Формы вегетативного размножения культурных растений. Вегетативное размножение цветочных культур. Природные способы размножения
15. Семенной и вегетативный способы размножения. Ценность каждого способа для выращивания декоративных растений.
Древоводство . При выращивании декоративных древесных пород применяют семенной и вегетативный способы размножения. Семенное размножение большинства декоративных деревьев и кустарников остается основным способом из-за технологической простоты, возможности механизации и общей экономичности. Кроме того, семенной способ размножения - единственный путь интродукции растений, которая в зеленом строительстве получила наибольшее развитие. Применение вегетативных способов размножения в декоративном древоводстве обусловлено следующим:
декоративные особенности большого количества декоративных и садовых форм и сортов (розы, сирени, клематисы, рододендроны, туи и т.д.) при семенном размножении не воспроизводятся совсем или воспроизводятся у очень незначительного количества растений;
наличие пород, которые в условиях производства трудно размножать семенами из-за того, что их семена быстро теряют всхожесть (семена тополя, ивы) или часто бывают недоброкачественными (семена чубушника, актинидии, виноградов, некоторых спирей и жимолостей);
размножение интродуцированных видов, которые вообще не завязывают семена;
для ускорения введения в культуру растений, еще не вступивших в пору плодоношения;
для расширения периода (сроков) размножения при использовании и семенного, и вегетативного способов размножения для конкретного вида, сорта.
Основным и наиболее ценным свойством семенного размножения является возможность получения растений на основе индивидуальной изменчивости, в большей мере приспособленных к определенным экологическим условиям. Это ценное свойство семенного потомства имеет значение и при интродукции растений. Необходимо отметить, что при длительном вегетативном размножении возможно вырождение растений. Это происходит в том случае, если материал берется со старых материнских растений. У растений из черенков и от прививок часто наблюдается продолжительное сохранение возрастных особенностей или характера развития материнского растения. При генеративном размножении происходит полное омоложение организма. Такое же явление отмечается при размножении растений кусочками меристемной ткани. Наоборот, при использовании для размножения ветвей со старых деревьев продолжается определенная стадия развития и старения без омоложения. Однако растения, обладая пластичностью и способностью омолаживать органы и ткани, могут восстанавливать до некоторой степени свою жизнедеятельность. Особенно это проявляется в омоложении растений путем обрезки ветвей до базальной части и последующем размножении черенками или отводками. Именно этим явлением можно объяснить, что растения осины, полученные из листовых черенков, не отличаются от семенных растений.
Семенное размножение. Категорически следует избегать заготовки семян со случайных деревьев и кустарников, не являющихся типичными в отношении интересующих нас ясно выраженных качеств. Не должны использоваться для сбора семян растения, поврежденные в результате болезней и неблагоприятных воздействий городской среды, неустойчивые к вредителям. Особо следует обратить внимание на необходимость запрета использования семян от деревьев с признаками вырождения и преклонного возраста. Получаемое от них потомство отличается недолговечностью, плохим ростом, слабой устойчивостью к вредителям и болезням.
При семенном размножении декоративных форм наследуемость отдельных признаков зависит от метеорологических условий года и условий опыления. При свободном опылении характерные признаки пурпурнолистных форм проявляются у 60 % растений, пестролистных - у 20 % и рассеченнолистных - у 30 %. Поэтому предварительное испытание по передаче определенных признаков потомству может устанавливаться для отдельных видов и форм только опытным путем. Оправданным следует считать размножение семенами форм и видов, если интересующий признак проявляется у 40 % растений.
Вегетативное размножение. Вегетативное размножение в декоративном растениеводстве прежде всего преследует цель получить растения с определенными качествами: формой кроны, окраской и формой листьев, махровостью цветков и т.п., которые при семенном размножении потомству не передаются или передаются очень небольшому количеству экземпляров.
Выход декоративных форм может быть увеличен, если допускать опыление лишь между растениями данной формы, и ни в коем случае - с растениями основного вида. Но при размножении сортов и этот путь неэффективен: разнообразие потомства очень велико. Поэтому на практике для размножения форм и сортов применяют лишь вегетативные способы размножения.
Основой вегетативного размножения растений является природная способность к регенерации той части материнского (маточного) растения, которая используется для вегетативного размножения. Вегетативное размножение - прививки и черенкование.
Сущность вегетативного размножения заключается в получении из отдельных вегетативных органов растений - корней, стеблей, листьев - или из их частей самостоятельных новых растений с признаками и свойствами материнского растения. Основой является способность живых тканей к регенерации целого растения, т. е. к восстановлению утраченных частей.
Получить новые растения можно не отделяя частей (побегов, корней) от материнского растения до их укоренения и из отделенных небольших частей; в последнее время получило распространение размножение растений путем культуры меристемной ткани.
Размножение неотделенными частями : отводками, корневыми отпрысками, столонными отпрысками (корневищными, делением кустов
Размножение отделенными от растения частями: Отделенные части растений, из которых должны развиться новые самостоятельные растения, называются черенками. Размножение отделенными частями производится корневыми, стеблевыми одревесневшими, стеблевыми полуодревесневшими (зелеными), листовыми черенками. В декоративном древоводстве используют в основном стеблевые черенки, меньше - корневые и совсем не используют листовые черенки. Новые растения из стеблевых черенков получают путем их укоренения или прививки на другие растения (подвой).
Цветоводство. Одно из обязательных свойств живого организма - воспроизведение потомства, размножение. В природе существуют два способа размножения растений: половое и бесполое.
