Staubblatt: Männliches Fortpflanzungsorgan bei Blütenpflanzen

Lesen Sie diesen Artikel, um mehr über das Staubblatt zu erfahren: das männliche Fortpflanzungsorgan in blühenden Pflanzen!

Staubblatt ist das männliche Fortpflanzungsorgan oder Mikrosporophyll einer Blume. Es besteht aus zwei Teilen, Filament und Anthere. Das Filament ist lang und schlank. Es ist proximal an Thalamus, Blütenblatt oder Tepal befestigt. Distal trägt es eine Anthere. Anther ist ein breiterer, noppenartiger fruchtbarer Teil des Staubgefäßes. Es besteht aus einem oder zwei Antherm-Lappen und dementsprechend werden Antheren als Monothec oder Dithecous bezeichnet.

Die beiden Anthere Lappen sind im anterioren Bereich durch eine tiefe Rille voneinander getrennt, an der Rückseite jedoch durch ein steriles parenchymatöses Gewebe, das als Bindegewebe bezeichnet wird, miteinander verbunden. Connective besitzt einen Gefäßstrang. Connective fehlt bei monothecem Staubgefäß.

(a) Struktur der Anthere:

Es ist ein bilobierter, tetragonaler, länglicher, noppenartiger, fruchtbarer Teil des Staubgefäßes. Jeder Anthere Lappen enthält zwei lange und zylindrische Pollensäcke oder Mikrosporangien. So ist eine ditholische Anthere tetrasporangiatisch, während das monothecische Staubblatt bisporangiatisch ist. Selten hat ein Anthere Lobe nur ein Mikrosporangium, z. B. Wolffia, oder es gibt nur ein Mikrosporangium pro Anthere, z. B. Arceuthobium. Die vier Mikrosporangien einer Anthere liegen an ihren vier Ecken.

Sie laufen parallel zueinander. Die beiden Mikrosporangien eines Anthermokristalls sind durch eine flache Nut an der Außenseite und einen Streifen aus sterilem Parenchymgewebe im Inneren voneinander getrennt. Alle Mikrosporangien sind außen von einer gut definierten gemeinsamen Epidermis der Antheren bedeckt.

Die Zellen der Epidermis werden bei der Reife oft gedehnt und schrumpfen ab. Die Mikrosporangien entwickeln sich hypodermal in Antheren aus Streifen von Archesporialzellen, dh die Entwicklung von Mikrosporangien ist Eusporangiate. Die Archesporialzellen teilen sich periklinal zu äußeren subepidermalen Parietalzellen und inneren sporogenen Zellen. Die Parietalzellen teilen sich weiter durch periklinale Wände, um eine 3-5-schichtige Mikrosporangialwand zu erzeugen, die aus Endothecium, mittleren Schichten und Tapetum besteht.

Microsporangium:

Ein Mikrosporangium oder zukünftiger Pollensack ist ein zylindrischer Sack, der im Querschnitt kreisförmig erscheint. Es besteht aus zwei Teilen, der Außenwand und dem zentralen homogenen sporogenen Gewebe. Microsporangial Wall hat vier Arten von Schichten Epidermis (gemeinsame Anthere Bedeckung), Endothecium, 1-3 Mittelschichten und Tapetum.

Die äußeren drei übernehmen die Schutzfunktion in der jungen Anthere und den Mechanismus der Dehiszenz in der reifen Anthere. Sowohl Endothecium als auch Tapetum bestehen aus größeren Zellen. In einer typischen Anthere entwickeln die endotheialen Zellen an den inneren und radialen Wänden faserige Verdickungen von a-Cellulose und werden tot.

Aufgrund der Anwesenheit von Faserverdickungen wird das Endothecium auch als Faserschicht bezeichnet. In der flachen Furche zwischen den beiden Mikrosporangien eines Anthermis verbleiben die auf Endotheciumebene liegenden hypodermalen Zellen dünnwandig. Sie bilden das Stomium oder die Dehiszenzlinie.

Zellen der mittleren Schichten degenerieren, um die wachsenden Mikrosporen-Mutterzellen mit Nährstoffen zu versorgen. Die Tapetalzellen vergrößern sich radial und füllen sich mit dichten protoplasmatischen Inhalten sowie Nährstoffen. Sie werden entweder mehrkernig oder ihr Kern wird aufgrund der Endoploidie polyploid. Tapetum ist von zwei Arten Amöben (= invasiv, Periplasmodium) und sekretorisch (= glandulär, parietal).

Beim Amöben-Typ fusionieren die Tapetalzellen, um ein Plasmodium oder Periplasmodium zu bilden, da es zwischen den sporogenen Zellen hindurchgeht, um sie zu ernähren. Die Zellen des sekretorischen Tapetums geben Substanzen zu deren Wachstum und Differenzierung über die sporogenen Zellen aus. Letztendlich entarten beide Arten von Tapetum.

