stringtranslate.com

Вегетативное размножение

Образование новых особей по краю листа воздушного растения Kalanchoe pinnata . Небольшое растение впереди около 1 см в высоту. В результате этого процесса понятие «индивидуум» расширяется.
Каланхоэ дайгремонтиана дает ростки по краям листьев. Когда они достаточно созреют, они опадают и укореняются в любой подходящей почве.
Вегетативное размножение стеблевыми черенками возрастом менее недели. Некоторые виды более подходят для этого способа размножения, чем другие.
Луковица мускари размножается вегетативно под землей, образуя две луковицы, каждая из которых дает цветочный стебель.

Вегетативное размножение (также известное как вегетативное размножение , вегетативное размножение или клонирование ) — это любая форма бесполого размножения , происходящая у растений, при которой новое растение вырастает из фрагмента или черенка родительского растения или специализированных репродуктивных структур, которые иногда называют вегетативными размножениями . [1] [2] [3]

Многие растения размножаются таким образом естественным путем, но его также можно вызвать искусственно . Садоводы разработали методы бесполого размножения, в которых для репликации растений используются вегетативные размножения. Показатели успеха и сложность распространения сильно различаются. У однодольных обычно отсутствует сосудистый камбий , что затрудняет их размножение.

Фон

Размножение растений — это процесс размножения растений определенного вида или сорта, который может быть половым или бесполым. Это может произойти за счет использования вегетативных частей растений, таких как листья , стебли и корни , для производства новых растений или за счет роста специализированных вегетативных частей растений. [4]

Хотя многие растения размножаются путем вегетативного размножения, они редко используют исключительно этот метод для размножения. Вегетативное размножение не является эволюционно выгодным; он не допускает генетического разнообразия и может привести к накоплению в растениях вредных мутаций. [5] Вегетативное размножение предпочтительнее, если оно позволяет растениям производить больше потомства на единицу ресурса, чем размножение посредством производства семян. [6] Как правило, молодые растения легче размножать вегетативно. [7]

Хотя большинство растений обычно размножаются половым путем, многие из них могут размножаться вегетативно или их можно вызвать к этому с помощью гормонального лечения. Это связано с тем, что во многих тканях растений присутствуют меристематические клетки , способные к клеточной дифференцировке .

Вегетативное размножение обычно считают методом клонирования . [8] Однако корневые черенки ежевики без шипов ( Rubus fruticosus ) вернутся к колючему типу, потому что придаточные побеги развиваются из генетически колючей клетки. Ежевика без шипов — это химера: эпидермальные слои генетически лишены шипов, но ткань под ними генетически колючая. [9]

Прививка часто не является полным методом клонирования, поскольку в качестве подвоев используются саженцы. В этом случае клональной является только верхушка растения. У некоторых культур, особенно у яблок, подвои размножаются вегетативно, поэтому весь привой может быть клональным, если и привой, и подвой являются клонами. Апомиксис (в том числе апоспория и диплоспория) — тип размножения, не предполагающий оплодотворения. У цветковых растений образуются неоплодотворенные семена или ростки , которые растут вместо цветков. Ястребинник ( Hieracium ), одуванчик ( Taraxacum ), некоторые цитрусовые ( Citrus ) и многие травы, такие как мятлик Кентуккийский ( Poa pratensis ), используют эту форму бесполого размножения. Вместо цветков чеснока иногда образуются луковицы .

Механизмы

Меристемальная ткань делает возможным процесс бесполого размножения. Обычно он содержится в стеблях, листьях, кончиках стеблей и корнях и состоит из недифференцированных клеток , которые постоянно делятся, обеспечивая рост растений и образуя системы тканей растений. Способность ткани меристемы непрерывно делиться позволяет осуществлять вегетативное размножение. [10]

Другой важной способностью, позволяющей вегетативное размножение, является способность развивать придаточные корни , которые возникают из других вегетативных частей растений, таких как стебель или листья. Эти корни позволяют развиваться новым растениям из частей тел других растений. [11]

