Cách đáng ngạc nhiên của dương xỉ được sao chép

Dương xỉ là thực vật có mạch dạng lá, mặc dù chúng có hệ thống mạch dẫn nước và chất dinh dưỡng như cây lá kim và thực vật có hoa, nhưng vòng đời của chúng rất khác so với các loại cây khác. Cây lá kim và thực vật có hoa đã tiến hóa để tồn tại trong điều kiện khô hạn khắc nghiệt, nhưng dương xỉ cần nước để sinh sản hữu tính.

Giải phẫu cơ bản của dương xỉ

Để hiểu được sự sinh sản của dương xỉ, điều quan trọng là phải xác định các bộ phận của chúng. Các lá là “nhánh” lá, bao gồm các tờ rơi được gọi là loa tai. Có thể nhìn thấy các vết sưng có màu sắc khác nhau chứa các bào tử ở mặt dưới của một số loa tai. Không phải tất cả các lá và loa tai đều có bào tử; những người có chúng được gọi là lá màu mỡ.

Bào tử là những cấu trúc nhỏ chứa vật liệu di truyền cần thiết cho một cây dương xỉ mới phát triển . Chúng có thể có màu xanh lá cây, vàng, đen, nâu, cam hoặc đỏ. Các bào tử được chứa trong các cấu trúc được gọi là túi bào tử , đôi khi được nhóm lại với nhau để tạo thành một sorus. Ở một số loài dương xỉ, các túi bào tử được bảo vệ bởi một lớp màng gọi là indusia, trong khi ở những loài khác, các túi bào tử tiếp xúc với không khí.

luân phiên thế hệ

Vòng đời dương xỉ cần hai thế hệ để hoàn thành. Điều này được gọi là luân phiên của các thế hệ.

Một thế hệ là lưỡng bội, nghĩa là nó mang hai bộ nhiễm sắc thể giống hệt nhau trong mỗi tế bào, hoặc cấu trúc di truyền đầy đủ (như tế bào người). Dương xỉ lá mang bào tử là một phần của thế hệ lưỡng bội, được gọi là thể bào tử .

Các bào tử của dương xỉ không phát triển thành bào tử lá; chúng không giống như hạt của cây có hoa. Thay vào đó, chúng tạo ra một thế hệ đơn bội. Ở thực vật đơn bội, mỗi tế bào chứa một bộ nhiễm sắc thể hoặc một nửa thành phần di truyền (như tinh trùng hoặc trứng của con người). Thế hệ dương xỉ này giống như một cây con nhỏ hình trái tim. Nó được gọi là prothallus hoặc gametophyte.

Vòng đời dương xỉ

Bắt đầu với cây dương xỉ như chúng ta biết (thể bào tử), vòng đời của nó tuân theo các bước sau:

1. Thể bào tử lưỡng bội tạo ra các bào tử đơn bội bằng quá trình giảm phân, quá trình tương tự như quá trình tạo ra trứng và tinh trùng ở động vật và thực vật có hoa.
2. Mỗi bào tử phát triển thành một nguyên sinh vật quang hợp (gametophyte), được tạo ra bởi quá trình nguyên phân. Vì quá trình nguyên phân duy trì số lượng nhiễm sắc thể, nên mỗi tế bào của prothallus là đơn bội. Cây con này nhỏ hơn nhiều so với cây dương xỉ bào tử.
3. Mỗi prothallus tạo giao tử bằng nguyên phân. Giảm phân là không cần thiết vì các tế bào đã đơn bội. Thông thường, một prothallus tạo ra tinh trùng và noãn trong cùng một cây con. Trong khi thể bào tử bao gồm các lá và thân rễ thì thể giao tử có các lá chét và thân rễ. Bên trong tinh trùng giao tử được tạo ra trong một cấu trúc gọi là bao phấn. Trứng được tạo ra trong một cấu trúc tương tự được gọi là archegonium.
4. Khi có nước, các tế bào tinh trùng sử dụng roi của chúng để di chuyển đến trứng và thụ tinh.
5. Noãn đã thụ tinh vẫn còn dính vào prothallus. Trứng là một hợp tử lưỡng bội được hình thành do sự kết hợp của DNA từ trứng và tinh trùng. Hợp tử phát triển bằng cách nguyên phân thành thể bào tử lưỡng bội, do đó hoàn thành vòng đời.

Trước khi các nhà khoa học hiểu được cấu trúc và quá trình di truyền, quá trình sinh sản của dương xỉ rất khó hiểu. Có vẻ như những cây dương xỉ trưởng thành trồi lên từ các bào tử. Theo một nghĩa nào đó, điều này là đúng, nhưng những cây con nhỏ bé mọc ra từ bào tử khác về mặt di truyền với những cây dương xỉ trưởng thành.

Cần phải tính đến việc tinh trùng và noãn có thể được tạo ra trong cùng một thể giao tử, vì vậy dương xỉ có thể được thụ tinh bên trong. Ưu điểm của thụ tinh trong là ít bào tử bị lãng phí hơn, không cần chất mang giao tử bên ngoài và các sinh vật thích nghi với môi trường của chúng có thể duy trì các đặc tính của chúng. Ưu điểm của thụ tinh chéo là những đặc điểm mới có thể được đưa vào loài.

Những cách khác mà dương xỉ sử dụng để sinh sản

Vòng đời của dương xỉ đề cập đến sinh sản hữu tính. Tuy nhiên, dương xỉ cũng có thể sinh sản vô tính. Hãy xem các quá trình này như thế nào.

• Trong apogamy , một bào tử phát triển thành giao tử mà không xảy ra quá trình thụ tinh. Dương xỉ sử dụng phương pháp sinh sản này khi điều kiện môi trường quá khô để cho phép thụ tinh.
• Dương xỉ có thể tạo ra dương xỉ mới ở các đầu sung mãn của lá. Khi cây dương xỉ mới phát triển, sức nặng của nó khiến những chiếc lá rơi xuống đất. Khi cây dương xỉ mới bén rễ, nó có thể tồn tại tách biệt với cây mẹ. Cây dương xỉ mới giống hệt về mặt di truyền với cây mẹ của nó. Dương xỉ sử dụng phương pháp này như một cách sinh sản nhanh chóng.
• Thân rễ  (cấu trúc dạng sợi giống như rễ) có thể lan rộng trong đất và dương xỉ mới có thể mọc lên từ chúng . Dương xỉ phát triển từ thân rễ cũng đồng nhất về mặt di truyền với cây bố mẹ của chúng. Đây là một phương pháp khác cho phép phát lại nhanh.

Sinh sản dương xỉ: Tóm tắt

• Dương xỉ sử dụng cả phương pháp sinh sản hữu tính và vô tính.
• Trong sinh sản hữu tính, một bào tử đơn bội phát triển thành một giao tử đơn bội. Nếu có đủ độ ẩm, thể giao tử sẽ được thụ tinh và trở thành thể bào tử lưỡng bội. Thể bào tử tạo ra bào tử, do đó hoàn thành vòng đời.
• Các phương pháp sinh sản vô tính bao gồm apogamy, sinh sản ở đầu những chiếc lá sung mãn và mọc những cây dương xỉ mới trên thân rễ lan rộng trên mặt đất.

Thẩm quyền giải quyết

• STRASBURGER, Chuyên luận về Thực vật học (tái bản lần thứ 35), Sitte et al . Biên tập Omega.