، یاخته تخم از طریق لقاح بین یاخته جنسی نر و ماده به‌وجود می‌آید.
در گیاهانی مانند خزه و سرخس، یاخته نر (گامت نر) دارای وسیله حرکتی است و می‌تواند در قطرات آب روی سطح گیاه شنا کند و خود را به گامت ماده برساند.
در گیاهان گل‌دار (نهان‌دانه‌ها)، یاخته نر وسیله حرکتی ندارد.
بنابراین برای انتقال گامت نر, ساختاری به نام لوله گرده تشکیل می‌شود که:
از یاخته‌ای به نام رویشی منشأ می‌گیرد.
ساختاری باریک و کشیده است.
اسپرم را به سوی یاخته جنسی ماده هدایت می‌کند.
مقایسه حرکت یاخته‌های جنسی در گروه‌های مختلف
در جانوران، گامت نر معمولاً دارای توانایی حرکت است، در حالی که گامت ماده بی‌حرکت باقی می‌ماند.
این ویژگی در برخی گیاهان مانند خزه و سرخس نیز دیده می‌شود.
اما در بازدانه‌ها و نهان‌دانه‌ها، هیچ‌یک از گامت‌ها دارای ابزار حرکتی نیستند.
تشکیل یاخته‌های جنسی در گیاهان گل‌دار
در این بررسی، فرض بر آن است که گیاه مورد نظر دارای یاخته‌های دولاد (دیپلوئید) است.
تشکیل دانه‌های گرده
دانه‌های گرده در ساختاری به نام بساک شکل می‌گیرند. درون بساک، کیسه‌های گرده وجود دارد که شامل یاخته‌های دولاد هستند. این یاخته‌ها مراحل زیر را طی می‌کنند:
تقسیم کاستمان (میوز): یاخته‌های دولاد (دیپلوئید) با این نوع تقسیم به چهار یاخته تک‌لاد (هاپلوئید) تبدیل می‌شوند. این یاخته‌ها همان گرده‌های نارس‌اند که هنوز توانایی لقاح را ندارند.
تقسیم رشتمان (میتوز): هر گرده نارس سپس یک تقسیم رشتمان انجام می‌دهد و همراه با تغییراتی در دیواره خود، به دانه گرده رسیده تبدیل می‌شود.
ساختار دانه گرده رسیده شامل موارد زیر است:
یک دیواره خارجی
یک دیواره داخلی
یک یاخته رویشی
یک یاخته زایشی
در این دانه گرده رسیده:
یاخته رویشی بزرگ‌تر است، تقسیم نمی‌شود و مسئول ایجاد لوله گرده است.
یاخته زایشی کوچک‌تر است و با تقسیم رشتمان، دو اسپرم ایجاد می‌کند.
این ساختارها پیش از گرده‌افشانی کامل می‌شوند و شرایط لازم برای مشارکت در لقاح را فراهم می‌کنند.
تشکیل کیسه رویانی
در بخش متورم گل که تخمدان نام دارد، یک یا چند تخمک تشکیل می‌شود. هر تخمک دارای یک پوشش دو لایه‌ای است که یاخته‌های دولاد را احاطه می‌کند. این یاخته‌ها بافتی به نام خورش می‌سازند.
مراحل تشکیل کیسه رویانی به شرح زیر است:
یکی از یاخته‌های بافت خورش بزرگ می‌شود.
این یاخته با انجام یک تقسیم کاستمان، چهار یاخته تک‌لاد پدید می‌آورد.
از این چهار یاخته، تنها یکی باقی می‌ماند.
یاخته باقی‌مانده چندین بار تقسیم رشتمان انجام می‌دهد و در نتیجه ساختاری به نام کیسه رویانی شکل می‌گیرد که از چند یاخته تشکیل شده است.
از میان این یاخته‌ها، دو یاخته برای لقاح نقش کلیدی دارند:
تخم‌زا
یاخته دو‌هسته‌ای
ویژگی‌های این دو یاخته در کیسه رویانی:
هر دوی آن‌ها دارای عدد فام‌تنی n هستند.
