Kukkien rakenne ja toiminnot

Naaraspuolinen lisääntymiselin: kartio

Kukan naaraspuoliset osat koostuvat munasarjasta, joka sisältää yhden tai useamman munasolun, tyveen ja stigmaan. Munasarja on kukan tyvessä.

Munasarjasta jatkuu putkimainen rakenne, jota kutsutaan tylliksi, ja tylliksen yläosassa on siitepölylle vastaanottava pinta, jota kutsutaan stigmaksi.

Stiigma voi olla monessa eri muodossa, joista useimmat on suunniteltu auttamaan siitepölyn vangitsemisessa. Tästä rakenteellisesta perusaiheesta on monia variaatioita.

Lannoituksen jälkeen munasolusta tulee siemen ja munasarjasta hedelmä.

Miehinen lisääntymiselin: hete

Kukan miehiset osat koostuvat yhdestä tai useammasta heteestä. Kukin hete koostuu parittaisista pölyttimistä (siitepölyä sisältävistä pusseista), jotka ovat säikeen tai varren päällä.

Pölyttimet ovat oranssinkeltaisia rakenteita, jotka näkyvät usein kukan keskellä.

Yksien kukkien pölyttimien siitepöly siirtyy toisen kukan stigmaan yleensä joko tuulen tai eläinten, erityisesti hyönteisten, toimesta.

Kukkien terälehdet, terälehdet, verholehdet, kimalaiset

Korkeampien kasvien lisääntymisrakenteet ovat kukkien sisällä. Kukissa on useampi kuin yksi terälehti, ja kukan terälehdistä käytetään yhteisnimitystä corolla. Kukannuppua suojaavat vihreät lehtirakenteet, joita kutsutaan verholehdiksi. Yhdessä kaikki verholehdet muodostavat kukkalehden.

Kukan terälehdet tai terälehdet ovat usein kirkkaan värisiä ja niissä on hyönteisiä houkuttelevia merkkejä. Kukat voivat olla myös tuoksuvia. Esimerkiksi kuusenkerkällä on näyttäviä, houkuttelevia kukkia, jotka houkuttelevat hyönteisiä päivällä. Pimeällä niiden värikkäästä näytöksestä ei kuitenkaan ole paljon hyötyä, ja silloin niiden huumaava tuoksu auttaa houkuttelemaan yöllä lentäviä koiperhosia.

Hyönteispölytteisissä kasveissa on yleensä myös kukan sisällä sijaitsevia nektareita, jotka erittävät sokeripitoista nektaria. Ne kannustavat hyönteisiä vierailemaan kukissa. Nektaria etsiessään hyönteiset saavat usein siitepölynjyviä kiinni kehoonsa. Nämä voivat sitten harjaantua seuraavan käydyn kukan stigmalle, ja näin kukat pölyttyvät.
Pölytysastia on varren kohta, josta kukan elimet saavat alkunsa ja johon ne kiinnittyvät.

Sukusolujen muodostuminen

Kukkakasvin sukusoluja kutsutaan sukusoluiksi. Sukusoluja on sekä urospuolisia että naaraspuolisia, joten kukka käy läpi sukupuolisen lisääntymisen.

Pölynmuodostus: Siitepölyjyvän kehittyminen siitepölypussin sisällä:

Kehittyvän siitepölyn poikkileikkauksessa näkyy neljä kammiota. Näitä kammioita kutsutaan siitepölypusseiksi (ks. ylempi kuva). Jokainen siitepölypussi on täynnä soluja, joissa on suuria tumia. Mantelin kasvaessa kukin näistä soluista käy läpi kaksi meioottista jakautumista muodostaen tetradin. Näitä soluja kutsutaan mikrosporeiksi. Jokaisesta mikrosporasta tulee lopulta siitepölyjyvä. Jokaista siitepölypussia ympäröi suojaava epidermis ja kuitukerros. Kuitukerroksen sisällä on tapetum. Tämä on ravintovarasto, josta saadaan energiaa tulevia solunjakautumia varten.

Jokaista siitepölyjyvää ympäröi sitkeä suojaseinä, jota kutsutaan eksiiniksi. Tämä on sitkeä kuori, jonka ansiosta siitepölyjyvä selviytyy ankarista olosuhteista pitkiä aikoja. Intiini on toinen ohut suojakerros.