Tapetum hat eine Reihe von Funktionen: (i) Ernährung der sich entwickelnden Mikrosporen-Mutterzellen und Pollenkörner, (ii) Es produziert lipidreiche Ubisch-Granulate, die Sporopollenin für die Exinbildung enthalten, Pollenkitt (ölige, klebrige Lipid- und Carotinoidabdeckung) bei entomophilen Pollenkörnern spezielle Proteine ​​für die Pollenkörner zur Erkennung der Verträglichkeit und des Hormons IAA. (iii) Es sekretiert Enzyme wie Callase, die für den Abbau der Callosewand um die Pollentetrade verantwortlich sind.

(b) Mikrosporogenese (Entwicklung von Pollenkörnern):

Sporogenes Gewebe füllt das gesamte Innere eines Mikrosporangiums aus. Seine Zellen teilen sich mit dem Wachstum von Anthere und erhöhen deren Anzahl. Letztendlich werden sie in Mikrosporen- oder Pollenmutterzellen (PMC) umgewandelt. Letztere sind diploid, dh sie besitzen zwei Genome oder Chromosomensätze.

Die Mikrosporen-Mutterzellen oder Mikrosporozyten entwickeln eine innere Schicht aus Callose (β-1, 3-Glucan), die die plasmodesmalen Verbindungen untereinander aufbricht. Die getrennten Mutterzellen werden abgerundet und durchlaufen eine Meiose, um Tetraden haploider Mikrosporen oder Pollenkörner herzustellen.

Das Phänomen wird als Mikro-Sporogenese bezeichnet. Die Pollenkörner einer Tetrade wachsen und trennen sich voneinander. Normalerweise ist die Anordnung von Mikrosporen in einer Tetrade tetraedrisch (am häufigsten vorkommender Typ) oder isobilateral. Es werden jedoch auch dekussate, lineare und T-förmige Tetraden gefunden (Abb. 2.5). In Aristolochia elegans wurden alle fünf Tetradentypen aufgezeichnet.

Meist bleiben alle 4 Kerne in einer Tetrade funktionsfähig und bilden 4 Mikrosporen. In Сурегасеае wird jedoch nur eine Funktion ausgeführt, und daher wird nur eine Mikrospore anstelle von 4 durch eine Meiose gebildet. In einigen Fällen bleiben alle 4 Pollen anhaftend und bilden zusammengesetzte Pollenkörner, z. B. Juncus, Jatropha, Typha.

In Calotropis und verwandten Pflanzen bleiben alle Pollenkörner eines Staublappens in einem einzigen Sack namens Pollinium vereint. Zwei Pollinien benachbarter Staubbeutel werden angehängt, um einen Übersetzer zu erzeugen. Polyspory ist das Vorkommen von mehr als vier Sporen in einer Tetrade. In einer „Tetrade“ in Cuscuta werden bis zu 11 Mikrosporen beobachtet.

Dehiszenz von Antheren:

Die reife Anthere trocknet aus. Der sterile Streifen, der sich zwischen den beiden Pollensäcken eines jeden Antherm-Lappens befindet, zerfällt unter Bildung einer einzelnen Kavität. Daher hat die ausgereifte Anthere nur zwei Hohlräume oder Theken mit einer Theka in jedem Anthere-Lappen. Mit dem Wasserverlust ziehen sich die differenziell verdickten toten Zellen des Endotheciums von ihren äußeren dünnen Wänden zusammen.

Letztere werden konkav. Es bringt ihre äußeren radialen Wände näher. Infolgedessen verkürzt und durchbricht das Endothecium die Anthermikularwand im Bereich des Stomiums. Die Dehiszenzlinie verläuft in solchen Fällen in Längsrichtung, z. B. Senf. Dehiszenzlinien sowie Pollen können beobachtet werden, indem Sie einen Finger über die reife Anthere legen. Über dem Finger erscheint eine Linie gelblicher Pulvermasse aus Pollenkörnern.

Dasselbe kann über einem Wassertropfen platziert werden, der auf einem Objektträger genommen und unter dem Mikroskop betrachtet wird. Die exponierten Sporen werden von verschiedenen Behörden zur Bestäubung ausgewählt. Eine lokale Degradation der Wand tritt bei anderen Arten von Dehiszenz auf, z. B. bei Berberitze, bei Poren bei Solanum und bei unregelmäßigen Brüchen bei Najas.

