В каких семенах содержится эндосперма
В курсе ботаники изучается много разных понятий. Одно из них – эндосперм. Что это такое, какие функции в растении выполняет данная структура? На эти и другие вопросы вы найдете ответ в этой статье.
Эндосперм – это часть зародыша
Людей издавна удивляла способность крохотного семени давать начало целому организму. Оказывается, это благодаря его уникальному строению. Семя состоит из зародышевых корешка, стебелька, почки и листочка. Эти эмбриональные структуры окружены питательной соединительной тканью. Она и является эндоспермом. Снаружи семя имеет дополнительную защиту – кожуру.
Данный термин происходит из двух греческих слов “эндо” – внутри, “сперма” – семя. По сути, это запас веществ, необходимых для развития тканей зародыша.
Значение питательных веществ
Эндосперм – это ткань, которая образуется в процессе оплодотворения. По химическому составу он является совокупностью углевода крахмала, белков и растительных масел. Поэтому человек использует семена в качестве источника энергии и витаминов. Но полезные свойства они сохраняют только в сыром виде. При термической обработке происходит разрушение макромолекул органических веществ.
Так, полстакана тыквенных семечек обеспечат организм половиной дневной нормы протеинов и витаминами группы В, предотвратят формирование камней в почках и избавят от паразитов. А гранат является настоящим эликсиром молодости. Насыщая кровь антиоксидантами, он предупреждает процессы старения.
Эндосперм голосеменных
Питательная ткань растений может быть первичной и вторичной. У голосеменных эндосперм формируется еще до процесса слияния гамет – оплодотворения. Он развивается из мегаспоры, которая представляет собой материнскую клетку с гаплоидным набором хромосом. Первичный эндосперм – это ткань, формирующаяся в семяпочке. В результате его развития происходит образование женского заростка, или гаметофита.
Двойное оплодотворение растений
В семенах покрытосеменных эндосперм формируется во время оплодотворения. В ходе этого процесса принимают участие два спермия, которые находятся в пыльниках тычинки. Завязь пестика содержит одну женскую гамету и центральную зародышевую клетку. Оплодотворение происходит именно здесь. Один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя эмбрион семени. Другой же соединяется с зародышевой клеткой. Результат последнего процесса – это эндосперм. Такой тип его формирования называется вторичным. Эндосперм располагается вокруг эмбриона, согревая и питая его, создавая условия для прорастания семени.
Как формируется?
Эндосперм образуется двумя путями. В первом случае оплодотворенное ядро зародышевого мешка делится много раз. Образовавшиеся структуры располагаются вдоль его стенок. Такой тип формирования эндосперма называется ядерным. В этом случае питательная ткань семян жидкая. К примеру, кокосовое молоко.
Но у большинства покрытосеменных после ядерного деления происходит клеточное. Оно меняет агрегатное состояние питательной ткани. При этом во время каждого деления формируются клетки. Так, если собрать плоды кукурузы в период ядерного деления, она будет сочной и сладкой. Далее следует превращение простых углеводов в полисахариды. Это химическое превращение сопровождает клеточное деление.
Итак, эндосперм, который является питательным веществом зародыша семени, выполняет важнейшие функции. К ним относятся обеспечение эмбриона энергией, витаминами и микроэлементами, транспортировка растворов минеральных веществ из взрослого растения. Важна также и регуляция процесса дифференцировки клеток зародыша в органы, который происходит благодаря цитокининам эндосперма.
Источник
Эндосперм — это запасающая ткань семян цветковых и голосеменных растений, необходимая для первоначального питания зародыша. Ее строение и происхождение у этих двух отделов различно и тесно связано с особенностями репродуктивной системы. Развитие и роль эндосперма у покрытосменных растений зависит от типа строения семени.
Что такое эндосперм
Эндосперм цветковых растений представляет собой насыщенную питательными веществами гибридную триплоидную ткань, возникшую в результате двойного оплодотворения. Такая структура не имеет гомологии с женским заростком, в отличие от аналогичного образования у голосеменных растений.
