Pembiakan Seks dalam Tumbuhan Berbunga, nota ulang kaji

Gambaran keseluruhan

Tumbuhan berbunga membiak secara seks menggunakan bunga, struktur khusus untuk menghasilkan dan menyatukan gamet jantan dan betina. Bab ini merangkumi struktur bunga, cara debunga dan pundi embrio terbentuk, pendebungaan dan persenyawaan, serta cara biji dan buah yang terhasil berkembang, tersebar, dan akhirnya bercambah menjadi tumbuhan baharu.

Oleh sebab setiap peringkat bergantung pada peringkat sebelumnya, adalah lebih baik menjejaki keseluruhan urutan, bunga, debunga dan pundi embrio, pendebungaan, persenyawaan, biji dan buah, penyebaran, percambahan, sebagai satu kisah berkaitan dan bukan fakta berasingan.

Melabel bunga, menghuraikan persenyawaan berganda, dan membandingkan pendebungaan sendiri dan kacuk ialah tugas peperiksaan biasa, jadi kosa kata tepat bagi setiap bahagian bunga dan setiap peringkat proses amat penting. Tabiat kerap merugikan markah ialah bertukar sesuka hati antara 'debunga' dan 'biji' atau antara 'ovul' dan 'ovari', jadi menyemak istilah ini dengan teliti sebelum peperiksaan amat berbaloi.

Selepas biji terbentuk dalam buah, ia biasanya perlu dibawa menjauhi tumbuhan induk sebelum dapat tumbuh dengan jayanya, kerana penyebaran mengurangkan persaingan antara induk dan anak untuk cahaya, air dan nutrien tanah serta membolehkan spesies itu menjajah kawasan baharu. Buah dan biji menunjukkan adaptasi khusus untuk penyebaran angin, air, haiwan atau letupan yang sepadan dengan jarak dan kaedah pergerakannya.

Sesetengah pelajar tersilap menganggap semua kaedah penyebaran serupa, sedangkan setiap satu berkait dengan struktur khusus yang berbeza.

Pendebungaan sendiri, pemindahan debunga dalam bunga atau tumbuhan sama, dan pendebungaan kacuk, pemindahan antara tumbuhan berlainan spesies sama, mempunyai kelebihan bertentangan: pendebungaan sendiri boleh dipercayai walaupun tanpa ejen luaran tetapi menghasilkan kurang variasi genetik, manakala pendebungaan kacuk meningkatkan variasi genetik tetapi bergantung pada angin atau haiwan untuk membawa debunga antara tumbuhan, jadi banyak bunga mempunyai struktur yang mengutamakan satu kaedah berbanding yang lain. Kebanyakan bunga sebenarnya menunjukkan gabungan kedua-dua kaedah pendebungaan pada tahap berlainan sepanjang hayatnya.

21.1 Struktur bunga: lingkaran, bahagian dan fungsi

Bunga dibina daripada empat lingkaran daun terubah suai yang melekat pada dasar bunga (reseptakel) bengkak di hujung tangkai bunga: sepal (secara kolektif kaliks) membentuk lingkaran terluar dan melindungi kuncup bunga sebelum ia kembang; petal (secara kolektif korola) membentuk lingkaran seterusnya dan, sering menarik ejen pendebungaan melalui warna dan bau; stamen, setiap satu terdiri daripada anter dan filamen, membentuk lingkaran jantan dan menghasilkan debunga; dan karpel, setiap satu terdiri daripada stigma, stail dan ovari mengandungi satu atau lebih ovul, membentuk lingkaran terdalam, iaitu lingkaran betina.

Bunga dengan keempat-empat lingkaran hadir digambarkan sebagai lengkap, manakala bunga yang kehilangan sekurang-kurangnya satu lingkaran - biasanya petal atau sepal - adalah tidak lengkap; bunga mengandungi stamen dan karpel bersama dipanggil biseksual, manakala bunga yang hanya mengandungi stamen sahaja atau karpel sahaja dipanggil uniseksual. Perbezaan ini penting kerana bunga uniseksual tidak dapat mendebunga sendiri dan bergantung pada bunga jantan atau betina berasingan, kadangkala pada tumbuhan berasingan sama sekali, untuk pendebungaan berlaku.

21.2 Pembentukan debunga dan pundi embrio

Di dalam setiap anter, sel diploid dipanggil sel induk debunga (sel induk mikrospora) membahagi melalui meiosis untuk menghasilkan empat mikrospora haploid, dan setiap mikrospora berkembang menjadi debunga yang dikelilingi dinding luar tegar berpola. Di dalam debunga, satu nukleus membahagi sekali lagi melalui mitosis untuk menghasilkan nukleus tiub, yang kemudian mengarahkan pertumbuhan tiub debunga, dan nukleus generatif, yang sendiri membahagi untuk menghasilkan dua gamet jantan sama ada sebelum atau selepas pendebungaan.

