الجذع المشترك العلمي · علوم الحياة والأرض · شرح بالعربية
يعرض درس التوالد الجنسي عند النباتات الزهرية للجذع المشترك العلمي أعضاء التوالد وتشكل الأمشاج والأبر والإخصاب وتكوّن البذور وإنباتها. نركز على كاسيات البذور، ثم نقارنها بالصنوبر مثالًا لعاريات البذور، مع التمييز بين البويضة النباتية والبييضة التي تمثل المشيج الأنثوي.
1. تنظيم الزهرة عند كاسيات البذور
تتكون الزهرة النموذجية من سبلات تشكل الكأس، وبتلات تشكل التويج، وأسدية تمثل الأعضاء الذكرية، ومدقة أو مدقات تمثل الأعضاء الأنثوية. تتكون السداة من خيط ومئبر يحتوي أكياسًا لقاحية. وتتكون المدقة من ميسم وقلم ومبيض يضم بويضة أو عدة بويضات. تختلف الأزهار في عدد الأعضاء وشكلها؛ فقد تكون ثنائية الجنس أو أحادية الجنس. لا تعد البتلات أمشاجًا، ولا يشترط وجود بتلات كبيرة وملونة في كل زهرة.
2. تشكل حبوب اللقاح والأمشاج الذكرية
داخل الأكياس اللقاحية تنقسم خلايا أم ثنائية الصيغة الصبغية 2n انقسامًا اختزاليًا لتعطي أبواغًا صغيرة أحادية الصيغة n. يتطور كل بوغ إلى حبة لقاح بانقسامات وتمايزات؛ تضم في النموذج المبسط خلية إنباتية وخلية مولدة. تنقسم الخلية المولدة لتنتج مشيجين ذكريين، وقد يحدث ذلك قبل انتشار حبة اللقاح أو أثناء نمو أنبوبها بحسب النوع. حبة اللقاح ليست المشيج الذكري نفسه؛ هي بنية تحمل أو تنتج الأمشاج الذكرية.
3. تشكل الكيس الجنيني
داخل البويضة النباتية تنقسم خلية أم 2n اختزاليًا لتعطي 4 أبواغ كبيرة n؛ في النمط الشائع تتحلل 3 ويبقى بوغ وظيفي. يخضع هذا البوغ لانقسامات غير مباشرة، فيتشكل كيس جنيني ذو 8 نوى غالبًا موزعة في 7 خلايا: بييضة وخلية مركزية ذات نواتين قطبيتين، وخليتان مساعدتان و3 خلايا مضادة. البييضة هي المشيج الأنثوي، أما البويضة النباتية فهي عضو يحتوي الكيس الجنيني وأغلفة وله فتحة تسمى النقير. وصف هذا النمط لا يعني أنه الشكل الوحيد لدى جميع الأنواع.
4. الأبر وإنبات حبة اللقاح
الأبر أو التلقيح هو انتقال حبوب اللقاح إلى الميسم عند كاسيات البذور. قد يكون ذاتيًا من الزهرة نفسها أو نباتها، أو متصالبًا بين نباتين من النوع نفسه غالبًا. تنقل الرياح أو الحيوانات، ومنها الحشرات، حبوب اللقاح بحسب تكيفات الزهرة. إذا كانت حبة اللقاح متوافقة والظروف ملائمة تنبت على الميسم، وينمو أنبوب اللقاح عبر القلم نحو البويضة. يحمل الأنبوب المشيجين الذكريين إلى الكيس الجنيني، ويدخله غالبًا عبر النقير. الأبر يسبق الإخصاب ولا يساويه.
5. الإخصاب المضاعف
يحدث اتحادان في كيس جنيني نموذجي: يندمج مشيج ذكري n مع البييضة n فتتشكل بيضة ملقحة 2n تتطور إلى جنين. ويندمج المشيج الذكري الثاني n مع النواتين القطبيتين n+n فتتشكل نواة 3n أصل نسيج السويداء أو الألبومين المغذي. يسمى ذلك إخصابًا مضاعفًا، ولا يعني تكون جنينين. يربط الإخصاب المضاعف بداية نمو الجنين بتكون نسيج مغذٍ له، مع اختلاف مصير المدخرات بين الأنواع.
6. تكون البذرة والثمرة والإنبات
بعد الإخصاب تتطور البويضة إلى بذرة، وتساهم أغلفتها في غلاف البذرة، ويتطور المبيض عادة إلى ثمرة وقد تشارك أعضاء زهرية أخرى في بعض الثمار. تحتوي البذرة جنينًا ومدخرات قد تبقى في السويداء أو تنتقل إلى الفلقات. يحتاج الإنبات إلى بذرة حية وظروف ملائمة من الماء والأكسجين ودرجة الحرارة؛ وقد توجد متطلبات خاصة للضوء أو كسر السكون حسب النوع. تمتص البذرة الماء وتعبئ مدخراتها وينمو الجذير ثم أجزاء البادرة. لا يشترط التركيب الضوئي منذ بداية الإنبات لأن الجنين يعتمد أولًا على المدخرات.
