ما هو الإخصاب في النباتات

الإخصاب في النباتات هو عملية اندماج الأمشاج الأنثوي (البذيرة أو البويضة) مع الأمشاج الذكرية (الحيوانات المنوية)، والبويضة والحيوانات المنوية هي أحادية العدد (مجموعة واحدة من الكروموسومات) في الطبيعة، وعندما تندمج فإنّها تخلق ثنائي الصبغيات (مجموعتان من الكروموسومات) البيضة الملقحة التي ستتطور في النهاية إلى النبات الناضج (الطور البوغي).

ما هي عملية الإخصاب

في النباتات الإخصاب هو عملية التكاثر الجنسي والتي تحدث بعد التلقيح والإنبات، ويمكن تعريف الإخصاب على أنّه اندماج الأمشاج الذكرية (حبوب اللقاح) مع الأمشاج الأنثوية (البويضة) لتكوين زيجوت ثنائي الصبغة، كما إنّها عملية فيزيائية كيميائية تحدث بعد تلقيح الكربلة، وتحدث السلسلة الكاملة لهذه العملية في البيضة الملقحة لتتحول إلى بذرة.

في عملية الإخصاب تلعب الأزهار دورًا مهمًا لأنها الهياكل التناسلية لنباتات البذرية (النباتات المزهرة)، وتحدث طريقة الإخصاب في النباتات عندما تندمج الأمشاج في ظروف أحادية الصيغة الصبغية لإنتاج زيجوت ثنائي الصبغة، وأثناء الإخصاب تنتقل الأمشاج الذكرية إلى الأعضاء التناسلية الأنثوية من خلال الملقحات (نحل العسل والطيور والخفافيش والفراشات وخنافس الزهور) وسيكون المنتج النهائي هو تكوين الجنين في البذرة.

الفروقات بين أنواع النباتات في عملية الإخصاب

هناك العديد من الأنواع المختلفة من النباتات ولكن النوعين الأكثر شيوعًا هما عاريات البذور وكاسيات البذور، ويتمثل الاختلاف الرئيسي في عملية الإخصاب بين عاريات البذور وكاسيات البذور في أنّ البويضة الموجودة في عاريات البذور لا تكون محاطة تمامًا بنسيج نبات بوغي وقت التلقيح، بينما في كاسيات البذور تكون البويضات محاطة تمامًا بنسيج نبات بوغي وقت التلقيح، وهذا النسيج البوغ هو ما يصبح ثمرة بعد إخصاب البويضة في كاسيات البذور.

1- عاريات البذور: عاريات البذور هي نباتات تنتج الأقماع، والنوع الشائع جدًا من عاريات البذور هو شجرة الصنوبر بمخاريطها الواضحة جدًا.

2- كاسيات البذور: كاسيات البذور هي نباتات مزهرة ويخضع معظمها للتخصيب المزدوج، وهذه هي النباتات التي تنتج الفاكهة عادةً وهي سمة تنفرد بها كاسيات البذور، كما إنّها أكثر أنواع النباتات شيوعًا على الكوكب والتي تعيش في جميع أنواع الموائل، ويمكن أن تكون الأزهار مثالية (تحتوي على كلٍ من الأسدية والكربلة)، أو غير كاملة (تحتوي الأزهار إما على الأسدية حيث تسمى الأزهار السداة أو الكربلة كما تسمى أزهار النجارة)، وإذا كان نوعا الأزهار غير الكاملة على نفس النبات فإنّ النبات يعتبر أحادي النوع، وإذا كان نوعا الأزهار غير الكاملة على نباتات منفصلة فإنّ النبات يعتبر ثنائي المسكن.

عملية الإخصاب في النباتات

هناك أربع خطوات أساسية لتخصيب النباتات وهي:

1- التلقيح.

2- الإنبات.

3- اختراق البويضات.

4- الإخصاب.

الخطوة الأولى التلقيح

التلقيح هو عملية نقل حبوب اللقاح من المتك إلى والميسم من الكربلة، ويمكن نقل حبوب اللقاح بعدة طرق مختلفة، وتعتمد النباتات مثل الحشائش وأشجار الصنوبر على الرياح لنقل حبوب اللقاح، كما إنّها تنتج كميات كبيرة من حبوب اللقاح وتحمل الرياح حبوب اللقاح إلى الميسم، ومن قبيل الصدفة البحتة أن تصل حبوب اللقاح إلى الميسم من الكربلة، لكن هذه الأنواع من النباتات تنتج أكبر قدر ممكن من حبوب اللقاح لزيادة فرص التلقيح الناجح.