Половое размножение растений - это размножение семенами, образующимися в процессе слияния специализированных клеток - гамет. В результате появляются новые особи с более богатыми наследственными возможностями. Семенное размножение для многих растений - единственный способ разведения. Это относится прежде всего к однолетним растениям. Но в практике выращивания цветочной продукции из семян получают и многие многолетние растения, разводимые как однолетники - агератум, вербена, лобелия, петуния и др. Семенами размножают и многие оранжерейные, промышленные культуры - цикламен, цинерарию, глоксинию, кальцеолярию, а также многолетники открытого грунта - аквилегию, люпин многолистный, алиссум, лилии, примулы и др. Семенами размножаются и современные гетерозисные F 1 -гибриды. Основной недостаток семенного размножения заключается в том, что при нем только самоопыляющиеся растения сохраняют свои сортовые качества. У перекрестноопыляющихся (цинния, тагетес) без специального отбора не всегда сохраняются признаки сорта. Последнее характерно и для гибридных растений, тех же F 1 -гибридов. В то же время семенное размножение дает возможность получать новые ценные растения, отличные по своим качествам от родительских.
Бесполое размножение в ботанике разделяется на две основные формы: вегетативное и собственно бесполое. Примером собственно бесполого размножения является размножение спорами у папоротников. Вегетативное размножение очень широко представлено у декоративных травянистых растений в природе и у культурных растений. У цветочных культур вегетативное размножение осуществляется частями вегетативных органов - корней, стеблей, листьев и метаморфизированными органами (луковицами, корневищами), а также группами клеток (микроклональное размножение, меристемкультура). Все эти способы конкретно рассмотрены для отдельных культур в соответствующих разделах. Достоинством вегетативного размножения является то, что оно позволяет воссоздавать и сохранять растения с определенными декоративными качествами, присущими исходной материнской особи.
У высших растений, к которым относятся цветочные культуры, формы вегетативного размножения наиболее разнообразны: делением куста, клубнями, луковицами, клубнелуковицами, корневищами, черенками. Реже применяют размножение отводками, отпрысками и прививкой. Последний способ применяют для древесных культур роз, которые как красивоцветущие растения используют в цветочном оформлении (партеры, миксбордеры, бордюры). Прививки применяют также в культуре кактусов. Вегетативное размножение используют для многолетних растений.
Вегетативное размножение заключается в обособленные жизнеспособных частей вегетативного тела растений. Обособленная часть живет определенное время самостоятельно и создает новые органы, прежде всего те, которых не хватает (на уединенной части надземного побега образуются корни, на подземных побегах развиваются надземные части).
Фактически вегетативное размножение так или иначе связано с регенерацией. В отдельных случаях может происходить старческий распад особи, когда у частей, которые отделились, новообразований не происходит и части клона быстро отмирают, проявляя низкую жизнеспособность. Такое явление вегетативным размножением не следует считать.
Способность к вегетативному размножению весьма характерна для растений на всех уровнях организации (а также грибов и лишайников), в отличие от животных, где такая форма встречается лишь у некоторых групп низших организмов. При вегетативном размножении наследственные признаки материнского растения полностью передаются дочерним особям. Совокупность новых особей, которые возникли с исходной материнской вегетативным путем, называется клоном. При образованные клона дочерние особи, как правило, несут на себе отпечаток возрастного состояния материнского растения и находятся при отделении в том же возрастном состоянии, что и она. Однако, особенно при наличии специальных органов вегетативного размножения, происходит существенное омоложение частей клона. Вегетативное размножение возможно прежде всего благодаря наличию пазушных или придаточных почек и выраженной способности побегов к образованию дополнительных корней. Периодичность природного вегетативного размножения у разных видов растений разная - чаще ежегодно или один раз в два-три года, иногда вегетативное размножение может повторяться через длительный период (например, сныть вегетативно размножается раз в пять лет, липа - раз в 100-150 лет).
Естественное вегетативное размножение может осуществляться различными способами. Самым простым способом является деление клетки на две, который характерен для одноклеточных и отдельных групп колониальных организмов. У низших растений вегетативное размножение происходит также вследствие фрагментации или распада талом. У некоторых видов водорослей вегетативное размножение может осуществляться пузырьками. Вегетативное размножение грибов может происходить гифами и оидиямы, а лишайников - изидиямы и соредиямы. Вегетативное размножение высших растений осуществляется выводковыми почками, отводками, корневыми отпрысками, корневищами, клубнями, луковицами, надземными побегами.
Выводковые почки являются специализированными органами вегетативного размножения в некоторых папоротников и цветковых растений. Они формируются в большом количестве в пазухах листьев, на листьях, в соцветиях и т.д. и осыпаются еще до развития или попадают на почву уже в виде проростков, напоминающие проростки, которые развиваются из семян (такие почки, например, возникают в каждой выемке листа каланхоэ Дегремона, на листьях росянок). В отдельных случаях выводковые почки могут превращаться в луковицы, например, у лилии цибулинконоснои, зубници бульбистои, пшенки весенней. В горца живородячого выводковые почки видоизменяются в пузырьки пагонового происхождения, сразу прорастают в маленькие растеньица. Такое явление иногда называют ненастоящим живорождением.
У части видов в специализированные органы вегетативного размножения превращаются цветы в соцветиях. У многих видов дикорастущих луков вместо цветов образуются луковички, которые опадают и образуют новые растения. Луковицы появляются вместо колосьев и в Тонконог бульбистого, которые сразу же превращаются в небольшие вегетативные побеги.
