Вегетативное размножение - Vegetative reproduction
Вегетативное размножение (также известное как вегетативное размножение , вегетативное размножение или клонирование ) - это любая форма бесполого размножения , имеющая место у растений, при которых новое растение вырастает из фрагмента или среза родительского растения или специальной репродуктивной структуры.
Многие растения размножаются естественным путем, но это также можно вызвать искусственно . Садоводы разработали методы бесполого размножения, которые используют вегетативные части растений для воспроизведения растений. Показатели успеха и сложность распространения сильно различаются. Однодольные растения обычно лишены сосудистого камбия , что затрудняет их размножение.
Фон
Размножение растений - это процесс размножения растений определенного вида или сорта, который может быть половым или бесполым. Это может происходить за счет использования вегетативных частей растений, таких как листья , стебли и корни, для создания новых растений или за счет роста из специализированных вегетативных частей растений.
Хотя многие растения размножаются путем вегетативного размножения, они редко используют исключительно этот метод для размножения. Вегетативное размножение не выгодно с эволюционной точки зрения; он не допускает генетического разнообразия и может привести к накоплению вредных мутаций в растениях. Вегетативное размножение приветствуется, когда оно позволяет растениям производить больше потомства на единицу ресурса, чем размножение за счет производства семян. В целом молодые растения легче размножаются вегетативно.
Хотя большинство растений обычно размножаются половым путем, многие из них могут размножаться вегетативно или могут быть стимулированы к этому с помощью гормональной терапии. Это связано с тем, что меристематические клетки, способные к клеточной дифференцировке , присутствуют во многих тканях растений.
Вегетативное размножение обычно считается методом клонирования . Однако корневые черенки ежевики без шипов ( Rubus fruticosus ) вернутся к колючему типу, потому что придаточный побег развивается из генетически колючей клетки. Ежевика без шипов - это химера, эпидермальные слои которой генетически лишены шипов, но ткань под ней генетически колючая.
Прививка часто не является полным методом клонирования, потому что саженцы используются в качестве подвоев. В этом случае клональной является только верхушка растения. У некоторых культур, особенно у яблок, подвои размножаются вегетативно, поэтому весь привой может быть клональным, если и привой, и подвой являются клонами. Апомиксис (включая апоспорию и диплоспорию) - это тип размножения, не связанный с оплодотворением. У цветковых растений образуются неоплодотворенные семена или проростки, которые растут вместо цветов. Ястребиник ( Hieracium ), одуванчик ( Taraxacum ), некоторые цитрусовые ( Citrus ) и многие травы, такие как мятлик Кентуккийский ( Poa pratensis ), используют эту форму бесполого размножения. Вместо цветков чеснока иногда образуются луковицы .
Механизмы
Ткань меристемы делает возможным бесполое размножение. Обычно он находится в стеблях, листьях и кончиках стеблей и корней и состоит из недифференцированных клеток , которые постоянно делятся, что позволяет растениям расти и давать начало тканевым системам растений. Способность ткани меристемы непрерывно делиться позволяет происходить вегетативному размножению.
Еще одна важная способность, обеспечивающая вегетативное размножение, - это способность образовывать придаточные корни, которые возникают из других вегетативных частей растений, таких как стебель или листья. Эти корни позволяют развиваться новым растениям из частей тела других растений.
Преимущества и недостатки
Преимущества
Есть несколько преимуществ вегетативного размножения, в основном то, что полученное потомство является клонами своих родительских растений. Если растение имеет благоприятные черты, оно может продолжать передавать полезную генетическую информацию своему потомству. Коммерческим производителям может быть экономически выгодно клонировать определенное растение, чтобы обеспечить единообразие выращиваемых культур. Вегетативное размножение также позволяет растениям избежать дорогостоящего и сложного процесса производства органов полового размножения, таких как цветы и последующие семена и плоды . Например, вывести сорт аса чрезвычайно сложно, поэтому, как только фермеры разовьют желаемые черты лилии, они используют прививку и окулировку, чтобы обеспечить устойчивость нового сорта и его успешное производство на коммерческом уровне. Однако, как можно увидеть на многих пестролистных растениях, это не всегда применимо, потому что многие растения на самом деле являются химерами, и черенки могут отражать атрибуты только одной или нескольких родительских клеточных линий. Вегетативное размножение также позволяет растениям обойти фазу незрелых проростков и быстрее достичь зрелой фазы. В природе это увеличивает шансы растения на успешное созревание, а с коммерческой точки зрения это экономит фермерам много времени и денег, поскольку позволяет быстрее переворачивать урожай.
