Anatomie, histologie a embryologie -...

Anatomie, histologie a embryologie

Témata:

- Vývin pohlavních buněk, samčí gametofyt

- Mikrosporogeneze

- Mikrogametogeneze

• Květní části jsou uloženy v květním lůžku

• Květní obaly:

ROZLIŠENÉ – kalich

koruna

NEROZLIŠENÉ – okvětní plátky, okvětí

• Tyčinka - ♂: nitka prašník

• Pestík - ♀: blizna

čnělka

semeník

Květ

Semenné rostliny jsou heterosporické rostliny, mají dva druhy sporangií: - Megasporangia – produkují se megaspóry – ovarium (semeník)

- Mikrosporangia – produkují se mikrospóry – anther (prašník)

Megasporangia

produkují se megaspóry

Mikrosporangia

produkují se mikrospóry

Arabidopsis flower. (A, B) An intact mature Arabidopsis flower with four types of organs, sepals (s), petals (p),

stamens (st), and the pistil (ps), an anther (a) and a filament (f). (C) A scanning electron micrograph of a flower,

with its sepals removed to show the inner organs; two petal primordia (p) are round and small; two of the four long

stamens can be easily seen with their anthers (a) having attained the characteristic lobed shape and the filaments

(f) still very short.

Vývoj samčích květných orgánů

Klíčové kroky při vývoji tyčinek a prašníků květů Arabidopsis thaliana před otevřením květu a po jeho

otevření



Klíčové kroky při vývoji tyčinek a prašníků květů Arabidopsis thaliana



http://www.botanika.upol.cz/atlasy/anatomie/index.html


Původ, struktura a histologická zonace prašníků ve vývoji. (A) Model vývoje buněčných linií, které dávají základ buněčným vrstvám v prašníku. Archesporial cells (Ar) se dělí a produkují primary parietal layer (PP) a primary sporogenous layer (Sp). Po dalším dělení se tvoří dvě sekundární parietální vrstvy, inner secondary parietal layer (ISP) a outer secondary parietal layer (OSP). OSP se dělí a diferencuje na endothecium layer (En), ISP se dělí a diferencuje na tapetum (T) a middle cell layer (M). (B) V prašníku jsou pak prítomny 4 vrstvy: outer epidermis (E; yellow), endothecium (En; green), middle cell layer (M; blue), a tapetum (T; red). Vevnitř jsou inner sporogenous cells (Sp; purple).


(A) Anther dehiscence at floral opening. Dehiscence is the terminal step in anther development that releases

mature pollen grains.

(B) Transverse sections of late anther development stages that represent key steps in the anther dehiscence

program. Endothecium expansion signifies the initial changes that occur in the cells of the anther wall and the start

of the anther dehiscence program. Septum degeneration creates a bilocular anther. Stomium breakage opens a

site in the anther wall to release the pollen grains.


Anther dehiscence. (A) Microspore release: the tapetum starts to break down, the endothecium expands, and

secondary thickening is deposited. (C) Enzymatic lysis of the stomium combined with the pressure from the

expansion of the pollen causes the septum to break to form a single locule. (E) As this pressure increases, the

stomium splits and the anther walls retract. St, stomium; S, septum.


Septum and stomium v prašníku Arabidopsis. (A) The stomium region after microspore release; bands of secondary thckening (arrows) can be observed in the endothecium. (B) The stomium region at anther dehiscence (otevírání prašníků), after septum and stomium lysis. En, endothecium; St, stomium, S, septum. Bar=50 μm.




Androecium

• Pollen sac

– Contains microsporocytes

– Each microsporocyte:

• divides by meiosis to produce four haploid microspores

• each microspore nucleus divides mitotically to form two-celled pollen grain (male gametophyte)

From the point of view of the plant life cycle, anther = male sporangium

Each of the 4 pollen tetrads = spore

Because of their small size, they are called “microspores”.

