HOA và SINH SẢN HỮU TÍNH

 Chu trình sống của thực vật được đặc trưng bởi sự xen kẽ của các thế hệ trong đó thế hệ đa bào đơn bội n và lưỡng bội 2n luân phiên thế hệ này sản sinh ra thế hệ kia  Cây lưỡng bội, t

Sự sinh sản ở thực vật có hoa

Học viên

Tôn Nữ Nguyệt Anh

Trương Thị Thanh Hoài

Trần Minh Sự

Giảng viên PGS.TS Lê Thị Nam Thuận

 Chu trình sống của thực vật được đặc trưng bởi sự xen kẽ của các thế hệ trong đó thế hệ đa bào đơn bội (n) và lưỡng bội (2n) luân phiên thế hệ này sản sinh ra thế hệ kia

 Cây lưỡng bội, thế hệ thể bào tử do giảm phân mà sản sinh các bào tử đơn bội Những bào tử này phân chia nguyên nhiễm sinh ra các thể giao tử đa bào đực và cái đơn bội để rồi tạo ra các giao tử (tinh tử và trứng)

 Sự thụ tinh là sự kết hợp của các giao tử, kết quả cho ra hợp tử lưỡng bội, hợp tử phân chia

nguyên nhiễm và tạo nên thể bào tử mới

 Ở thực vât hạt kín, thể bào tử là thế hệ ưu thế ở chỗ lớn hơn, rõ rệt hơn và sống lâu hơn thể giao

tư

Chu trình sống của thực vật hạt kín

SỰ KHÁC NHAU GIỮA SINH SẢN VÔ TÍNH VÀ SINH SẢN HỮU TÍNH

 Thực vật có hoa có thể sinh sản bằng nhiều hình thức

 Sự đa dạng về các hình thức sinh sản này giúp cho thực vật có hoa phân bố rộng rải và chiếm

ưu thế trên môi trường đất liền

 Trong sự sinh sản hữu tính, hạt phấn được gió hay động vật mang đi đến các bộ phận cái của hoa để được thụ tinh Hợp tử được phát triển thành phôi và được bảo vệ trong hạt

 Ngoài ra có nhiều thực vật có thể tự nhân giống lên mà không qua sự thụ phấn hay thụ tinh gọi

là sự sinh sản vô tính

Sinh sản vô tính Sinh sản hữu tính

1. Tất cả con cháu là giống hệt nhau về mặt di truyền và giống với

cha mẹ.

2. Tất cả đều có thể thích nghi như cha mẹ, nhưng không thích nghi

hơn cha mẹ.

3. Có thể định cư nhanh chóng ở một khu phân bố mới.

4. Tất cả có thể bị ảnh hưởng xấu bởi ngay cả những thay đổi rất nhỏ

trong môi trường sống.

5. Ngay cả cá nhân biệt lập có thể sinh sản (sinh sản bằng bào tử,

không cần sự kết hợp giữa giao tử đực và cái).

1. Con cái rất đa dạng về mặt di truyền.

2. Một số ít thích nghi hơn so với cha mẹ nhưng số khác thích nghi hơn.

3. Con cái không thể định cư ở một khu phân bốmới một cách nhanh chóng bởi vì không phải tất cả các thế hệ con cháu đều thích nghi với điều kiện mới đó, nhưng một số có thể định cư ở các khu phân

bố khác nhau có những đặc điểm không phù hợp cho cha mẹ.

4. Những thay đổi trong môi trường sống có thể ảnh hưởng xấu đến một số con cháu, nhưng những số khác có thể được thích nghi với điều kiện mới.

5. Cần có sự kết hợp giữa giao tử đực và giao tử cái (một cá thể độc lập không thể tự sinh sản).

 Là hình thức sinh sản mà trong đó thế hệ con cháu xuất xứ từ một cá thể cha mẹ duy nhất do sự nguyên phân của tế bào, không có sự phối hợp giữa giao tử đực và giao tử cái; do đó con cháu đồng nhất về kiểu di truyền

 Sinh sản dinh dưỡng

 Là hình thức sinh sản cơ thể con được tạo ta từ một phần của cơ quan sinh dưỡng của cơ thể mẹ.