تعتمد بعض النباتات على الماء لنقل حبوب اللقاح الخاصة بها، وعلى غرار النباتات التي تعتمد على الرياح تطلق هذه النباتات كميات كبيرة من حبوب اللقاح في الماء للسماح لها بنقل حبوب اللقاح إلى الميسم من الكربلة، وتعتمد العديد من النباتات المزهرة على الملقحات لنقل حبوب اللقاح من المتك إلى السداة، والملقحات هي حيوانات تنجذب إلى أزهار النباتات المزهرة وغالبًا للرحيق الحلو الذي تنتجه العديد من الأزهار، وعندما تأكل الحيوانات الرحيق يتم تغطيتها بحبوب اللقاح من متك الزهور، وعندما ينتقلون إلى زهرة جديدة فإنّهم ينقلون حبوب اللقاح المغطاة إلى ميسم زهرة جديدة.

يمكن أن يحدث نوعان من التلقيح مع جميع النباتات المزهرة وهما التلقيح الذاتي والتلقيح المتبادل، ويحدث التلقيح الذاتي عندما تكون حبوب اللقاح التي تصل إلى الميسم من الكربلة من نفس النبات، ويحدث التلقيح المتبادل عندما تكون حبوب اللقاح التي تصل إلى الميسم من الكربلة من نبات مختلف، وتحتوي كل حبة لقاح على خليتين من الحيوانات المنوية وهذا مهم في وقت الإخصاب.

الخطوة الثانية الإنبات

يحدث الإنبات بعد هبوط حبوب اللقاح على الميسم، وهو تكوين أنبوب حبوب اللقاح الذي يمر عبر خلايا الميسم وقلم الميسم الوصول إلى المبيض، ويعمل هذا الأنبوب كمسار لخلايا الحيوانات المنوية لتنتقل إلى البويضة.

الخطوة الثالثة اختراق البويضة

يحدث اختراق البويضة عندما يصل أنبوب حبوب اللقاح إلى المبيض ويخترق البويضة مما يخلق مسارًا كاملاً للحيوانات المنوية للانتقال من طرف الميسم إلى البويضة في البذيرة.

الخطوة الرابعة الإخصاب

إخصاب النبات هي عملية اندماج الأمشاج الأنثوي والبويضة أو البذيرة والأمشاج الذكرية التي تنتجها حبوب اللقاح في أنبوب حبوب اللقاح، وتم اكتشاف الإخصاب في النباتات المزهرة بواسطة ستراسبيرغر في عام 1884، والزهور هي الهياكل التكاثرية لكاسيات البذور، وهي تختلف بشكل كبير جسديًا ولها تنوع كبير في طرق التكاثر، وتحدث عملية الإخصاب في النباتات عندما تلتقي الأمشاج في ظروف أحادية الصيغة الصبغية لتكوين زيجوت ثنائي الصبغة، ويتم نقل الأمشاج الذكرية للزهرة إلى الأعضاء التناسلية الأنثوية من خلال الملقحات، والمنتج النهائي لهذه العملية هو تكوين الجنين في البذرة.

أنواع الإخصاب

في الأزهار تنبت حبوب حبوب اللقاح بعد تلقيح الكربلة وتنمو في قلم الميسم عن طريق إنشاء مسار لحبوب حبوب اللقاح لتنتقل إلى المبيض، ويفتح أنبوب حبوب اللقاح في البويضة من خلال البويب وينفجر في كيس الجنين، وهنا تتحد نواة الذكر مع نواة البويضة داخل البويضة مكونة زيجوت ثنائي الصبغة والذي ينتفخ لاحقًا ويتطور إلى ثمرة، ويمكن تقسيم عملية الإخصاب إلى ثلاثة أنواع ويتم تصنيفها أساسًا بناءً على دخول أنبوب حبوب اللقاح في البويضة وهي:

1- الإخصاب النقيري (porogamy): إنّه نوع شائع من الإخصاب يتم إجراؤه في جميع كاسيات البذور أو النباتات المزهرة، وفي هذا النوع من الإخصاب يدخل أنبوب حبوب اللقاح البويضة من خلال البويب.

2- الإخصاب كلازي (Chalazogamy): هنا في هذا النوع يتم إجراء هذا النوع من الإخصاب على جميع أنواع نباتات الكازوارينا، وفي هذه الحالة يدخل أنبوب حبوب اللقاح البويضة عبر أنبوب حبوب اللقاح.

3- الإخصاب الوسطي (Mesogamy): يظهر هذا النوع من الإخصاب في جميع نباتات القرعيات مثل القرع والقرع المر ونباتات القرع الأخرى، وفي هذا النوع من الإخصاب يدخل أنبوب حبوب اللقاح البويضة من خلال الجزء الأوسط منها أو من خلال تكامل البويضة.

4- الإخصاب المزدوج (Double Fertilization): الإخصاب المزدوج هو عملية إخصاب تتميز بانصهار الطور المشيجي الأنثوي مع اثنين من الأمشاج الذكورية، وفي هذه الآلية تندمج إحدى خلايا الحيوانات المنوية مع البيضة الملقحة المنتجة للبيض والأخرى تندمج مع نواتين قطبيتين لتكوين السويداء، وتخضع جميع نباتات كاسيات البذور لعملية إخصاب مزدوجة.