Смена ядерных фаз и поколений у растений различных систематических групп.

Жизненный цикл растений, особенно высокоорганизованных, достаточно сложен. Прежде всего, потому, что в нем наблюдается изменение не только внешнего вида растений, но и их внутренней клеточной организации, изменение характера размножения: бесполого на половое, и, наоборот, полового на бесполое. Это

регулярное изменение целого комплекса внешних и внутренних характеристик растений в процессе их жизни называют «сменой ядерных фаз и поколений».

«Ядерные фазы». Под ядерной фазой понимается отрезок времени в жизни растения, когда количество хромосом в каждой клетке его тела устойчиво поддерживается на одном уровне.

Если количество гомологичных хромосом в клетке двойное (2 n) – тогда их набор называется ДИПЛОИДНЫМ, если одинарное (1n) – тогда их набор называется ГАПЛОИДНЫМ.

Растение, все клетки которого содержат диплоидный набор хромосом (2n), называется диплонтом. Растение, все клетки которого содержат гаплоидный набор хромосом (1n), называется гаплонтом.

«Смена ядерных фаз» -это переход растения от существования в одной фазе (диплоидной) к существованию этого же растения в другой фазе (гаплоидной) и наоборот. Переход от диплонта к гаплонту осуществляется с помощью мейоза (редукционного деления). Переход от гаплонта к диплонту осуществляется с помощью полового процесса - через оплодотворение, т.е. через слияние женской и мужской половых клеток.

Обе фазы существования растения не могут считаться абсолютно различными, т.к. при разном количестве ядерного материала сам этот материал однотипен. Поэтому, несмотря на имеющееся различие в размерах, форме тела и форме существования растительного организма на 1n и 2n уровнях, это все считается ОДНИМ РАСТЕНИЕМ. Одним растением на разных фазах существования.

У подавляющего большинства низших водных растений (водорослей) в жизненном цикле доминирует гаплонт. У высших растений, в первую очередь у цветковых, среди которых заметную часть составляют высшие водные растения, имеет место абсолютное доминирование диплонта. Пример смены ядерных фаз на примере некоторых групп водорослей показан на рис.9.

Поддержание постоянного уровня наследственного материала в клетке во время любой из этих двух ядерных фаз осуществляется с помощью непрямого деления клеток, т.е. митоза. Это возможно потому, что при подготовке к митозу в клетке происходит предварительное удвоение числа хромосом, а затем – во время

самого митоза, возвращение к их исходному уровню (гаплоидному или диплоидному).

Рис. 9. Смена ядерных фаз у водорослей.

Поколения. Растения, в отличие от животных, могут образовывать многоклеточные организмы не только в той фазе своей жизни, когда клетки имеют двойной набор хромосом (диплоидный), но и в той её фазе, когда каждая клетка имеет одинарный набор хромосом (гаплоидный). Первые могут продуцировать споры и потому называются спорофитами, или бесполым поколением, вторые – могут продуцировать гаметы и потому называются гаметофитами,или половым поколением.

«Смена поколений»- это смена форм размножения, полового на бесполое, бесполого на половое.

Процессы смены ядерных фаз и поколений взаимосвязаны. Однако характер их соотношения в разных систематических группах различается. Общая тенденция в эволюции растений – уменьшение продолжительности гаплоидной фазы жизни и редукция гаметофитов (рис.10).

Рис.10. Схема изменений соотношения

гаметофита (n) и спорофита (2n):

1 – водоросли, 2 - мхи,

3– папоротники,

4 – голосеменные,

5 – покрытосеменные.