К основным резервным веществам, которые имеет эндосперм, относят крахмал, жиры, белки, гемицеллюлозу и алейроновые зерна. В запасающей ткани семян злаковых и сложноцветных белок алейрон образует сплошной поверхностный слой.
Особенности формирования эндосперма у покрытосеменных
Полное понимание, что такое эндосперм, невозможно без знания особенностей репродуктивной биологии покрытосеменных растений. Триплоидная запасающая ткань развивается из диплоидной центральной клетки зародышевого мешка после ее оплодотворения одним из спермиев.
Существует 2 типа формирования эндосперма:
- нуклеарный (ядерный) — вначале происходит многочисленное деление ядер, а затем цитокенез;
- целюллярный (клеточный) — каждое удвоение генетического материала сопровождается цитокинезом.
В нуклеарном эндосперме образование клеточных перегородок происходит по направлению от периферии к центру.
Структура и функции эндосперма
Клетки эндосперма крупные и содержат множество питательных веществ. Оболочки клеток могут быть как тонкими, так и очень толстыми (роговыми). Поверхность эндосперма в большинстве случаев гладкая, однако у ряда семейств в процессе созревания семян становится морщинистой (ластоневые, пальмовые, ореховые). Этот тип запасающей ткани называют руминированным. Установлено, что в таком эндосперме скорость обмена веществ с другими частями семени выше, чем в гладком. Это происходит за счет увеличения площади контакта с окружающими тканями.
В зреющем семени эндосперм выполняет функцию переработки и передачи питательных веществ из материнского организма к зародышу. Этот период характеризуется высокой метаболической активностью, он длится весьма недолго, после чего эндосперм начинает накапливать питательные вещества, превращаясь в запасающую ткань.
Соотношение размеров эндосперма и зародыша
В процессе созревания семени эндосперм может развиваться в большей или меньшей степени, что зависит от семейства, к которому принадлежит растение. Например, у злаковых, лилейных и магнолиевых запасающая ткань занимает большую часть объема, а у яблоневых, наоборот, настолько сильно вытесняется зародышем, что сохраняется лишь в виде тонкого слоя под семенной кожурой.
Запасающая ткань некоторых растений к моменту созревания семени исчезает полностью. Это можно определить по некоторым морфологическим признакам его строения. Например, мясистость семядолей говорит о том, что такой эндосперм быстро расходуется, отдавая питательные вещества в зачатки будущих листьев растения. В данном случае именно семядоли служат основным питательным резервуаром для развития зародыша. Наиболее ярко это можно увидеть у бобовых.
Тем не менее полное отсутствие эндосперма в зрелом семени — довольно редкое явление, которое встречается только у 15% семейств цветковых растений. У остальных покрытосеменных (как двудольных, так и однодольных) эта ткань обязательно присутствует хотя бы в небольшом количестве.
Некоторые семена содержат другой тип запасающей ткани — диплоидный перисперм, который может полностью заменять эндосперм, либо присутствовать наряду с ним. Выделяют несколько типов семян по содержанию запасающих тканей.
Эндосперм у голосменных
Запасающая ткань семян растений отдела Pynophyta сильно отличается от того, что такое эндосперм покрытосеменных растений. В первую очередь, это связано с другим механизмом размножения. У голосеменных эндосперм — это по сути женский заросток, развивающийся из созревшей в нуцеллюсе мегаспоры. Клетки такого эндосперма имеют одинарный набор хромосом.
Запасающая ткань формируется в результате многократного митотического деления ядра гаплоидной мегаспоры, которые завершаются образованием межклеточных перегородок. Сначала развивается периферическая часть, а затем — центральная. После этого в эндосперме начинают формироваться архегонии, которые, претерпеваюя оплодотворение, превращаются в слабодифференцированный зародыш.
Основным запасным веществом эндосперма голосеменных является крахмал, жиры присутствуют в меньшей степени. Питательные компоненты поступают в ткань из нуцеллюса и интегумента.
Источник
Определение
Семя — многоклеточный зачаток нового растения, развивающийся после оплодотворения и содержащий зародыш.
Семя голосеменных растений
У голосеменных растений семена развиваются после оплодотворения на поверхности семенных чешуй шишек (у хвойных), либо на вегетативных органах растения (у всех голосеменных, кроме хвойных).
