Khi chọn vật liệu trồng trong phần mô tả cho một giống cây trồng cụ thể, nhiều cư dân mùa hè thấy đề cập đến các phương pháp thụ phấn hoặc tự thụ phấn khác nhau. Đây là những khái niệm mà tất cả chúng ta đã học ở trường trong các bài học về thực vật học. Nhưng không nhiều người đã nhớ chúng nghĩa là gì. Hãy làm mới trí nhớ của chúng ta và ghi nhớ các kiểu thụ phấn ở thực vật và ý nghĩa sinh học của chúng. Và đồng thời, chúng ta sẽ tìm hiểu lý do tại sao một số loại cây trồng trong nước hoặc trên bệ cửa sổ lại không kết trái.
Cơ quan sinh sản của thực vật bậc cao
Hoa là một chồi biến đổi nơi các bào tử và giao tử được hình thành. Thực vật bậc cao (thực vật hạt kín) có hoa sắp xếp phức tạp với nhiều kiểu thích nghi với nhiều kiểu thụ phấn khác nhau. Hoa, đa dạng về các chi tiết, kết hợp các quá trình của cả hai quá trình sinh sản hữu tính và vô tính. Các thành phần chính của hoa là các bộ phận sinh sản của nó - androecium đực (nhị hoa) và gynoecium cái (nhụy hoa với bầu nhụy, kiểu dáng và đầu nhụy). Hoa có thể lưỡng tính (có cả nhụy và nhị hoa) vàcùng giới tính (có một bầu nhụy hoặc nhị đực). Các bộ phận khác của hoa rất đa dạng và có các chức năng cụ thể.
Sự gặp gỡ của nhị và nhụy
Thụ phấn là quá trình chuyển hạt phấn từ đầu nhụy đến đầu nhụy của nhụy hoa. Nếu không có điều này, sự sinh sản của thực vật, sự hình thành của trái cây và hạt là không thể. Trong quá trình phát triển tiến hóa, thực vật đã phát triển một số cách để thực hiện sự chuyển giao này bằng cách sử dụng các yếu tố sinh học và phi sinh học của tự nhiên. Trong sinh thái học, người ta phân biệt hai kiểu thụ phấn:
- Sự chuyển phấn từ hoa này sang nhụy của hoa khác. Quá trình này được gọi là thụ phấn chéo hay còn gọi là xenogamy. Nó được thực hiện thông qua các yếu tố sinh học (côn trùng, chim, dơi) và phi sinh học (gió, nước).
- Autogamy (tự thụ phấn). Đây là sự chuyển giao hạt phấn trên đầu nhụy từ một hoa. Autogamy không phổ biến ở các dạng hoang dã.
Đây là những kiểu thụ phấn có thể xen kẽ giữa một số loài thực vật.
Điều kiện tự thụ phấn
Nhưng một điều kiện bắt buộc để thực hiện quá trình tự thụ phấn là tính lưỡng tính của hoa. Việc hoa tự thụ phấn tình cờ không phải là hiếm. Nhưng nó chỉ có thể xảy ra khi hạt phấn và chày tương hợp về mặt sinh lý. Ở nhiều loài thực vật, hạt phấn không nảy mầm vào ống phấn là yếu tố hạn chế cây giao phấn. Có khá nhiều yếu tố góp phần vào tính năng autogamy ngẫu nhiên. Thực vật tự thụ phấn thường xuyên (ví dụ, đậu Hà Lan, đậu cô ve) có thể có cơ chế hấp dẫn. Trong trường hợp này, phấn hoarơi vào vết nhơ dưới tác dụng của trọng lực. Trong các trường hợp khác, quá trình tự thụ phấn xảy ra dưới dạng tự thụ phấn tiếp xúc - nhị hoa tiếp xúc với đầu nhụy của nhụy hoa. Vật mang phấn ở giữa hoa có thể là giọt sương và côn trùng nhỏ (bọ trĩ) sống trong hoa. Ở một số cây, quá trình này xảy ra trong chồi và loại bỏ hoàn toàn khả năng thụ phấn chéo.
Tự thụ phấn tùy chọn
Một đặc điểm của kiểu tự thụ phấn này là sự hiện diện của các điều kiện không ổn định không tạo điều kiện cho quá trình thụ phấn chéo. Kiểu tự thụ phấn này có ở ngũ cốc, cây su su và cỏ lông vũ. Ở những cây này, trong điều kiện khô hạn hoặc ở nhiệt độ thấp, hoa đơn tính được hình thành, và trong thời tiết ấm và ẩm - lưỡng tính. Sự thụ phấn chéo của những cây này được thực hiện với sự trợ giúp của gió và trong điều kiện khó khăn trong việc thực hiện quá trình thụ phấn như vậy, về mặt sinh học nên sử dụng phương pháp tự thụ phấn.
Giá trị tiến hóa
Tự thụ phấn trong điều kiện tiến hóa mang một ý nghĩa tiêu cực. Theo quan niệm hiện đại, quá trình tiến hóa đòi hỏi quá trình lai tự do, được cung cấp bởi quá trình thụ phấn chéo. Chính điều này đã làm tăng tính đa dạng của các alen (mức độ biểu hiện của gen) trong quần thể. Và tự thụ phấn, ngược lại, dẫn đến đồng hợp tử (đồng hợp) của các alen. Nhưng trong những hoàn cảnh nhất định, tự thụ phấn có thể dẫn đến sự phân li các dạng mới, cách li và cố định trong quần thể các alen tạo dấu hiệu thuận lợi cho cây. Chính xác tạiđây là ý nghĩa tiến hóa tích cực của sự luân phiên giữa chế độ tự kỷ và chế độ đa phu.
