sự phát triển của thực vật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠMCHỨNG MINH XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA GIỚI THỰC VẬT LÀ THỂ GIAO TỬ NGÀY CÀNG TIÊU GIẢM VÀ THỂ BÀO TỬ NGÀY CÀNG PHÁT TRIỂN HV: NGUYỄN THỊ DIỄM HẰNG SN: 15/09/1990 Lớp:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

CHỨNG MINH XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA GIỚI THỰC VẬT LÀ THỂ GIAO TỬ NGÀY CÀNG TIÊU GIẢM VÀ THỂ BÀO TỬ NGÀY CÀNG PHÁT TRIỂN

HV: NGUYỄN THỊ DIỄM HẰNG SN: 15/09/1990

Lớp: Cao học Sinh k21 Môn học: Hệ thống học thực vật

Gv: PGS.TS LÊ NGỌC CÔNG

MỞ ĐẦU

Trước đây người ta cho rằng Thực vật bậc cao tiến hóa từ những Tảo có xen

kẽ thế hệ rõ ràng Đó là Tảo lục, Tảo nâu và Tảo đỏ Nhưng nhóm tảo này có nguồn gốc của thực vật ở cạn đầu tiên thì hiện nay cũng chưa có đầy đủ tài liệu chứng minh rõ ràng

Cho đến gần cuối thế kỉ XX nhiều tác giả cho rằng Tảo lục là tổ tiên của Thực vật Họ đưa ra những chứng cứ như: Tảo lục có vách tế bào bằng xenluloz, có diệp lục a,b, chất dự trữ là tinh bột, đều là đặc điểm của tất cả Thực vật Quá trình phân bào của Tảo hoàn toàn giống Thực vật Chu trình sống của Thực vật và của chi Ulva trong ngành Tảo lục đều có xen kẻ thế hệ Giao tử đực nhiều roi là đặc điểm của nhiều Tảo lục cũng gặp ở nhiều Thực vật

Mặt khác trong vài thập niên trở lại đây, các nhà thực vật học loài người Mĩ nhận thấy rằng Tảo vòng gần gũi vói Thực vật hơn cả Bằng phương pháp so sánh cấu trúc siêu hiển vi, sinh hoá học và thông tin di truyền của tế bào, các nhà nghiên cứu đã tìm ra sự giống nhau giữa Tảo vòng và Thực vật: Giống nhau về chất màu:

cả hai đều có diệp lục và β caroten Giống nhau về sinh hóa: vách tế bào đều bằn xenlulôz Giống nhau về cơ chế của quá trình phân bào Giống nhau về cấu trúc siêu hiển vi của tinh trùng Giống nhau về quan hệ di truyền: Cấu trúc phân tử của bất cứ gen nào trong nhân va các rARN của Tảo vòng đều thể hiện sự gần gũi với Thực vật bậc cao Tuy nhiên cần phải hiểu rằng: Tảo vòng hiện tại không phải

là tổ tiên của Thực vật vì chúng không có xen kẽ thế hệ

Nhiều giả thiết cho rằng Tảo vòng và Thực vật có chung nguồn gốc từ một dạng Tảo vòng cổ xưa có tên là Coleochacter: Túi noãn của tảo này không phóng noãn cầu với nước để thụ tinh, mà noãn cầu nằm lại trong túi noãn chờ tinh trùng đến thụ tinh Sau thụ tinh, hợp tử phát triển trong túi noãn thành thể đa bào lưỡng bội (đó chính là thể bào tử (2n)) Sau đó mới phân cha giảm nhiễm hình thnhà bào

tử Túi noãn chín, bào tử dược phóng thích ra ngoài phát triển thành tản mới đơn bội Như vậy là ở loài Tảo vòng cổ xưa này có xen kẽ thế hệ, nhưng thể bào tử không sống độc lập mà phát triển ngay trong túi noãn (kí sinh trên đó), sau đó mới hình thành bào tử Tính chất này hoàn toàn giống với Thực vật ở cạn đầu tiên (ngành Rêu)

