Вегетативное размножение - Vegetative reproduction - Wikipedia

О вегетативном размножении животных и грибов см. Почкование.
Производство новых особей по краю листа воздушного растения, Каланхоэ пинната. Небольшое растение спереди около 1 см высотой. Понятие «индивидуум» этим процессом растягивается.
Bryophyllum daigremontianum дает ростки по краям листьев. Когда они достаточно созреют, они опадают и укореняются в любой подходящей почве.
Вегетативное размножение стеблевым черенком моложе недели. Некоторые виды более приспособлены к этому способу размножения, чем другие.
Лампочка Мускари размножился вегетативно под землей и образовал две луковицы, каждая из которых дает стебель цветка.

Вегетативное размножение (также известен как вегетативное размножение, вегетативное размножение или же клонирование) является любой формой бесполое размножение возникающий у растений, у которых новое растение вырастает из фрагмента родительского растения или специализированной репродуктивной структуры.[1]

Многие растения размножаются естественным путем, но это также может быть вызвано искусственно. Садоводы разработали методы бесполого размножения, которые используют вегетативные части растений для воспроизведения растений. Показатели успешности и сложность распространения сильно различаются. Однодольные обычно не хватает сосудистый камбий и поэтому их труднее размножать.

Фон

Размножение растений это процесс размножения растений определенного вида или сорта, и он может быть половым или бесполым. Это может произойти за счет использования вегетативных частей растений, таких как листья, стебли, и корни для получения новых растений или путем роста из специализированных вегетативных частей растений.[2]

Хотя многие растения размножаются путем вегетативного размножения, они редко используют исключительно этот метод для размножения. Вегетативное размножение не выгодно с эволюционной точки зрения; он не допускает генетического разнообразия и может привести к накоплению вредных мутаций в растениях.[3] Вегетативное размножение благоприятно, когда оно позволяет растениям производить больше потомство на единицу ресурса, чем воспроизводство за счет производства семян.[4] В целом молодь растения легче размножать вегетативно.[5]

Хотя большинство растений обычно размножаются половым путем, многие из них могут размножаться вегетативно или могут быть стимулированы к этому с помощью гормональной терапии. Это потому что меристематические клетки способен клеточная дифференциация присутствуют во многих тканях растений.

Вегетативное размножение обычно считается клонирование метод.[6] Однако корневые черенки ежевики без шипов (Rubus fruticosus ) вернется к тернистому типу, потому что случайный отстрел развивается из генетически тернистой клетки. Ежевика без шипов - это химера, эпидермальные слои которой генетически лишены шипов, но ткань под ней генетически колючая.[7].

Прививка часто не является полным методом клонирования, потому что сеянцы используются в качестве подвоев. 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 (включая апоспорию и диплоспорию) - это тип воспроизводства, не связанный с оплодотворением. У цветковых растений образуются неоплодотворенные семена, или саженцы которые растут вместо цветов. Ястребиный (Hieracium ), одуванчик (Тараксак ), немного цитрусовых (Цитрусовые ) и многие травы, такие как мятлик Кентукки (Мятлик луговой ) все используют эту форму бесполого размножения. Луковицы иногда образуются вместо цветков чеснока.

Механизмы

Ткань меристемы делает возможным бесполое размножение. Обычно он содержится в стеблях, листьях и кончиках стеблей и корней и состоит из недифференцированные клетки которые постоянно делятся, что позволяет растениям расти и давать начало тканевым системам растений. Способность ткани меристемы непрерывно делиться позволяет происходить вегетативному размножению.[8]

Еще одна важная способность, обеспечивающая вегетативное размножение, - это способность развиваться. придаточные корни которые возникают из других вегетативных частей растений, таких как стебель или листья. Эти корни позволяют развиваться новым растениям из частей тела других растений.[9]