Специализированными органами вегетативного размножения являются зимующие почки или гибернакулы, характерные для некоторых водных растений (например, для стрелолиста, водяного резака, жабурника, волдырь). Они образуются на концах подводных побегов, которые осенью перегнивают. Гибернакулы зимуют на дне водоемов, а весной всплывают и прорастают в новые растения.
Вегетативное размножение цветковых растений чаще всего происходит с помощью длинных или коротких корневищ, надземных ползучих побегов - плетей, усов, столонов, а также луковиц и клубнелуковиц. Междоузлие надземных побегов постепенно отмирают и новые растения, теряя связь с материнской особью, отделяются и становятся независимыми самостоятельными растениями. Ползучие побеги служат прежде всего для захвата территории.
Простейшим способом вегетативного размножения является отделение от материнских растений побегов, развивающихся в новую особь (например, весной из нескольких экземпляров ряски - маленькой водной растения, перезимовавшие и начали интенсивно размножаться вегетативно, образуется такое количество новых особей, они за считанные недели покрывают поверхность водоемы площадью 0,5 га).
В коренепаросткових растений (например, у тополя, сирени, ивы, сливы, молочая, осота, одуванчика, малины) органами вегетативного размножения служат придаточные почки, развивающиеся в надземные побеги - корневые побеги. После отмирания корней, соединяющих корневые побеги с материнскими растениями, новые растения становятся самостоятельными.
Все естественные способы вегетативного размножения используют при искусственном размножении культурных растений. Искусственное вегетативное размножение используют, если нужно быстро размножить то или иное растение или его отдельный сорт, сохранив его свойства, получить большое число посадочного материала. Такое размножение применяют также, когда растение в условиях культуры не образует семян или дает его мало или плохого качества. Искусственное вегетативное размножение наиболее целесообразным для воспроизведения сложных гибридных сортов (для многих культурных растений оно является единственным способом сохранения ценных сортовых признаков и свойств).
В практике искусственного вегетативного размножения используют несколько распространенных его способов.
Разделение кустов является ближайшим к естественному и его широко используют в цветоводстве, садоводстве и огородничестве. Делением кустов и корневищ размножают декоративные кустарники и многолетние травы. Для ускорения естественного процесса распада куста его разрезают на части и пересаживают в новые места. Корневыми отпрысками размножают некоторые косточковые (например, вишня, слива) и декоративные (например, черемуха) дерева, ягодные кустарники (например, малина). Их ростки, имеющие вид молодых растений, выкапывают и пересаживают на новые места. Отдельные виды деревянистых растений размножают отсадки - укоренившимися ветвями, которые дугой пригибают к почве и засыпают так, чтобы верхушка побега оставалась над поверхностью почвы. Иногда на ветвях делают надрезы, вызывая этим ускоренное образование дополнительных корней, и пропускают надрезанные ветви через горшки с почвой. После укоренения ветви отрезают и высаживают в новые места. Отсадками размножают крыжовник, смородину, орешник, виноград, азалию и др.. Растения можно размножать с помощью черенков. Живьем называют отрезанную от растения любую ее часть, которая служит для вегетативного размножения. Черенками размножают многие плодовых и декоративных растений в открытом и закрытом грунте. Черенками могут быть части корневищ, побегов, цели листья или их части. Пагоноподибнимы черенками можно размножать, например, смородину, иву, тополь, фикус, фуксию; корневищными черенками можно размножать коренепаросткови растения, например, малину, хрен, розы; листовыми черенками хорошо размножаются, например, бегонии, глоксинии и сентполии. У многих растений на нижнем конце черенков сначала образуется нарост из паренхимных ткани, который называется каллуса. Здесь формируется травматическая меристема, а позже - камбий. Благодаря ему развиваются дополнительные корни. Новые побеги после укоренения пагоноподибних черенков развиваются из пазушных почек, в случае корневищных и листовых черенков развитие новых побегов происходит из придаточных почек.
Широкое применение находят различные способы прививки или трансплантации. Прививкой называют пересадку части живого растения с одной или несколькими почками на другую с последующим сращиванием. Часть растения, пересаживается, называют привоем. Растение, на которую проводят прививку, называют подвоем или дички. В привитых растений привой получает от подвоя воду с минеральными веществами, а также органические вещества. Прививки используют при размножении плодовых деревьев, которые очень трудно образуют придаточные корни, а при размножении семенами теряют ценные сортовые свойства. Практикам известно более 100 способов прививки, но во всех случаях для этого берут отрезаны от материнского растения черенки или почки. Прищепа использует уже существующую, хорошо развитую корневую систему подвоя, которой зачастую служат выращенные из семян дички, однако ею могут выступать и взрослые растения с поврежденными кронами. Как черенки чаще всего используют однолетние ветви. Прививки живьем одинакового с подвоем диаметра, называют копулюванням. При этом живца и подвой срезают наискось, плотно прикладывают и связывают. Когда диаметр подвоя больше, чем у привоя, проводят прививку в приложения, за кору, в розчип в разных вариантах. Окулировкой называют пересадку почки или глазки привоя под кору подвоя, на которой делают Т-образный надрез. Глазок берут с срединной части побега вместе с остатками коры и древесины. Кроме ячейки, оставляют черешок срезанного листа, в пазухе которого оно образовалось. Окулировки является одним из наиболее используемых способов прививки в садоводстве (до 90-95% всех привоев получают окулировкой). Этот метод требует меньше материала для прививки, он проще техникой, дает больший процент приживаемости, скорее также проходит сращивания частей. Обязательным условием успешной прививки является сочетание, хотя бы частичное, камбия привоя и подвоя. Для этого привой плотно привязывают к подвоя, а место контакта замазывают садовым варом, чтобы предотвратить попадание в рану микроорганизмов. Между подвоя и привоя устанавливается тесный обмен веществами и взаимное влияние. Полученная путем прививки растение не может быть абсолютно тождественна материнской, но она и не очень изменена, в целом хорошо сохраняет сортовые признаки и качества. Результат приживаемость привоя и подвоя значительной степени зависит от совместимости тканей, родства растений, их систематической близости. Наилучшие результаты проявляются при привиты растений близких сортов или форм в пределах одного вида, труднее осуществляется прививки видов из одного рода, а еще труднее - межсемейное.