تخم‌زا اندازه‌ای کوچک‌تر دارد، در قطب نزدیک منفذ قرار گرفته و توانایی انجام لقاح را دارد.
یاخته دو‌هسته‌ای بزرگ‌تر است، در مرکز کیسه جای دارد و در لقاح نقش ایفا می‌کند.
شکل 7 - تشکیل دانه‌های گرده و کیسۀ رویانی
مقایسه یاخته تخم‌زا و دو‌هسته‌ای در کیسه رویانی یک گیاه دولاد
ویژگی | تخم‌زا | یاخته دو‌هسته‌ای |
عدد فام‌تنی | n | n |
اندازه | کوچک‌تر | بزرگ‌تر |
موقعیت در کیسه رویانی | قطب نزدیک منفذ | مرکز کیسه |
نقش در لقاح | توانایی لقاح | نقش در لقاح |
گرده‌افشانی و لقاح
رها شدن دانه‌های گرده
زمانی که دیواره بساک شکاف برمی‌دارد، دانه‌های گرده آماده از آن خارج می‌گردند.
نکته: دیواره خارجی دانه‌های گرده دارای منفذ است و ممکن است سطح آن صاف یا دارای تزئیناتی همراه باشد.
شکل 8 - الف) شکوفایی بساک و رها شدن دانه‌های گرده
شکل 8 - ب) انواعی از دانه‌های گرده در مشاهده با میکروسکوپ الکترونی
انتقال دانه‌های گرده (گرده‌افشانی)
دانه‌های گرده می‌توانند به روش‌های مختلف مانند باد، آب یا توسط جانوران به گل‌های دیگر منتقل شوند.
انتقال دانه گرده از بساک به کلاله را گرده‌افشانی می‌نامند.
اگر کلاله متعلق به همان گل باشد (مثلاً در گل‌های دوجنسی)، ممکن است خودلقاحی رخ دهد.
در مقابل، اگر دانه گرده به کلاله گلی از همان گونه ولی گیاهی دیگر برسد، دگرلقاحی انجام شده است.
اگر کلاله، دانه گرده‌ای را که روی آن قرار می‌گیرد بپذیرد (معمولاً زمانی که گیاه دهنده و گیرنده از یک گونه‌اند)، روند زیر آغاز می‌شود:
یاخته رویشی دانه گرده رشد کرده و لوله گرده را ایجاد می‌کند.
این لوله به درون کلاله و خامه نفوذ کرده و تا کیسه رویانی پیش می‌رود.
هم‌زمان، یاخته زایشی تقسیم رشتمان انجام می‌دهد و دو یاخته تولید می‌کند.
لوله گرده این دو زامه را به سوی کیسه رویانی هدایت می‌کند.
یاخته زایشی درون لوله گرده تقسیم می‌شود.
انجام لقاح
در هر کیسه رویانی، دو لقاح انجام می‌گیرد:
یکی از زامه‌ها با تخم‌زا آمیزش می‌کند و تخم اصلی را می‌سازد که پس از تقسیم‌های پی‌درپی به روِیان تبدیل می‌شود.
اسپرم دیگر با یاخته دو‌هسته‌ای لقاح یافته و تخم ضمیمه را ایجاد می‌کند. این تخم با تقسیم‌های متوالی، در ادامه به بافت ذخیره‌ای به نام درون‌دانه (آندوسپرم) تبدیل می‌شود. این بافت از یاخته‌های پارانشیمی ساخته شده و ذخیره غذایی برای رشد رویان است.
وجود دو آمیزش هم‌زمان در یک کیسه رویانی ویژگی‌ای منحصر به‌فرد در گیاهان نهاندانه است که به آن لقاح دوتایی یا مضاعف گفته می‌شود.