Семя состоит из зародыша (2n), семенной кожуры и гаплоидного (n) эндосперма, выполняющего функцию питания зародыша.
Семена сосны Строение семени сосны
Зародыш в семени гинкго имеет 2 семядоли
Наружный слой семенной кожуры (у саговниковых и гинкговых) или семенная чешуя (у тиса, подокарпуса и можжевельника) могут сильно разрастаться и приобретать яркую окраску. Это приспособление для привлечения птиц, распространяющих семена этих растений.
Семена гинкго Семена тиса Семена можжевельника
Семя покрытосеменных растений
Семя цветковых растений состоит из зародыша, эндосперма и семенной кожуры.
Зародыш — зачаток нового растения; имеет диплоидный набор хромосом (2n).
Зародыш состоит из зародышевого корешка, зародышевого стебелька и семядолей (зародышевых листьев). Из зародышевого корешка формируется главный корень.
Эндосперм — питательная ткань зародыша, имеющая триплоидный набор хромосом (3n). Эндосперм образован запасающей паренхимой, содержащей большое количество крахмала, белка или растительных жиров (в зависимости от вида растения).
В состав семени входят ферменты, осуществляющие превращение запасных питательных веществ эндосперма в легко усвояемую зародышем форму.
Семенная кожура — покровная ткань семени, защищающая его от повреждений и высыхания. Образуется из покровов семязачатка (интегумента).
В семенной кожуре в месте прикрепления семени к плоду остается рубчик. В рубчике в месте входа пыльцевой трубки в семязачаток при оплодотворении остается отверстие — пыльцевход, или микропиле. Через него в семя при прорастании поступает вода.
Строение семян однодольных и двудольных растений
Строение семян однодольных и двудольных покрытосеменных растений имеет некоторые отличия:
Зародыш однодольных имеет один зародышевый лист (семядолю); питание зародыша осуществляется за счет хорошо развитого эндосперма. Семядоля злаков и многих других однодольных растений — это сильно модифицированный лист, состоящий из щитка и колеоптиля.
Щиток — ткань в семени, которая специализируется на поглощении и хранении пищи из соседнего эндосперма.
Во время прорастания зерна за счет активизации ферментативных процессов происходит разжижение эндосперма. Наружные клетки щитка, граничащие с эндоспермом, удлиняются и наподобие корешков проникают в его питательную среду, откуда и высасывают необходимую пищу для роста зародыша. В центральной части эндосперма находятся паренхимные клетки с большим количеством крахмальных зерен, в наружной его части расположены квадратные клетки алейронового слоя, в котором откладываются запасные белки в форме алейроновых зерен.
Колеоптиль — защитный колпачок, который охватывает пёрышко (предшественник стебля и листьев растения).
Рис. 1 Строение зерновки пшеницы: 1 — околоплодник сросшийся с кожурой; 2 — эндосперм; 3 — алейроновый слой; 4 — зародыш; 5 — корешок; 6 — почечка; 7 — стебелек; 8 — щиток; 9 — конус нарастания
Зародыш двудольных растений имеет две крупные мясистые семядоли, в которых находятся запасные питательные вещества. Именно за счет семядолей и осуществляется питание зародыша: эндосперм слабо развит или совсем отсутствует.
Строение семени фасоли
Плод
Плод — разросшаяся завязь пестика.
Плод развивается на месте цветка после оплодотворения.
Настоящие плоды формируются из стенки завязи.
Ложные плоды формируются при участии цветоноса или других частей цветка.
Cтроение плода
Плод состоит из околоплодника (перикарпия) и плодоножки.
Перикарпий, внутри которого лежат семена, включает (рис. 2):
экзокарпий — наружный слой плода;
мезокарпий — средний слой плода;
эндокарпий — внутренний слой плода.
Рис. 2. Строение плода
Толщина этих слоёв и их консистенция могут быть различными.
Разнообразие плодов
Сухие плоды при созревании обезвоживаются, клетки в них отмирают.
Сочные плоды состоят в основном из живых клеток и сохраняют высокое содержание воды (рис. 3).