В последние десятилетия все большее распространение получает такой эффективный и экономически выгодный метод вегетативного размножения, как клональное микроразмножения растений в культуре. Оно представляет собой массовое неполовое размножения растений в культуре клеток и тканей, при котором все потомки генетически идентичны исходному экземпляру. В основе метода лежит способность клеток дать начало целому растительном организма. Существует два типа клонального микроразмножения растений в культуре in vitro: активация развития апикальных меристем покоящихся почек и получения организованных структур (почек или соматических зародышей) заново из отдельных клеток и тканей, которые предварительно выделяют из тех или иных органов растений и долгое время культивируют на искусственных стерильных источниках. Выделенные одна или несколько клеток приобретают признаков и свойств клеток. По культуре тканей изолируют даже единичные клетки, из которых на искусственных питательных средах выращивают целые растения, цветут и плодоносят. Этот метод позволяет за короткий период получать в несколько тысяч раз больше идеального однородного посадочного материала, чем при традиционном вегетативном размножении. При этом полностью оздоравливается посадочный материал, поскольку культура клеток лишена присутствия патогенных микроорганизмов. Улучшается также и качество продукции. Метод культуры тканей позволяет размножить такие растения, которые трудно или вообще не воспроизводятся вегетативно (например, женьшень).
1.4. Где применяется прививка?
Введение
Цель: узнать, что такое вегетативное размножение и изучить его.
1. Рассмотреть основу вегетативного размножения.
2. Рассмотреть, как осуществляется вегетативное размножение.
3. Изучить способы искусственного вегетативного размножения.
4. Узнать, где применяется вегетативное размножение.
Что является основой вегетативного размножения?
Вегетативное размножение - это свойство, которое отличает растительные организмы от животных. Основой вегетативного размножения является способность растений к регенерации. Регенерация - это возобновление целого организма с его частей вследствие деления клеток. В результате вегетативного размножения происходит появление большого количества одинаковых потомков, которые являются копией родительского растения. Все вместе они образуют клон - потомство, которое возникает из одной особи путем вегетативного размножения. Клонирование позволяет человеку сохранять сортовые признаки многих культурных растений. Сегодня разработан метод культуры клеток и тканей, благодаря которому получают клоны растений, выращивая их на питательной среде из одной клетки или группы клеток. Клонирование позволяет выращивать ценные или редкие растения из отдельных клеток (например, выращивание женьшеня), быстро получать большую растительную массу для извлечения из нее определённых полезных веществ. Итак , основой вегетативного размножения является регенерация.
1.2. Как осуществляется естественное вегетативное размножение?
Как вам уже известно, у растений есть видоизменённые органы - луковица., корневище, клубень
и т. п., которыми и осуществляется вегетативное размножение. Луковицами
размножаются лилии, нарциссы, тюльпаны и т. п. А такие растения, как пырей, ландыш, осот, могут быстро захватить большую площадь с помощью корневищ.
Разделению и превращению частей корневища в самостоятельные растения могут содействовать животные, живущие в почве (например, кроты, мыши, жуки) и т. п. Некоторые растения размножаются клубнями
(картофель, хохлатка, топинамбур). Растения часто размножаются надземными побегами. Так, у земляники лесной в течение лета вырастает несколько ползучих побегов - усов,
на верхушках которых развиваются молодые побеги и придаточные корни. Со временем усы высыхают и отмирают, а новые растения начинают жить самостоятельно. Тополь, ива, осина могут размножаться укоренением веток. Ветер сломает ветку, перенесёт на влажную почву - и вот она уже укоренилась и дала начало новому растению. У многих древесных растений (например, вишня, малина, сирень) распространено размножение корневыми отпрысками. Итак, естественное вегетативное размножение происходит с помощью частей вегетативных органов и их видоизменений.
Какие есть способы искусственного вегетативного размножения культурных растений?
Человек для вегетативного размножения растений часто избирает те самые способы, которыми размножаются дикорастущие виды: усам и размножают клубнику, клубнями - картофель и т. п. Корневыми отпрысками размножают сирень, малину, а делением куста - ягодные культуры. В растениеводстве используют также и особые способы вегетативного размножения - черенкование и прививку. Черенкование - это размножение отделёнными от организма частями побега или корня. Черенком называют часть побега или корня с несколькими почками. Стеблевыми черенками, то есть частями побега с несколькими почками, размножают традесканцию, виноград и т. п. Частями корней с несколькими придаточными почками - корневыми черенками - размножают малину, сливу. Такие растения, как бегония, лимон, размножают листовыми черенками - отдельными листьями, на которых есть придаточные почки, дающие начало придаточным корням и побегам. Прививка - это срастание черенка одного растения (привой) с другим укоренённым растением (подвой). Известно около 100 разнообразных способов прививок, которые объединяют в три типа: прививка глазком (окулировка) - прививка привоя, имеющего всего одну почку, взятую с тонким слоем коры (например у роз); прививка черенком (копулировка) - прививка наискось срезанного черенка привоя с несколькими почками (у фруктовых деревьев и т. п.); прививка сближением (аблактировка) - прививка, при которой привой не отделяется от родительского растения до полного срастания с подвоем (например, у винограда). Итак, искусственное вегетативное размножение проводят, используя части вегетативных органов или их видоизменений, применяя специальные способы размножения - черенкование и прививку.