Từ đó, khi chuyển lên đời sống ở cạn, các tổ tiên của Thực vật bậc cao do phụ thuộc vào điều kiện môi trường khác nhau mà phát triển ra 2 dòng tiến hóa đơn bội

và lưỡng bội khác nhau:

- Dũng thứ nhất tiến húa theo hướng hướng thể giao tử chiếm ưu thế so với

thể bào tử, cho ra Ngành Rờu, ngành này tiến húa từ cơ thể dạng tản đến dạng thõn

lỏ

- Dũng thứ hai, theo hướng thể bào tử chiếm ưu thế, hỡnh thành nờn tất cả cỏc

ngành Thực vật bậc cao khỏc và tiến húa xa hơn hướng thứ nhất, tới những dạng cú

tổ chức cao nhất như Hạt trần, Hạt kớn để tạo thành Giới thực vật phong phỳ và đa dạng ngày nay

Quyết thực vật đã có cấu tạo phức tạp dần: có thân, rễ, lá thật Lá phát triển theo hai hớng lá to (từ kiểu lá trần của Rhynia trong Quyết trần) cho ra Dơng xỉ, và hớng lá nhỏ (từ kiểu lá hình vẩy của Asteroxylon ở Quyết trần) cho ra Cỏ tháp bút Cả Rêu và Quyết thực vật đều sinh sản bằng bào tử và sự thụ tinh vẫn còn cần có

n-ớc mới thực hiện đợc Khi trên trái đất khí hậu còn nóng và rất ẩm thì Quyết thực vật phát triển mạnh, tạo thành các rừng cây gỗ lớn Nhng về sau khí hậu trở nên khô và lạnh hơn, Quyết bắt đầu bị chết hàng loạt Một số khác sống sót đã phát triển cho ra những Hạt trần đầu tiên So với Quyết thực vật, Hạt trần tiến hoá hơn: chúng đã sinh sản bằng hạt, mặc dầu hạt còn nằm trên lá noãn cha khép kín (cha

đ-ợc bảo vệ trong quả)

CHƯƠNG 1 NGÀNH RÊU - BRYOPHYTA 1.1 Đặc điểm chung

Khác với các ngành thực vật có bào tử khác, trong chu trình phát triển thể giao

tử (cây rêu thật) chiếm ưu thế, có khả năng sống độc lập và phân hóa thành thân, lá

và rẫ giả Thể bào tử hoàn toàn sống nhờ trên thể giao tử và chỉ làm chức năng sinh sản Hệ dẫn chưa có hay chỉ là rất sơ khai, các mô khác cũng rất sơ khai

Rêu có 3 cách sinh sản: sinh dưỡng, vô tính và hữu tính:

+ Sinh sản sinh dưỡng bằng chén truyền thể: chén truyền thể là 1 nhóm tế bào hình trái xoan hay hình tròn, được hình thành ở trên thân, lá hoặc rễ giả Khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ rơi xuống , nảy mầm cho ra nguyên ty, từ đó phát triển thành cây rêu trưởng thành

+ Sinh sản vô tính bằng bào tử: bào tử là tế bào có 2 lớp màng, nội chất có nhân, chất nguyên sinh, diệp lục; khi rơi vào điều kiện môi trường thuận lợi, bào tử nảy mầm cho ra nguyên ty rồi phát triển thành cây rêu

+ Sinh sản hữu tính bằng noãn giao: chu trình sống của cây rêu gồm 2 giai đoạn (thể giao tử - đơn bội và thể bào tử - lưỡng bội) xen kẽ nhau rõ ràng Trên thể giao tử của cây rêu bình thường sinh ra túi tinh và túi noãn Túi tinh hình thành các tinh trùng có 2 roi, túi noãn sinh ra noãn cầu hình chai ở đáy Nhờ nước các tinh trùng bơi đến túi noãn và kết hợp với noãn cầu tạo thành hợp tử 2n Hợp tử phát triển thành phôi, phôi nảy mầm cho ra thể bào tử Thể bào tử gồm 1 cuống có chân cắm vào thể giao tử để lấy thức ăn, trên đỉnh mang túi bào tử phình to, bên trong chứ nhiều bào tử Trước khi hình thành bào tử có sự phân bào giảm nhiễm để hình thành bào tử đơn bội (n) Bào tử chín rơi xuống đất, gặp môi trường ẩm nảymầm cho ra một số phân nhánh gọi là nguyên ty Từ nguyên ty sẽ nảy mầm mọc thành cây rêu con