Преимущества и недостатки

Преимущества

Есть несколько преимуществ вегетативного размножения, в основном то, что производимое потомство клоны своих родительских растений. Если растение имеет благоприятные черты, оно может продолжать передавать свои полезные свойства. генетическая информация своему потомству. Коммерческим производителям может быть экономически выгодно клонировать определенное растение, чтобы обеспечить единообразие урожая.[10] Вегетативное размножение также позволяет растениям избежать дорогостоящего и сложного процесса производства органы полового размножения Такие как цветы и последующие семена и фрукты.[11] Например, разработка аса сорт чрезвычайно сложно, поэтому, как только фермеры разовьют желаемые черты лилии, они используют прививка и подающий надежды чтобы гарантировать стабильность нового сорта и его успешное производство на коммерческом уровне. Однако, как видно из многих пестрый растения, это не всегда применимо, потому что многие растения на самом деле химеры а черенки могут отражать атрибуты только одной или нескольких родительских клеточных линий. Вегетативное размножение также позволяет растениям обходить незрелые фаза рассады и достичь зрелый фаза быстрее.[12] В природе это увеличивает шансы растения на успешное созревание, а с коммерческой точки зрения это экономит фермерам много времени и денег, поскольку позволяет быстрее переворачивать урожай.[13]

Вегетативное размножение дает исследовательские преимущества в нескольких областях биологии и имеет практическое применение, когда дело доходит до облесение. Чаще всего лесные генетики и селекционеры использовали вегетативное размножение для перемещения гены от выбранных деревьев в удобное место, обычно обозначаемое банк генов, банк клонов, сад с клонами или семенной сад, где их гены могут быть рекомбинированный в породистый потомство.[13]

Недостаток

Главный недостаток вегетативного размножения заключается в том, что он предотвращает появление видов генетическое разнообразие что может привести к сокращению урожайность.[14][15] Растения генетически идентичны и поэтому все восприимчивы к патогенным микроорганизмам. вирусы растений, бактерии и грибы которые могут уничтожить весь урожай.[16]

Типы

Натуральные средства

Естественное вегетативное размножение в основном процесс нашел в травянистый и древесный многолетнее растение растений, и обычно включает структурные модификации корень, хотя любая горизонтальная подземная часть растения (будь то стебель, лист или корень ) может способствовать вегетативному размножению растения. Большинство видов растений, которые выживают и значительно расширяются за счет вегетативного размножения, будут многолетнее растение почти по определению, поскольку специализированные органы вегетативного размножения, такие как семена однолетних растений, служат для выживания сезонно суровые условия. Растение, сохраняющееся в каком-либо месте за счет вегетативного размножения особей в течение длительного периода времени, представляет собой клональная колония.

В некотором смысле, это процесс не воспроизводства, а процесс выживания и увеличения биомассы индивидуума. Когда человек организм увеличивается в размере за счет размножения клеток и остается нетронутым, этот процесс называется «вегетативным ростом». Однако при вегетативном размножении новые растения, которые появляются в результате, являются новыми особями почти во всех отношениях, кроме генетических. Значительный интерес представляет, как этот процесс сбрасывает часы старения.[17]

Как упоминалось выше, растения вегетативно размножаются как искусственно, так и естественным путем. Наиболее распространенные методы естественного вегетативного воспроизводства включают развитие нового растения из специализированных структур зрелого растения. В добавление к придаточные корни, корни, которые возникают из структур растений, кроме корня, таких как стебли или листья, модифицированные стержни листья и корни играют важную роль в способности растений к естественному размножению. Наиболее распространенными модифицированными стеблями, листьями и корнями, допускающими вегетативное размножение, являются:[18]

Бегунов

Также известный как столоны побеги - это модифицированные стебли, которые, в отличие от корневищ, растут из существующих стеблей чуть ниже поверхности почвы. По мере их распространения бутоны на модифицированных стеблях производят корни и стебли. Эти почки более разделены, чем те, что находятся на корневище.[19]

Примеры растений, которые используют побеги: клубника и смородина.

Луковицы

Луковицы - это надутые части стебля, внутри которых лежат центральные побеги новых растений. Обычно они находятся под землей и окружены пухлыми многослойными листьями, которые обеспечивают питательные вещества на новый завод.[20]

Примеры растений, которые используют луковицы: лук-шалот, лилии и тюльпаны.

