Back to chapter

34.3:

نباتات وعائية خالية من البذور

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Seedless Vascular Plants

Languages

Share

هنالك ثلاث تجمعات رئيسية تغطي حياة النبات على الأرض-النباتات غير الوعائية. النباتات الوعائية اللابذرية. والنباتات البذرية.النباتات الوعائية اللابذرية كانت الأولى في تطوير أ<هزة وعائية متخصصة وتكييف ساعدها لتصبح أول النباتات الطويلة على الأرض. تمثل النباتات الوعائية اللابذرية. من قبل النباتات الذئبية والنباتات السرخاسنية تشمل النباتات الذئبية الحزازات الذئبية والكفعاويات والإسويط.والأهم من ذلك أن أي من النباتات الذئبية ليس من الطحالب الحقيقية،والتي تعد نباتات لا وعائية. تشمل السرخسانيات النباتات السرخاسنية،والصنوبريات وسرخاسنية الصيد وأقاربها. مثل جميع النباتات،تعرض النباتات الوعائية اللابذرية تناوب الأجيال في دورة حياتها كما هو مبين هنا باستخدام نبتة السرخسانية كمثال.وهذا يعنني أنها تنفق جزءاًمن دورة حياتها كأمشاج أحادية والجزء الآخر كنباتات بوغية ثنائية. مثل النباتات اللاوعائية،النباتات الوعائية اللابذرية تتكاثر باستخدام الأبواغ بدل البذور. الأبواغ أحادية وهي منشرة عن طريق الهياكل تسمى الجسم،تتجمع على الجانب السفلي للأوراق.تحتوي الأجسام نفسها على كثير من الأكياس البوغية وعند النضوج،تفتح هذه الأكياس البوغية وتنشر الأبواغ الأحادية. ومن ثم تنمو الأبواغ عن طريق الانقسام الفتيلي لتشكّل الأمشاج الأحادية. في مرحلة الأمشاج،والذي هو صغير جداًوتوجد على سطح التربة أو تحتها مباشرة.الجاميتات الأحادية تتشكل عن طريق الانقسام الفتيلي. الأمشاج الأحادية ثنائية الجنس وتطور هيكلين مختلفين-الانثريديا والاركيجونيا التي تنتج جاميتات بأشكال ذكرية وأنثوية على التوالي. مثل النباتات غير الوعائية،فإن جاميتات الحيوانات المنوية الذكرية يكون لها سوط ويتطلب الماء لتتحرك للجاميتات الأنثوية تتبع الجاذب الكيميائي لتجد البويضة.لأن هذه الجاميتات في أمشاج منفردة ستكون متماثلة جينياًبسبب تقاطع أصلها الأحادي،تحدث بين الأمشاج المختلفة. يمكن للسرخس منع الإخصاب الذاتي عن طريق الانثريدا الخاصة بها والأركيجونيا الناضجة في أوقات مختلفة. وأخيراًستنبت البويضة المخصبة نباتات بوغية ثنائية من الزيجوت الخاصة بالأمشاج،الذي يكمل دورة حياته.مثل النباتات البذرية،فإن النباتات الوعائية اللابذرية تمتلك دورات حياته تتسيدها النباتات البوغية. ورغم ذلك،وبعكس كل من سلالات النباتات الرئيسية،يمكن للأمشاج الأصغر أن تعيش بشكل مستقل-مما يعني أنها لا توفر تغذية للنباتات البوغية. تتطلبها من النباتات البوغية.ويمكن القول بأن الميزة الرئيسية للنباتات الوعائية اللابذرية هو شبكتها الخاصة للنسيج الوعائي،شبيهت بتلك التي في النباتات البذرية. سمح هذا التكيف لها بنقل الماء والمواد الغذائية والمواد العضوية الأخرى ولتحقيق حجم أكبر-والذي يميزها من أقاربها النباتات غير الوعائية.

34.3:

نباتات وعائية خالية من البذور

كانت النباتات الوعائية بدون بذور أول نباتات طويلة على الأرض

اليوم ، يتم تمثيل النباتات الوعائية الخالية من البذور بالنباتات الأحادية والنباتات اللايكوفيتية. السرخس _ و هو النبات الوعائي بدون بذور الأكثر شيوعاً _ هي مونيلوفايتس. السرخس الخفقي (وأقاربهم) وذيل الحصان هي أيضاً نباتات أحادية. تشمل لايكوفايتس طحالب النادي ، و سبيكموس ، و كويلورت _ وليس أي منها طحالب حقيقية.