Như vậy, giai đoạn lưỡng bội - thể giao tử (2n) chỉ chiếm một thời gian rất ngắn và hoàn toàn sống bám trên thể giao tử - giai đoạn đơn bội (1n)

Chu trình sống của cây rêu:

1.2 Nguồn gốc và tiến hóa

Hiện nay, nhiều tác giả cho rằng Rêu xuất phát từ Dương xỉ trần nguyên thủy

và phát triển theo hướng tăng vai trò của thể giao tử và giảm thể bào tử Từ tổ tiên của nó phát triển và phân hóa từ dạng tản thành dạng cây, cùng với sự phức tạp hóa của cơ quan sinh sản

1.3 Phân loại

Theo thống kê, ngảnh Rêu có khoảng 22.000 loài (Việt Nam có khoảng 800 loài) phân bố rộng rãi trên trái đất bao gồm 3 lớp:

- Lớp Rêu sừng – Anthoceropsida

- Lớp Rêu tản – Marchantiopsida

- Lớp Rêu thật – Bryopsida

1.4 Vai trò của Rêu

Rêu có vai trò quan trọng trong việc tạo nên thảm thực vật như: đài nguyên ở Bắc cực hay trong các quần thể thực vật trên đá Rêu thường chiếm ưu thế

Rêu có vai trò trong việc hình thành các mỏ than bùn, là nguồn nguyên liệu quan trọng ở nhiều nước

Ngoài ra, Rêu còn được sử dụng làm vật liệu băng bó vết thương thay cho bông

do nó có độ hút nước

CHƯƠNG 2 NGÀNH DƯƠNG XỈ -POLYPODIOPHYTA 2.1 Đặc điểm chung

Thể bào tử chiếm ưu thế là những cây thường gặp

Phần lớn là cây bụi và cây thảo, một số là cây gỗ và dây leo Rễ thật và lá lớn, nguyên hay xẻ thùy hoặc lông chim hoặc lá kép

Hệ thống dẫn rất đa dạng từ trụ nguyên đến trụ ống và trụ mạng Gỗ gồm quản bào vòng, xoắn, lưới và điểm

Thể giao tử là dạng tản, hình tim, có rễ giả, có diệp lục

Các túi tinh nằm ở gần gốc và các túi noãn nằm ở đỉnh, phía mặt dưới của nguyên tản

Chu trình sống gồm 2 giai đoạn xen kẽ nhau

Cơ quan sinh sản là túi bào tử Oử dạng nguyên thủy các túi bào tử tập trung ở đỉnh cành, còn đại đa số ở mặt dưới của lá Các túi bào tử được tập hợp thành các ổ túi bào tử Các ổ túi bào tử thường có áo bao bọc, ở dạng nguyên thủy là túi ổ trần Túi bào tử thường có dạng hình trứng, có cuống, có một vòng cơ để mở túi, ở dạng nguyên thủy thì không có vòng cơ

Bào tử được hình thành trong túi nhờ quá trình phân chia giảm nhiễm tạo thành các bào tử đơn bội (n), Các đại diện thấp, bào tử thường giống nhau, còn các đại diện tiến bộ bào tử khác nhau

Khi chín bào tử rơi xuống đất nảy mầm cho ra nguyên tản Trên nguyên tản, hình thành túi tinh và túi noãn Tinh trùng hình xoắn, có nhiều roi, gặp nước bơi đến kết hợp với noãn cầu trong túi noãn, tạo thành hợp tử (2n) Hợp tử phát triển thành phôi, phôi nảy mầm cho ra cây Dương xỉ con