(c) Struktur des Pollenkorns (Fig. 2.6-8):

Es ist allgemein kugelförmig in der Umrisslinie, obwohl auch einige andere Formen gefunden werden. Der Durchmesser beträgt 25-50 µm. An der Außenseite befindet sich eine sehr widerstandsfähige Wand und im Inneren der Zellinhalt. Sein Zytoplasma ist reich an Stärke und ungesättigten Ölen. Letztere schützen die Chromosomen vor Strahlungsschäden.

Der Pollenkornprotoplasten ist anfangs einkernig, wird jedoch zum Zeitpunkt der Freisetzung 2-3 Zellen. Wand oder Verkleidung von Pollenkorn wird als Sporoderm bezeichnet. Es hat zwei Schichten, äußere Exine und innere Intine. Intine ist in der Natur pektozellulosisch. An manchen Stellen enthält es enzymatische Proteine ​​(Knox und Heslop-Harrison, 1971). Exin besteht aus einem hochresistenten Fettstoff namens Sporopollenin (Zelisch, 1932). Sporopollenin wird von keinem Enzym abgebaut.

Es wird nicht durch hohe Temperaturen, starke Säure oder starke Lauge beeinträchtigt. Aufgrund des Sporopollenins sind Pollenkörner als Mikrofossilien gut erhalten. Exine besitzt an bestimmten Stellen Proteine ​​für enzymatische und Verträglichkeitsreaktionen. Exin unterscheidet sich in äußeres Ektexin (Sexin) und inneres Endexin (Nexine). Ektexin besteht weiterhin aus einer inneren durchgehenden Fußschicht, einer mittleren diskontinuierlichen baculösen Schicht und einem äußersten diskontinuierlichen Tektum.

Tectum bietet charakteristische Skulpturen oder Motive über der Oberfläche von Pollenkörnern, z. B. Graten, Tuberkel, Stacheln, Retikulationen. Es kann Experten dabei unterstützen, die Pollenkörner zu identifizieren und auf ihre Familie, Gattung oder Art zu verweisen. Die Untersuchung der äußeren Morphologie reifer Pollenkörner wird Palynologie genannt.

In insektenbestäubten Pollenkörnern ist der Exin stachelig und von einer gelblichen, viskosen klebrigen und öligen Schicht, Pollenkit genannt, bedeckt. Pollenkit besteht aus Lipiden und Carotinoiden. An bestimmten Stellen ist die Exine dünn oder fehlt. Die Bereiche können sich im Innern verdickt haben oder Callose ablagern. Sie werden Keimporen (wenn gerundet) oder Keimfurchen (wenn sie verlängert sind) genannt. Pollenkörner sind im Allgemeinen Tricolpat (mit drei Keimporen) in Dikotosen und Monocolpat (mit einzelner Keimfurche) in Monokotosen.

Pollenfähigkeit:

Dies ist die Zeit, in der die Pollenkörner die Keimfähigkeit behalten. Die Blütenstaubfähigkeit ist bei Blüten, die im Knospenzustand bestäubt werden, wenig. Es ist 30 Minuten in Reis und Weizen. In anderen Ländern ist die Lebenserwartung lang, in manchen Familien der Rosaceae, Leguminosae und Solanaceae sogar Monate. Es hängt jedoch von den Umgebungsbedingungen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit ab. Es ist möglich, Pollenkörner jahrelang in flüssigem Stickstoff (- 196 ° C) in Pollenbanken zu lagern, um sie später in Pflanzenzüchtungsprogrammen zu verwenden.

Pollenallergie:

Pollenkörner werden in großer Zahl produziert, insbesondere in anemophilen Arten. Sie schweben in der Luft und dringen in die Atemwege ein. Einige Menschen entwickeln eine Allergie gegen sie und verursachen Atemwegserkrankungen wie Rhinitis, Asthma und Bronchitis - Bronchialallergie. (Heuschnupfen) Der Hauptverursacher der Pollenallergie ist Carrot Grass, Parthenium.

Es gelangte als Verunreinigung mit importiertem Weizen nach Indien, hat sich jedoch in allen Teilen des Landes verbreitet. Chenopodium, Amaranthus, Sorghum, Ricinus, Prosopis, Cynodon sind andere häufige Quellen für Pollenallergien. Da verschiedene Pflanzen in verschiedenen Jahreszeiten Pollenkörner produzieren, können Pollenkalander der Atmosphäre gescannt und die allergische Reaktion auf bestimmte Pflanzen festgelegt werden.

Pollenprodukte:

Die Pollenkörner, insbesondere die von Bienen gesammelten, werden für verschiedene Zwecke wie Naturheilmittel, Kosmetika und als Nahrungsergänzungsmittel verwendet. Es wird angenommen, dass Pollenkörner reich an Nährstoffen sind (Protein 7-26%, Kohlenhydrate 24-48%, Fette 0, 9-14, 5%). Sie werden als Sirup-Tabletten verwendet, um die Gesundheit zu verbessern und die Leistung von Sportlern und Rennpferden zu verbessern.