 Hình thức: sinh sản từ thân (thân bò, thân củ, thân rễ), rễ củ, lá

 Ý nghĩa:

+ Tạo ra cơ thể con giống hệt cơ thể mẹ

+ Rút ngắn thời gian tạo cây mới

 Ở cây Thuốc bỏng (Kalanchoe), cây con nẩy chồi dọc theo bìa lá, những cây này khi chạm đất sẽ mọc thành cây mới rời rạc

 Ðôi khi từ một hệ thống rễ bất định của cây mọc ra nhiều rễ bất định và sau đó trở thành hệ thống rễ riêng biệt cho từng cây.

 Vô phối sinh

 Gặp ở cây bồ công anh và một số cây khác

 Những cây này có thể sinh ra hạt không thụ phấn hoặc thụ tinh

 Thay vì một tế bào lưỡng bội, trong noãn sinh ra phôi, noãn trưởng thành thành hạt và hạt phát tán theo gió.

 Có ưu việt của sự phát tán hạt

Hình 2 Hình 1

Hình 3

 Giâm cành

 Các cành có thể được cắt từ thân, nhánh hay từ đoạn

thân có chồi ngọn

 Nơi vết cắt sẽ mọc ra một khối tế bào không chuyên

hóa gọi là mô sẹo (callus), sau đó các rễ bất định mọc

ra từ mô sẹo này

 Một số cây có thể nhân lên từ lá thay vì thân

 Ở một số cây khác cành giâm có thể được lấy từ những

thân củ đặc biệt như ở Khoai tây

Ứng dụng sự sinh sản dinh dưỡng của thực vật trong trồng trọt

Ghép cành

 Một chồi cành hay một cành nhỏ từ một cây này có thể được ghép lên một cây khác của các loài có quan hệ họ hàng gần hay các thứ khác nhau của cùng một loài

 Ghép cây phải thực hiện lúc cây còn non

 Cây cho hệ thống rễ được gọi là gốc ghép(stock), cành hay chồi ghép được gọi là cành ghép (scion)

 Ghép có thể kết hợp được chất lượng tốt giữa cành ghép và gốc ghép

Nhân giống vô tính trong ống nghiệm

 Nuôi cấy tạo ra một cây hoàn chỉnh từ một phần nhỏ của một cây; từ một mảnh mô hay từ một tế bào Các

đối tượng nuôi cấy: đỉnh sinh trưởng, mô của cơ quan tách rời, tế bào hạt phấn…

 Trong môi trường nhân tạo với các dưỡng chất và hormon, các tế bào phân cắt tạo ra mô sẹo, từ mô sẹo

được nuôi tiếp tục với các hóa chất và các chất kích thích tăng trưởng, mô sẹo sẽ phát triển thành cây hoàn chỉnh

SINH SẢN HỮU TÍNH

 Sinh sản hữu tính là hình thức sinh sản có sự kết hợp của giao tử đực và giao tử cái tạo nên hợp tử phát triển thành cá thể mới.

 Cơ sở tế bào học: nguyên phân, giảm phân, thụ tinh

 Các thế hệ con mang đặc điểm di truyền của cả bố và mẹ, có thể xuất hiện tính trạng mới Do đó có sự đa dạng di truyền cao hơn Mặt khác vẫn duy trì được bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội của loài.

 Ý nghĩa: - Tăng khả năng thích nghi của thế hệ sau đối với môi trường sống luôn biến đổi.

- Tạo sự đa dạng di truyền cung cấp nguyên vật liệu phong phú cho chọn lọc tự nhiên và tiến hóa

 Cấu tạo hoa

Bộ nhị đực

Lá đài noãn

Đế hoa

 (A) Hầu hết hoa cấu tạo bởi 4 thành phần:

 Đài hoa bảo vệ hoa

 Cánh hoa thu hút côn trùng thụ phấn

 Nhị sản xuất phấn hoa, các tế bào tinh trùng

 Nhụy có bầu noãn sản xuất các tế bào trứng

 (B) Trong các bao phấn của nhị hoa, các tế bào trung tâm trải qua giảm phân và mỗi tế bào tạo ra bốn tế bào con được gọi là bào tử hoặc các hạt phấn