Преимущества и недостатки

Преимущества

Вегетативное размножение имеет ряд преимуществ, главным образом то, что полученное потомство является клонами родительских растений. Если растение обладает благоприятными признаками, оно может продолжать передавать полезную генетическую информацию своему потомству. Коммерческим производителям может быть экономически выгодно клонировать определенное растение, чтобы обеспечить единообразие урожая. [12] Вегетативное размножение также позволяет растениям избежать дорогостоящего и сложного процесса производства органов полового размножения, таких как цветы и последующие семена и плоды . [13] Например, вывести сорт ace чрезвычайно сложно, поэтому, как только фермеры развивают у лилии желаемые качества, они используют прививку и окулировку , чтобы обеспечить стабильность нового сорта и его успешное производство на коммерческом уровне. Однако, как можно видеть на примере многих пестролистных растений, это не всегда применимо, поскольку многие растения на самом деле являются химерами , и черенки могут отражать признаки только одной или нескольких родительских клеточных линий. Вегетативное размножение также позволяет растениям обойти фазу незрелой рассады и быстрее достичь зрелой фазы. [14] В природе это увеличивает шансы растения на успешное достижение зрелости, а с коммерческой точки зрения это экономит фермерам много времени и денег, поскольку позволяет быстрее перевернуть урожай. [15]

Вегетативное воспроизводство дает преимущества для исследований в нескольких областях биологии и имеет практическое применение, когда дело доходит до лесонасаждения . Наиболее распространенным использованием вегетативного размножения лесными генетиками и селекционерами деревьев было перемещение генов с выбранных деревьев в какое-то удобное место, обычно называемое банком генов , банком клонов , садом, где хранятся клоны, или семенным садом, где их гены могут быть рекомбинированы . у породистого потомства. [15]

Некоторые анализы показывают, что вегетативное размножение является характеристикой, которая повышает вероятность инвазивности вида растений. Поскольку вегетативное размножение часто происходит быстрее, чем половое, оно «быстро увеличивает популяцию и может способствовать восстановлению после нарушений» (таких как пожары и наводнения). [16]

Недостаток

Основным недостатком вегетативного размножения является то, что оно препятствует генетическому разнообразию видов , что может привести к снижению урожайности сельскохозяйственных культур . [17] [18] Растения генетически идентичны и, следовательно, все восприимчивы к патогенным вирусам растений , бактериям и грибам , которые могут уничтожить весь урожай. [19]

Типы

Натуральные средства

Естественное вегетативное размножение — это в основном процесс, наблюдаемый у травянистых и древесных многолетних растений, и обычно включает структурные модификации стебля , хотя любая горизонтальная подземная часть растения (будь то стебель, лист или корень ) может способствовать вегетативному размножению растения. . Большинство видов растений, которые выживают и значительно размножаются за счет вегетативного размножения, почти по определению являются многолетними , поскольку специализированные органы вегетативного размножения, такие как семена однолетних растений, служат для выживания в суровых сезонных условиях. Растение, сохраняющееся на определенном месте путем вегетативного размножения особей в течение длительного периода времени, представляет собой клональную колонию .

В каком-то смысле этот процесс представляет собой не процесс размножения, а процесс выживания и увеличения биомассы особи. Когда отдельный организм увеличивается в размерах за счет размножения клеток и остается нетронутым, этот процесс называется «вегетативным ростом». Однако при вегетативном размножении новые растения представляют собой новые особи почти во всех отношениях, кроме генетического. Значительный интерес представляет то, как этот процесс сбрасывает часы старения . [20]

Как уже говорилось ранее, растения вегетативно размножаются как искусственно, так и естественным путем. Наиболее распространенные методы естественного вегетативного размножения включают развитие нового растения из специализированных структур зрелого растения. Помимо придаточных корней , важную роль в способности растений к естественному размножению играют корни, возникающие из структур растения, отличных от корня, таких как стебли или листья, модифицированные стебли , листья и корни. Наиболее распространенными модифицированными стеблями, листьями и корнями, позволяющими вегетативное размножение, являются: [21]

бегуны

Гибридная клубника «Губная помада» ( Comarum palustre × Fragaria × ananassa ) с использованием столонов для выращивания новых растений.

Побеги, также известные как столоны , представляют собой видоизмененные стебли, которые, в отличие от корневищ, растут из существующих стеблей чуть ниже поверхности почвы. По мере размножения почки на модифицированных стеблях дают корни и стебли. Эти почки более разделены, чем те, что находятся на корневище. [22]

Примерами растений, использующих побеги, являются клубника и смородина .

Лампы

Луковицы — это раздутые части стебля, внутри которых залегают центральные побеги новых растений. Обычно они находятся под землей и окружены пухлыми и многослойными листьями, которые обеспечивают питательные вещества новому растению. [23]

Примерами растений, в которых используются луковицы, являются лук-шалот , лилии и тюльпаны .

