Žiedadulkių vamzdelis – apibrėžimas, veikimo mechanizmas ir reikšmė

Sužinokite, kas yra žiedadulkių vamzdelis, kaip jis perneša spermatozoidus, atlieka dvigubą apvaisinimą ir kodėl yra lemiamas sėklų formavimuisi bei maisto gamybai.

Žiedadulkių vamzdelis – tai specializuota ląstelė arba ląstelių vamzdelis, kuriuo spermatozoidai iš žiedadulkių pasiekia kiaušialąstę, apvaisina augalą ir galiausiai susidaro sėklos. Tai viena iš svarbiausių angiospermų daugiametės reprodukcijos grandžių, užtikrinanti genetinį medžiagos perdavimą į kitą kartą.

Vamzdelio kilmė ir struktūra

Vamzdelis sudygsta iš žiedadulkės grūdelio ant piestelės paviršiaus. Iš karto po žiedadulkės prilipimo prie piestelės (stigma) vyksta žiedadulkės dygimas: vegetatyvinė ląstelė formuoja ilgėjantį, ploną, vamzdinį augmenį – žiedadulkių vamzdelį. Šis vamzdelis yra tipinis tipinio „galo augimo“ (tip-growing) pavyzdys: augimas vyksta tik vamzdelio smaigalyje ir yra priklausomas nuo aktyvios vezikulės transporto sistemos, aktino skeletos ir Ca2+ gradiento.

Kaip vyksta kelionė link kiaušinėlio

Daugumos sėklinių augalų žiedadulkių vamzdelis atlieka praėjimo funkciją. Juo spermatozoidai iš žiedadulkės grūdelio, iš dygliuko (žydinčių augalų) patenka į kiaušinėlius, esančius prie piestelės pagrindo. Vamzdelis prasiskverbia per piestelės audinius (stigmą ir stilių), orientuojasi pagal cheminius ir fizinius signalus iš vaisiaus (pvz., feromonus, peptidus ir polisacharidus) ir pasiekia kiaušinėlį.

Skirtingose rūšyse vamzdelių ilgiai ir augimo greitis labai skiriasi: pavyzdžiui, Kukurūzų atveju viena ląstelė gali užaugti labai ilga (dešimtis centimetrų), kad įveiktų visą piestelės ilgį. Kai kuriose rūšyse vamzdelis auga milimetrus per valandą, kitose — kelis centimetrus per valandą; augimo greitį lemia rūšies biologija ir aplinkos sąlygos.

Generatyvinės ląstelės vaidmuo ir dvigubas apvaisinimas

Kampu į žiedadulkės grūdelį po dygimo vegetatyvinė ląstelė perduoda generatyvinę (arba dvi generatyvines) ląsteles į vamzdelį. Daugelio angiospermų atveju generatyvinė ląstelė dalijasi ir susidaro du spermatozoidus. Skirtingai nuo kai kurių pamatinių augalų (pvz., paparčiai, kai kurie vandens augalai ar dumblių, taip pat kai kurie gimnažoliniai augalai), angiospermų spermatozoidai nėra aktyviai judrūs — jie yra pernešami vamzdeliu.

Kai vamzdelio galas pasiekia kiaušinėlį (arba mikrosporangiumo ar embriogonijos vietą), jis plyšta ir išskiria du spermatozoidus. Taip įvyksta vadinamasis dvigubas apvaisinimas: vienas spermatozoidas susijungia su kiaušialąste ir susidaro naujo augalo embrionas, o antrasis susijungia su centrine ląstele (poliariniu branduoliu) ir susidaro sėklos endospermas.

Endospermo reikšmė ir maisto produktai

Endospermas – tai atsarga, pilna maistinių medžiagų (pvz., krakmolo, baltymų ir aliejų, priklausomai nuo rūšies), kuri maitina besivystantį embrioną. Endospermas taip pat yra svarbus žmonių maisto šaltinis: daug pagrindinių javų, tokių kaip kviečių, miežių, rugių, avižų ar kukurūzų) derliaus dalis yra būtent endospermas arba jo produktai.

Fiziologija ir molekuliniai mechanizmai

• Vamzdelio augimą reguliuoja Ca2+ gradientas smaigalyje, aktino mikrotubulų tinklas ir intensyvi vezikulėvaizdų cirkuliacija, tiekianti membraninę ir ląstelinę sienelę formuojančias medžiagas.
• Vamzdelis reaguoja į cheminius signaluojančius peptidus (pvz., LURE peptidai kai kuriose rūšyse), kurie padeda nukreipti jį tiksliai link kiaušinėlės.
• Genetinės kontrolės sistemos sprendžia, ar žiedadulkė tinka apvaisinti tą patį augalą (savitasis suderinamumas), taip pat užkerta kelią nepageidaujamam kryžminimui.

Ekologinė ir agronominė reikšmė

Žiedadulkių vamzdelio gebėjimas sėkmingai pasiekti ir apvaisinti kiaušinėlį lemia derlingumą ir sėklų formavimąsi — tai turi tiesioginę įtaką žemės ūkio derliui ir maisto tiekimui. Kliūtys vamzdelio augimui (sausra, temperatūros stresas, cheminis užterštumas arba genetiniai suderinamumo mechanizmai) gali sumažinti apvaisinimo sėkmę ir derlių.

Taikomosios sritys ir tyrimai

• Moksliniai tyrimai apie žiedadulkių vamzdelio augimą padeda suprasti ląstelių augimo mechanizmus (pvz., tipinio augimo biologiją), cheminių signalų vaidmenį ir ląstelių sienos sintezę.
• Žiedadulkių vamzdelių tyrimai naudojami selekcijoje ir hibridizacijoje — supratimas, kaip veikia savitumo mechanizmai, leidžia geriau planuoti kryžminimą ir gaminti hibridines kultūras.
• Laboratoriniai testai (pvz., in vitro žiedadulkės germinacijos ir vamzdelių augimo testai) naudojami sėklų kokybės ir streso atsparumo vertinimui.

Santrauka

Žiedadulkių vamzdelis yra specializuotas augalo ląstelinis darinys, užtikrinantis saugų spermatozoidų pernešimą iki kiaušinėlės. Jo augimas ir orientacija priklauso nuo sudėtingų molekulinių ir ląstelinių mechanizmų, o sėkmingas vamzdelio veikimas yra būtinas endospermo ir embriono susidarymui bei sėklos formavimuisi — tai turi didelę reikšmę tiek natūraliai augalų reprodukcijai, tiek žemės ūkio produkcijai.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra žiedadulkės?

K: Kaip vyksta apvaisinimas dygiažiedžiuose augaluose?

K: Kokios rūšies organizmai turi bičių spermatozoidus?

K: Kaip vėliaviniai spermatozoidai apvaisina kiaušinėlius?

K: Kas yra endospermas?

Klausimas: Kiek laiko gali augti viena kukurūzų augalo ląstelė?

Paieška pagal raidę