التكاثر الجنسي في النباتات المزهرة

تستخدم النباتات المزهرة التي تسمى أيضًا كاسيات البذور طريقة التكاثر الجنسي، والتكاثر في النباتات يدور بشكل أساسي حول الزهرة التي لديها كل من الأمشاج الذكرية والأنثوية، وتساعد جميع أجزاء الزهرة في عملية التكاثر على الرغم من أنّ بعضها عقيم، ولذلك لفهم عملية التكاثر في النباتات المزهرة نحتاج إلى إلقاء نظرة على الأجزاء المختلفة من الزهرة ووظائفها.

هيكل الزهرة

تتكون الزهرة من الأجزاء التالية:

1- الكأس: وهي الحلقة أو الدائرة الأبعد للزهرة، وهي تتألف من وحدات تسمى الكأس، وفي مرحلة البرعم يحيط الكأس بقية الزهرة، وعادة ما تظهر لونًا أخضر وفي بعض الحالات الأخرى قد تكون لونًا مثل البتلات، وتسمى هذه الحالة من الكأس بالكأس شبيه البتلي، ويمكن أن تكون الكأس إما بارزة أو غائبة.

2- البتلة: تتكون من عدة بتلات وهي الحلقة الثانية للزهرة، وهذه البتلات في بعض الأحيان عطرة، فهي ملونة ورقيقة وناعمة تساعد في عملية التلقيح لأنّها تجذب الحيوانات والحشرات.

الهيكل التناسلي للزهرة

1- السداة في الزهرة: إنّه الجزء التناسلي الذكري للزهرة ويتألف من الأسدية وهو الزهرة الثالثة، وتتكون كل سداة من جزأين هما العضو الذكري والخيوط، ويتم دعم طرف العضو الذكري بواسطة الشعيرة، وهنا يتم إنتاج حبوب اللقاح عن طريق الانقسام الاختزالي وتختفي في النهاية.

2- المتك (Anther): هذا هيكل يشبه الكيس رباعي الفصوص مسؤول عن تكوين حبوب اللقاح.

3- الخيوط: ترتبط هذه الهياكل التي تشبه الخيوط بالمُؤخر وتُبقي العضو في مكانه، والقسم المستعرض من العضو الآخر هو الكيس البوغي (microsporangia) التي تشكل كيس حبوب اللقاح، ويحتوي كيس حبوب اللقاح على حبوب اللقاح.

الكيس البوغي والتكوُّن المجهري

يتضمن التولد البويغي من الخلايا الأم ذات المسام الدقيقة عن طريق الانقسام الانتصافي:

1- المتك (هيكل العضو الذكري)

العضو الذكري هو جزء التكاثر من الأسدية، وكل متك متصل بفصين، ويتكون كل فص المتك من غرفتي حبوب لقاح تقعان بشكل طولي، ويتم تزويد التكوُّن المجهري بشكل كافٍ بعدد من حبوب اللقاح الدقيقة.

2- هيكل الكيس البوغي

تتكون الكيس البوغي من:

1- تارانتوم (Tarentum): الخلايا متعددة النوى وهذه الطبقة هي واحدة من الطبقات الأعمق من الجدار.

2- الطبقة الوسطى: تتكون من ثلاث إلى أربع طبقات من الخلايا رقيقة الجدران وتقع تحت البطانة.

3- البطانة الداخلية للعضو التناسلي الناضج (Endothecium): هذه الطبقة هي الطبقة الداخلية من البشرة.

3- تطور خلايا البطانة

بعض الخلايا تطور خلايا البطانة وهي:

1- البشرة: إنّها طبقة خارجية واقية خارجية، وتتطور خلايا البشرة في أركيثيلوبيوم (Arceuthobium) إلى سماكة ليفية وتسمى البشرة باسم البطانة الخارجية للعضو التناسلي الناضج (exothecium).

2- تكوين حبوب اللقاح: سرعان ما يصبح العضو الصغير ذو أربعة فصوص لأنّه يتكون من كتلة متجانسة من الخلايا المتنيّة التي تحاصرها البشرة، وينقسم كل جسم عضوي موجود في البداية في الخلايا تحت الجلد إلى الخلية البوغية الأولية الداخلية والخلية الجدارية الأولية الخارجية، وتنقسم كل خلية أولية من الخلايا البوغية لإنتاج الخلايا المجهرية، وتنقسم كل خلية أم ذات مسام ميكروية جزئياً لتشكيل حبوب اللقاح، والتولد الصغير (تطور الطور المشيجي الذكري) حيث يتم تطوير البويغ جزئيًا في هذه المرحلة وهي الخلية الأولى من الطور المشيجي الذكري.

يتكون جدار حبوب اللقاح من الطبقة الخارجية (exine) والطبقة الداخلية (inline)، وتتكون الطبقة الخارجية من سبوروبولين (sporopollenin) وتتكون الطبقة الداخلية من البكتوز والسليلوز.