Клубни

Клубни развиваются либо из стебля, либо из корня. Стеблевые клубни растут из корневищ или побегов, которые набухают из-за хранения питательных веществ, в то время как корневые клубни размножаются из корней, которые модифицируются для хранения питательных веществ, становятся слишком большими и дают новое растение. [22]

Примерами стеблевых клубней являются картофель и ямс , а корневыми клубнями — сладкий картофель и георгины .

Клубнелуковицы

Клубнелуковицы представляют собой твердые увеличенные подземные стебли, которые хранят питательные вещества в своих мясистых и твердых тканях стебля и окружены бумажными листьями. Клубнелуковицы отличаются от луковиц тем, что их центры состоят из твердой ткани, а луковицы — из слоистых листьев. [24]

Примерами растений, использующих клубнелуковицы, являются гладиолусы и таро .

лохи

Присоски, также известные как корневые побеги , представляют собой стебли растений, которые возникают из почек на основании стеблей или корней родительского растения. [25]

Примерами растений, использующих присоски, являются яблони , вязы и банановые деревья .

Проростки

Проростки представляют собой миниатюрные структуры, возникающие из меристемы по краям листьев, которые в конечном итоге развивают корни и опадают с листьев, на которых они выросли. [26]

Примером растения, которое использует ростки, является Bryophyllum daigremontianum (син. Kalanchoe daigremontianum ), который также известен как мать тысяч из -за своих многочисленных проростков.

Кейкис

Кейкис — это дополнительные побеги, развивающиеся на вегетативных стеблях или цветоносах некоторых родов орхидей . [14]

Примерами растений, использующих кейкис, являются орхидеи родов Phalaenopsis , Epidendrum и Dendrobium .

Апомиксис

Апомиксис — это процесс бесполого размножения семенами, при отсутствии мейоза и оплодотворения, приводящий к образованию клонального потомства материнского происхождения. [27]

Искусственные средства

Вегетативное размножение определенных сортов , обладающих желаемыми характеристиками, является очень распространенной практикой. Его используют фермеры и садоводы для получения более качественных урожаев желаемого качества. Наиболее распространенными методами искусственного вегетативного размножения являются: [21]

Резка

Черенок — это часть растения, обычно стебель или лист, которую срезают и высаживают . Из черенков вырастают придаточные корни и со временем развивается новое растение. Обычно перед посадкой эти черенки обрабатывают гормонами , чтобы стимулировать рост. [28]

Прививка

Прививка предполагает прикрепление привоя или желаемого черенка к стеблю другого растения, называемого подвоем, которое остается укорененным в земле. В конечном итоге обе тканевые системы прививаются или интегрируются, и развивается растение с характеристиками привитого растения, [29] например, манго, гуава и т. д.

Многослойность

Отводки — это процесс, который включает в себя изгиб ветвей или стеблей растений так, чтобы они касались земли и были покрыты почвой. Придаточные корни развиваются из подземной части растения, называемой отводком. Этот метод вегетативного размножения также встречается в природе. Другой аналогичный метод, воздушные отводки , заключался в соскабливании и пересадке ветвей деревьев, которые развиваются в деревья. Примерами являются Жасмин и Бугенвиллия. [30]

сосание

Отпрыски растут и образуют плотный компактный коврик, прикрепляющийся к материнскому растению. Слишком большое количество побегов может привести к уменьшению размера урожая, поэтому лишние побеги обрезают , а зрелые побеги пересаживают на новый участок, где из них развиваются новые растения. [31]

Культура ткани

При культуре тканей растительные клетки берут из различных частей растения, культивируют и выращивают в стерилизованной среде. Масса развитой ткани, известная как каллус , затем культивируется в насыщенной гормонами среде и в конечном итоге превращается в проростки, которые затем высаживают и в конечном итоге превращаются в взрослые растения. [12] [32]