از آن‌جا که در هر کیسه رویانی دو لقاح رخ می‌دهد، تعداد لقاح‌های ممکن در تخمدان می‌تواند دو برابر تعداد تخمک‌ها باشد.
نکته: در تخم ضمیمه، اگر گیاه دولاد باشد، سه مجموعه فام‌تنی وجود دارد که دو تای آن‌ها مشابه‌اند.
شکل 9 - مراحل تشکیل تخم اصلی و تخم ضمیمه
اطلاعات فام‌تنی در گونه‌های گیاهی مختلف
نوع گیاه | عدد فام‌تنی رویان | عدد فام‌تنی درون‌دانه |
دولاد (معمولی) | ۲n | ۳n |
چهارلاد | ۴n | ۶n |
شش‌لاد (مثلاً گندم) | ۶n | ۹n |
وضعیت‌های مختلف درون‌دانه
پس از تشکیل، یاخته‌های درون‌دانه تقسیم‌هایی را آغاز می‌کنند. بسته به اینکه تقسیم سیتوپلاسم انجام شود یا نه، دو وضعیت دیده می‌شود:
اگر تقسیم سیتوپلاسم انجام نشود، درون‌دانه به‌صورت مایع باقی می‌ماند (مثلاً در شیر نارگیل).
اگر تقسیم سیتوپلاسم نیز انجام گیرد، درون‌دانه به صورت جامد در می‌آید (مانند بخش سفید و گوشتی نارگیل).
در درون‌دانه، مواد غذایی ذخیره‌شده در یاخته‌های پارانشیمی می‌تواند از نوع نشاسته، پروتئین یا لیپید باشد.
شکل 10 - درون دانه در نارگیل به حالت مایع و جامد است.
مقایسه حالت‌های آندوسپرم
حالت آندوسپرم | تقسیم سیتوپلاسم | مثال |
مایع | انجام نمی‌شود. | شیر نارگیل |
جامد | انجام می‌شود. | بخش سفید و گوشتی نارگیل |
گل‌ها و گرده‌افشان‌ها
جانورانی که گرده‌ها را از گلی به گل دیگر منتقل می‌کنند گرده‌افشان نامیده می‌شوند.
برخی جانوران هنگام تغذیه از گل، بدن‌شان به دانه‌های گرده آغشته شده و گرده‌ها را به گل‌های دیگر منتقل می‌کنند. این جانوران معمولاً از طریق بو، رنگ یا شیره، گل مناسب را تشخیص می‌دهند.
گرده‌افشان‌ها برای یافتن گل‌های مناسب، به کمک گیرنده‌های بویایی و بینایی‌شان عمل می‌کنند.
ویژگی‌های گل برای جذب گرده‌افشان‌ها
رنگ‌های درخشان
بوی قوی
شهد با قند بالا
گل‌هایی که در شب گرده‌افشانی می‌شوند:
سفیدرنگ
دارای رایحه قوی
هستند، چرا که رنگ در تاریکی معنایی ندارد. در این حالت، بوی گل برای گرده‌افشان‌ها اهمیت بیشتری دارد.
شکل 11 - گرده افشانی به وسیلۀ جانوران
مقایسه ویژگی‌های گل‌های گرده‌افشانی روز و شب
ویژگی | گل‌های گرده‌افشانی روز | گل‌های گرده‌افشانی شب |
رنگ | درخشان | سفید |
بو | قوی | قوی |
شهد | با قند بالا | - |
اهمیت بو | یک عامل جذب | عامل اصلی جذب |
اهمیت رنگ | یک عامل جذب | اهمیت کم یا بی‌اهمیت |
انتخاب زنبورهای عسل
زنبورهای عسل به گل‌هایی علاقه دارند که:
شهد آن‌ها قند فراوانی داشته باشند.
دارای الگوهای ویژه‌ای در نور فرابنفش باشند که مسیر شهد را نشان می‌دهد.
شکل 12 - الف) گل قاصدک آن‌طور که ما می‌بینیم، ب) آن‌طور که زنبور می‌بیند.