Ensin kukin ydin jakautuu mitoosin avulla kahdeksi ytimeksi. Toinen on putken ydin. Toinen on generatiivinen ydin. Solun seinämä paksuuntuu suojaamaan kehittyvää siitepölyjyvää. Kun sipuli kypsyy, parillisten siitepölykuvioiden välinen seinämä katoaa. Siitepussit puhkeavat auki, ja kypsät siitepölyjyvät ovat valmiita leviämään.

Sikiöpussin kehitys

Kussakin munasarjassa on yksi tai useampi munasolu. Kaavion yläosassa oleva vihreä rakenne on munasolu. Integumentit ovat munasolun 2 seinämää. Seinämissä on pieni aukko, jota kutsutaan mikropyyliksi. Siitä siitepölyputki tulee sisään. (Käsitellään myöhemmin.) Nucellus on soluja, jotka tarjoavat ravintoa munasolun kasvulle. Alkion pussi, joka tunnetaan myös nimellä megaspore, jakautuu meioosin avulla muodostaen 4 haploidia solua. Kolme näistä soluista degeneroituu ja yksi jää jäljelle. Kussakin munasolussa säilyy vain yksi megaspore. Siitä tulee alkion pussi. Eloonjääneen megasporeen haploidinen ydin käy läpi kolme mitoosijakautumista. Nyt on kahdeksan haploidista ydintä. Turvonneen megaspoorisolun sisällä muodostuu kuusi haploidia solua ja kaksi polaarista ydintä. Koko rakennetta kutsutaan alkion pussiksi. Yksi munasolun mikropylvään pään lähellä olevista soluista on haploidi naaraspuolinen sukusolu (munasolu).

Karppi, jossa on kypsynyt alkionmakuupussi, näyttää alla esitetyllä tavalla:

Pölytys

Pölytys on siitepölyn (urospuolisen sukusolun) siirtymistä anterista stigmaan. Ristipölytys: siitepöly siirtyy toisen kasvin stigmaan. Lisää geneettistä vaihtelua, populaatio kestää paremmin ympäristön muutoksia.

Itsepölytys: siitepöly siirtyy saman kukan tai saman kasvin kukan stigmaan. Takaa lisääntymisen, jos pölyttäjä puuttuu tai ei ole tehokas.

Pölytys voi tapahtua tuulen tai eläinten toimesta. Hyönteiset ovat yleisimpiä eläimiä, jotka pölyttävät karpalon.

Kasvien ja hyönteisten väliset kehittyneimmät suhteet ovat yleensä sellaisia, joissa on mukana mehiläisiä. Mehiläiset keräävät siitepölyä ja nektaria paitsi itselleen myös poikastensa ruokkimiseksi. Tästä syystä mehiläiset ovat kehittäneet useita sopeutumisia, jotka tekevät niistä erityisen hyviä siitepölyn kuljettajia. Mehiläisillä on erityisiä karvoja, jotka on järjestetty niin, että ne muodostavat siitepölykoreja niiden takajaloissa ja vatsan alapuolella. Näiden mukautusten ansiosta ne pystyvät keräämään ja kuljettamaan suuria määriä siitepölyä. Mehiläiset ovat ihanteellisia pölyttäjiä, koska ne käyvät monissa kukissa kantaen paljon siitepölyä, ennen kuin ne palaavat pesäänsä. Näin ollen mahdollisuus, että mehiläinen siirtää siitepölyä saman lajin kukkien välillä, on hyvin suuri.

Monet hyönteiset syövät siitepölyä. Syödessään ne peittyvät siihen. Pölytys tapahtuu, kun siitepölyn syöttäjä siirtää siitepölyä saman kasvin tai toisen saman lajin kasvin siitepölyn vastaanottajille, kun hyönteinen etsii lisää siitepölyä syötäväksi.

Pertilisaatio

Pertilisaatio on uroksen ja naaraan sukusolujen yhdistyminen zygootiksi. Koska uros- ja naaraspuoliset sukusolut ovat haploideja (n), niiden yhdistyessä zygootti on diploidi (2n).