(d) Struktur und Entwicklung des männlichen Gametophyten (Microgametogenese; Abb. 2.9):

Entwicklung vor der Bestäubung:

Pollenkorn oder Mikrospore ist die erste Zelle eines männlichen Gametophyten und repräsentiert einen unreifen männlichen Gametophyten. Die Entwicklung des männlichen Gametophyten ist frühreif, das heißt, er beginnt im Mikrosporangium oder im Pollensack. Bei der ersten Bildung des Mikrosporens oder des jungen Pollenkorns ist ein zentral angeordneter Kern in dichtem Cytoplasma eingebettet, das von einer Plasmamembran bedeckt ist. Sie wächst mit dem Zufluss von Nährstoffen an Größe. Vakuolen entwickeln sich und bewirken ein schnelles Wachstum des Pollenkorns.

Die Vakuolen drücken den Kern des Pollenkorns in Wandnähe zu einer Seite. Der Protoplasten teilt sich dann mitotisch, um zwei ungleiche Zellen zu bilden - kleine generative Zellen und große Röhrchen oder vegetative Zellen. Um die generative Zelle bildet sich eine Calloseschicht, die die Zelle von der Pollenkornwand trennt. Später löst sich Callose auf und die nackte generative Zelle kommt frei im Zytoplasma der Röhrchenzelle zu liegen.

Die Röhrchenzelle besitzt ein vakuolatisiertes Zytoplasma, das reich an Nahrungsreserven (Stärke, Protein, Fett mit meist ungesättigten Fettsäuren) und Zellorganellen ist. Sein Kern wird groß und unregelmäßig. Die generative Zelle ist spindelförmig bis kugelförmig geformt, mit dünnem dichtem Cytoplasma, das einen hervorstehenden Kern umgibt.

Bei einigen Arten teilt sich die generative Zelle vor der Dehiszenz der Anthere und der Freisetzung der Pollenkörner in zwei nicht bewegliche männliche Gameten. Zum Zeitpunkt der Bestäubung besteht das Pollenkorn daher entweder aus zwei Zellen (Röhrenzelle + generative Zelle; in über 60% der Blütenpflanzen, meistens Dikotosen) oder aus 3 Zellen (Röhrchenzelle + zwei männliche Gameten).

Entwicklung nach der Bestäubung:

Beim Stigma absorbiert das kompatible Pollenkorn Wasser und Nährstoffe aus dem stigmatischen Sekret durch seine Keimporen. Die Röhre oder die vegetative Zelle vergrößert sich. Es kommt durch eine der Keimporen oder Keimfurchen aus dem Pollenkorn heraus und bildet einen Pollenschlauch. Der Pollenschlauch ist mit Zinken überdeckt.

Es wurde von einem italienischen Mathematiker Amici (1824) in Portulaca berichtet. Es sekretiert Pektinasen und andere hydrolytische Enzyme, um im Stil einen Durchgang zu schaffen, falls dieser fest ist. Der Pollenschlauch absorbiert Nährstoffe aus den Zellen des Stils für sein Wachstum.

Der Röhrchenkern steigt bis zur Spitze des Pollenschlauchs ab. Die generative Zelle (oder ihre Produkte) geht auch in sie über. Es teilt sich bald in zwei nicht bewegliche männliche Gameten auf, wenn es nicht bereits geteilt ist. Jeder männliche Gamete ist linienförmig bis kugelförmig. Es hat einen großen Kern, der von einer dünnen Hülle aus Zytoplasma umgeben ist. Jeder männliche Gamete wird als eine Zelle betrachtet. Der Tubenkern kann vollständig entarten.

Der Pollenschlauch ist drüsenartig, sekretorisch und saugfähig. Es hat (i) Wachstumszone an der Spitze (Cap-Block) mit dichtem aktivem Cytoplasma, das reich an Vesikeln ist, (ii) Kernzone, die Röhrchenkern und männliche Gameten enthält, (iii) Vakuolisierungszone, die reich an vakuoliertem Cytoplasma zwischen aktivem und inaktivem Cytoplasma mit einer Serie ist von Callose-Plugs, um älteres inaktives Zytoplasma abzutrennen.

Pollenschlauch trägt nicht nur männliche Gameten, sondern auch Hormone und absorbiert Nahrung aus dem Stil. Ein Pollenkorn mit Pollenschlauch, der männliche Gameten trägt, steht für einen reifen männlichen Gametophyten. Es besteht aus 3 Zellen (eine Röhrchenzelle + 2 männliche Gameten) und 3 kernhaltigen Strukturen, die durch zwei mitotische Teilungen gebildet werden.