2.2 Nguồn gốc và tiến hóa

Theo các tài liệu hiện nay coi Dương xỉ cuất phát từ Dương xỉ trần, qua các dạng tiền Dương xỉ, chúng chưa có sự khác nhau giữa thân và lá, túi bào tử to nằm

ở đỉnh cành, bào tử nhiều và giống nhau

Xu hướng tiến hóa từ dạng gỗ nhỏ, tiến hóa theo 2 hướng:

- Thân gỗ lớn

- Thân thảo rồi đến bì sinh và thủy sinh, sự phân cành từ phân đôi đến không phân cành, mạch từ trụ nguyên đến trụ mạng Từ chưa có lá đến có lá vửa rồi lá lớn Túi bào tử ở đỉnh đến mặt dưới lá, từ đơn độc đến họp thành ổ túi, từ chưa có

áo đến có áo, từ vỏ túi dày đến vỏ túi mỏng, từ không có vòng cơ đến có vòng cơ,

từ bào tử giống nhau đến khác nhau Túi tinh lớn, nhiều tinh trùng đến túi tinh bé ít tinh trùng

2.3 Phân loại

Ngành Dương xỉ là một ngành lớn, đa dạng có khoảng 300 chi, 10.700 loài, một số đã hóa thạch Ngành Dương xỉ được chia thành các lớp sau:

- Lớp Dương xỉ nước

- Lớp Dương xỉ phân nhánh (Cladoxylopsida) : đã hóa thạch

- Lớp Tiền hợp Dương xỉ (Zygoteridophosida) : đã hóa thạch

- Lớp Lưỡi rắn (Ophioglossopsida)

- Lớp Tòa sen (Marattiopsida)

- Lớp Dương xỉ (Polypodiopsida)

CHƯƠNG 3.

NGÀNH HẠT TRẦN – NGÀNH THÔNG – PINOPHYTA

3.1 Đặc điểm chung

Ngành Thông gồm những thực vật bậc cao có cơ thể phân hóa thành rễ, thân,

lá, có mạch dẫn nhựa Là nhóm thực vật có hạt đầu tiên, hạt nằm trần trên lá bào tử lớn (lá noãn) nên gọi là hạt trần Ưu thế của hạt là có thể tồn tại trong một thời gian dài để duy trì nòi giống, đó là bước nhảy vọt trong quá trình tiến hóa của thực vật Hạt xuất phát từ noãn Noãn cũng là dấu hiệu mới bao gồm phôi tâm ở giữa và

vỏ noãn được bao bọc ngoài Sau khi thụ tinh vỏ noãn phát triển thành vỏ hạt Qúa trình thụ tinh khác với ngành trước đó là hoàn toàn trong noãn nhờ vậy mà hiệu quả lớn hơn rất nhiều

Thể bào tử chiếm ưu thế, có thân rễ lá Thân có sự dày lên thứ cấp nhờ sự xuất hiện của tầng phát sinh nhưng khác với thực vật hạt kín ở chỗ là gỗ đồng nhất hơn

và đơn giản hơn, chưa có mạch điển hình (trừ ngành Dây Gắm) và mô mềm ít Quản bào là thành phần chủ yếu nhưng chưa có sợi gỗ

Thể giao tử tiêu giảm, sống trên thể bào tử (tính từ khi hình thành hạt phấn và noãn cho đến khi thụ tinh) Nguyên tản đực chỉ có hai tế bào, nguyên tản cái đa bào

Thụ tinh không phụ thuộc vào môi trường nước mà nhờ ống phấn mang các tinh tử tới noãn Sự xuất hiện ống phấn là một nhân tố mới liên quan đến việc thụ tinh tách khỏi môi trường nước