Fertilisaatio alkaa, kun siitepölynjyvä laskeutuu stigmaan. Siitepölyjyvä itää ja muodostaa siitepölyputken. Putken ydin ohjaa siitepölyputken kasvua. Siitepölyputki on esimerkki kemotropismista, koska se kasvaa kohti munasolun tuottamia kemikaaleja. Generatiivinen ydin kulkee siitepölyputkea pitkin. Se käy läpi mitoosin muodostaen kaksi haploidia urospuolista sukusolujen ydintä. Siitepölyputki pääsee munasoluun mikropylvään kautta. Molemmat urospuolisten sukusolujen ytimet vapautuvat alkiopussiin. Putken ydin hajoaa.

Kaksoishedelmöitys

Koska alkion pussiin on päässyt kaksi siittiöiden ydintä, molemmat ytimet fuusioituvat naaraspuolisten sukusolujen kanssa. Toinen siittiöiden ydin fuusioituu munasolun kanssa muodostaen zygootin (2n), kun taas toinen siittiöiden ydin fuusioituu alkion pussissa olevien 2 polaarisen ytimen kanssa muodostaen endospermin ytimen (3n).

Siemenenmuodostus

Lannoitetusta tulee siemen. Kokonaisista osista tulee siemenen seinämä, jota kutsutaan testa. Mikropylväs sulkeutuu. Endospermin tuma johtaa triploidisen endospermin, ravintokudoksen, muodostumiseen. Diploidinen zygootti kehittyy mitoosin avulla kasvin alkioksi. Kehittyvä alkio saa ravintonsa endospermistä. Alkio lakkaa kehittymästä ja menee lepotilaan. Munasolu muuttuu siemeneksi, joka sisältää lepotilassa olevan kasvin alkion, ravintoreservin ja testa-nimisen suojakuoren.

Salkio

Salkio muodostuu sädekehästä eli tulevasta juuresta ja luumusta eli tulevasta versosta. Endospermin solut jakautuvat moneen kertaan ja imevät tiehyeen. Tämä on alkion ravinto (lähinnä rasvat, öljyt ja tärkkelys).

Siemeniä on 2 tyyppiä. Jotkut ovat endospermisiä ja toiset taas ei-endospermisiä. Endospermisissä siemenissä ravintovarasto on endospermi, joka on kasvin alkion ulkopuolella. Esimerkkejä tämäntyyppisistä siemenistä ovat maissi ja vehnä. Ei-endospermisten siementen ravintoreservi on kasvin alkion sikiön (sikiöiden) sisällä. Tällaisia ovat härkäpavut.

Monokotit ja dikototit

Monokoteilla on siemenessä yksi koyledoni, kun taas dikototeilla on kaksi koyledonia. Kotyledonit ovat nuoren kasvin ravintovarastoja sen jälkeen, kun se on itänyt maasta. Se käyttää näitä ravintovarastoja, kunnes se kykenee valmistamaan omaa ravintoa. Yksisirkkaisilla ruoka imeytyy endospermistä, kun taas kaksisirkkaisilla ruoka varastoituu sikiöihin.

Monokotit:

Kaksisirkkaiset:

hedelmän kehittyminen

Munasolusta tulee hedelmä. Munasarjan seinämästä tulee hedelmän seinämä, jota kutsutaan perikarpiksi. Hedelmä suojaa kehittyviä siemeniä ja sillä on tärkeä rooli siementen leviämisessä. Tätä prosessia ohjaavat siementen tuottamat auxiinit. Kun hedelmä on muodostunut, muut kukan osat kuolevat ja putoavat pois.

hedelmien ja siementen leviäminen

Siementen leviäminen on jälkeläisten hajoamista toisistaan ja emokasvista poispäin. Leviämisen seurauksena menestymismahdollisuudet paranevat, kun kilpailu ja tilanahtaus vähenevät. Leviäminen mahdollistaa myös uusien sopivien elinympäristöjen kolonisoitumisen, jolloin lajin selviytymismahdollisuudet paranevat.

Siementen leviämismenetelmät:

Tuuli: Tuulen levittämien kasvien siemenet ovat kevyitä siemeniä. Niiden ilmanvastus on suuri, joten ne voivat kulkeutua kauas emokasvista.

Veden avulla leviäminen:

Veden avulla kulkeutuvat kelluvat hedelmät, kuten vesililjan ja kookospalmun hedelmät. Kookospähkinät voivat kulkea tuhansia kilometrejä merten ja valtamerten halki.

Etelämeren saarten alkuperäiset kookospalmut kasvoivat hedelmistä, jotka merivirrat kuljettivat sinne mantereelta.

Eläinten leviäminen:

Joillakin kasveilla on mehukkaita hedelmiä, joita eläimet syövät mielellään.