1.4 .Где применяется прививка?
Плодовые растения - яблони, цитрусовые, виноград и многие другие - размножаются преимущественно вегетативно - прививками. Плантации таких технических культур: ароматические (мята), хинное дерево, создаются благодаря способности этих растений размножаться вегетативно.
В лесном хозяйстве также давно используется эта особенность размножения древесных растений. На месте порубок дуба, березы, ясеня, клена уже на следующий год появляется поросль, а через два-три года уже растет молодой низкоствольный лесок.
Осина завоевывает себе большие территории, вытесняя часто такие породы, как дуб, ель, сосну и др., благодаря способности быстро размножаться при помощи корневой поросли. Такие породы как ивы и тополи, размножаются на больших плантациях исключительно черенками.
Заключение
В результате проделанной работы, мы узнали, что такое вегетативное размножение, узнали способы вегетативного размножения и узнали, где оно применяется.
Способность размножаться - важное свойство всех живых организмов. В определенную пору жизни размножается каждое растение.
Размножение, то есть увеличение числа растений, вегетативными органами - корнем, стеблем, листьями - называют вегетативным размножением. Вегетативное размножение у диких растений широко распространено. Некоторые из них редко размножаются семенами. К числу таких растений относятся, например, ландыш, многие виды луковичных растений и другие.
Недавно вы узнали о подземных побегах. Размножение подземными побегами встречается у многих растений. В подземных побегах на зиму откладывается запас органических питательных веществ. Так, в клубне - подземном побеге картофеля - скапливаются запасы крахмала. В луковицах и корневищах откладывается много сахара. Весной из почек, расположенных на подземных побегах, вырастают надземные побеги. Многие из таких надземных побегов, отделенные от материнского растения, превращаются в самостоятельные растения. Так, например, происходит размножение пырея корневищами.
Поселится где-нибудь на грядке одно-единственное растение пырея. Вскоре глядишь: за густыми, разветвившимися побегами сорняка уже не видно посаженных на грядке растений. Избавиться от пырея очень трудно. Начнешь его полоть, а крепкие белые корневища пронизали почву, переплелись с корнями культурных растений. Вытащишь корневище пырея и вместе с ним - корни культурных растений. Пройдет после прополки несколько дней, и снова на грядке густо торчат молодые ростки сорняка. Это из боковых почек на кусочках корневищ пырея пошли в рост новые стебли. Чтобы уничтожить пырей на школьном участке, нужно тщательно выбрать из почвы все его корневища.
Некоторые растения размножаются луковицами. Одна луковица, например, лука, тюльпана или нарцисса к осени образует несколько маленьких луковичек-деток.
Размножение надземными побегами очень разнообразно. Например, лесная земляника размножается усами. От одного материнского растения летом отрастает несколько ползучих побегов - усов. В узлах таких стеблей образуются корни и придаточные почки, из которых развиваются молодые растения. Они быстро укореняются и весной после сгнивания уса-побега начинают самостоятельную жизнь.
Укоренением кусочков надземных стеблей в природе могут размножаться деревья - тополь, ива. Сломит ветер небольшую веточку, унесет на влажную почву да еще прижмет ее чем-нибудь к земле - и вот она уже укоренилась, начало расти деревце.
Наблюдая за укоренением побегов и стеблей в природе, человек стал размножать многие растения кусочками побегов - стеблевыми черенками и отводками.
Известно много способов вегетативного размножения культурных растений. Вот главные из них: размножение стеблевыми черенками, отводками, укоренением усов, клубнями, луковицами и делением корневищ.
Размножение черенками широко применяют в садоводстве и цветоводстве. Черенками стеблей с листьями размножают многие комнатные растения: фикус, традесканцию, бегонию, столетник, розы, герань, бальзамин и другие.
Нарежьте стеблевые черенки этих растений с 3-4 листьями. Два нижних листа срежьте. Черенки посадите наклонно в увлажненный крупный песок, под которым насыпана хорошая питательная почва. Чтобы уменьшить испарение листьями воды, накройте черенки стеклянной банкой.
Через 2-3 недели на нижней части черенков, погруженной в землю, образуются придаточные корни.
Рис. 86. Пырей с корневищем.
Стеблевыми черенками размножают смородину, тополь, вербу и некоторые другие деревья и кустарники. Однолетние одревесневшие черенки длиной 25-30 см весной, до распускания почек, сажают в хорошо подготовленную почву.
К осени на черенках образуются придаточные корни. Тогда черенки выкапывают и сажают на постоянное место.
Стеблевыми черенками размножают также многолетние флоксы, георгины и некоторые другие декоративные растения.
Отводками растения размножают по-разному. Проще всего наклонить весной к земле молодой побег, чтобы он своей серединой касался земли. На нижней части побега под почкой надрезать кору. В месте надреза пришпилить побег к почве и окучить влажной землей. Конец подвязать к палке, воткнутой в землю. К осени в месте надреза образуются придаточные корни. Тогда побег надо отрезать от куста и посадить на постоянное место. Отводками размножают смородину, крыжовник и другие растения.