بخلاف النباتات غير الوعائية ، تمتلك النباتات الوعائية _ بما في ذلك النباتات الوعائية الخالية من البذور _ شبكة واسعة من الأنسجة الوعائية المكونة من الخشب واللحاء. معظم النباتات الوعائية الخالية من البذور لها جذور وأوراق حقيقية. علاوة على ذلك ، فإن دورات حياة النباتات الوعائية الخالية من البذور تهيمن عليها النباتات البوغية ثنائية الصبغيات المنتجة للأبواغ ، بدلاً من الطور المشيجي.

ومع ذلك ، مثل النباتات غير الوعائية ، تتكاثر النباتات الوعائية الخالية من البذور باستخدام الأبواغ بدلاً من البذور. عادةً ما تكون النباتات الوعائية الخالية من البذور أكثر نجاحاً في الإنجاب في البيئات الرطبة لأن الحيوانات المنوية تتطلب غشاءً من الماء للوصول إلى البيض.

دورة حياة النباتات الوعائية الخالية من البذور

مثل الحيوانات ، تتناوب النباتات الوعائية الخالية من البذور (وغيرها من النباتات) بين الانقسام الاختزالي والتخصيب أثناء التكاثر. الانقسام الاختزالي هو عملية انقسام خلوي تنتج خلايا أحادية الصيغة الصبغية _ والتي تحتوي على مجموعة كاملة من الكروموسومات _ من خلية ثنائية الصبغيات _ والتي تحتوي على مجموعتين كاملتين من الكروموسومات. على النقيض من ذلك ، ينتج الإخصاب خلية ثنائية الصبغيات تسمى البيضة الملقحة من خلال اندماج خلايا أحادية الصيغة الصبغية تسمى الأمشاج _ الحيوانات المنوية والبويضات.

في معظم الحيوانات ، تكون المرحلة ثنائية الصيغة الصبغية فقط متعددة الخلايا ، والأمشاج هي الخلايا الفردية الوحيدة. ومع ذلك ، فإن النباتات تتناوب بين المراحل أحادية الصيغة الصبغية والمزدوجة الصيغة الصبغية التي تكون متعددة الخلايا ؛ وهذا ما يسمى بالتناوب في الأجيال. يعد تناوب الأجيال سمة من سمات جميع النباتات التي تتكاثر جنسياً ، ولكن الحجم النسبي وبروز المراحل أحادية الصيغة الصبغية و مزدوجة الصيغة الصبغية يختلفان بين النباتات.

في النباتات الوعائية الخالية من البذور (وكذلك نباتات البذور) ، تكون المرحلة ثنائية الصيغة الصبغية من دورة الحياة _ الطور البوغي _ هي السائدة. على سبيل المثال ، ما يعرفه معظم الناس على أنه سرخس هو الطور البوغي للسرخس كبير و مستقل. تنتج البوغات خلايا أحادية الصيغة الصبغية تسمى الأبواغ من خلال الانقسام الاختزالي.

يمكن أن تنبت الجراثيم وتتطور إلى الطور المشيجي _ المرحلة الفردية من دورة الحياة _ من خلال الانقسام الفتيلي. ينتج الطور المشيجي خلايا البويضات والحيوانات المنوية من خلال الانقسام (على عكس الحيوانات ، التي تنتج الأمشاج من خلال الانقسام الاختزالي). تنتج معظم النباتات الوعائية الخالية من البذور نوعاً واحداً من الأبواغ التي تؤدي إلى نشوء مشيجي ثنائي الجنس. تكون النبات المشيجي أصغر حجماً وأقل تعقيداً من الناحية الهيكلية من البوغات ، ولكنها تستطيع البناء الضوئي ولا تعتمد على البوغ في التغذية أو الحماية.

تندمج خلايا البويضات والحيوانات المنوية من خلال الإخصاب ، مما يؤدي إلى تكوين البيضة الملقحة ثنائية الصبغيات. تنقسم البيضة الملقحة من خلال الانقسام الفتيلي لتوليد الطور البوغي للسرخس المألوف المورق _ لاستمرار الدورة.

Suggested Reading

Jones, Victor A.s., and Liam Dolan. 2012. "The Evolution of Root Hairs and Rhizoids." Annals of Botany 110 (2): 205–12. [Source]

Pittermann, Jarmila, Craig Brodersen, and James E. Watkins. 2013. "The Physiological Resilience of Fern Sporophytes and Gametophytes: Advances in Water Relations Offer New Insights into an Old Lineage." Frontiers in Plant Science 4. [Source]

Sigel, Erin M., Eric Schuettpelz, Kathleen M. Pryer, and Joshua P. Der. 2018. "Overlapping Patterns of Gene Expression Between Gametophyte and Sporophyte Phases in the Fern Polypodium Amorphum (Polypodiales)." Frontiers in Plant Science 9 (September). [Source]