Курганский государственный университет Кафедра ботаники и генетики Доктор

Курганский государственный университет Кафедра ботаники и генетики Доктор биол. наук, проф. Н. И. Науменко Лекции по курсу альгологии и микологии РАЗМНОЖЕНИЕ ВОДОРОСЛЕЙ И ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫ Курган 2009

РАЗМНОЖЕНИЕ ВОДОРОСЛЕЙ ТРИ ТИПА РАЗМНОЖЕНИЯ: 1. ВЕГЕТАТИВНОЕ – без участия специализированных клеток 2. БЕСПОЛОЕ – посредством спор 3. ПОЛОВОЕ – при слиянии половых клеток

РАЗМНОЖЕНИЕ ВОДОРОСЛЕЙ ВЕГЕТАТИВНОЕ размножение: Одноклеточные – митотическим делением клетки, Колониальные и многоклеточные – фрагментами таллома

РАЗМНОЖЕНИЕ ВОДОРОСЛЕЙ БЕСПОЛОЕ размножение: Зооспорами, апланоспорами (акинетами) Зеленая водоросль Oedogonium sp. : выход зооспоры из зооспорангия

РАЗМНОЖЕНИЕ ВОДОРОСЛЕЙ Зооспоры водяной сеточки Hydrodictyon reticulatum:

РАЗМНОЖЕНИЕ ВОДОРОСЛЕЙ ПОЛОВОЕ размножение Стадии: 1) гаметогенез (созревание гамет в гаметангиях), 2) слияние гамет (половой процесс), 3) созревание зиготы

РАЗМНОЖЕНИЕ ВОДОРОСЛЕЙ ТИПЫ ПОЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ У ВОДОРОСЛЕЙ:

РАЗМНОЖЕНИЕ ВОДОРОСЛЕЙ КОНЪЮГАЦИЯ СПИРОГИРЫ: 1 2 3 4

ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫ РАСТЕНИЙ Некоторые определения: 1. ОНТОГЕНЕЗ (индивидуальный цикл развития)– индивидуальное развитие (жизнь) организма от рождения до смерти (гибели). 2. КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ – цикл развития клетки от деления до следующего деления, включающего последовательные стадии митоза (митотический цикл) 3. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ – совокупность всех этапов развития последовательно сменяющих друга индивидов (стадий, фаз жизненного цикла), в результате которых возникают новые поколения особей, генетически и морфологически повторяющих предшествующие стадии.

ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫ РАСТЕНИЙ ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ОХВАТЫВАЕТ ОТРЕЗОК ИНДИВИДУАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ НЕСКОЛЬКИХ ПОКОЛЕНИЙ ОСОБЕЙ (ОРГАНИЗМОВ) – ОТ ЗАЧАТКА ОДНОГО ПОКОЛЕНИЯ ДО СХОЖЕГО С НИМ ЗАЧАТКА ОДНОИМЕННОЙ ФАЗЫ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА В ДОЧЕРНЕМ ПОКОЛЕНИИ ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ОНТОГЕНЕЗ: 1. Этапы индивидуального развития (онтогенеза) организма после периода размножения (периоды покоя, период старения и отмирания) не входят в жизненный цикл. 2. Жизненный цикл, как правило, включает несколько отрезков онтогенезов нескольких последовательно сменяющихся фаз (поколений).

ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫ РАСТЕНИЙ ПОКОЛЕНИЯ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА У РАСТЕНИЙ: • ГАМЕТОФИТ (ПОЛОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ) – растение, формирующее гаметы (половые клетки) и размножающееся половым способом. • СПОРОФИТ (БЕСПОЛОЕ ПОКОЛЕНИЕ) – растение, формирующее споры и размножающееся бесполым способом. • ГАМЕТОСПОРОФИТ – растение, способное производить как споры, так и гаметы, и размножающееся как половым, так и бесполым способами.

ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫ РАСТЕНИЙ ЯДЕРНЫЕ ФАЗЫ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА У РАСТЕНИЙ: • ГАПЛОИДНАЯ фаза (гаплофаза, гаплобионт, гаплоидное поколение) – растение, в ядрах клеток которого содержится гаплоидный набор хромосом (равный набору хромосом в ядрах гамет) • ДИПЛОИДНАЯ фаза (диплофаза, диплобионт, диплоидное поколение) – растение, в ядрах клеток которого содержится диплоидный (двойной по сравнению с ядрами гамет и гаплобионтов этого же вида) набор хромосом

ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫ РАСТЕНИЙ СМЕНА ПОКОЛЕНИЙ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА У РАСТЕНИЙ: • ИЗОМОРФНАЯ (от изос -равный и морфа -форма)когда поколения внешне выглядят одинаково и различаются лишь способами размножения. • ГЕТЕРОМОРФНАЯ (от гетерос -разный и морфа -форма)когда поколения более или менее резко различаются внешне.

ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫ РАСТЕНИЙ СМЕНА ЯДЕРНЫХ ФАЗ У РАСТЕНИЙ • Определяется местом мейоза (редукцией числа хромосом) в жизненном цикле. РАЗЛИЧАЮТ: 1. СПОРИЧЕСКУЮ РЕДУКЦИЮ (мейоз совпадает с моментом образования спор) 2. ЗИГОТИЧЕСКУЮ РЕДУКЦИЮ (мейоз совпадает с моментом деления зиготы) 3. ГАМЕТИЧЕСКУЮ РЕДУКЦИЮ (мейоз совпадает с моментом образования гамет) 4. СОМАТИЧЕСКУЮ РЕДУКЦИЮ (мейоз наблюдается в некоторых вегетативных клетках диплоидного растения: в результате одно растение сочетает гапло- и диплоидные участки)

ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫ РАСТЕНИЙ Споры СПОРОФИТ ГАМЕТОФИТ Зигота Гаметы

ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫ РАСТЕНИЙ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ: *- МЕЙОЗ (редукционное деление ядра) n – ГАПЛОИДНЫЙ НАБОР ХРОМОСОМ 2 n – ДИПЛОИДНЫЙ НАБОР ХРОМОСОМ

СПОРИЧЕСКАЯ РЕДУКЦИЯ: * Споры (n) СПОРОФИТ (2 n) ГАМЕТОФИТ (n) Зигота (2 n) Гаметы (n) Диплогаплофазный жизненный цикл

СПОРИЧЕСКАЯ РЕДУКЦИЯ с изоморфной сменой поколений: * Споры (n) СПОРОФИТ (2 n) Ulva ГАМЕТОФИТ (n) Зигота (2 n) Гаметы (n) Диплогаплофазный жизненный цикл

n n 2 n * Гаметоспорофит Гаметофит Схема жизненного цикла Ectocarpus

СПОРИЧЕСКАЯ РЕДУКЦИЯ с гетероморфной сменой поколений: * Споры (n) СПОРОФИТ (2 n) Laminaria Зигота (2 n) Гаметы (n) ГАМЕТОФИТ (n) Доминирование диплобионта - спорофита

Схема жизненного цикла высшего растения Жизненный цикл равноспорового плауна Lycopodium clavatum L.

СПОРИЧЕСКАЯ РЕДУКЦИЯ с гетероморфной сменой поколений: Споры (n) Ulothrix ГАМЕТОСПОРОФИТ (n) Споры (n) Спорофит (2 n) Зигота (2 n) * Гаметы (n) Доминирование гаплобионта - гаметофита

ГАМЕТИЧЕСКАЯ РЕДУКЦИЯ: Споры (2 n) СПОРОФИТ (2 n) Зигота (2 n) Гаметы (n) * ГАМЕТОФИТ (2 n) Диплофазный жизненный цикл

ГАМЕТИЧЕСКАЯ РЕДУКЦИЯ: Споры (2 n) ГАМЕТОСПОРОФИТ (2 n) Зигота (2 n) Гаметы (n) * Диплофазный жизненный цикл

ГАМЕТИЧЕСКАЯ РЕДУКЦИЯ: Bacillariophyta – Диатомовые водоросли ГАМЕТОФИТ (2 n) Зигота (2 n) Гаметы (n) * Диплофазный жизненный цикл

ГАМЕТИЧЕСКАЯ РЕДУКЦИЯ: ДИПЛОБИОНТ (2 n) Зигота (2 n) Гаметы (n) * Диплофазный жизненный цикл

ЗИГОТИЧЕСКАЯ РЕДУКЦИЯ: Споры (n) СПОРОФИТ (n) * Зигота (2 n) ГАМЕТОФИТ (n) Гаметы (n) Гаплофазный жизненный цикл

ЗИГОТИЧЕСКАЯ РЕДУКЦИЯ: Споры (n) Chlamydomonas Volvox * Зигота (2 n) ГАМЕТОФИТ (n) Гаметы (n) Гаплофазный жизненный цикл

ЗИГОТИЧЕСКАЯ РЕДУКЦИЯ: Chara Зигота (2 n) ГАМЕТОФИТ (n) * Гаметы (n) Гаплофазный жизненный цикл

СОМАТИЧЕСКАЯ РЕДУКЦИЯ: Prasiola stipitata