Cây tự thụ phấn
Ở những loài thực vật như vậy, việc chuyển phấn hoa thường được thực hiện nhiều hơn ở chồi chưa mở (ví dụ, ở đậu và đậu Hà Lan) hoặc trong giai đoạn ống lá chưa mở (lúa mạch). Đậu Hà Lan, đậu, lúa mạch, lúa mì, yến mạch, cà chua, cà tím và nhiều loại khác được coi là những loài tự thụ phấn từ cây nông nghiệp. Tại sao họ tính? Bởi vì quá trình tự thụ phấn không thể là tuyệt đối, luôn có khả năng đưa phấn từ cây khác vào. Ngay cả những chồi đã đóng đôi khi cũng bị côn trùng gặm nhấm và mang phấn hoa từ các cây khác! Nêu đặc điểm của vật tự thụ phấn? Đây chắc chắn là những cây có hoa lưỡng tính, đầu nhụy có lông to và nhiều hạt phấn. Ngoài ra, hoa của chúng không có cánh hoa tươi sáng, mật hoa và có mùi dễ chịu.
Tự thụ phấn ở hoa violet
Trong tự nhiên, hoa violet được thụ phấn chéo và tự thụ phấn. Những chậu hoa violet trong nhà của chúng tôi là sản phẩm của quá trình lao động miệt mài của những người chăn nuôi. Chúng có cấu trúc nhị hoa và nhụy hoa như vậy nên việc thụ phấn chéo mà không có sự can thiệp của con người gần như là không thể. Sự thụ phấn xảy ra ngay cả trong một chồi chưa mở, và chỉ một người nghiệp dư kiên nhẫn với sự trợ giúp của các kỹ thuật đặc biệt mới có thể thụ phấn cho hoa violet có màu sắc khác nhau để lai tạo ra các giống mới. Cảm ơn những người đam mê vì sự đa dạng của những bông hoa này đã trang trí cho ngưỡng cửa sổ của chúng tôi!
Dưa chuột Parthenocarpic
Nhân giống hiện đại cung cấp nhiều giốngdưa chuột, cả tự thụ phấn (parthenocarpic) và thụ phấn nhờ côn trùng. Những cây này được lai tạo đặc biệt để trồng sớm trong nhà kính, nơi không có các loài thụ phấn tự nhiên. Khi mua hạt giống, bạn cần dừng lại ở việc đọc phẩm chất của giống, vì cả giống tự thụ phấn và thụ phấn chéo đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng.
Thụ phấn trong ngũ cốc
Yến mạch, lúa mạch đen, lúa mì, kê, lúa mạch là những đại diện của ngũ cốc nông nghiệp. Hoa có 2 nhị, 2 nhị, ba nhị và một nhụy. Chúng tự thụ phấn ở những bông hoa chưa nở. Khi hoa đã nở, việc thụ phấn chéo hầu như không thể xảy ra.
Tự thụ phấn ở cây ăn quả
Mặc dù hầu hết các giống cây ăn quả đều có hoa chứa cả nhụy và nhụy, nhưng hầu hết các loại quả tự thụ tinh bị loại trừ. Nguyên nhân là do thời gian trưởng thành của nhị hoa và nhụy hoa. Đó là lý do tại sao bạn có thể tăng năng suất, chẳng hạn như anh đào, bằng cách trồng một số cây gần đó. Nhưng ở các giống được lai tạo nhân tạo, việc tự thụ phấn được hoan nghênh. Một ví dụ là quả xuân đào. Nhưng đừng mong đợi để phát triển một cây năng suất từ hạt giống. Ở các dạng lai như vậy, các thế hệ tiếp theo sẽ bị trầm cảm lai - giảm khả năng sống và năng suất.
Lựa chọn và tự thụ phấn
Hiện tượng này được sử dụng rộng rãi trong nhân giống cây trồng. Chúng ta biết rằng quá trình tự thụ tinh và lai giữa các sinh vật có liên quan chặt chẽ dẫn đến quá trình chuyển đổicác gen chuyển sang trạng thái đồng hợp tử và dẫn đến giảm khả năng sống và năng suất, và sau đó là thoái hóa. Quá trình tích lũy liên tục các đột biến, đa số là gen lặn và bất lợi là nguyên nhân dẫn đến hiện tượng áp bức này. Ở thực vật giao phấn, những đột biến này ở trạng thái dị hợp tử và không tự biểu hiện ra ngoài. Khi tự thụ phấn, xác suất chúng chuyển thành thể đồng hợp tử tăng lên nhiều lần nhưng chúng không tồn tại trong quần thể do quá trình đào thải tự nhiên. Tự thụ phấn trong chọn giống được sử dụng như một công cụ để tạo ra các dòng thuần (đồng hợp tử) với các tính trạng cố định. Tuy năng suất giảm nhưng sau khi lai vẫn thường xuất hiện hiện tượng ưu thế lai - thế mạnh của con lai từ giống tự thụ phấn. Hiện tượng này được gọi là lai giữa các dòng, và trong các cửa hàng chúng ta chỉ có thể thấy các hạt lai như vậy (chúng được đánh dấu bằng ký hiệu F1). Ở thế hệ đầu tiên, con lai vượt trội hơn dòng thuần về năng suất, nhưng ở các thế hệ tiếp theo, ảnh hưởng của sức mạnh của con lai biến mất.