Клубни

Клубни развиваются либо из стебля, либо из корня. Стволовые клубни растут из корневищ или побегов, которые набухают из-за накопления питательных веществ, в то время как корневые клубни размножаются из корней, которые модифицированы для хранения питательных веществ, становятся слишком большими и дают новое растение.[19]

Примеры стеблевых клубней: картофель и батат и примеры корневых клубней сладкий картофель и георгины.

Клубнелуковицы

Клубнелуковицы представляют собой твердые увеличенные подземные стебли, которые хранят питательные вещества в своей мясистой и твердой стеблевой ткани и окружены бумажными листьями. Клубнелуковицы отличаются от луковиц тем, что их центр состоит из твердой ткани, а луковицы состоят из слоистых листьев.[21]

Примеры растений, которые используют клубнелуковицы: гладиолус и таро.

Присоски

Также известный как корневые ростки, присоски - это стебли растений, которые возникают из почек на основе стеблей родительских растений или на корнях.[22]

Примеры растений, которые используют присоски: яблоко, вяз, и банановые деревья.

Саженцы

Саженцы представляют собой миниатюрные структуры, которые возникают из меристемы по краям листьев, которые в конечном итоге развивают корни и опадают с листьев, на которых они росли.[23]

Примером растения, использующего всходы, является Bryophyllum daigremontianum (син. Каланхоэ дайгремонтианум), который также известен как мать тысяч за его многочисленные ростки.

Кейкис

Кейкис дополнительные побеги, которые развиваются на вегетативных стеблях или цветоносы из нескольких орхидей роды.[12]

Примеры растений, которые используют кейки: Фаленопсис, Эпидендрум, и Дендробиум роды орхидеи.

Апомиксис

Апомиксис это процесс бесполого размножения семенами, в отсутствие мейоза и оплодотворения, с образованием клонального потомства материнского происхождения.[24]

Искусственные средства

Вегетативное размножение особых сорта которые имеют желаемые характеристики - очень распространенная практика. Он используется фермерами и садоводы для получения лучших культур с желаемыми качествами. Наиболее распространенные методы искусственное вегетативное размножение находятся:[18]

Резка

А резка часть растения, обычно стебель или лист, срезают и высаживают. Из черенков вырастают придаточные корни, и в конечном итоге развивается новое растение. Обычно эти черенки обрабатывают гормоны перед посадкой, чтобы вызвать рост.[25]

Пример: роза; гибискус.

Прививка

Прививка предполагает прикрепление отпрыск или желаемый черенок к стеблю другого растения, называемого подвояом, которое остается укорененным в земле. В конце концов обе тканевые системы прививаются или объединяются, и развивается растение с характеристиками привитого растения,[26] например манго, гуава и др.

Наслоение

Наслоение это процесс, который включает сгибание ветвей или стеблей растений так, чтобы они касались земли и покрывались почвой. Придаточные корни развиваются из подземной части растения, известной как слой. Этот способ вегетативного размножения также происходит естественным путем. Другой аналогичный метод, воздушное расслоение, включала соскабливание и повторную посадку ветвей деревьев, которые превращаются в деревья.[27]

Сосание

Присоски растут и образуют плотный компактный коврик, который прикрепляется к родительскому растению. Слишком много присосок может привести к уменьшению размера урожая, поэтому избыток присосок обрезанный, а зрелые присоски пересаживаются на новое место, где они развиваются в новые растения.[28]

Тканевая культура

В культура ткани, растительные клетки берутся из разных частей растения и культурный и выращивали в стерилизованной среде. Масса развитой ткани, известная как мозоль, затем культивируется в среде, насыщенной гормонами, и в конечном итоге развивается в проростки, которые затем высаживаются и в конечном итоге развиваются в выросшие растения.[10][29]