Быстро размножают растения и клубнями. Весной посадят в почву клубни картофеля, а осенью с каждого растения, выросшего из клубня, собирают десятки новых. Обычно для посадки отбирают цельные клубни среднего размера массой около 80 г.
Когда клубней недостаточно, ценные сорта картофеля можно размножать глазками-почками , ростками и верхушками - это тоже вегетативное размножение побегами.
Размножая картофель глазками, надо вырезать почки с небольшими кусочками мякоти клубня и высадить в ящик с плодородной почвой или в парник. Из посаженных почек разовьются ростки, в нижней части которых отрастут придаточные корни. Полученную рассаду можно высаживать в поле.
Для размножения ростками клубни сначала проращивают на свету. Образовавшиеся ростки надо обломать. Длинные разрезать на несколько частей - черенков - так, чтобы на каждом из них была почка, а затем высадить в ящики или парники. Когда черенки укоренятся, их можно высадить на постоянное место.
Иногда картофель размножают верхушками, то есть верхними частями клубней, где расположены почки.
Плодовые деревья обычно размножают прививкой. Для этого почку-глазок или черенок культурного растения сращивают со стеблем дичка. Делается это для того, чтобы использовать корневую систему дичка, обладающую большой мощностью, неприхотливостью к почве, морозостойкостью и другими качествами, которых нет у прививаемого растения. Дичок - молодое растение, выращенное из семян плодового дерева. Глазок или черенок культурного растения, взятого для прививки, называют привоем, а дичок, к которому прививают, - подвоем.
Для прививки почкой с культурного плодового дерева срезают однолетний побег, с которого затем удаляют листовые пластинки, оставляя только черешки. У основания стволика дичка-подвоя острым ножом делают надрез коры в виде буквы Т, как показано на рисунке 90, и, поворачивая лезвие ножа в надрезе, отделяют кору дичка от древесины. Затем с побега культурного сорта срезают хорошо развитую почку с тонким слоем древесины длиной 2-2,5 см и вставляют ее под кору в надрез. Место прививки туго обвязывают мочалом так, чтобы сама почка оставалась свободной от обвязки.
Размножение – это свойство организмов увеличивать численность в процессе образования потомков. Растения могут осуществлять воспроизведение подобных себе организмов, обеспечивая непрерывность и преемственность жизни. Однако понятия «размножение» и «воспроизведение» не являются полностью совпадающими по биологическому смыслу. Под воспроизведением понимают процесс образования потомков, тождественных (подобных) данному поколению. У растений и грибов размножение нередко приводит к образованию потомков, биологически отличающихся от размножающегося поколения, а собственно воспроизведение происходит только через одно или даже через несколько поколений. При этом в любом случае каждое следующее поколение потомков образуется в результате размножения особей предыдущего поколения. Обычно выделяют три основные формы размножения: вегетативное, бесполое и половое.
Вегетативное размножениеобеспечивает увеличение числа особей данного вида за счет отделения любых жизнеспособных частей вегетативного тела растения. При таком размножении происходит регенерация – восстановление целого организма из его части. Способность к вегетативному размножению весьма характерна для растений и грибов на всех уровнях их организации. У животных подобная форма размножения встречается только у некоторых групп низших организмов.
Существует много различных способов вегетативного размножения грибов и растений: частями таллома, мицелия или частями вегетативных органов (корней, стеблей, листьев, почек). У одноклеточных организмов оно осуществляется путем деления исходной клетки на две производные (дочерние). Многие нитчатые и пластинчатые водоросли, мицелии грибов, талломы лишайников легко распадаются на части, каждая из которых может стать самостоятельным организмом. Высшие растения нередко размножаются путем фрагментации тела на отдельные побеги. Особи, возникающие из одной родительской особи в результате вегетативного размножения, образуют клон.
У некоторых голосеменных и покрытосеменных размножение корневыми отпрысками (осина), стелющимися подземными побегами и корневой порослью (секвойя Sequoia sempervirens ), имеют большее значение, чем размножение семенами.
Вегетативное размножение осуществляется и с помощью выводковых почек. Они могут возникать на растении (папоротники, цветковые растения) в большом количестве, а потом опадают с него подобно семенам (например, у бриофиллума). Подобное образование выводковых почек нередко наблюдается на краях или жилках вай папоротников. Иногда выводковые почки могут быть видоизменены в луковички (например, у зубянки Dentaria и некоторых лилий) или клубеньки стеблевого происхождения (у горца живородящегоBistorta vivipara ).
В практике сельского хозяйства разработана целая серия разнообразных способов искусственного вегетативного размножения культурных и полукультурных растений, относящихся к самым разным жизненным формам. Многие декоративные кустарники и многолетние травы размножаются делением куста, корневищами, корневыми отпрысками.
Многих представителей лилейных Liliaceae искусственно размножают луковицами и клубнелуковицами, отделяя дочерние «детки» от материнских растений (лук, чеснок, лилии, тюльпаны, гиацинты, крокусы, гладиолусы). Особенно распространены в садоводстве формы вегетативного размножения с помощью черенков и прививки.
