花の構造と機能

雌の生殖器官:花托

花の雌は、一つまたは複数の子房をもつ卵巣と雄蕊、汚名から構成されています。

卵巣から、スタイルと呼ばれる管状の構造が伸び、スタイルの上部にはスティグマと呼ばれる花粉を受け入れる表面があります。

受精後、子房は種子に、卵巣は果実になります。

雄性生殖器:雄しべ

花の雄部は、一つまたは複数の雄しべで構成されています。 それぞれの雄しべは、フィラメントまたは茎にある対の葯(花粉を含む袋)から構成されています。

葯は、しばしば花の中心部に見られるオレンジ/黄色の構造です。

ある花の葯の花粉は、風や動物(特に昆虫)によって別の花の刺胞に移されます。 花には複数の花弁があり、その花弁を総称して花冠と呼びます。 花芽は萼片と呼ばれる緑色の葉のような構造で保護されている。 花冠や花弁は、昆虫にとって魅力的な模様のある鮮やかな色をしていることが多い。 また、花に香りをつけることもある。 例えば、ハニーサックルの花は派手で魅力的で、昼間は昆虫を惹きつける。 しかし、暗くなると、その色鮮やかな花はあまり役に立たず、その強烈な香りが、夜間飛行する蛾を引き寄せるのに役立つ。

昆虫受粉植物では、花の中に、甘い蜜を分泌する蜜腺があるのが普通である。 これは、昆虫が花を訪れる動機付けとなる。 蜜を吸うために、昆虫の体には花粉が付着することが多い。
花器は、花茎の中で花器が発生し、付着する場所である。 雄性配偶子と雌性配偶子があり、花は有性生殖を行います。

花粉の形成。 葯の花粉嚢の中の花粉粒の発達:

発達中の葯の断面は、4つの部屋から成っています。 これらの部屋は花粉嚢と呼ばれます(上図参照)。 各花粉嚢は大きな核を持つ細胞で満たされている。 葯が成長するにつれて、これらの細胞はそれぞれ2回の減数分裂を経て、四分子分裂を形成する。 これらの細胞は微小胞子と呼ばれる。 この微小胞子のひとつひとつが、やがて花粉粒となる。 花粉嚢は表皮と繊維層で保護されている。 繊維層の内側にはタペタムがある。 5450>

それぞれの花粉粒はエキソンと呼ばれる丈夫な保護壁に囲まれています。 これは花粉粒が過酷な環境に長期間耐えられるようにするための丈夫な覆いである。 腸もまた薄い保護膜である。

まず、それぞれの核は分裂によって2つの核に分かれる。 ひとつは管核です。 もうひとつは生成核です。 発生中の花粉粒を守るため、細胞の壁が厚くなる。 葯が熟すと、対になった花粉嚢の間の壁がなくなる。 5450>

胚嚢の発達

各卵巣には1個以上の子嚢があります。 図の上部にある緑色の構造物が子房です。 子房は2枚の壁で構成されています。 壁には微小突起と呼ばれる小さな開口部があります。 ここから花粉管が侵入する。 (後述)核は、子房の成長に必要な栄養を供給する細胞である。 胚嚢は巨大胞子とも呼ばれ、減数分裂によって4つのハプロイド細胞を形成する。 このうち3つの細胞は退化し、1つが残る。 各卵母細胞には1つの巨大胞子だけが生き残る。 これが胚嚢となる。 生き残った巨大胞子のハプロイド核は3回の有糸分裂を行う。 このとき、8個のハプロイド核が存在することになる。 膨張した巨大胞子細胞内には、6つのハプロイド細胞と2つの極性核が形成される。 この構造全体を胚嚢と呼ぶ。

成熟した胚嚢をもつ穂軸は、下図のようになります。

授粉

授粉とは葯からスティグマに花粉(雄性配偶子)が移ることをいいます。 他家受粉:花粉が他の植物のスティグマに移ること。 遺伝子のバリエーションが増え、集団が環境の変化に強くなる。

自家受粉:同じ花や同じ植物の花のスティグマに花粉を移す。 受粉媒介者がいない場合や効率が悪い場合に繁殖を保証する。

受粉には、風によるものと動物によるものがある。 昆虫はカーペルに受粉する最も一般的な動物である。

植物と昆虫の間で最も洗練された関係は、一般にハチが関与するものである。 ハチは自分のためだけでなく、子供を養うために花粉や蜜を集める。 そのため、ハチは花粉を運ぶのに特に適した適応をいくつも身につけてきた。 ハチの後肢と腹部の裏側には、花粉を入れる「バスケット」を形成する特殊な毛が並んでいる。 これにより、大量の花粉を集めて運ぶことができるのだ。 ハチはたくさんの花粉を運びながらたくさんの花を訪れ、巣に帰っていくので、理想的な受粉媒介者なのです。

多くの昆虫は花粉を食べますが、花粉を運ぶ際に、同じ種類の花の間で花粉を移動させる確率が非常に高くなります。 その際、花粉にまみれてしまう。 受粉は、花粉を食べる昆虫がより多くの花粉を求めて、同じ植物、または同じ種の別の植物の花粉受けに花粉を移すことによって起こります。 雄性配偶子と雌性配偶子は半数体(n)なので、2つが結合すると接合体は2倍体(2n)になります。