 (C) Trong các cơ quan trung tâm của hoa, lá noãn, là noãn, mỗi chỉ chứa một tế bào trải qua giảm phân; thường là ba tế bào con chết

và một sống sót trở thành đại bào tử - megaspore

Cấu tạo hoa

 (a)Hạt phấn của Cobaea, với các vỏ phấn tạo thành gờ lục giác Vô số lỗ là lỗ nảy mầm nơi ống phấn xuất hiện sau khi các phấn hoa rơi trên đầu nhụy (b) Phấn hoa của Lycium có một rãnh dài duy nhất mà từ đó các ống phấn xuất hiện (C) Phấn hoa của Macrolobium có ba rãnh nảy mầm (X 4000)

 (A) Trong lily, nhụy hoa bao gồm ba lá noãn hợp

lại với nhau Bầu noãn này đã được cắt ngang để

lộ ba khoang bầu Trong mỗi khoang hai noãn có thể nhìn thấy (X 15)

 (B) noãn được gắn liền với nhau bằng cán phôi,

trong đó có cả xylem và phloem Phần trung tâm của noãn là phôi tâm-nucellus với (thường) chỉ một nguyên đại bào tử-megasporocyte,

 (C) Độ phóng đại của một noãn Bao quanh

nucellus là vỏ noãn-integuments;

 Sự hình thành thể giao tử đực

 Sự hình thành thể giao tử cái

Sự hình thành thể giao tử

 Mỗi bao phấn có chứa bốn túi tiểu bào tử cũng được gọi là túi phấn Trong các túi tiểu bào tử có nhiều tế bào lưỡng bỗi được gọi là

nguyên tiểu bào tử hay tế bào mẹ tiểu bào

 Thể giao tử đực-microgametophyte Các tế bào lớn là tế bào sinh dưỡng, và hai tế bào nhỏ (chỉ có một có thể nhìn thấy ở đây) là những tế bào tinh trùng phát sinh bằng cách phân chia của tế bào sinh dục

 Một tế bào trong túi đại bào tử của mỗi một

noãn là nguyên đại bào tử lớn lên và tiến hành giảm phân tạo nên bốn đại bào tử

đơn bội

 Ba trong bốn đại bào tử thoái hóa, chỉ còn một đại bào tử, trở nên rất lớn bằng cách hấp thu nguyên sinh chất của ba tế bào kia

 Đại bào tử tiếp tục sinh trưởng và nhân của

nó phân chia nguyên nhiễm 3 lần; không

có phân bào, tạo nên một tế bào lớn với 8 nhân đơn bội Các màng phân chia khối đó

ra thành các thể giao tử cái đa bào-túi phôi.

Sự hình thành thể giao tử cái

 Ba trong số các tế bào trong túi phôi gần với lỗ

noãn là tế bào trứng và hai tế bào được gọi là

trợ bào Các trợ bào nằm hai bên tế bào trứng

và giúp thu hút và hướng dẫn ống phấn đi tới túi phôi

 Ở phía đầu đối diện của túi phôi là ba tế bào đối

cực không rõ chức năng

 Hai nhân còn lại được gọi là nhân cực không

phân thành các tế bào riêng biệt mà thay vì sẻ chia tế bào chất trung tâm lớn của túi phôi Noãn gồm túi phôi và hai vỏ noãn bao quanh cuối cùng biến đổi thành hạt.

Sự thụ phấn

 Là giai đoạn đầu của quá trính sinh sản ở thực vật có hoa, là quá trính tiếp xúc giữa hạt phấn (là bộ phân sinh ra giao tử đực) và nhụy (là bộ phận chứa giao tử cái) thì hoa mới thực hiện được chức năng sinh sản của mình Sự thụ phấn có thể thực hiện theo 2 cách:

- Sự tự thụ phấn

Lá quá trình hạt phấn rơi vào núm nhụy của cùng một hoa Sự thụ phấn đựơc thực hiện dễ dàng ở hoa lưỡng tính, khi nhị và nhụy cùng chín cùng một lúc, sự tự thụ phấn xảy ra bắt buộc đối với hoa lưỡng tính

 Thụ phấn chéo: sự chuyển hạt phấn từ nhị của một hoa đến nhuỵ của một hoa khác trên cùng một cây hoặc trên cây khác

 Hạt phấn được chuyển bằng các tác nhân khác nhau: như gió (thụ phấn nhờ gió), như sâu bọ (thụ phấn nhờ côn trùng), như nước (thụ phấn nhờ nước), như người (thụ phấn nhờ người),…