Вегетативное размножение дает исследовательские преимущества в нескольких областях биологии и имеет практическое применение, когда дело касается облесения . Чаще всего лесные генетики и селекционеры использовали вегетативное размножение для перемещения генов с выбранных деревьев в какое-нибудь удобное место, обычно обозначаемое как банк генов , банк клонов, сад с клонами или сад с семенами, где их гены могут быть рекомбинированы. в породистом потомстве.
Некоторые анализы предполагают, что вегетативное размножение - это характеристика, повышающая вероятность того, что какой-либо вид растений станет инвазивным. Поскольку вегетативное размножение часто происходит быстрее, чем половое, оно «быстро увеличивает популяцию и может способствовать восстановлению после беспокойства» (например, пожаров и наводнений).
Недостаток
Основным недостатком вегетативного размножения является то, что оно препятствует генетическому разнообразию видов, что может привести к снижению урожайности сельскохозяйственных культур . Растения генетически идентичны и поэтому все чувствительны к патогенным вирусам растений , бактериям и грибам, которые могут уничтожить целые посевы.
Типы
Натуральные средства
Естественное вегетативное размножение - это в основном процесс, наблюдаемый у травянистых и древесных многолетних растений, и обычно включает структурные модификации стебля , хотя любая горизонтальная подземная часть растения (будь то стебель, лист или корень ) может способствовать вегетативному размножению растения. . Большинство видов растений, которые выживают и значительно расширяются за счет вегетативного размножения, будут многолетними почти по определению, поскольку специализированные органы вегетативного размножения, такие как семена однолетних растений, служат для выживания в суровых сезонных условиях. Растение, сохраняющееся в определенном месте за счет вегетативного размножения особей в течение длительного периода времени, составляет клональную колонию .
В некотором смысле, это процесс не воспроизводства, а процесс выживания и увеличения биомассы индивидуума. Когда отдельный организм увеличивается в размере за счет размножения клеток и остается нетронутым, этот процесс называется «вегетативным ростом». Однако при вегетативном размножении новые растения, которые появляются в результате, являются новыми особями почти во всех отношениях, кроме генетических. Значительный интерес представляет то, как этот процесс сбрасывает часы старения .
Как упоминалось ранее, растения размножаются вегетативно как искусственно, так и естественным путем. Наиболее распространенные методы естественного вегетативного размножения включают развитие нового растения из специализированных структур зрелого растения. Помимо придаточных корней , корни, которые возникают из структур растений, отличных от корня, таких как стебли или листья, модифицированные стебли , листья и корни, играют важную роль в способности растений к естественному размножению. Наиболее распространенными модифицированными стеблями, листьями и корнями, допускающими вегетативное размножение, являются:
Бегунов
Также известные как столоны , побеги представляют собой модифицированные стебли, которые, в отличие от корневищ, вырастают из существующих стеблей чуть ниже поверхности почвы. По мере размножения почки на модифицированных стеблях производят корни и стебли. Эти почки более разделены, чем те, что находятся на корневище.
Примерами растений, которые используют побеги, являются клубника и смородина .
Луковицы
Луковицы - это надутые части стебля, внутри которых лежат центральные побеги новых растений. Обычно они находятся под землей и окружены пухлыми слоистыми листьями, которые обеспечивают новое растение питательными веществами .