3- تطوير ما قبل التلقيح: تبدأ الميكروسبورات في الإنبات في الموقع، وتوجد خلية إنتاجية أصغر بجوار جدار البوغ، ويتم وضع طبقة كالوز حول الخلية المنتجة ثم تذوب طبقة الكالوز، ثم يقوم العضو الذكري بإلقاء حبوب اللقاح، ويتم تمرير حبوب اللقاح التي تم إطلاقها إلى الميسم من خلال التلقيح، وحبوب اللقاح الموجودة على الميسم تمتص الماء وتتضخم في غضون بضع دقائق، ويفرز جدار أنبوب حبوب اللقاح الإنزيمات المتحللة للماء والبكتينازات الخارجية مما يخلق ممرًا للدخول، ويتم توفير الخلايا التوليدية والنباتية بواسطة أنبوب حبوب اللقاح، وتنقسم الخلية التوليدية مكونة اثنين من الأمشاج الذكرية غير المتحركة، وقد تتفكك نواة الأنبوب لعدم وجود وظيفة مهمة.

4- المدقّة: إنّه العضو التناسلي الأنثوي وآخر زهرة من الزهرة، وهي تتألف من المدقة وتحتل الموقع المركزي للمهاد، والميسم والأسلوب والمبيض هي مكونات المدقة، وينتج المبيض البويضات داخليًا، ومن خلال الانقسام الاختزالي تنتج البويضات مجموعات ضخمة تتطور بدورها إلى مشيجيات أنثوية، ونتيجة لذلك يتم إنتاج خلايا البويضات.

يمكن أن يكون المدقة أحادي الخلية حيث يتكون المدقة من مدقة واحدة وعلى سبيل المثال البازلاء والفول، ومتعدد الخلايا وهنا يتكون المدقة من أكثر من مدقة واحدة، ومتحدة الكرابل هو المدقة مع المدقة المركبة وعلى سبيل المثال نبات طماطم ونبات خيار، وسائب الكرابل إنّه المدقة مع المدقة الحرة وعلى سبيل المثال لوتس فينكا.

المدقة وتتكون كل مدقة من ثلاثة أجزاء وهي المبيض وهو عبارة عن حجرة يتم فيها تخزين البويضات (البويضات) في انتظار الإخصاب، والميسم وهي تعلق على قمة الكارب حيث تسقط حبوب اللقاح من أزهار أخرى، وقلم الميسم هو هيكل أنبوبي يربط المبيض وميسم وهي مسؤولة عن نقل حبوب اللقاح من الميسم إلى المبيض وإبقاء الميسم في مكانها.

المخاريط الأنثوية وتكوين الأبواغ

البويضة متصلة بالمشيمة بساق يسمى المعلقة-الحبل السري للنبات- وينتج الخلايا العملاقة التي تشكل الشركات العملاقة، والتكاثر الضخم هو عملية ترتيب المساحات الضخمة للخلية الأم الضخمة، وتنقسم الخلية الأم العملاقة بشكل جزئي، ويتم استخدام أحد الشركات العملاقة الثلاثة بينما يتدهور الآخرون، ويشكل العملاق الضخم الوظيفي الطور المشيجي الأنثوي.

كما أنّ التلقيح وهو عملية بيئية تقوم بها جميع النباتات المزهرة، وفي هذه العملية يتم نقل حبوب اللقاح الناضجة من العضو الآخر إلى الميسم لغرض التكاثر الجنسي في النباتات المزهرة، وهناك نوعان من التلقيح: التلقيح الذاتي وتحدث هذه العملية عندما تترسب حبوب اللقاح من العضو الآخر على وصمة الزهرة نفسها أو زهرة أخرى على نفس النبات، والتلقيح المتبادل تحدث هذه العملية عندما تنتقل حبوب اللقاح من زهرة أخرى إلى الميسم لزهرة أخرى من نباتات مختلفة من نفس النوع.

بعد التلقيح يتم نقل حبوب اللقاح إلى المبيض من خلال أنبوب حبوب اللقاح، وبعد الوصول إلى المبيض يتزاوج أحد الأمشاج الذكور مع البويضة أو الأمشاج الأنثوية (الإخصاب) وينضم الآخر مع النواة القطبية، وينتج عن اتحاد الأمشاج مع البيض إنتاج البيضة الملقحة والتي تتطور تدريجياً لتصبح جنينًا، وينتج عن الأمشاج الثاني الذي يتحد مع النواة القطبية تكوين نواة السويداء ويوفر الغذاء للجنين، ويؤدي الإخصاب في النهاية إلى تحويل البويضات إلى بذور بينما يتطور المبيض إلى ثمرة.

وظائف الزهرة

1- الوظيفة الأساسية الرئيسية للزهرة هي تكاثر الفرد والأنواع.

2- كما إنّها تعديلات النمو، فتتشكل كاسيات البذور بشكل مختلف مما يساعد في أنماط التلقيح المتنوعة.

3- النباتات المزهرة غير متجانسة، وهم أساسًا ينتجون نوعين من الجراثيم، ويتم إنتاج الخلايا الأم للأبواغ الضَّخْمَةِ داخل البويضات ويتم إنتاج الخلايا الأم للأبواغ عن طريق الانقسام الاختزالي داخل المتك.

4- توفر الأزهار تطوير أنبوب حبوب اللقاح والإنبات الأساسي لحبوب اللقاح وتشكيل الأمشاج والتخصيب، ويتم توفير جزء المبيض من الكاربيل في الفاكهة، ويتم تحويل البويضات إلى بذور بعد الإخصاب، وتتطور المشيجات أيضًا داخل الجراثيم في حالة النباتات غير المتجانسة.

5- تسمى الأزهار التي تفتقر إلى عضو تناسلي واحد أو غير كاملة، وفي المبايض يساعد التعديل المختلف في تشتت البذور والفواكه في بعض أجزاء الأزهار مثل الكأس.