Тема 6 Биология полового размножения

Цель: 1 Ознакомить с типами образования микроспор, основными этапами формирования зародышевого мешка у пшени­цы, кукурузы, гороха, льна и других растений.

2 Ознакомить с отдельными этапами сперматогенеза, оогенеза и оплодотворения у животных

План:

1 Спорогенез и гаметогенез у растений

2 Гаметогенез у животных

Методические рекомендации по подготовке к занятию

1 В цветочных почках на V этапе органогенеза происходит дифференциация цветка и заложение тычиночных и пестичных бугорков. Затем тычиночные бугорки дифференцируются на тычи­ночную нить и пыльник. В центре гнезда пыльника обо­собляется спорогенная ткань — археспорий; она состоит из крупных клеток, имеющих по сравнению с другими более густую цитоплазму и более крупное ядро с одним ядрышком. Затем клетки археспория обособляются и преобразуются в материнские клетки микроспор. Про­цесс образования микроспор из материнских клеток на­зывается микроспорогенезом. В это время в ма­теринских клетках происходит мейоз, в результате кото­рого образуется тетрада микроспор, содержащих га­плоидный набор хромосом.

У покрытосеменных растений чаще всего микроспорогенез протекает по двум типам: у однодольных растений (ржи, пшеницы, кукурузы и др.) -по сукцессивному (последовательному) типу, у двудольных (горох, лен, подсолнечник и др.) -по симультанному (одновре­менному) типу. При сукцессивном типе образования микроспор каждое деление мейоза сопровождается деле­нием клетки - цитокинезом. Поэтому в мейозе после пер­вого деления материнской клетки образуются 2, а после второго - 4 клетки (микроспоры). У двудольных расте­ний при симультанном типе микроспорогенеза после пер­вого деления образование клеток не происходит, 4 микро­споры образуются одновременно в конце мейоза.

Как в первом, так и во втором случаях некоторое время после мейоза 4 микроспоры лежат вместе, покры­тые общей оболочкой, и их называют тетрадами. После растворения оболочки материнской клетки у каждой микроспоры образуется собственная оболочка. С этого времени микроспору называют пыльцевым зерном. В микроспоре вскоре образуются 2 оболочки -внешняя (экзина) и внутренняя (интина). У многих видов расте­ний внешняя поверхность экзины имеет различные обра­зования -зубчики, шипики, углубления и т. д. Кроме того, в экзине имеются поры - отверстия, через которые происходит прорастание пыльцевой трубки. Внутренняя оболочка пыльцевого зерна - интина - представляет со­бой тонкую двухслойную пленку.

|В пыльцевом зерне через несколько дней начинается гаметогенез. Процесс образования мужских половых клеток (гамет)- спермиев- называется микрогаметогенезом . Начинается он с деления первичного ядра в пыльцевом зерне. Это деление протекает по типу ми­тоза, и в результате его образуются 2 клетки - вегета­тивная и генеративная. В дальнейшем вегетативная клетка не делится; в ней происходит накопление пита­тельных веществ, необходимых для развития генератив­ной клетки и роста пыльцевой трубки во время оплодо­творения. Генеративная клетка имеет веретенообразную форму, очень тонкую оболочку.

У многих растений за 1-3 дня до цветения (у злако­вых, льновых, сложноцветных и др.) генеративная клетка делится в пыльцевом зерне, в результате чего образуются 2 клетки - спермии. У других растений деление генера­тивной клетки и образование спермиев происходит в пыльцевой трубке во время прорастания пыльцы. По форме спермин могут быть округлыми, овальными, чер­веобразными и т. д.

Количество пыльцевых зерен в одном пыльнике мо­жет быть довольно большим: у пшеницы содержится от 800 до 1200, у ржи -около 3000 и т. д.

Ход работы. Изучение микроспорогенеза и микрогаметогенеза проводят на постоянных препаратах, которые готовят из пыльников ржи, кукурузы, пшеницы, гороха, кормовых бобов, лука и других растений по обычной цитологической методике Перед фиксацией на временных препаратах следует убедиться в том, что в данном соцветии идет микроспорогенез или микрогаметогенез, и только после этого фиксировать ма­териал для приготовления постоянных препаратов.

Рис. Микрогаметогенез у кукурузы (по В. А. Поддубной-Арнольди).

1— микроспора, 2 — метафаза первого деления, 3 — телофаза, 4, 5 — вегета­тивная и генеративная клетки, 6 — метафаза деления генеративного ядра, 7 —телофаза, 8 — сформированный мужской гаметофит с вегетативным ядром и двумя спермиями.

Фик­сировать пыльники лучше всего по Навашину, можно и по Карнуа. Обычно у злаковых микроспорогенез проте­кает за 3—7 дней до колошения, а микрогаметогенез — через 2—5 дней после колошения. Препараты удобнее делать из продольных срезов пыльников. Окрашивать их лучше всего гематоксилином по Гейденгайну, или по Делафильду, или по Фельгену.