Eläin syö hedelmän, mutta vain mehukas osa sulatetaan.
Kivet ja siemenet kulkevat eläimen ruoansulatuskanavan läpi ja erittyvät muodostaen uusia kasveja. Tämä voi olla kaukana emokasvista. Karhunvatukan, kirsikan ja omenan siemenet leviävät tällä tavoin.

Linnut syövät myös mielellään hedelmiä, ja ne auttavat siementen leviämisessä muille alueille ulosteidensa välityksellä.

Mustikalla on tahmeat hedelmät, jotka houkuttelevat lintuja. Tahmeat siemenet tarttuvat linnun nokkaan. Sitten ne hankaavat nokkansa puhtaaksi puiden kuoresta. Tahmeat siemenet jäävät kuoreen kasvamaan uusiksi mistelikasveiksi – misteli on loiskasvi.

Oravat keräävät pähkinöitä, kuten tammenterhoja, ja hautaavat ne talviruokaa varten, mutta ne usein unohtavat, minne ne ovat ne haudanneet, ja niistä kasvaa uusia puita.

Joidenkin hedelmien, kuten takiaiskasvin, siemenissä on koukkuja. Ne tarttuvat eläinten turkkiin ja kulkeutuvat pois.

Self-Dispersal: Joillakin kasveilla on palkoja, jotka kypsyessään räjähtävät ja ampuvat siemenet ulos. Lupiinit, gorse ja luuta hajottavat siemenensä tällä tavoin. Myös herne- ja papukasvit pitävät siemenensä palkossaan. Kun siemenet ovat kypsiä ja palko on kuivunut, palko räjähtää auki ja herneet ja pavut leviävät hajalle.

Dormancy

Dormancy on toimettomuuden aika. Solujen toiminta on hyvin vähäistä eikä kasvua tapahdu. Yksi tai useampi seuraavista syistä saa aikaan lepotilan:

Kasvua estävät aksiinit- Kasvun estäjät

Testa on vettä ja happea läpäisemätön- Testa hajoaa aikanaan ja päästää vettä ja happea siemeneen.

Testa voi olla liian kova, jotta alkio voisi itää.

Auksiini (kasvun säätelijä) voi puuttua, kunnes sopivat ympäristöolosuhteet kehittyvät.

Itiöityminen

Alkio itää siemenestä, jos sopivat ympäristöolosuhteet ovat olemassa. Tämän tapahtuessa alkio jatkaa kasvuaan.

Siitä varten, että itäminen voi tapahtua, on oltava seuraavat olosuhteet:
Vettä on oltava. Tämä mahdollistaa siemenen turpoamisen ja entsyymien toiminnan.
Mullassa on oltava happea.
Lämpötilan on oltava kasvilajille sopiva. Sopiva lämpötila on yleensä 5-30 celsiusastetta lajista riippuen.
Dormantiokauden on oltava päättynyt.
Jotkut siemenet tarvitsevat valoa ja toiset pimeyttä.

Taimettumisen tapahtumat

Taimettumisen alkaessa tapahtuu ensimmäisenä se, että vesi imeytyy siemeneen mikropylvään ja testa:n läpi.

Mullassa olevat entsyymit pilkkovat nyt siemeniin varastoituneita elintarvikkeita:
Oleista tulee rasvahappoja ja glyserolia
Tärkkelyksestä tulee glukoosia
Valkuaisesta tulee aminohappoja
Nämä ravintoaineet imeytyvät nyt alkioon.
Glukoosista ja aminohapoista muodostuu uusia rakenteita, kuten soluseinät ja entsyymit.
Rasvoja ja glukoosia käytetään soluhengityksessä energian tuottamiseen.
Siemenen varastoitunut ravinto kuluu loppuun alkion kasvaessa suuremmaksi.
Radikaali kasvaa suuremmaksi ja murtautuu läpi testa:n. Siitä tulee uuden kasvin juuret.
Luomu kasvaa suuremmaksi ja nousee maanpinnan yläpuolelle.
Lehdet muodostuvat.

Itiöityminen tapahtuu eri tavoin eri kasveissa. Joissakin kasveissa sikiö jää maan alle, kun taas toisissa kasveissa sikiö nousee maanpinnan yläpuolelle. Alla olevissa kaavioissa on esitetty nämä kaksi itämistapaa.