Примерами растений, которые используют луковицы, являются лук-шалот , лилии и тюльпаны .
Клубни
Клубни развиваются либо из стебля, либо из корня. Стволовые клубни растут из корневищ или побегов, которые набухают из-за накопления питательных веществ, в то время как корневые клубни размножаются из корней, которые модифицированы для хранения питательных веществ, становятся слишком большими и дают новое растение.
Примерами стеблевых клубней являются картофель и ямс, а примерами корневых клубней - сладкий картофель и георгины .
Клубнелуковицы
Клубнелуковицы - это твердые увеличенные подземные стебли, которые хранят питательные вещества в своей мясистой и твердой ткани стебля и окружены бумажными листьями. Клубнелуковицы отличаются от луковиц тем, что их центр состоит из твердой ткани, а луковицы состоят из слоистых листьев.
Примеры растений, которые используют клубнелуковицы, - гладиолусы и таро .
Присоски
Также известные как корневые побеги , присоски - это стебли растений, которые возникают из почек на основе стеблей родительских растений или на корнях.
Примерами растений, которые используют присоски, являются яблони , вяз и банановые деревья .
Саженцы
Проростки - это миниатюрные структуры, которые возникают из меристемы на краях листьев, которые в конечном итоге развивают корни и опадают с листьев, на которых они росли.
Примером растения, использующего всходы, является Bryophyllum daigremontianum (син. Kalanchoe daigremontianum ), который также известен как мать тысяч из- за своих многочисленных ростков.
Кейкис
Кейки - это дополнительные побеги , которые развиваются на вегетативных стеблях или цветоножках нескольких родов орхидей .
Примерами растений, которые используют кейкис, являются орхидеи родов Phalaenopsis , Epidendrum и Dendrobium .
Апомиксис
Апомиксис - это процесс бесполого размножения семенами в отсутствие мейоза и оплодотворения, порождающий клональное потомство материнского происхождения.
Искусственные средства
Вегетативное размножение определенных сортов , обладающих желаемыми характеристиками, является очень распространенной практикой. Он используется фермерами и садоводами для получения лучших культур с желаемыми качествами. Наиболее распространенными методами искусственного вегетативного размножения являются:
Резка
Резка является частью растения, как правило , стебель или лист, отрезают и высаживают. Из черенков вырастают придаточные корни, и в конечном итоге развивается новое растение. Обычно эти черенки перед посадкой обрабатывают гормонами , чтобы вызвать рост.
Пример: роза; гибискус.
Прививка
Прививка включает в себя прикрепление побега или желаемого черенка к стеблю другого растения, называемого подвояом, которое остается укоренившимся в земле. В конце концов обе тканевые системы прививаются или интегрируются, и развивается растение с характеристиками привитого растения, например манго, гуава и т. Д.
Наслоение
Наслоение - это процесс, который включает сгибание ветвей или стеблей растений так, чтобы они касались земли и были покрыты почвой. Придаточные корни развиваются из подземной части растения, известной как слой. Этот способ вегетативного размножения также происходит естественным путем. Другой подобный метод, воздушное наслаивание , включал соскабливание и повторную посадку ветвей деревьев, которые превращаются в деревья. Примеры - Жасмин и Бугенвиллея.
Сосание
Присоски разрастаются и образуют плотный компактный коврик, который прикрепляется к родительскому растению. Слишком большое количество присосок может привести к уменьшению размера урожая, поэтому лишние присоски обрезаются , а зрелые присоски пересаживаются на новую территорию, где они развиваются в новые растения.
Тканевая культура
В культуре тканей растительные клетки берут из различных частей растения и выращивают в стерилизованной среде. Масса развитой ткани, известная как каллус , затем культивируется в среде, насыщенной гормонами, и в конечном итоге превращается в проростки, которые затем высаживаются и в конечном итоге развиваются в выросшие растения.
Смещение - это нижняя часть одинарного стебля с базальной осью корневища по отношению к нему и его корням. Их посадка - самый удобный способ размножения бамбука.