Компенсировать

An компенсировать это нижняя часть сингла стебель с базальной осью корневища и его корнями. Посадка этих растений - самый обычный способ размножения. бамбук.[30]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "вегетативное размножение | садоводство". Энциклопедия Британника. Получено 2017-09-22.
  2. ^ Свингл, Чарльз Ф. (1940-07-01). «Регенерация и вегетативное размножение». Ботанический обзор. 6 (7): 301–355. Дои:10.1007 / BF02919037. ISSN  0006-8101. S2CID  29297545.
  3. ^ Scarcelli, N .; Tostain, S .; Vigouroux, Y .; Agbangla, C .; Daïnou, O .; Pham, J.-L. (Август 2006 г.). «Использование фермерами дикого родственника и полового размножения в вегетативно размножаемых культурах. 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.
  4. ^ Birget, Philip L.G .; Рептон, Шарлотта; О'Доннелл, Эйдан Дж .; Шнайдер, Петра; Рис, Сара Э. (2017-08-16). «Фенотипическая пластичность репродуктивных усилий: паразиты малярии реагируют на доступность ресурсов». Proc. R. Soc. B. 284 (1860): 20171229. Дои:10.1098 / rspb.2017.1229. ISSN  0962-8452. ЧВК  5563815. PMID  28768894.
  5. ^ Бонга, Дж. М. (1982). «Вегетативное размножение в отношении юности, зрелости и омоложения». Культура тканей в лесном хозяйстве. Лесоводство. 5. Спрингер, Дордрехт. С. 387–412. Дои:10.1007/978-94-017-3538-4_13. ISBN  9789048182725.
  6. ^ Макки, Дойл; Элиас, Марианна; Пужоль, Бенуа; Дюпютье, Энн (01.04.2010). «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.
  7. ^ Beyl, Caula A .; Тригиано, Роберт Н. (2008). Концепции размножения растений и лабораторные упражнения. CRC Press. п. 170. ISBN  9781420065091.
  8. ^ Пристли, Джозеф Хьюберт; Свингл, Чарльз Ф. (1929). Вегетативное размножение с точки зрения анатомии растений. Министерство сельского хозяйства США.
  9. ^ "root | Определение, типы, морфология и функции". Энциклопедия Британника. Получено 2018-04-19.
  10. ^ а б Хасси, Г. (1978). «Применение тканевых культур для вегетативного размножения растений». Научный прогресс (1933-). 65 (258): 185–208. JSTOR  43420451.
  11. ^ Сноу, Эллисон А .; Whigham, Деннис Ф. (1989-10-01). «Затраты на выращивание цветов и фруктов в цветущих типуляриях (Orchidaceae)». Экология. 70 (5): 1286–1293. Дои:10.2307/1938188. ISSN  1939-9170. JSTOR  1938188.
  12. ^ а б Зоц, Герхард (1999). «Вегетативное размножение эпифитной орхидеи и экологическая значимость» (PDF). Ecotropica. 5.
  13. ^ а б Либби, В. (сентябрь 1973 г.). «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСТЕНИЙ В ЛЕСНОЙ ГЕНЕТИКЕ И УЛУЧШЕНИЕ ДЕРЕВЬЕВ» (PDF). Школа лесного хозяйства и охраны природы и Департамент генетики. 4: 440–447.
  14. ^ Crutsinger, G.M .; Reynolds, W. N .; Classen, A.T .; Сандерс, Н. Дж. (2008). «Несопоставимые эффекты генотипического разнообразия растений на листву и подстилку сообществ членистоногих - семантический исследователь». Oecologia. 158 (1): 65–75. Дои:10.1007 / s00442-008-1130-л. PMID  18766383. S2CID  35985089. Получено 2018-04-19.
  15. ^ Фрэнкхэм, Р. (27 июля 2005 г.). «Биология сохранения: восстановление экосистем, усиленное генотипическим разнообразием». Наследственность. 95 (3): 183. Дои:10.1038 / sj.hdy.6800706. PMID  16049423. S2CID  8274476.