Vývin pylu:

Mikroskopogenéze – vývin mateřských buněk mikrospor (mikrosporocytů) na

mikrospory - Vyžaduje meiózu

Mikrogametogenéze – vývin mikrospór na samčí gametofyt – pylové zrna

Vyžaduje mitózu

Proces tvorby samčích spor a gamet

1. Microsporogenesis

a. Occurs in anther regions called pollen sacs (microsporangia)

b. Microspore mother cells produce microspores (immature pollen grains) via

meiosis

2. Microgametogenesis

a. Microspores differentiate into pollen grains

1) Generative cell of microspore divides forming 2 sperm cells

2) Occurs during pollen germination

b. Mature male gametophyte (germinating pollen grains) consists of 3 cells, 2

of which are nonflagellated sperm












Angiosperms: Production of Male Gametophyte

Haploid Haploid

Haploid Haploid

Meiosis in lily anther - 4 haploid daughter cells, also

called “pollen tetrads”

As anther matures, 4 microspores of

a tetrad separate from each other


Haploid nucleus of each

microspore undergoes a single

mitotic division

Pollen Grain

Mitosis

Haploid

Haploid

Haploid Haploid

The 2 resulting haploid nuclei

become encased in a thick,

resistant wall, forming a pollen

grain.

2 haploid cells of pollen

grain are called the

“generative cell” and the

“tube cell”

Pollen tube growing from a

pollen grain



Buněčný cyklus: mitóza a meióza

mitóza


mitóza

MITOSIS AND MEIOSIS

MITOSIS

•Somatic Cells

•Daughter cells identical to

parent cells

•No Genetic recombination

MEIOSIS

•Gametes or spores

•Daughter cells have half of

the chromosomes of the

parent

•Genetic recombination

•Reassortment (přetřídění)

2n=2

2n=2

2n=2

n=1


MITOSIS

MEIOSIS

Chromosome number is reduced

Meióza (redukční dělení), sporogeneze





Meiózou vznikají u rostlin haploidní spory z diploidních buněk sporogenního pletiva

Meióza probíhá ve dvou po sobě následujících mitotických děleních:

1. meióza (heterotypické dělení):

- V profázi dochází k podélnému přikládání a spojování homologických chromozomů,

vzniká tzv. bivalent.

- Chromozomy se podélně rozdělí na dvě chromatidy a vzniká čtyřchromatidový

bivalent.

- Nesesterské chromatidy homologických chromozomů se mohou překřížit a vyměnit si

úseky chromatid (crossing – over). Z těchto chromatid vznikají po rozdělení centromery

(v anafázi homeotypického dělení) rekombinované chromozomy.

- Teprve v metafázi se rozpouští jaderná membrána, mizí jadérko a diferencuje se

dělicí vřeténko. Zdvojené bivalenty se posunují do ekvatoriální roviny.

- V anafázi se homologické chromozomy od sebe oddělují a dvouchromatidové

chromozomy se po mikrotubulech dělicího vřeténka posunují k opačným pólům

buňky, kde se nakonec shromáždí úplná haploidní sada chromozomů (= redukce

počtu chromozomů).

- V telofázi vznikají dvě haploidní buňky.

2. meióza (homeotypické dělení): je v podstatě normální mitóza. Výsledkem je tetráda

haploidních jednobuněčných (později většinou dvou- nebo někalikabuněčných) spor.

Most eukaryotic

organisms have an

alternation of

haploid and diploid

generations. In

animals, the haploid

generation is one-

celled. In plants, it

usually is many

celled.

Plants

The stages of chromosome condensation in meiotic prophase

Leptotene

Zygotene

Diplotene

Pachytene

Diakinesis

Interphase I

Chromosomes duplicate to form two chromatids during S phase

Each chromosome is composed of two chromatids

A a AA

aa

Průběh meiotického buněčného dělení

Prophase I

Crossing

over occurs

Homologous chromosomes synapsed

Blue = 2 chromatids, yellow = 2 chromatids


RECOMBINATION


Chromosomes

showing the

characteristic

X-shaped

chiasma that

result from

crossing over

between

homologous

chromosomes


Recombination is a source of

genetic variability. Materials on a

chromosome are re-arranged with

respect to each other

Homolog interaction during Prophase I and meiosis recombination pathway. (a) Three critical

processes of homolog pairing, synapsis, and recombination during Prophase I during meiosis. SC

represents the synaptonemal complex; CO represents a chiasma. (b) A model for plant

recombination pathway(s).

