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Gametophytenstruktur und Sporophytenerzeugung

Ein Gametophyt repräsentiert die sexuelle Phase des Pflanzenlebens. Dieser Zyklus wird als Generationswechsel bezeichnet, und Organismen wechseln zwischen einer sexuellen Phase oder einer Gametophytengeneration und einer asexuellen Phase oder einer Sporophytengeneration. Der Begriff Gametophyt kann sich auf die Gametophytenphase des Pflanzenlebenszyklus oder auf den bestimmten Pflanzenkörper oder das Organ beziehen, das Gameten produziert.

In der haploiden Gametophytenstruktur werden Gameten gebildet. Diese männlichen und weiblichen Geschlechtszellen. auch als Eier und Sperma bekannt, vereinigen sich während der Befruchtung zu einer diploiden Zygote. Die Zygote entwickelt sich zu einem diploiden Sporophyten, der die asexuelle Phase des Zyklus darstellt. Sporophyten produzieren die haploiden Sporen, aus denen sich haploide Gametophyten entwickeln. Abhängig von der Art der Pflanze kann der größte Teil ihres Lebenszyklus entweder in der Gametophyten- oder in der Sporophytengeneration verbracht werden. Andere Organismen, wie einige Algen und Pilze. verbringen möglicherweise den größten Teil ihres Lebenszyklus in der Gametophytenphase.

 

Gametophytenentwicklung

Moossporophyten. Santiago Urquijo / Moment / Getty

Gametophyten entstehen aus der Keimung von Sporen. Sporen sind Fortpflanzungszellen, die ungeschlechtlich (ohne Befruchtung) neue Organismen hervorbringen können. Es sind haploide Zellen, die durch Meiose in  Sporophyten produziert werden . Bei der Keimung gehen die haploiden Sporen eine Mitose ein. um eine mehrzellige Gametophytenstruktur zu bilden. Der reife haploide Gametophyt produziert dann Gameten durch Mitose.

Dieser Prozess unterscheidet sich von dem, was bei tierischen Organismen beobachtet wird. In tierischen Zellen werden haploide Zellen (Gameten) nur durch Meiose produziert und nur diploide Zellen unterliegen einer Mitose. In Pflanzen endet die Gametophytenphase mit der Bildung einer diploiden Zygote durch sexuelle Fortpflanzung. Die Zygote repräsentiert die Sporophytenphase, die aus der Pflanzengeneration mit diploiden Zellen besteht. Der Zyklus beginnt von neuem, wenn die diploiden Sporophytenzellen eine Meiose durchlaufen, um haploide Sporen zu produzieren.

 

Gametophytenbildung in nicht-vaskulären Pflanzen

LEBERWORT. Marchantia, weibliche Gametophyten Archegonium-tragende Strukturen in einem Leberblümchen. Die gestielten schirmförmigen Strukturen tragen Archegonie. Ed Reschke / Fotobibliothek / Getty Images

Die Gametophytenphase ist die Primärphase in nicht-vaskulären Pflanzen wie Moosen und Leberblümchen. Die meisten Pflanzen sind heteromorph , was bedeutet, dass sie zwei verschiedene Arten von Gametophyten produzieren. Ein Gametophyt produziert Eier, während der andere Sperma produziert. Moose und Leberblümchen sind ebenfalls heterospor , was bedeutet, dass sie zwei verschiedene Arten von Sporen produzieren. Diese Sporen entwickeln sich zu zwei verschiedenen Arten von Gametophyten; Ein Typ produziert Sperma und der andere produziert Eier. Der männliche Gametophyt entwickelt Fortpflanzungsorgane, die als Antheridien bezeichnet werden (Spermien produzieren), und der weibliche Gametophyten entwickelt Archegonien (produziert Eier).

Nicht-vaskuläre Pflanzen müssen in feuchten Lebensräumen leben und auf Wasser angewiesen sein, um die männlichen und weiblichen Gameten zusammenzubringen. Bei der Befruchtung reift die entstehende Zygote und entwickelt sich zu einem Sporophyten, der am Gametophyten haftet. Die Sporophytenstruktur hängt vom Gametophyten der Ernährung ab, da nur der Gametophyten zur Photosynthese fähig ist . Die Gametophytenbildung in diesen Organismen besteht aus der grünen, blättrigen oder moosartigen Vegetation, die sich an der Basis der Pflanze befindet. Die Sporophytenerzeugung wird durch die länglichen Stiele mit sporenhaltigen Strukturen an der Spitze dargestellt.

 

Gametophytenbildung in Gefäßpflanzen

Das Prothallium ist die Gametophytenphase im Lebenszyklus des Farns. Die herzförmigen Prothallien produzieren Gameten, die sich zu einer Zygote vereinigen, die sich zu einer neuen Sporophytenpflanze entwickelt. Lester V. Bergman / Corbis-Dokumentarfilm / Getty Images

In Pflanzen mit Gefäßgewebesystemen ist die Sporophytenphase die primäre Phase des Lebenszyklus. Anders als bei nicht vaskulären Pflanzen sind die Gametophyten- und Sporophytenphasen bei nicht samenproduzierenden Gefäßpflanzen unabhängig. Sowohl die Gametophyten- als auch die Sporophytengeneration sind zur Photosynthese fähig . Farne sind Beispiele für diese Arten von Pflanzen. Viele Farne und andere Gefäßpflanzen sind homosporen , was bedeutet, dass sie eine Art von Sporen produzieren. Der diploide Sporophyt produziert haploide Sporen (durch Meiose. in speziellen Säcken, die Sporangien genannt werden.