Cây gỗ to hay nhỏ, không có thân cỏ Thân thường rất phân nhánh (Pinus),

nhưng có thể gặp thân cột tân cùng bằng một bó lá trông giống như các cây thuộc

họ Dừa (cycas) Cây hạt trần sống ở vùng ôn đới lạnh hoặc vùng núi, là những thực

vật thích khí hậu khô Lá thường không rụng theo mùa Kiểu lá biến thiên: lá to,

kép hình lông chim hơi giống lá họ Dừa (Cycas), lá xòe với gân hình quạt (Ginkgo), lá hình kim 1 gân, đính ở tận cùng nhánh (Pinus), lá hình vảy bao bọc cành (Thuya) Hoa trần, đơn tính, có thể cùng gốc hay khác gốc Hoa đực là những

vảy mang túi phấ, các vảy họp l ại thành nón đực, có thể xem vảy đực tương đương với nhị Hoa cái đôi khi là noãn trần, đôi khi là những vảy mang noãn, các vảy họp lại thành nón cái Vảy cái tương đương với lá noãn của ngành Hạt kín nhưng khác

ở chỗ không khép lại hoàn toàn để tạo bầu bao bọc noãn, không có đầu nhụy Noãn thẳng và chỉ có một lớp vỏ, có thể hoàn toàn trần hoặc noãn đính trên những vảy và các vảy cái sẽ khép lại để che chở noãn sau thụ tinh

Sự thụ tinh theo hai kiểu: giao tử đực có lông bơi lội trong buồng phấn để đến túi noãn hoặc giao tử đực không có lông được dẫn đến túi noãn nhờ một ống dẫn

phấn Qủa không có thật vì quả thật do sự phát triển của bầu tạo ra Hạt có một phôi duy nhất (chỉ có một phôi phát triển), mô dự trữ là tiền nội nhũ (khác nội nhũ

do thụ tinh kép tạo ra), số lá mầm thay đổi nhưng thường từ 2 trở lên

Chùy đực mang nhiều tiểu bào tử diệp, mỗi tiểu bào tử diệp mang hai tiểu

bào tử nang (túi phấn), bên trong túi phấn có chứa nhiều mẫu bào, mỗi mẫu bào

gián phân cho ra bốn tiểu bào tử đơn bội Mỗi tiểu bào tử phát triển thành một hạt phấn hay một giao tử thực vật đực có 4 tế bào có vách phồng lên thành túi khí Khi túi phấn mở ra, chúng phóng thích hạt phấn Hạt phấn được đưa đến noãn nhờ gió,

đó là quá trình thụ phấn: Hạt phấn đến chùy qua kẻ giữa các vảy, đến mặt trên vảy

và dính vào các giọt chất nhày do noãn tiết ra Khi giọt nhày khô là hạt phấn đã vào đến noãn tâm của noãn

Bên trong noãn một đại bào tử còn sống sót bắt đầu phân chia tạo ra giao tử thực vật cái, có chứa hai hay ba noãn cơ Mỗi noãn cơ chứa một trứng Ống phấn, mọc từ hạt phấn từ từ tiêu hóa noãn tâm (nucellus, mô của giao tử thực vật cái) Trong mỗi ống phấn, một trong bốn nhân phân chia cho ra hai tinh trùng Khoảng 12 tháng, khi ống phấn đến giao tử thực vật cái, đầu nó vỡ ra và phóng thích hai giao tử đực, một đi vào noãn cơ và thụ tinh với trứng, một hoại

đi Kết quả của sự thụ tinh tạo ra hợp tử lưỡng tướng; nhân phân cắt nhiều lần có thể tạo ra đến 2.000 nhân tự do, sau đó là sự phân chia tế bào chất và phôi được thành lập Khi phôi tăng trưởng chất dinh dưỡng được cung cấp từ giao tử thực vật cái Sau thời gian tăng trưởng ngắn là thời kỳ ngũ của phôi Cùng lúc đó, vỏ dày

và cứng để hình thành vỏ hột Lúc bấy giờ noãn đã trở thành hạt H ạt thông từ

18 - 20 tháng sau khi thụ phấn được phát tán Mỗi h ạt có một cánh có nguồn gốc

từ vảy của chùy thông là phương tiện cho h ạt phát tán nhờ gió Ngay sau khi nẩy mầm, cây con có thể quang hợp được