- Thụ phấn chéo

 Thời gian trưởng thành của nhị và vòi nhụy không giống nhau

 Tự thụ tinh trong hoa có cả nhị và nhụy được ngăn cản nếu bao phấn và vòi nhụy trưởng thành tại thời điểm khác nhau

 Ở nhiều loài, bao phấn phóng thích phấn hoa trong khi các mô của vòi nhụy chưa trưởng thành

và không tiếp nhận phấn hoa

 Các vòi nhụy có thể không kéo dài, vì vậy những hạt phấn có thể ở gần gốc của hoa trong khi bao phấn đang ở trên cao, cao bằng sợi dài Khi đầu nhụy và vòi nhụy trưởng thành có thể không có phấn hoa còn lại trong hoa nên không thụ phấn được

Cơ chế tiến hóa của hoa làm tăng khả năng thụ phấn chéo

 Các nhị hoa xương rồng này là trưởng thành và phát tán hạt phấn, nhưng là đầu nhụy(màu xanh) không tiếp nhân Sau đó, các nhị hoa héo và đầu nhụy Mở, sẵn sàng tiếp nhận phấn hoa

từ một bông hoa khác nhau

 Đầu nhụy và phấn hoa không tương thích

 Ở nhiều loài, đặc biệt là nhiều loài cây trồng quan trọng, tự thụ phấn được ức chế bởi những rào cản tương thích, phản ứng hóa học giữa các hạt phấn hoa và nhụy ngăn chặn sự tăng trưởng phấn hoa

 Trong một hệ thống không tương thích, khi một ống phấn phát triển, đầu nhụy và vòi nhụy kiểm tra các protein tren bề mặt của ống;

 Nếu một trong những protein được sản xuất bởi một gen đúng với gen không tương thích, đầu nhụy và vòi nhụy cách chặn bất kỳ sự tăng trưởng hơn nữa của ống phấn

 Hạt phấn hoa này đã bắt đầu phát triển trên một đầu nhụy không tương thích, nhưng đầu nhụy

đã chặn nó

 Hoa thường có mật ngọt, màu sắc sặc sỡ và mùi hương để thu hút côn trùng, do đó tăng cường

sự thụ phấn chéo;

 Ngoài màu sắc có thể nhìn thấy, nhiều hoa có sắc tố hấp thụ ánh sáng cực tím, tạo ra các mô hình mà chỉ côn trùng có thể nhìn thấy

Hoa thụ phấn nhờ động vật

Một số loài cánh cưng đang hút mật (chính là giúp cây

thụ phấn)

Hình ảảnh mộột sộố loài đảng thụộ phấốn

 (a) Một bông hoa được nhìn thấy bằng mắt thường (B) Hoa chụp ảnh thông qua bộ lọc cho thấy mô hình của các sắc tố của nó hấp thụ ánh sáng cực tím Mặc dù chúng ta không thể nhìn thấy mô hình này, hầu hết các loài côn trùng có thể Mô hình đặc biệt như thế này, cả tia cực tím hoặc sắc tố ánh sáng nhìn thấy, chỉ đường cho loài thụ phấn đến lấy mật và xác định vị trí

để lấy phấn hoa; các dấu hiệu được gọi là hướng dẫn mật hoa (Thomas Eisner)

 Phấn hoa được phát tán nhờ gió ở nhiều loài và một vài loài phát tán nhờ nước

 Đột biến ức chế sự phân biệt các loài này các cây này giúp cây không lãng phí carbon và năng lượng trong việc hình thành các cánh hoa có chức năng

 Thông thường, cánh hoa không phát triển ở các loài thụ phấn nhờ gió.

Hoa thụ phấn nhờ gió

 Hoa nhỏ, bao hoa tiêu giảm Số lượng bao trong cụm

nhiều và số hạt phấn trong mỗi bao cũng rất nhiều, nhỏ

và nhẹ Một số có thêm túi khí.

 Bộ nhị cấu tạo thích hợp cho việc phát tán phấn như:

bao phấn lắc lư Bộ nhụy cấu tạo gồm núm nhụy loe

rộng, dài, có lông hoặc chất nhầy.

Hình: Sự phát tán hạt phấn(nhờ gió) của cây nước thần khổng lồ.