Смещение - это нижняя часть одиночной стебли с базальной к ней и корнями осью корневища. Их посадка — самый удобный способ размножения бамбука.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Вегетативное размножение | Садоводство» . Британская энциклопедия . Проверено 22 сентября 2017 г.
  2. ^ Кершоу, Калифорния; Миллбанк, JW (апрель 1970 г.). «Изидии как вегетативные побеги Peltigera Aphthosa VAR. Variolosa (Massal.) Thoms». Лихенолог . 4 (3): 214–217. дои : 10.1017/S0024282970000257. ISSN  1096-1135. S2CID  86138677 . Проверено 4 января 2022 г.
  3. ^ RRB, Лики (31 декабря 2004 г.). «Физиология вегетативного размножения». Энциклопедия лесных наук . дои : 10.1016/B0-12-145160-7/00108-3 . Проверено 4 января 2022 г.
  4. ^ Свингл, Чарльз Ф. (1 июля 1940 г.). «Регенерация и вегетативное размножение». Ботаническое обозрение . 6 (7): 301–355. дои : 10.1007/BF02919037. ISSN  0006-8101. S2CID  29297545.
  5. ^ Скарчелли, Н.; Тостейн, С.; Вигуру, Ю.; Агбангла, К.; Дайну, О.; Фам, Ж.-Л. (август 2006 г.). «Использование фермерами диких родственников и половое размножение вегетативно размножаемых культур. Случай ямса в Бенине». Молекулярная экология . 15 (9): 2421–2431. дои : 10.1111/j.1365-294X.2006.02958.x. ISSN  0962-1083. PMID  16842416. S2CID  19699365.
  6. ^ Биргет, Филип Л.Г.; Рептон, Шарлотта; О'Доннелл, Эйдан Дж.; Шнайдер, Петра; Рис, Сара Э. (16 августа 2017 г.). «Фенотипическая пластичность репродуктивных усилий: паразиты малярии реагируют на наличие ресурсов». Учеб. Р. Сок. Б. _ 284 (1860): 20171229. doi :10.1098/rspb.2017.1229. ISSN  0962-8452. ПМЦ 5563815 . ПМИД  28768894. 
  7. ^ Бонга, JM (1982). «Вегетативное размножение в отношении молодости, зрелости и омоложения». Культура тканей в лесном хозяйстве . Лесные науки. Том. 5. Спрингер, Дордрехт. стр. 387–412. дои : 10.1007/978-94-017-3538-4_13. ISBN 9789048182725.
  8. ^ Макки, Дойл; Элиас, Марианна; Пужоль, Бенуа; Дюпутье, Энн (1 апреля 2010 г.). «Эволюционная экология клонально размножаемых одомашненных растений». Новый фитолог . 186 (2): 318–332. дои : 10.1111/j.1469-8137.2010.03210.x . ISSN  1469-8137. PMID  20202131. S2CID  11637652.
  9. ^ Бейл, Каула А.; Триджано, Роберт Н. (2008). Концепции размножения растений и лабораторные упражнения. ЦРК Пресс. п. 170. ИСБН 9781420065091.
  10. ^ Пристли, Джозеф Хьюберт ; Свингл, Чарльз Ф. (1929). Вегетативное размножение с позиций анатомии растений. Министерство сельского хозяйства США.
  11. ^ «корень | Определение, типы, морфология и функции» . Британская энциклопедия . Проверено 19 апреля 2018 г.
  12. ^ Аб Хасси, Г. (1978). «Применение тканевой культуры для вегетативного размножения растений». Прогресс науки (1933-) . 65 (258): 185–208. JSTOR  43420451.
  13. ^ Сноу, Эллисон А.; Уигхэм, Деннис Ф. (1 октября 1989 г.). «Затраты на производство цветов и фруктов Tipularia Discolor (Orchidaceae)». Экология . 70 (5): 1286–1293. дои : 10.2307/1938188. ISSN  1939-9170. JSTOR  1938188.
  14. ^ аб Зоц, Герхард (1999). «Вегетативное размножение эпифитных орхидей и экологическая значимость» (PDF) . Экотропика . 5 .
  15. ^ аб Либби, В. (сентябрь 1973 г.). «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЕГЕТАТИВНЫХ РАЗМНОЖЕНИЙ В ЛЕСНОЙ ГЕНЕТИКЕ И УКРАШЕНИИ ДЕРЕВЬЕВ» (PDF) . Школа лесного хозяйства и охраны природы и факультет генетики . 4 : 440–447.
  16. ^ Райхард, Сара Хайден. «Какие черты отличают инвазивные растения от неинвазивных?» (PDF) . Материалы симпозиума Калифорнийского совета по экзотическим вредным растениям , 1996 г.