3.2 Nguồn gốc và tiến hóa

Nguồn gốc: ngừơi ta cho rằng tổ tiên của thực vật Hạt trần là thực vật có bào

tử giống nhau Qua nghiên cứu nhận thấy, giữa Hạt trần nguyên thủy và Dương xỉ nguyên thủy có những nét giống nhau: hình dạng cây, cấu tạo lá, túi bào tử, tinh trùng có roi… Vì vậy người ta cho rằng Dương xỉ nguyên thủy là tổ tiên của thực vật Hạt trần

Tiến hóa: từ tổ tiên là Dương xỉ nguyên thủy phân hóa theo 2 hướng:

+ Hướng lá to cho ra lớp Tuế

+ Hướng lá nhỏ cho ra lớp Thông

+ Riêng lớp Dây gắm chưa rõ nguồn gốc vì có nhiều dấu hiệu gần với hạt kín

3.3 Phân loại

Ngành Thông được chia làm 6 lớp, trong đó có 2 lớp là lớp Dương xỉ hạt và lớp Á tuế gồm những loài cây hóa thạch Hiện nay còn 4 lớp thực vật Hạt trần còn sống là: Lớp Tuế, Lớp Bạch quả, Lớp Thông và Lớp Dây gắm

CHƯƠNG 4.

NGÀNH HẠT KÍN - NGÀNH NGỌC LAN (MAGNOLIOPHYTA)

4.1 Đặc điểm chung

Thực vật hạt kín là ngành thực vật có hoa Trong hoa có bộ phận sinh sản cái

là bộ nhuỵ: được cấu tạo từ một hay nhiều lá noãn hợp lại thành bầu nhuỵ, chứa noãn ở bên trong Noãn được bọc kín trong bầu nên kết quả thụ tinh cao hơn Sau khi thụ tinh: noãn phát triển thành hạt, bầu phát triển thành quả, hạt nằm trong quả gọi là hạt kín Sự xuất hiện của hoa và quả của thực vật hạt kín là đặc điểm tiến hoá, thích nghi cao độ, giúp hạt kín bảo vệ và phát tán nòi giống tốt hơn

Thực vật hạt kín những cây thành công nhất trên đất liền Chúng gồm những thực vật thủy sinh, thân cỏ, thân bụi, dây leo và những cây gỗ Thích nghi được với các mùa của vùng khí hậu lạnh Cây nhất niên (annual hay monocarpic plant), hoàn tất chu kỳ đời sống và chết đi trong một năm; cây nhị niên (biennial) trong hai năm và cây đa niên (perennial) kéo dài đời sống từ năm này sang năm khác và sinh sản hàng năm Cây đa niên có thể thân gỗ với phần trên đẩt và chồi giúp chúng tồn tại trong mùa không thuận lợi; hay những phần khí sinh chết đi và những phần nằm dưới đất như căn hành, hành, thân củ vẫn sống, giúp những loài

cỏ đa niên sống được qua mùa đông

Một số những thích nghi khác giúp thực vật hạt kín sống được ở những môi trường khác nhau như vùng nhiệt đới, sa mạc, đài nguyên Một số cây trở lại sống trong nước; một số khác như Tơ hồng mất khả năng tạo diệp lục và ký sinh trên cây khác Một nhóm khác là những cây bắt côn trùng, thích nghi với vùng đầm lầy; nơi đây môi trường hiếm khí và pH thấp nên cản trở sự phân giải hợp chất hữu

cơ, và nguồn đạm rất giới hạn cho nên cây có lá biến đổi để bắt côn trùng và tiêu hóa protein để giải phóng acid amin cung cấp cho cây

Sự đa dạng của Thực vật hạt kín cho thấy đây là nhóm thực vật tiến hóa gần đây nhất Không có dấu vết của thực vật hạt kín trước Phấn kỷ Nguồn gốc của chúng vẫn còn được tiếp tục nghiên cứu

4.2 Chu kỳ đời sống của Thực vật hạt kín

Bào tử thực vật rất đa dạng, thân gỗ, thân cỏ Cơ quan sinh sản là hoa