Sporangien befinden sich an der Unterseite der Farnblätter und setzen Sporen in die Umwelt frei. Wenn eine haploide Spore keimt, teilt sie sich durch Mitose und bildet eine haploide Gametophytenpflanze, die als Prothallium bezeichnet wird . Das Prothallium produziert sowohl männliche als auch weibliche Fortpflanzungsorgane, die Spermien bzw. Eier bilden. Wasser wird für die Befruchtung benötigt , wenn die Spermien in Richtung der weiblichen Fortpflanzungsorgane (Archegonie) schwimmen und sich mit den Eiern vereinigen. Nach der Befruchtung entwickelt sich die diploide Zygote zu einer reifen Sporophytenpflanze, die aus dem Gametophyten entsteht. In Farnen besteht die Sporophytenphase aus Blattwedeln, Sporangien, Wurzeln und Gefäßgewebe. Die Gametophytenphase besteht aus den kleinen, herzförmigen Pflanzen oder Prothallien.

 

Gametophytenerzeugung in Samen produzierenden Pflanzen

Diese farbige rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (REM) zeigt Pollenröhren (orange) auf dem Stempel einer Prärie-Enzian-Blume (Gentiana sp.). Pollen enthält die männlichen Geschlechtszellen einer blühenden Pflanze. SUSUMU NISHINAGA / Wissenschaftliche Fotobibliothek / Getty Images

In samenproduzierenden Pflanzen wie Angiospermen und Gymnospermen hängt die mikroskopische Gametophytenerzeugung vollständig von der Sporophytenerzeugung ab. In Blütenpflanzen produziert die Sporophytengeneration sowohl männliche als auch weibliche Sporen. Männliche Mikrosporen (Spermien) bilden sich in Mikrosporangien (Pollensäcken) im Blütenstaubblatt. Weibliche Megasporen (Eier) bilden sich im Megasporangium im Eierstock der Blüte. Viele Angiospermen haben Blüten, die sowohl Mikrosporangium als auch Megasporangium enthalten.

Der Befruchtungsprozess findet statt, wenn Pollen durch Wind, Insekten oder andere Pflanzenbestäuber auf den weiblichen Teil der Blume (Fruchtblatt) übertragen werden. Das Pollenkorn keimt und bildet einen Pollenschlauch , der sich nach unten erstreckt, um in den Eierstock einzudringen und es einer Samenzelle zu ermöglichen, die Eizelle zu befruchten. Das befruchtete Ei entwickelt sich zu einem Samen, der den Beginn einer neuen Sporophytengeneration darstellt. Die weibliche Gametophytengeneration besteht aus den Megasporen mit Embryosack. Die männliche Gametophytengeneration besteht aus Mikrosporen und Pollen. Die Sporophytengeneration besteht aus dem Pflanzenkörper und den Samen.

 

Gametophyte Key Takeaways

  • Der Pflanzenlebenszyklus wechselt zwischen einer Gametophytenphase und einer Sporophytenphase in einem Zyklus, der als Generationswechsel bekannt ist.
  • Der Gametophyt repräsentiert die sexuelle Phase des Lebenszyklus, da in dieser Phase Gameten produziert werden.
  • Pflanzliche Sporophyten stellen die asexuelle Phase des Zyklus dar und produzieren Sporen.
  • Gamatophyten sind haploide und entwickeln sich aus Sporen, die von Sporophyten erzeugt werden.
  • Männliche Gametophyten produzieren Fortpflanzungsstrukturen, die als Antheridien bezeichnet werden, während weibliche Gametophyten Archegonien produzieren.
  • Nicht-vaskuläre Pflanzen wie Moose und Leberblümchen verbringen den größten Teil ihres Lebenszyklus in der Gametophytengeneration.
  • Das Gametophye in nicht-vaskulären Pflanzen ist die grüne, moosartige Vegetation an der Basis der Pflanze.
  • In kernlosen Gefäßpflanzen wie Farnen sind sowohl die Gametophyten- als auch die Sporophytengeneration zur Photosynthese fähig und unabhängig.
  • Die Gametophytenstruktur von Farnen ist eine herzförmige Pflanze, die als Prothallium bezeichnet wird.
  • In samenhaltigen Gefäßpflanzen wie Angiospermen und Gymnospermen ist der Gametophyt für die Entwicklung vollständig vom Sporophyten abhängig.
  • Gametophyten in Angiospermen und Gymnospermen sind Pollenkörner und Eizellen.

 

Quellen

  • Gilbert, Scott F. „Pflanzenlebenszyklen.“ Entwicklungsbiologie. 6. Auflage. , US National Library of Medicine, 1. Januar 1970, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9980/.
  • Graham, LK und LW Wilcox. „Der Ursprung des Generationswechsels in Landpflanzen: ein Schwerpunkt auf Matrotrophie und Hexosetransport.“ Philosophische Transaktionen der Royal Society B: Biologische Wissenschaften , US National Library of Medicine, 29. Juni 2000, www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1692790/.

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