受精は、花粉粒がスティグマに着地したときに始まります。 花粉粒が発芽すると、花粉管が形成される。 管核は花粉管の成長を制御している。 花粉管は、子房から分泌される化学物質に向かって成長するため、化学屈性の一例である。 生成核は花粉管を移動する。 分裂を経て2つのハプロイド雄性配偶子核が形成される。 花粉管は微小突起を通って子房に入る。 2つの雄性配偶子核は胚嚢の中に放出される。 5450>

二重受精

胚嚢に到達した精子核は2つあるので、両方の核は雌性配偶子と融合する。 一方の精子核は卵細胞と融合して接合子(2n)を形成し、もう一方の精子核は胚嚢内の2つの極性核と融合して胚乳核(3n)を形成します(5450>

種子形成

受精卵は種子となる。 間質は精巣と呼ばれる種子の壁となる。 微小突起は閉じます。 胚乳核により、食物組織である3倍体の胚乳が形成される。 2倍体の接合体は、有糸分裂によって植物の胚に成長する。 胚は、胚乳から栄養を摂取する。 胚は発育を停止し、休眠に入る。 卵巣は種子となり、休眠中の植物胚、食物貯蔵物、そして精巣と呼ばれる保護膜を含む。

胚は、根粒(将来の根)と梅粒(将来の芽)からなる。 胚乳は何度も分裂を繰り返し、核を吸収します。

種子には2種類あります。 内胚葉性のものと非内胚葉性のものがある。 胚乳性種子では、胚乳は植物の胚の外側にあり、食料を蓄えています。 この種の種子の例としては、トウモロコシや小麦が挙げられる。 非胚乳性種子は、植物胚の子葉の中に食糧を蓄えている。

単子葉と双子葉

単子葉は種子に子葉が1つで、双子葉は子葉が2つである。 子葉は、土から発芽した幼植物が蓄える食料である。 子葉は、植物が自分で食べ物を作れるようになるまで、この蓄えを利用する。 5450>

単子葉植物:

双子葉植物:

果実形成

卵巣から果実になる。 卵巣の壁は果皮と呼ばれる果実の壁となる。 果実は発育中の種子を保護し、種子散布に重要な役割を果たす。 この過程は、種子から分泌されるオーキシンによって制御されている。 果実が形成されると、残りの花の部分は枯れて落ちる。

果実と種の散布

種の散布とは、子孫が互いに離れて、親株から散布されることである。 散布の結果、競争や過密状態が緩和され、成功する確率が高まります。

種子散布の方法:

風:風で散布される植物の種子は軽い種子である。

空気抵抗が大きいので、母植物から遠くへ運ばれる。

水上散布:

スイレンやココヤシなどの浮く果物は、水によって運ばれる。

南洋諸島のココヤシは、大陸から海流で運ばれてきた果実から育ったものである。

動物の分散:

いくつかの植物は、動物が好むジューシーな果実を持ちます。

動物は果物を食べますが、ジューシーな部分だけが消化されます。 これは親株から遠く離れた場所にあることもある。 5450>

鳥も果物を好んで食べ、その糞で種を他の場所に撒くのに役立っている。

ヤドリギには鳥にとって魅力的な粘着性の果実がある。 粘着性のある種子は鳥のくちばしにくっつきます。 そして、鳥はくちばしを木の皮にこすりつけてきれいにする。

リスはドングリなどの木の実を集め、冬の食料として埋めるが、埋めた場所を忘れることが多く、それが新しい木に育つ。

ゴボウのように種にフックがある実もある。 5450>

自己散布。 熟すとさやが破裂して種子が飛び出す植物がある。 ルパン、ゴザ、ホウキなどがこの方法で種子を散布する。 エンドウやマメ科の植物も、種子をさやの中に入れておく。 5450>

休眠

休眠とは、活動が停止している期間のことである。 細胞の活動はほとんどなく、成長もありません。 5450>

成長を抑制するオーキシン-成長阻害剤

精巣は水と酸素を通さない-精巣はいずれ分解され、種子に水と酸素が入るようになる。

胚が発芽するには、胚軸が硬すぎる。

適切な環境条件が整うまで、オーキシン(成長調整剤)がない場合がある。

発芽

胚は適切な環境条件が整えば種子から発芽する。 このとき、胚はその成長を再開します。

発芽が起こるためには、以下の条件が必要です:
水が存在しなければなりません。
温度が植物の種に適していなければならない。
休眠期間が完了していること。
種子によっては光を必要とするものと暗闇を必要とするものがある。

発芽のイベント

発芽が始まると、まず最初に小柱から精巣を通って種子に水分が吸収される。
油は脂肪酸とグリセロールに
デンプンはグルコースに
タンパク質はアミノ酸に
これらの食物は今胚に吸収されます。
グルコースとアミノ酸は細胞壁や酵素などの新しい構造を作る。
脂肪とグルコースは細胞呼吸に使われ、エネルギーを生産する。
胚が大きくなるにつれ、種子の貯蔵食が使われる。
胚軸は大きくなり、獣皮を突き破る。 8094>芽球が大きくなり、地上に出る。<8094>葉ができる。<5450> <6551><379><5450> <6551>植物によって、発芽のしかたが異なる。 子葉が地中に残る植物もあれば、地上に出てくる植物もあります。 下の図は、この2つの発芽の仕方を示しています。

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