Biologie für Majors II (Deutsch)

Wie bei Angiospermen ist auch der Lebenszyklus eines Gymnosperms durch Generationswechsel gekennzeichnet. Bei Nadelbäumen wie Kiefern ist der grüne Blattteil der Pflanze der Sporophyt, und die Zapfen enthalten die männlichen und weiblichen Gametophyten (Abbildung 1)., Die weiblichen Zapfen sind größer als die männlichen Zapfen und sind in Richtung der Spitze des Baumes positioniert; die kleinen, männlichen Zapfen befinden sich im unteren Bereich des Baumes. Da der Pollen vom Wind abgeworfen und geblasen wird, macht es diese Anordnung für einen Gymnosperm schwierig, sich selbst zu bestäuben.

Abbildung 1. Dieses Bild zeigt den Lebenszyklus eines Nadelbaums. Pollen von männlichen Zapfen explodieren in obere Äste, wo sie weibliche Zapfen befruchten. Beispiele sind von weiblichen und männlichen Zapfen gezeigt., (credit „weiblich“: Änderung der Arbeit von“Geographer „/Wikimedia Commons; credit“ männlich“: Änderung der Arbeit von Roger Griffith)

Männlicher Gametophyt

Ein männlicher Kegel hat eine Mittelachse, auf der Hochblätter, eine Art modifiziertes Blatt, angebracht sind. Die Hochblätter sind als Mikrosporophylle bekannt (Abbildung 2) und sind die Stellen, an denen sich Mikrosporen entwickeln. Die Mikrosporen entwickeln sich im Mikrosporangium. Innerhalb des Mikrosporangiums teilen sich Zellen, die als Mikrosporozyten bekannt sind, durch Meiose, um vier haploide Mikrosporen zu produzieren., Eine weitere Mitose der Mikrospore produziert zwei Kerne: den generativen Kern und den Röhrenkern. Bei der Reife wird der männliche Gametophyt (Pollen) von den männlichen Zapfen freigesetzt und vom Wind getragen, um auf dem weiblichen Kegel zu landen.

Abbildung 2. Diese Reihe von Mikrographen zeigt einen männlichen gymnosperm Gametophyt. (a) Dieser männliche Kegel, der im Querschnitt gezeigt wird, hat ungefähr 20 Mikrosporophylle, von denen jedes Hunderte von männlichen Gametophyten (Pollenkörner) produziert. (b) Pollenkörner sind in diesem einzelnen Mikrosporophyll sichtbar., (c) Dieser Mikrograph zeigt ein individuelles Pollenkorn. (kredit: Änderung der Arbeit von Robert R. Wise; Scale-bar Daten von Matt Russell)

Weiblicher Gametophyt

Der weibliche Kegel hat auch eine zentrale Achse, auf der Hochblätter, die als Megasporophylle bekannt sind (Abbildung 3), vorhanden sind. Im weiblichen Kegel sind Megaspore-Mutterzellen im Megasporangium vorhanden. Die Megaspore-Mutterzelle teilt sich durch Meiose, um vier haploide Megasporen zu produzieren., Eine der Megasporen teilt sich, um den vielzelligen weiblichen Gametophyten zu bilden, während sich die anderen teilen, um den Rest der Struktur zu bilden. Der weibliche Gametophyt ist in einer Struktur namens Archegonium enthalten.

Abbildung 3. Diese Reihe von Mikrographen zeigt eine weibliche gymnosperm gametophyte. (a) Dieser Querschnitt eines weiblichen Kegels zeigt Anteile von etwa 15 Megasporophyllen. (b) Die Eizelle kann in diesem einzelnen Megasporophyll gesehen werden. (c) Innerhalb dieser einzelnen Eizelle befinden sich die Megaspore-Mutterzelle (MMC), der Mikropyle und ein Pollenkorn., (credit: Modifikation der Arbeit von Robert R. Wise; Scale-Bar-Daten von Matt Russell)

Reproduktionsprozess

Bei der Landung auf dem weiblichen Kegel bildet die Röhrenzelle des Pollens die Pollenröhre, durch die die generative Zelle durch den Mikropylus in Richtung des weiblichen Gametophyten wandert. Es dauert ungefähr ein Jahr, bis der Pollenschlauch wächst und zum weiblichen Gametophyten wandert. Der männliche Gametophyt, der die generative Zelle enthält, spaltet sich in zwei Samenkerne auf, von denen einer mit dem Ei verschmilzt, während der andere degeneriert., Nach der Befruchtung des Eies bildet sich die diploide Zygote, die sich durch Mitose teilt, um den Embryo zu bilden. Die Schuppen der Zapfen sind während der Entwicklung des Samens geschlossen. Der Samen ist von einer Samenschale bedeckt, die vom weiblichen Sporophyten abgeleitet ist. Die Saatgutentwicklung dauert weitere ein bis zwei Jahre. Sobald der Samen bereit ist, zerstreut zu werden, öffnen sich die Hochblätter der weiblichen Zapfen, um die Ausbreitung des Samens zu ermöglichen; Es findet keine Fruchtbildung statt, da Gymnospermsamen keine Abdeckung haben.

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