ما هو الإخصاب المزدوج في النباتات وأهميته

تُعرف العملية التي تتكاثر بها النباتات جنسيًا نتيجة التلقيح والإنبات باسم الإخصاب، حيث تتحد الأمشاج الذكرية (حبوب اللقاح) مع الأمشاج الأنثوية (البويضة) في عملية فيزيائية كيميائية بعد التلقيح الرسغي لإنتاج زيجوت ثنائي الصبغة، ويحدث كل شيء داخل البيضة الملقحة والتي تتحول في النهاية إلى بذرة، وتنقل الملقحات الأمشاج الذكرية إلى الأعضاء التناسلية الأنثوية أثناء العملية (الفراشات والطيور ونحل العسل والخفافيش وخنافس الزهور)، ونتيجة لذلك تنمو البذرة لتصبح جنينًا، والزهور هي الأعضاء التناسلية لكاسيات البذور وهي تتكاثر بشكل فريد من بقية النبات.

خطوات الإخصاب لدى النباتات

يمكن تقسيم الإخصاب في النباتات إلى أربع خطوات أساسية وهي:

1- التلقيح.

2- الإنبات.

3- ثقب البويضة.

4- عيملية الإخصاب.

إخصاب النباتات البذرية

أثناء عملية الإخصاب في عاريات البذور أو النباتات الحاملة للبذور تنمو البذور على جانبي الأوراق أو المقاييس وتشكل الأقماع أو تسود في نهاية السيقان القصيرة، ويتم تخزين البذور داخل المبيض.

إخصاب النباتات المزهرة

كاسيات البذور والنباتات الحاملة للأزهار –النباتات المزهرة– لها آلية إخصاب ثانية في خليتها الأساسية، ويتم إطلاق خليتين من الحيوانات المنوية من كل حبة لقاح، حيث تتحد الخلية الأولى مع البيضة الملقحة أثناء إخصاب البويضة بينما تندمج الخلية الثانية مع النواة القطبية المزدوجة لإنتاج السويداء.

عملية الإخصاب

إنّ الإخصاب هو نتيجة اندماج الأمشاج الأنثوية والذكرية، ويتطلب الاندماج أن تصل حبوب اللقاح للإناث والذكور إلى سطح الميسم، ويُعرف هذا الإجراء باسم التلقيح، ويتم نقل حبوب اللقاح إلى الميسم حيث تنبت قبل أن تمر عبر قلم الميسم وفي البويضة، وهناك نوعان من الخلايا في حبوب اللقاح أو البويغات الصغرية وهما:

1- الخلايا الأنبوبية التوليدية.

2- خلايا حبوب اللقاح.

تنتج خلية أنبوب حبوب اللقاح هذه أنبوب حبوب اللقاح الذي يمكن أن تمر من خلاله الخلايا المولدة، ولكي تنبت تحتاج أنابيب حبوب اللقاح إلى الأكسجين والماء ومجموعة متنوعة من الإشارات الكيميائية الأخرى، كما يدعم نسيج قلم الميسم نمو أنبوب حبوب اللقاح بينما ينتقل حبوب اللقاح من خلاله في طريقه إلى البويضة أو كيس الجنين، وخلال العملية بأكملها إذا لم يتمزق الخلية المولدة إلى خليتين بعد فإنّها تنقسم إلى خليتين من الحيوانات المنوية، ويساعد التركيب الكيميائي للتآزرات في كيس الجنين على اختراق حبوب اللقاح للبويضة من خلال البويب.

عندما تنبت خلية منوية واحدة من خلايا الحيوانات المنوية في خلية البويضة يتم إنشاء زيجوت ثنائي الصبغة، وتتحد النوى القطبية لخلايا الحيوانات المنوية الباقية لتكوين خلية ثلاثية الصبغيات تنتج السويداء، ويشار إلى نوبات الإخصاب المزدوج التي تحدث في كاسيات البذور أو النباتات المتفتحة باسم الإخصاب المزدوج، وبعد الانتهاء من عملية الإخصاب لا يمكن دخول المزيد من الحيوانات المنوية، وينتج كيس الجنين المخصب البذور بينما تنتج أنسجة المبيض الفاكهة التي تغلف البذور.

كما تحدث عملية الإخصاب بطريقتين هما الإخصاب المتبادل والذاتي، ويعد (Allogamy) هو الإخصاب المتبادل للأمشاج من نوعين مختلفين وهما ذكور وإناث، ويحدث التزاوج الذاتي أو التخصيب الذاتي عندما تتحد أمشاجان من شخص واحد، والنباتات والديدان المفلطحة على سبيل المثال هي أمثلة على الخنثى.

أنواع الإخصاب

بناءً على كيفية وصول أنابيب حبوب اللقاح إلى البويضة أو كيس الجنين هناك ثلاثة أنواع أساسية من الإخصاب وهي:

1- الإخصاب النقيري.

2- الإخصاب كلازي.

3- الإخصاب الوسطي.