Постоянные препараты следует внимательно рассмо­треть под микроскопом и зарисовать этапы микроспоро­генеза, протекающего по сукцессивному и симультанному типам.

Затем рассматривают под микроскопом и зарисовы­вают постоянные препараты пыльцы, в которой проте­кает микрогаметогенез. При этом следует особое внима­ние обратить на строение и размеры пыльцы, присущие данному виду растений, на наличие и строение пор, на вегетативную и генеративную клетки, а также на клетки-спермии.

Микроспорогенез и микрогаметогенез можно изучать и на временных препаратах. Для этой цели используют либо живой материал, либо соцветия, зафиксированные по Карнуа и хранящиеся в 70%-ном спирте. Техника приготовления этих препаратов та же, что и при изу­чении мейоза.

Мегаспорогенез и развитие женского гаметофита

Мегаспорогенез у покрытосе­менных растений протекает в семяпочках, расположенных в завязи пестика. Число семяпочек в одной завязи может быть самым различным в зависимости от вида растений. У злаковых в завязи развивается одна семяпочка, у бо­бовых- от одной до семи, у маковых — В нуцеллусе каждой семяпочки закладывается женский одноклеточный археспорий. Археспориальная клетка крупнее остальных клеток нуцеллуса, имеет густую ци­топлазму, крупное ядро с одним ядрышком. В ней проис­ходит мейоз, в результате которого образуется тетрада мегаспор. Каждая мегаспора содержит гаплоидный на­бор хромосом. Этот процесс называется мегаспорогенезом.

В отличие от микроспор клетки тетрады мегаспоры чаще всего располагаются линейно, одна за другой. В дальнейшем нижняя халазальная мегаспора разви­вается в зародышевый мешок, а остальные 3 мегаспоры дегенерируют. Нижняя мегаспора разрастается в длину и ширину, ее ядро претерпевает 3 последовательных де­ления,- в результате которых образуется восьмиядерный зародышевый мешок (рис. 8). Ядра занимают строго полярное положение: 4 из них располагаются в халазальном, а 4—в микропилярном концах зародышевого мешка. От каждого конца зародышевого мешка отходит по одному ядру (полярные ядра), которые сближаются и располагаются в его центральной части. У многих ра­стений (пшеница, кукуруза, горох, кормовые бобы, лук и др.) полярные ядра, как правило, не сливаются, а находятся в сближенном состоянии до оплодотво­рения. У других растений они сливаются в момент сближения, образуя ди­плоидное вторичное ядро центральной клетки зароды­шевого мешка. В халазальном конце за­родышевого мешка распола­гаются клетки-антиподы.

2 В связи с тем что процесс сперматогенеза у половозрелых млекопитающих идет постоянно, в любой момент жизненного цикла, на поперечном срезе семенника можно найти клетки на всех стадиях развития. Просмотрите препарат и зарисуйте клетки. Клетки с крупными интенсивно окрашенными ядрами, имеющими сетчатую структуру, расположенные на периферии семенного канальца, это как правило, сперматогонии. Более глубоко к центру канальца лежат клетки с менее крупными и более светлыми ядрами; это сперматоциты I , а более мелкие среди них - сперматоциты II. В просвете канальцев можно видеть мелкие клетки, всю площадь которых занимают яркоокрашенные ядра, это сперматиды. Клетки удлиненные или с хорошо выраженными жгутиками- сперматозоиды на разных фазах формирования.

Оогенез и оплодотворение у животных. Знакомство с отдельными этапами оогенеза можно осуществить, просматривая препарат яичника половозрелой крольчихи. На перифирии яичника можно видеть крупные клетки, окруженные одним слоем более мелких, но очень ровных клеток. Это образование – примордиальный, или первичный, фолликул. Крупная клетка- ооцит I , а ряд ровных клеток – фолликулярные, питающие ооцит, клетки. Здесь же можно видеть многослойные фолликулы, образовавшиеся за счет деления фолликулярных клеток. В многослойном фолликуле по мере деления клеток образуются полости, наполненных жидкостью, а в них, как на полуостровке ( яйценосный бугорок), на фолликулурных клетках находится ооцит I. Снаружи это образование бывает покрыто соединительнотканными элементами, которые обособляют его ткани (стромы) яичника. Называется она по имени исследователя, граафовым пузырьком. При рассмотрении граафового пузырька обратите внимание на очень большой размер ооцита I и на насыщенность его цитоплазмы питательными веществами.

Литература:7, с.28-29; 8, с.37-43

Контрольные вопросы:

1 Каковы различия в строении женских и мужских половых клеток?

2 Как развиваются сперматозоиды и яйцеклетки?

3 В чем биологическое значение оплодотворения?

4 Чем отличаются половые клетки от соматических?

5 Виды яйцеклеток и на чем основана их классификация?

Дата добавления: 2014-12-09; просмотров: 520; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!