7. عاريات البذور: مثال الصنوبر
يحمل الصنوبر مخاريط ذكرية تنتج حبوب اللقاح ومخاريط أنثوية تحمل البويضات على حراشيف، دون مبيض مغلق يحيط بها. تنقل الرياح حبوب اللقاح نحو البويضة، ويتشكل أنبوب لقاح يوصل المشيج الذكري إلى البييضة. عند الصنوبر يكون الإخصاب بسيطًا بالنسبة إلى النموذج المدروس: اتحاد مشيجين يعطي بيضة ملقحة ثم جنينًا، ولا يتشكل ألبومين 3n بالإخصاب المضاعف كما عند كاسيات البذور. النسيج المغذي أنثوي أحادي الصيغة يتكون قبل الإخصاب. تتكون بذور عارية لا يحيط بها جدار ثمرة؛ المخروط ليس ثمرة بالمعنى النباتي.
8. مقارنة ومنهج تحليل تجربة
يشترك الصنوبر وكاسيات البذور في إنتاج حبوب اللقاح والبويضات والبذور وفي نقل المشيج الذكري عبر أنبوب اللقاح. يختلفان في حماية البويضات داخل مبيض، وفي نمط الإخصاب وأصل النسيج المغذي وتكون الثمرة. عند دراسة تجربة أبر نعزل متغيرًا واحدًا قدر الإمكان، ونقارن أزهارًا مماثلة مع شاهد، ونميز غياب حبوب اللقاح من عدم توافقها أو عدم حيوية الأعضاء. تكون الثمرة وحده لا يثبت دائمًا الإخصاب في كل الأنواع؛ نفحص البذور والسياق التجريبي، لأن بعض الثمار قد تتكون دون إخصاب.
خطاطة تلخيصية
الإخصاب المضاعف عند كاسيات البذور
اتحادان مختلفان، وليسا جنينين.
مثال محلول خطوة بخطوة
6 تمارين مصححة
حاول الحل أولًا، ثم افتح التصحيح للمقارنة.
التمرين 1
حدد العضو المنتج لحبوب اللقاح والعضو المحتوي على البويضات عند كاسيات البذور.
إظهار التصحيح
تتشكل حبوب اللقاح داخل الأكياس اللقاحية بالمئبر، وهو جزء من السداة. توجد البويضات داخل المبيض، وهو جزء من المدقة.
التمرين 2
صحح: حبة اللقاح هي المشيج الذكري، والبويضة النباتية هي البييضة.
إظهار التصحيح
حبة اللقاح بنية تحمل أو تنتج الأمشاج الذكرية، وليست المشيج نفسه. البويضة النباتية تحتوي الكيس الجنيني الذي يضم البييضة، وهي المشيج الأنثوي.
التمرين 3
نبات كاسي البذور صيغته 2n=12. حدد عدد الصبغيات في المشيج والجنين والسويداء وفق النمط الشائع.
إظهار التصحيح
المشيج n=6، والجنين 2n=12، والسويداء الناتجة عن الإخصاب المضاعف 3n=18.
التمرين 4
رتب: نمو أنبوب اللقاح، الإخصاب، وصول حبة اللقاح إلى الميسم، تكون البذرة.
إظهار التصحيح
وصول اللقاح إلى الميسم أولًا، ثم إنباته ونمو أنبوب اللقاح، ثم الإخصاب، ثم تطور البويضة إلى بذرة. الأبر ليس اندماج الأمشاج.
التمرين 5
لماذا لا نعد مخروط الصنوبر ثمرة مماثلة لثمرة الفاصوليا؟
إظهار التصحيح
ثمرة الفاصوليا ناتجة عن مبيض يحيط بالبويضات. الصنوبر لا يملك مبيضًا مغلقًا؛ تحمل الحراشيف البويضات ثم البذور، ولذلك لا يعد مخروطه ثمرة بالمعنى النباتي.
التمرين 6
بذور حية في وسط دافئ جاف، وأخرى مغمورة كليًا في ماء فقير بالأكسجين. فسر تعثر الإنبات في الحالتين.
إظهار التصحيح
في الوسط الجاف ينقص الماء اللازم لبدء النشاط. وفي الغمر مع نقص الأكسجين يتعثر التنفس الضروري للنمو. يلزم توفر الماء والأكسجين وحرارة ملائمة، إضافة إلى شروط النوع وحالة سكون البذرة.