Dvojité hnojení je nezbytné, aby kvetoucí rostliny zasadily semena. U nahosemenných rostlin probíhá proces tvorby semen poněkud jinak. V důsledku evoluce získaly krytosemenné rostliny, které získaly mechanismus dvojitého oplodnění, určité výhody oproti jiným typům vegetace.
Výhody dvojitého hnojení
Dvojité hnojení u rostlin vzniklo během evolučního procesu a poskytlo jim několik výhod najednou.Kvetoucí druhy dostaly příležitost vytvořit si nutriční rezervu embrya v nejranějších fázích jeho vývoje. Zatímco nahosemenné rostliny využívají k tomuto procesu velké množství zdrojů, vajíčka nemají zásobu živin.
Při dvojitém oplodnění se triploidní endosperm vyvíjí rychleji a vyvíjí se pouze tehdy, když se vytvořilo semeno. U nahosemenných je proces úplně jiný, vynakládají prostředky na stavbu endospermu, i když embryo chybí.
Dvojité oplodnění u krytosemenných rostlin
Na procesu oplození kvetoucích (angiospermů) rostlin se podílí samičí gametofyt, který se skládá z embryového vaku umístěného v pestíku a samčího gametofytu - pylu tvořeného v prašníku.
Tvorba samčích gamet
Stavebním materiálem pro samčí gametofyt jsou kmenové buňky, které se začnou dělit a tvoří haploidní mikrospory. Později se mikrospory přeměňují na pylová zrna. Shora je takové zrno pokryto dvojitým pláštěm, který ho chrání před vnějšími vlivy.
Vegetativní a generativní buňky jsou uzavřeny uvnitř. Pyl nakonec dozrává v prašnících v době, kdy květy kvetou. V konečné fázi se obal pylové komory roztrhne, pyl se vysype.
Tvorba ženských gamet
V pestíku dochází k tvorbě samičích gamet. Vznikají zde vajíčka, jejichž počet se u různých rostlin liší. K tvorbě vajíčka dochází z výrůstků stěny vaječníku. Uvnitř vajíčka se tvoří haploidní megaspora a 3 směrovaná tělíska, která později odumírají.
Procesem dělení jádra megaspory dochází k tvorbě zárodečného vaku. Zralý samičí gametofyt je útvar skládající se ze 6 haploidních buněk a 1 diploidní.
Proces opylení
Během opylení se pyl tak či onak přenáší na bliznu pestíku.Podle způsobu opylení se rostliny dělí do 2 skupin. U samosprašných druhů dochází k opylení pylem ze stejného květu. Křížové opylení zahrnuje přenos pylových zrn z jednoho otevřeného pupenu do druhého.
Opylení květin pomáhá vítr, pyl může přenášet hmyz a zvířata. Při pěstování kulturních rostlin se někdy musí opylení provádět uměle.
Sekvence dvojitého oplodnění
Samičí a samčí gametofyty se podílejí na produkci enzymů a hormonů nezbytných pro oplodnění. Blizna pestíku obsahuje aminokyselinu tryptofan a pyl obsahuje enzym, který jej přeměňuje na růstový hormon auxin. Když pyl narazí na pestík, spustí se procesy na podporu klíčení pylu, což vede k vytvoření pylové láčky.
Další sekvence je:
- Generativní buňka se dělí a tvoří dvě spermie.
- Spermie se pohybují podél vytvořené pylové láčky postupně, v procesu jejího růstu.
- Průměr trubice se zvětšuje od stigmy k vaječníku.
- Po dosažení vaječníku proniká pylová láčka do vajíčka a poté do embryonálního vaku.
- Potom se hlavička pylové láčky zlomí a spermie se uvolní do zárodečného vaku.
- Jedna spermie splyne s vajíčkem a druhá s centrální diploidní buňkou zárodečného vaku.
V budoucnu se tyto buněčné formace podílejí na tvorbě semene.
Současně s oplodněním dochází v pletivech k syntéze auxinu, která vede k růstu vaječníku a další tvorbě plodů a semen. Období mezi opylením a oplodněním se může pohybovat od 15 minut do několika hodin, dnů a dokonce měsíců. Proces dvojitého oplodnění objevil a podrobně popsal ruský botanik S.G. Navashin.
Největší skupinou jsou Angiospermy. Jejich charakteristickým znakem je přítomnost oplodí kolem semen. Podle klasifikace se krytosemenné rostliny dělí na jednoděložné a dvouděložné. Příklady takových rostlin jsou lilie, obiloviny, lilie, brukvovité, růžovité, luštěniny, hvězdnice.
Žádné dvojité oplodnění u nahosemenných rostlin
Skupina nahosemenných rostlin zahrnuje malý počet druhů. Dostali předponu holo-, protože semena se tvoří ve vajíčkách ležících na povrchu a nejsou skrytá. Gymnospermy nemají uzavřené nádoby na semena. Do této skupiny patří jehličnaté stromy a keře (smrk, túje, borovice, jalovec).
Gymnospermy se nevyznačují dvojitým oplodněním. Proces opylení v tomto případě probíhá výhradně pomocí větru.Tomu předchází tvorba samčích a samičích šišek na rostlině. Na samičích šištičkách dozrávají vajíčka, na samčích šiškách se tvoří pylové váčky, ve kterých dozrává pyl.
Poté, co pylová zrna dopadnou spolu s větrem na samičí šišku, dojde k opylení. Váhy jsou slepeny pryskyřicí a uzavřeny. Proces zrání spermií trvá asi rok. Výsledkem je, že jeden z nich splyne s vejcem a druhý zemře. Asi po 1,5 roce šiška změní barvu a ztuhne, poté se otevře a uvolní semena. Od okamžiku opylení do okamžiku ztráty semene trvá 2-3 roky.
Pomocí mechanismu dvojitého hnojení příroda zlepšila proces rozmnožování kvetoucích rostlin tak, aby byl co nejrychlejší. Nahosemenné jsou na nižším evolučním stupni, proces tvorby semen je u nich mnohem pomalejší.