  16. ^ Reusch, Thorsten; Бострем, Кристоффер (01.07.2011). «Широко распространенный генетический мозаицизм у морских покрытосеменных Zostera marina коррелирует с клональным воспроизводством». Эволюционная экология. 25 (4): 899–913. Дои:10.1007 / s10682-010-9436-8. S2CID  23424978.
  17. ^ (Генерал Дж. Грант (1864). «Вегетативное размножение в Нью-Йорке: всестороннее исследование. Издательство Университета Стони Брук: Нью-Йорк, Нью-Йорк.
  18. ^ а б Форбс, Джеймс С.; Форбс, Джим К .; Уотсон, Дреннан (1992-08-20). Растения в сельском хозяйстве. Издательство Кембриджского университета. ISBN  9780521427913.
  19. ^ а б Хики, Майкл; Кинг, Клайв (2000-11-16). Кембриджский иллюстрированный глоссарий ботанических терминов. Издательство Кембриджского университета. ISBN  9780521794015.
  20. ^ Кавасаки, Мария Люсия (1991-07-01). «Форма растения. Иллюстрированное руководство по морфологии цветковых растений. Автор Адриан Д. Белл». Бриттония. 43 (3): 145. Дои:10.2307/2807042. ISSN  0007–196X. JSTOR  2807042.
  21. ^ Pate, J. S .; Диксон, Кингсли Уэйн (1982). Клубневые, клубневые и луковичные растения: биология адаптивной стратегии в Западной Австралии. Недлендс, Вашингтон: Издательство Университета Западной Австралии. ISBN  978-0855642013.
  22. ^ Оливер, Чедвик Диринг (1 января 1980 г.). «Развитие лесов в Северной Америке после серьезных нарушений». Экология и управление лесами. 3: 153–168. Дои:10.1016/0378-1127(80)90013-4. ISSN  0378-1127.
  23. ^ Roest, S .; Бокельманн, Г.С. (1975-12-01). «Вегетативное размножение Chrysanthemum morifolium Ram. In vitro». Scientia Horticulturae. 3 (4): 317–330. Дои:10.1016/0304-4238(75)90046-1. ISSN  0304-4238.
  24. ^ Спиллейн, Чарльз; Кертис, Марк Д; Гроссниклаус, Ули (июнь 2004 г.). «Развитие технологии апомиксиса - непорочные роды на фермерских полях?». Природа Биотехнологии. 22 (6): 687–691. Дои:10.1038 / nbt976. ISSN  1546-1696. PMID  15175691. S2CID  656911.
  25. ^ Офори, Д.А.; Newton, A.C .; Leakey, R.R.B .; Грейс, Дж. (1996-08-01). «Вегетативное размножение Milicia excelsa листовыми стеблевыми черенками: влияние концентрации ауксина, площади листьев и среды для укоренения». Экология и управление лесами. 84 (1–3): 39–48. Дои:10.1016/0378-1127(96)03737-1. ISSN  0378-1127.
  26. ^ "Кумар, Г. (2011)." Размножение растений прививкой и окулированием "(PDF). Северо-западное расширение Тихого океана. Стр. 3–5" (PDF).
  27. ^ "Indiana Yard and Garden - Purdue Consumer Horticulture - Purdue University". Indiana Yard and Garden - Purdue Consumer Horticulture. Получено 2018-04-20.
  28. ^ Maini, J. S .; Хортон, К. У. (1966-09-01). «Вегетативное размножение Populus Spp .: I. Влияние температуры на формирование и начальный рост побегов осины». Канадский журнал ботаники. 44 (9): 1183–1189. Дои:10.1139 / b66-130. ISSN  0008-4026.
  29. ^ Рейли, Кэтрин (4 апреля 1977 г.). «РАСТИТЕЛЬНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ РАДИАТА СОСНЫ КУЛЬТУРОЙ ТКАНЕЙ: ОБРАЗОВАНИЕ РАСТЕНИЙ ИЗ ЭМБРИОНАЛЬНОЙ ТКАНИ» (PDF). Институт исследований леса, Лесная служба Новой Зеландии, Роторуа. 7: 199–206.
  30. ^ Баник, Ратан (1995). Пособие по вегетативному размножению бамбука. Бангладеш: публикации сценария. п. 21. ISBN  978-81-86247-10-5.