 Vào thời gian thụ phấn, hạt phấn sống điển hình chỉ gồm tế bào sinh dưỡng và tế bào sinh dục

 Sau khi hạt phất rơi xuống đầu nhụy thích hợp thì hạt phấn hấp thu nước và nảy mầm tạo nên ống phấn, ống phấn mọc ra giữa các tế bào vòi nhị để đi tới bầu

 Nhân của tế bào sinh sản phân chia nguyên nhiễm tạo nên hai tinh tử

 Được hấp dẫn bởi hóa chất tạo từ hai trợ bào ở hai bên trứng, phần đầu của ống phấn đi thẳng vào noãn qua lỗ noãn và giải phóng hai tinh tử vào gần hoặc trong thể giao tử cái (túi phôi),

Sự thụ tinh

 Khi đạt đến thể giao tử cái, một tinh tử kết hợp với trứng tạo nên hợp tử

 Tinh tử kia phối hợp với hai nhân cực tạo nên nhân tam bội (3n) ở giữa tế bào trung tâm lớn của thể giao

tử cái Tế bào lớn này sẽ hình thành nên nội nhũ là mô dự trữ chất dinh dưỡng của hạt

 Sự kết hợp của hai tế bào tinh tử với các nhân khác nhau của thể giao tử được gọi là sự thụ tinh kép Sự

thụ tinh kép đảm bảo nội nhũ chỉ phát triển trong noãn nơi trứng đã được thụ tinh, do đó ngăn ngừa cây hạt kín phung phí chất dinh dưỡng

 Nội nhũ thường phát triển trước phôi

 Sau thụ tinh kép, nhân tam bội của tế bào trung tâm noãn phân chia tạo nên “siêu tế bào” nhiều nhân đặc như sữa

Nội nhũ, khối chất lỏng này trở nên đa bào khi sự phân bào phân chia tế bào chất bởi những màng giữa các nhân

 Cuối cùng thì các tế bào “trần” này cũng tạo nên thành tế bào và nội nhũ trở nên cứng lại “nước” và cùi dừa là ví dụ

về nội nhũ nước và đặc ở quả dừa Phần trắng mịn ở hạt ngô rang nở cũng chính là nội nhũ cứng

 Hạt của hầu hết loài cây một lá mầm cũng như nhiều cây hai lá mầm, nội nhũ tích trữ chất dinh dưỡng có thể được

dùng cho cây mầm sau khi nảy mầm Ở những hạt cây hai lá mầm khác (kể cả hạt dâu tây) chất dinh dưỡng dự trữ của nội nhũ được chuyển hết vào lá mầm trước khi hạt kết thúc sự sinh trưởng, kết quả là hạt trưởng thành không có nội nhũ.

Sự phát triển của nội nhũ

 Ở nhiều loài, phát triển nội nhũ được thực hiện kèm với một số phần của tế bào chất,

do đó nội nhũ là một khối của "tế bào" nhiều nhân-multinucleate với lượng khác nhau của nguyên sinh chất và các hạt nhân

và có hình dạng bất thường

 Đây là mô thực vật duy nhất trong đó các nhân và tế bào chất không thống, có thể do nội nhũ chỉ là một mô tạm thời được tiêu thụ bởi các phôi trước hoặc ngay sau khi hạt nảy mầm

 Lần nguyên phân đầu tiên của hợp tử chia trứng đã được thụ tinh thành tế bào gốc và tế bào ngọn

 Cuối cùng tế bào ngọn hình thành nên hầu hết phôi

 Tế bào gốc tiếp tục phân chia tạo nên một dây các tế bào được gọi là dây treo, dây treo đính phôi vào cây mẹ

 Dây treo giúp chuyển chất dinh dưỡng từ cây mẹ tới phôi và ở một số loài cây thì từ nội nhũ Khi dây treo kéo dài ra thì nó đẩy phôi vào sâu trong mô dinh dưỡng và mô bảo vệ

 Tế bào ngọn phân chia một số lần và tạo nên một tiền phôi (phôi sớm) đính vào dây treo Lá mầm bắt đầu hình thành vọt lên trên tiền phôi Ở giai đoạn này cây hai lá mầm thực, có hai lá mầm hình tim, còn ở cây một lá mầm thì chỉ có một

lá mầm.

Sự phát triển của phôi