Рис. 3. Строение сухого и сочного плода
Так как завязь может образовываться из одного или нескольких плодолистиков (плодолистик — спороносный лист в цветке, несущий семязачатки и при срастании краями или с другими плодолистиками образующий завязь пестика), то и плоды могут иметь различное внутреннее строение.
Плоды:
односемянные плоды образуются, если в завязи пестика только один семязачаток;
многосемянные плоды образуются, если в завязи пестика несколько семязачатков.
Семена могут оставаться внутри плода до его разрушения и прорастать в нём.
Вскрывающиеся плоды при созревании лопаются, и семена высыпаются и распространяются самостоятельно.
Сухие многосемянные плоды
Листовка (рис. 4) и многолистовка (рис. 5, 6, 7) — разновидность плода с кожистым сухим околоплодником, раскрывающимся вдоль шва при созревании семян. Семена располагаются вдоль брюшного шва.
Из завязей, образованных несколькими плодолистиками, образуется многолистовка.
Примеры: некоторые Лютиковые (живокость, калужница и др.), Пионовые, Магнолиевые, Толстянковые.
Рис. 4. Листовка ваточника Рис. 5. Многолистовка бадьяна
Рис. 6. Многолистовка пиона Рис. 7. Многолистовка водосбора
Коробочка — сухой плод, состоящий из двух и более плодолистиков, которые при созревании разделяются (раскрываются), чтобы освободить семена (рис. 8, 9, 10).
Примеры: мак, лилия, орхидеи, хлопчатник, дурман.
Рис. 8. Дурман Рис. 9. Мак
Рис. 10. Хлопчатник
Боб — плод, состоящий из двух длинных тонких створок, соединённых краями. Внутри плода содержится небольшое количество семян, расположенных в одну линию. Семена крепятся к брюшному шву коротенькими семяножками. Созревший боб обычно высыхает и раскрывается, из него высыпаются семена. Однако, у многих растений боб падает на землю нераскрытым.
В ботанике словом «боб» обозначается плод растений семейства Бобовые (рис. 11 — 14).
Рис. 11. Боб гороха посевного Рис. 12. Боб боба обыкновенного
Рис. 13. Боб солодки голой Рис. 14. Боб гледичии
Стручок — сухой многосемянный плод, вскрывающийся двумя створками, так как по спинному и брюшному шву каждой створки появляются продольно-кольцевые трещины; когда створки разделяются, семена остаются на перегородке (рис. 15). Стручок образуется из завязи, состоящей из двух сросшихся краями плодолистиков (отличие от очень похожего на стручок плода — боба, образующегося из завязи об одном плодолистике). Вскрываются стручки снизу вверх.
Если длина стручка превышает его ширину не более, чем в 1,5 раза, то такой стручок называется стручочком.
Стручок и стручочек — плоды семейства Крестоцветные (рис. 16, 17).
Рис. 15. Плод стручок Рис. 16. Стручок горчицы Рис. 17. Стручочек ярутки полевой
Сухие односемянные плоды
Семянка — простой сухой односемянный невскрывающийся плод с кожистым околоплодником.
Между семенем и перикарпием обычно имеется полость.
Семянки нередко имеют различные образования для распространения ветром или животными: хохолки, крыловидные выросты, крючочки и шипы.
Примеры: растения семейства Астровые, или Сложноцветные (рис. 18 — 21).
Рис. 18. Семянки астры Рис. 19. Семянки одуванчика
Рис. 20. Семянки подсолнечника Рис. 21. Семянки череды волосистой
Крылатка — разновидность семянки с кожистым сухим околоплодником, имеющим плоский волокнистый крыловидный вырост.
Форма крылатки способствует распространению семян с помощью ветра. Семя может располагаться как в центре крыла (вяз), так и на краю крыла (клён, ясень), что позволяет крылатке вращаться в воздухе по спирали (рис. 22 — 24).
Рис. 22. Крылатка вяза Рис. 23. Крылатка клена
Рис. 24. Крылатка ясеня
Жёлудь — сухой односемянный с жестким кожистым околоплодником, частично или полностью заключенный в плюске (рис. 25). Предполагают, что плюска образуется из сросшихся осей и прицветников редуцированного соцветия.