4- الإخصاب المزدوج.

الإخصاب مزدوج

ويحدث الإخصاب المزدوج عندما تتحد الأمشاج الأنثوية مع اثنين من الأمشاج الذكورية، وتتكون السويداء عندما تندمج إحدى خلايا الحيوانات المنوية مع البيضة الملقحة وتندمج خلية الحيوانات المنوية الأخرى مع النواتين، ويتم إجراء علاج الإخصاب المزدوج على نبات كاسيات البذور بالكامل، وفي النباتات المزهرة أو كاسيات البذور يتم التكاثر عن طريق الإخصاب حيث بتعبير أدق مضاعفة الإخصاب.

يعرف الإخصاب المزدوج بعملية معقدة تتضمن اندماج الطور المشيجي الأنثوي مع اثنين من الأمشاج الذكورية، ويعد هذا النوع من الإخصاب السمة الرئيسية للنباتات المزهرة، وفي هذه الظواهر تتحد أنثى مشيج واحد مع اثنين من الأمشاج الذكورية، وتقوم إحدى الأمشاج الذكرية بتخصيب البويضة مما يؤدي إلى تكوين البيضة الملقحة والأخرى تتحد مع نواتين قطبيتين لتكوين السويداء، كما يوفر الإخصاب المزدوج حافزًا للنبات مما يؤدي إلى نمو المبيض للفاكهة وتطور البويضات في البذرة، وعندما تندمج الأمشاج أحادية الصيغة الصبغية والأنثى الأمشاج تتم استعادة الحالة ثنائية الصبغيات للنبات.

عملية الإخصاب المزدوج

الإخصاب المزدوج في كاسيات البذور

كاسيات البذور هي نباتات حاملة للأزهار وهي المجموعة الأكثر تنوعًا من النباتات الأرضية، وتشكل الأزهار الجزء التناسلي من كاسيات البذور بأعضاء تناسلية منفصلة للذكور والإناث، ويحتوي كل منها على الأمشاج أي الحيوانات المنوية وخلايا البويضة على التوالي، ويساعد التلقيح حبوب اللقاح على الوصول إلى الميسم عن طريق قلم الميسم، فتدخل خليتا الحيوانات المنوية إلى خلية البويضة المتآزرة وهذا ينتقل إلى الإخصاب.

في كاسيات البذور ينتج عن الإخصاب بنيتان هما الزيجوت والسويداء ومن هنا جاء اسم الإخصاب المزدوج، والإخصاب المزدوج هو عملية معقدة حيث من بين خليتين من الحيوانات المنوية واحدة تندمج مع خلية البويضة والأخرى تندمج مع نواتين قطبيتين مما ينتج عنه زيجوت ثنائي الصبغة (2n) وثلاثي الصبغيات (3n) نواة سويداء أولية (PEN – primary endosperm nucleus) على التوالي، ونظرًا لأنّ السويداء هو نتاج اندماج ثلاث نوى أحادية العدد فإنّه يطلق عليه الانصهار الثلاثي، وفي النهاية تتطور نواة السويداء الأولية إلى خلية السويداء الأولية (PEC) ثم إلى السويداء، وتصبح البيضة الملقحة جنينًا بعد العديد من الانقسامات الخلوية.

تطور الجنين في كاسيات البذور

بمجرد اكتمال الإخصاب يبدأ التطور الجنيني ولا يمكن دخول المزيد من الحيوانات المنوية إلى المبيض، وتتطور البويضة الملقحة إلى بذرة وتطور أنسجة المبيض ثمارًا سمينًا تحيط بالبذرة، وبعد الإخصاب تنقسم البيضة الملقحة إلى الخلية الطرفية العلوية والخلية القاعدية السفلية، وتتطور الخلية القاعدية إلى مادة معلقة مما يساعد في نقل العناصر الغذائية إلى الجنين النامي، وتتطور الخلية الطرفية إلى مؤيدة للجنين، وفيما يلي المراحل المختلفة التي ينطوي عليها تطور الجنين:

1- في المرحلة الأولى من التطور تنقسم الخلية الطرفية لتشكل جنينًا كرويًا، وتنقسم الخلية القاعدية أيضًا إلى معلقة.

2- يكتسب الجنين النامي شكل قلب بسبب وجود الفلقات.

3- يزدحم الجنين المتنامي ويبدأ في الانحناء.

4- يملأ الجنين البذرة بالكامل.

أهمية الإخصاب المزدوج

أهمية الإخصاب المزدوج هي كما يلي:

1- يتم الحصول على منتجين نتيجة الإخصاب المزدوج.

2- هناك فرص لتعدد الأجنة والنبات لديه فرص أفضل للبقاء على قيد الحياة.

3- يؤدي الإخصاب المزدوج إلى ظهور السويداء التي توفر الغذاء للجنين النامي.

4- يزيد من صلاحية بذور كاسيات البذور.

5- يستخدم كل من الأمشاج الذكرية التي تنتجها حبوب اللقاح.