Черенок – это часть вегетативного органа, служащий для искусственного вегетативного размножения. Черенки могут быть стеблевыми, или побеговыми (ива, тополь, смородина, пеларгония), листовыми (бегония, лилия), корневыми (одуванчик, малина, вишня, осина). Разновидность черенкования – размножение деревьев и кустарников отводками.В этом случае часть побега сначала специально прижимают к почве для укоренения, и только когда оно произошло, отрезают укоренившийся отводок. Отводки встречаются в природе – у некоторых хвойных (полегающие лапы ели, пихты), липы, черемухи и других видов, способных укореняться ветвями, лежащими на земле. Черенками размножают многие плодовые, древесные и травянистые декоративные растения в открытом грунте и в комнатной культуре. При черенковании сохраняются все свойства сорта материнского культурного растения, что очень важно, так как при семенном размножении многие специально выведенные путем селекции признаки могут быть утрачены.
Прививкой, или трансплантацией, называют пересадку части одного растения на другое с последующим их срастанием. Этот способ вегетативного размножения в природе не встречается. Прививки очень широко распространены в садоводстве как один из методов получения новых сортов или направленного изменения уже существующих (так называемый «метод ментора», предложенный И.В.Мичуриным). Прививку применяют также с целью размножения уже имеющегося сорта для максимального сохранения всех его качеств, которые могут быть утеряны при семенном размножении: для развития у прививаемого растения мощной корневой системы, обладающей большей морозостойкостью, устойчивостью к грибковым заболеваниям, для получения вегетативных гибридов. Только таким способом осуществляется размножение сортовых растений, не дающих семян. Существует более 100 способов прививок.
Бесполое размножениерастений и грибов осуществляется спорами, то есть специализированными клетками, служащими для размножения и расселения (рис. 6.1).
Рис. 6.1. Споры некоторых агариковых грибов.
Количество спор, образуемых одним растительным или грибным организмом, может быть весьма велико. Споры не дифференцированы в половом отношении. У водорослей и грибов они диплоидны или гаплоидны. Споры высших растений всегда гаплоидны. У части водорослей и многих грибов споры снабжены ундулиподиями (жгутиками) и подвижны – такие споры называются зооспорами.
Споры наземных растений обычно не имеют приспособлений для активного движения и защищены от высыхания твердой клеточной оболочкой, состоящей из двух слоев – тонкого, проницаемого внутреннего слоя (интины) и толстого, непроницаемого для воды и газов внешнего слоя (экзины).
Организм, производящий споры, получил название спорофита,а процесс образования спор – спорогенеза.У растений споры образуются в спорангиях (если зооспоры – то в зооспорангиях). Спорангий водорослей (низшие растения) обычно одноклеточный; содержимое этой единственной клетки делится, в результате чего формируются споры, которые выходят наружу при вскрывании оболочки спорангия. У высших растений спорангий – многоклеточный орган, имеющий одно- или многослойную стенку. Внутри многоклеточного спорангия формируется образовательная ткань – археспорий (от греческого «архе» – начало), из которой в дальнейшем образуются споры. Из клеток археспория споры возникают в результате мейоза. На гаплоидном организме (некоторые грибы) споры образуются в результате митотического деления. При прорастании такие споры воспроизводят новую особь, идентичную материнской. На диплоидном организме формированию спор предшествует мейоз. Из спор, образовавшихся в результате мейоза, при прорастании возникает гаплоидный организм, который будет размножаться половым способом (за счет образования гамет) – гаметофит (заросток),не идентичный диплоидному материнскому спорофиту.
У низших растений, мхов и даже у многих современных высших сосудистых споровых растений (хвощей, плаунов и папоротников) все споры одинаковы по размерам и физиологическим особенностям. Это равноспоровые организмы. У многих растений (некоторые плауны, папоротники, все голосеменные и цветковые) на одной и той же особи или на разных особях одного вида образуются споры двух типов, различные по размерам и физиологическим особенностям. Такие растения называются разноспоровыми (некоторые плауны и папоротники, все голосеменные и покрытосеменные). Относительно более мелкие споры (микроспоры) (рис. 6.2 ) образуются в микроспорангии, а более крупные (мегаспоры) – в мегаспорангии. Микроспоры, прорастая, дают начало однополому мужскому гаметофиту (мужской особи), на котором возникают мужские половые органы – антеридии. Мегаспоры при прорастании образуют женский гаметофит (женскую особь), несущий женские половые органы – архегонии.Разноспоровость эволюционно возникла у высших растений (некоторые плауновидные и папоротники, все голосеменные и покрытосеменные).
Рис. 6.2. Микроспоры цветковых растений . А – магнолия, Б – сусак, В – джузгун, Г – пион, Д – лютик, Е – истод.
Половое размножение – это такой тип размножения, при котором новые особи образуются в результате полового процесса. Для полового процесса необходимы, как правило, две родительские особи, продуцирующие два физиологически различных типа половых клеток (гамет)с перекомбинированными родительскими хромосомами, которые сливаются и формируют зиготу. Из зиготы в последующем развивается новая дочерняя особь
Организмы, на которых формируются гаметы, называются гаметофитами, а процесс образования гамет – гаметогенезом.У большинства растений и грибов гаметы возникают в особых органах – гаметангиях.Гаметы всегда гаплоидны. Гаметофиты равноспоровых растений обычно обоеполы и формируют как мужские, так и женские гаметангии. У разноспоровых растений обычно из микроспор вырастают гаметофиты с мужскими гаметангиями, а из мегаспор – гаметофиты с женскими гаметангиями.
В связи с тем, что разные растения способны вырабатывать различные по величине и подвижности типы гамет, различают несколько типов полового процесса. В простейшем случае у некоторых одноклеточных водорослей и грибов, лишенных твердой оболочки, сливаются целые одноклеточные организмы. Такой половой процесс называется хологамией.