Плод желудь характерен для семейства Буковые: дуба, бука (рис. 27), каштана (рис. 26).
Рис. 25. Желудь Рис. 26. Желудь каштана
Рис. 27. Желудь бука
Орех — сухой невскрывающийся плод с деревянистым околоплодником, внутри которого помещено одно (редко два) свободно лежащее семя (рис. 28). Орех окружён одним или несколькими прицветничками, образующими обёртку.
Плод орех имеют лещина и фундук (окультуренная лещина).
Рис. 28. Орех фундука.
Зерновка — простой сухой односемянный нераскрывающийся плод, у которого семенная кожура семени срастается с кожистым плёнчатым околоплодником (рис. 29).
У многих видов злаков плод охвачен сухими цветковыми чешуями, играющими важную роль в их распространении.
Плод зерновка характерен для растений семейства Злаки, или Мятликовые (рис. 30, 31).
Рис. 29. Строение зерновки Рис. 30. Зерновки кукурузы (в початке) Рис. 31. Зерновки овса
Сочные плоды
Ягода — многосемянный плод с тонким кожистым экзокарпием, сочным мезокарпием и твёрдым эндокарпием (рис. 32).
Ягода развивается как из верхней завязи, так и из нижней; в последнем случае она несёт на своей верхушке высохший околоцветник, например, у крыжовника, смородины.
Плод ягода характерен для семейств Пасленовые, Вересковые и многих других (рис. 33, 34).
Рис. 32. Строение ягоды Рис. 33. Ягоды томата Рис. 34. Ягоды винограда
Тыквина — многосемянный плод с сочным внутренним слоем, мясистым средним и твёрдым наружным (рис. 35). Иногда достигает довольно больших размеров, наружный слой иногда сплошь мясистый (огурец, дыня), иногда деревянистый (тыква).
Плод тыквина характерен для растений семейства Тыквенные: тыквы, арбуза, дыни, огурца и др. (рис. 36, 37).
Рис. 35. Строение тыквины Рис. 36. Тыквина арбуза Рис. 37. Тыквина патиссона
Померанец — нераскрывающийся многогнездный и многосемянный плод, покрытый толстой и мягкой кожей. Характеризуется железистым экзокарпием, губчатым мезокарпием и разросшимся эндокарпием, имеющим вид соковых мешочков (рис. 38).
В наружном слое кожи содержится много эфирных масел.
Плод померанец характерен для растений подсемейства Цитрусовые (лимон, апельсин, померанец и др.) семейства Рутовые (рис. 39, 40).
Рис. 38. Плод померанец Рис. 39. Бергамот Рис. 40. Апельсин
Яблоко — многосемянный нераскрывающийся ложный плод многолистовка, погруженная в мякоть расширенного цветоложа (гипантия) (рис. 41).
Мелкие плоды яблоневых, обычно собранные в соцветия, имеют название яблочко (например, рябина (рис. 42)).
Плод яблоко характерен для растений подсемейства Яблоневые семейства Розовые: яблоня, груша (рис. 43), кизильник, боярышник, айва.
Рис. 41. Строение яблока Рис. 42. Яблочко рябины Рис. 43. Груша
Костянка — сочный плод растений с резкой дифференциацией слоёв околоплодника: тонким кожистым экзокарпием, мясистым мезокарпием и одревесневшим эндокарпием (рис. 44). Эндокарпий образует твёрдую (каменистую или кожистую) косточку.
Плод костянка развивается у представителей семейства Розоцветные (вишни (рис. 45), сливы, персика, абрикоса и др.). Известны сухие костянки с кожистым (грецкий орех) или волокнистым (кокосовая пальма (рис. 46)) мезокарпием.
Рис. 44. Костянка персика Рис. 45. Вишня Рис. 46. Кокосовый орех
Многокостянка — плод, состоящий из двух или многих плодиков-костянок.
Пример: растения семейства розоцветные: малина (рис. 47), ежевика, морошка (рис. 48).
Рис. 47. Многокостянка малины Рис. 48. Многокостянка морошки
Источник