METAPHASE I

Metaphase in Lilium regale

AA aa


METAPHASE I THE LAW OF INDEPENDENT ASSORTMENT

Segregation of homologous chromosome pair 1 is independent of

segregation of homologous pair 2

or A

a

B

b

A

a

b

B


ANAPHASE I - Homologous chromosomes separate (reduction division)

Early anaphase

Late anaphase

A A

a a


Telophase I

Interphase I

Prophase II


METAPHASE II

A A

aa


METAPHASE II -

• Spindle reforms at right

angles to the original

spindles

• Chromosomes (each

composed of 2 sister

chromatids) line up on the

metaphase plate

Anaphase I


ANAPHASE II

A

a

A

a


TELOPHASE II

A

a

A

a


This independent assortment results in mixing of chromosome

sets from the mother (black) and father (red) = reassortment


Mikrosporogeneze (vývoj mikrospory = pylového zrna)

• Ze sporogenních buněk vznikají po několika mitózách mateřské buňky mikrospor, tzv.

mikrosporocyty

• Z mikrosporocytů meiotickým redukčním dělením vznikají čtyři haploidní jádra

• V tetrádách mohou být mikrospory uspořádány různým způsobem (nejčastěji

tetraedricky, izobilaterálně, příčně, lineárně).

• Pylová zrna jsou v tetrádách spojena kalózou, u většiny rostlin však dochází k jejímu

rozrušení enzymem kalázou a k rozpadu tetrád. U některých rostlin zůstávají tetrády

pylových zrn zachovány

Mikrogametogeneze (vývoj samčích gamet = spermatických buněk v samčím

gametofytu):

- mladá mikrospora (pylové zrno) roste, vakuolizuje se, dělí se asymetrickou mitózou na

velkou vegetativní a malou generativní buňku.

- Dvoubuněčné pylové zrno (u většiny krytosemenných rostlin) je tvořeno větší

vegetativní buňkou s laločnatým jádrem a menší generativní buňkou.

- K rozdělení generativní buňky na dvě buňky spermatické dochází až v klíčící pylové

láčce.

- Pokud se generativní buňka rozdělí již v prašném pouzdru na dvě buňky spermatické

(samčí gamety) vzniká pylové zrno trojbuněčné (např. u Brassicaceae, Asteraceae,

Poaceae aj.).

- Generativní buňka je od vegetativní buňky oddělena plazmatickou membránou.

- Vegetativní buňka metabolicky zabezpečuje růst a vývoj pylového zrna při dozrávání

a má význam při výživě generativní buňky.

- Hlavní úlohou generativní buňky je přenos genetické informace.



Stavba pylového zrna

Sporoderma (stěna spory):

- sestává z vnitřní tenké pektocelulózové intiny a vnější silné exiny tvořené celulózou,

pektiny, sporopoleniny, karoteny.

- Exina je rozlišena na vnitřní nexinu a vnější sexinu.

- Pokud se v exině nacházejí dutiny oddělené sloupky (columela) jedná se o exinu

tektátní.

- Povrch exiny je u entomogamních rostlin rozmanitě skulpturovaný a lepkavý, u

anemogamních rostlin bývá hladký a nelepkavý.

Pollen grains

- Outer wall, exine, contains chemicals that interact with stigma of flower

- Aperture(s) in wall involved in pollen tube formation





Date post:	03-Oct-2019
Category:	Documents
Upload:	others
View:	5 times
Download:	0 times

Anatomie, histologie a embryologie -...

Documents