Если в половом процессе участвуют специализированные половые клетки – гаметы, то такой процесс называется гаметогамией (рис. 6.3 ). Гаметы, образующиеся в гаметангиях, могут быть морфологически однотипны, тогда их называют изогаметами. Попарное их слияние основано лишь на физиологическом различии, а половой процесс такого типа называют изогамным. Изогамия встречается у некоторых водорослей и у очень немногих грибов. Если подвижные гаметы различаются по величине (одна превосходит другую в несколько раз), то слияние таких гамет обусловливает гетерогамный половой процесс. У некоторых грибоподобных организмов (оомицеты), водорослей и у всех высших растений половой процесс оогамный.Женская гамета (яйцеклетка) при оогамной форме полового процесса неподвижна, лишена жгутиков (ундулиподиев), имеет крупные размеры и большой запас питательных веществ. Мужская гамета (сперматозоид) – маленькая, подвижная, со жгутиками (ундулиподиями), либо без жгутиков (тогда она называется спермий); состоит из крупного ядра и очень небольшого количества цитоплазмы. Неподвижная яйцклетка образуется либо в гаметангии, называемом оогонием (у водорослей и некоторых грибов), либо в архегонии (высшие растения, исключая цветковые).
Оогоний (от греческого «оон» – яйцо, «гоне» – рождение) обычно состоит из одной клетки, реже (у харовых водорослей) многоклеточный. Архегоний(от греческого «архе» – начало) – женский половой орган высших архегониальных растений – мхов, плаунов, хвощей, папоротников и голосеменных. Это всегда многоклеточное образование, состоящее из расширенного брюшка, в котором помещается яйцеклетка, и удлиненной шейки. Над яйцеклеткой находится брюшная канальцевая клетка. Наружные клетки архегония стерильны и образуют однослойную стенку. По каналу шейки, заполненному слизью, сперматозоиды проникают в брюшко и один из них сливается с яйцеклеткой.
Сперматозоиды у споровых растений образуются в гаметангиях, называемых антеридиями. Антеридий(от греческого «антерос» – цветущий) – это одноклеточный (у большинства низших растений) или многоклеточный (у высших споровых растений) мужской половой орган, имеющий у разных систематических групп различную (округлую или овальную) форму. Сперматозоиды, созревшие в антеридиях, могут достичь яйцеклетки только в присутствии капельно-жидкой воды. Наличие ее – обязательное условие для осуществления процесса оплодотворения у всех групп растительных организмов, исключая семенные растения. У цветковых растений произошла полная редукция гаметангиев, однако половые клетки (спермии и яйцеклетки) образуются и участвуют в половом процессе.
Помимо типичного полового процесса, в котором обязательно участвуют две гаметы, существует особый тип полового процесса, при котором зародыш развивается из неоплодотворенной яйцеклетки. Это явление у растений чаще всего известно под названием апомиксиса(от греческого «апо» – от (без) и «миксис» – смешение). Апомиксис широко встречается у многих покрытосеменных растений (часть розоцветных, сложноцветных), особенно у ряда культурных растений (свекла, хлопчатник, лен, табак).
Рис. 6.3. Различные типы полового размноже ния у растений, водорослей и грибов (схема). А – изогамия (характерна для некоторых водорослей); Б– гетерогамия (некоторые водоросли); В – оогамия (некоторые водоросли, все высшие растения); Г – конъюгация (некоторые водоросли).
Половая и бесполая формы размножения имеют определенные биологические преимущества. При половом размножении достигается комбинация наследственного материала родительских форм. Образующаяся при половом воспроизведении особь генетически нетождественна ни одному из своих родителей. Половой процесс обеспечивает генетическую изменчивость организмов из поколения в поколение, а половое размножение дает виду преимущества, реализующиеся при естественном отборе. При бесполом размножении наследственные особенности передаются без изменений и могут легко закрепляться в ряду поколений. Однако чаще всего у растений осуществляется чередование полового и бесполого поколений. При чередовании поколений гаметофит закономерно сменяется спорофитом, который затем вновь сменяется следующим в череде поколений гаметофитом.
Гаметофит и спорофит могут быть одинаковыми как морфологически, так и по продолжительности жизни (изоморфное чередование поколений) (у многих водорослей) или резко различными (гетероморфное чередование) (у некоторых водорослей и всех высших растений).
Таким образом, у разных групп водорослей встречаются обе формы чередования поколений. Для высших растений характерно только гетероморфное чередование. Оба поколения развиваются либо независимо как самостоятельные особи, либо одно поколение «поселяется» на другом. Так, у мхов спорофит развивается на зеленом гаметофите. У семенных растений крайне редуцированный бесхлорофилльный женский гаметофит не покидает спорофит. У всех высших растений, кроме мхов, преобладает спорофит, а гаметофит развит слабее и недолговечен. Чередование поколений связано со сменой ядерных фаз – гаплоидной (n) и диплоидной (2n). Эта смена обеспечивается благодаря мейозу, протекающему у всех высших растений при спорогенезе, и половому процессу.
Диплоидный спорофит высших растений всегда производит гаплоидные мейоспоры. Из них вырастает гаплоидный гаметофит, продуцирующий гаплоидные митогаметы (половые клетки, образованные в процессе митоза). При слиянии гамет восстанавливается диплоидное число хромосом в зиготе, из которой вырастает диплоидный спорофит.