  17. ^ Крутсингер, генеральный директор; Рейнольдс, Западная Нью; Классен, AT; Сандерс, Нью-Джерси (2008). «Различное влияние генотипического разнообразия растений на сообщества членистоногих листвы и подстилки - семантический ученый». Экология . 158 (1): 65–75. дои : 10.1007/s00442-008-1130-y. PMID  18766383. S2CID  35985089.
  18. ^ Фрэнкхэм, Р. (27 июля 2005 г.). «Природоохранная биология: восстановление экосистем, усиленное генотипическим разнообразием». Наследственность . 95 (3): 183. doi :10.1038/sj.hdy.6800706. PMID  16049423. S2CID  8274476.
  19. ^ Ройш, Торстен; Бострём, Кристофер (1 июля 2011 г.). «Широко распространенный генетический мозаицизм у морских покрытосеменных Zostera marina коррелирует с клональным размножением». Эволюционная экология . 25 (4): 899–913. doi : 10.1007/s10682-010-9436-8. S2CID  23424978.
  20. ^ (Генерал Дж. Грант (1864). «Вегетативное размножение в Нью-Йорке: всестороннее исследование. Издательство Stony Brook University Press: Нью-Йорк, Нью-Йорк.
  21. ^ ab Forbes, Джеймс С.; Форбс, Джим С.; Уотсон, Дреннан (20 августа 1992 г.). Растения в сельском хозяйстве. Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780521427913.
  22. ^ аб Хики, Майкл; Кинг, Клайв (16 ноября 2000 г.). Кембриджский иллюстрированный словарь ботанических терминов. Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780521794015.
  23. ^ Кавасаки, Мария Люсия (1 июля 1991 г.). «Форма растения. Иллюстрированное руководство по морфологии цветковых растений. Адриан Д. Белл». Бриттония . 43 (3): 145. дои : 10.2307/2807042 . ISSN  0007-196X. JSTOR  2807042.
  24. ^ Пейт, Дж. С.; Диксон, Кингсли Уэйн (1982). Клубневые, клубневидные и луковичные растения: биология адаптивной стратегии в Западной Австралии. Недлендс, Вашингтон: Издательство Университета Западной Австралии. ISBN 978-0855642013.
  25. ^ Оливер, Чедвик Диринг (1 января 1980 г.). «Развитие лесов в Северной Америке после серьезных потрясений». Лесная экология и управление . 3 : 153–168. дои : 10.1016/0378-1127(80)90013-4. ISSN  0378-1127.
  26. ^ Рост, С.; Бокельманн, Г.С. (1 декабря 1975 г.). «Вегетативное размножение Chrysanthemum morifolium Ram. in vitro». Наука садоводства . 3 (4): 317–330. дои : 10.1016/0304-4238(75)90046-1. ISSN  0304-4238.
  27. ^ Спиллейн, Чарльз; Кертис, Марк Д; Гроссниклаус, Ули (июнь 2004 г.). «Развитие технологии апомиксиса - непорочное зачатие на фермерских полях?». Природная биотехнология . 22 (6): 687–691. дои : 10.1038/nbt976. ISSN  1546-1696. PMID  15175691. S2CID  656911.
  28. ^ Офори, DA; Ньютон, AC; Лики, RRB; Грейс, Дж. (1 августа 1996 г.). «Вегетативное размножение Milicia excelsa листовыми стеблевыми черенками: влияние концентрации ауксина, площади листьев и среды для укоренения». Лесная экология и управление . 84 (1–3): 39–48. дои : 10.1016/0378-1127(96)03737-1. ISSN  0378-1127.
  29. ^ «Кумар, Г. (2011). «Размножение растений путем прививки и окулировки» (PDF). Тихоокеанское северо-западное расширение. стр. 3–5» (PDF) .
  30. ^ «Двор и сад Индианы - потребительское садоводство Пердью - Университет Пердью» . Индиана Двор и Сад — потребительское садоводство Пердью . Проверено 20 апреля 2018 г.
  31. ^ Майни, Дж.С.; Хортон, К.В. (1 сентября 1966 г.). «Вегетативное размножение Populus Spp.: I. Влияние температуры на формирование и начальный рост осиновых отпрысков». Канадский журнал ботаники . 44 (9): 1183–1189. дои : 10.1139/b66-130. ISSN  0008-4026.
  32. ↑ Рейли, Кэтрин (4 апреля 1977 г.). «ВЕГЕТАТИВНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ ЛУЧИСТОЙ СОСНЫ ПУТЕМ КУЛЬТУРЫ ТКАНЕЙ: ОБРАЗОВАНИЕ ПЛАНЦЕТ ИЗ ЭМБРИОНАЛЬНОЙ ТКАНИ» (PDF) . Институт лесных исследований, Лесная служба Новой Зеландии, Роторуа . 7 : 199–206.