Di dalam ovul dalam ovari, sel diploid dipanggil sel induk pundi embrio (sel induk megaspora) turut membahagi melalui meiosis untuk menghasilkan empat megaspora haploid, tetapi hanya satu daripadanya terus hidup manakala tiga lagi reput. Megaspora yang terus hidup ini kemudian membahagi melalui mitosis tiga kali tanpa sel itu sendiri membahagi, menghasilkan lapan nukleus haploid tersusun sebagai satu sel telur diapit dua sel sinergid pada satu hujung, tiga sel antipodal pada hujung bertentangan, dan dua nukleus kutub yang kemudian bergabung di tengah membentuk satu nukleus kutub diploid tunggal (pundi embrio itu biasanya digambarkan sebagai struktur tujuh sel, lapan nukleus).

Oleh sebab kedua-dua debunga dan pundi embrio dihasilkan melalui meiosis sebelum persenyawaan, variasi genetik sudah diperkenalkan ke dalam gamet setiap induk secara berasingan daripada variasi yang kemudiannya dicipta oleh persenyawaan itu sendiri apabila menggabungkan gen dua induk.

21.3 Pendebungaan: sendiri, kacuk, dan ejen yang membawa debunga

Pendebungaan ialah pemindahan debunga dari anter ke stigma; pendebungaan sendiri berlaku dalam bunga sama atau antara bunga berlainan pada tumbuhan sama, manakala pendebungaan kacuk berlaku antara bunga pada tumbuhan berlainan daripada spesies sama dan memerlukan ejen luaran, biasanya angin atau serangga, untuk membawa debunga merentasinya.

Struktur bunga biasanya menandakan ejen yang digunakannya, dan kedua-dua strategi ini berbeza dengan begitu ketara sehingga ciri sesuatu bunga boleh dikelaskan dengan yakin hanya daripada huraiannya.

21.3 Persenyawaan: tiub debunga dan persenyawaan berganda

Pendebungaan sendiri boleh dipercayai walaupun tiada ejen luaran tersedia dan mengekalkan set gen yang sudah sesuai dengan persekitaran tempatan, tetapi ia merendahkan variasi genetik dalam anak; pendebungaan kacuk meningkatkan variasi genetik dan cenderung menghasilkan anak lebih tahan, tetapi ia bergantung sepenuhnya pada ejen luaran dan pada sumber debunga serasi hadir pada masa yang tepat. Sesetengah bunga mengurangkan pendebungaan sendiri melalui ciri seperti anter dan stigma bunga sama matang pada masa berlainan, yang mengutamakan penerimaan debunga daripada tumbuhan lain.

Selepas debunga serasi hinggap pada stigma, ia menyerap kelembapan dan nukleus tiubnya mengarahkan pertumbuhan tiub debunga menuruni tisu stail ke arah ovul dalam ovari; nukleus generatif bergerak di dalam tiub yang sedang tumbuh dan membahagi untuk membentuk dua gamet jantan, jika ia belum berbuat demikian di dalam debunga.

Tiub debunga memasuki ovul, biasanya melalui bukaan kecil dipanggil mikropil, dan melepaskan dua gamet jantannya ke dalam pundi embrio; oleh sebab dua pelakuran berasingan berlaku dalam satu peristiwa sama, proses ini dipanggil persenyawaan berganda dan unik kepada tumbuhan berbunga. Satu gamet jantan bergabung dengan sel telur membentuk zigot diploid, yang berkembang menjadi embrio, manakala satu lagi bergabung dengan dua nukleus kutub (atau nukleus kutub diploid tunggal yang terbentuk daripada gabungan awal keduanya) membentuk nukleus triploid yang berkembang menjadi endosperma, tisu berkhasiat yang memberi makan embrio yang sedang membesar.

21.4 Daripada ovul kepada biji, daripada ovari kepada buah

Selepas persenyawaan berganda, keseluruhan ovul berkembang menjadi biji: zigot berkembang menjadi embrio, terdiri daripada plumul (pucuk muda), radikel (akar muda) dan satu atau dua kotiledon (daun biji); endosperma berkembang menjadi simpanan makanan; dan lapisan luar ovul mengeras menjadi kulit biji pelindung dipanggil testa. Pada masa sama, dinding ovari berkembang menjadi buah, yang membungkus biji atau biji-biji dan, sering turut membantu penyebarannya.

Tumbuhan berbunga terbahagi kepada dua kumpulan berdasarkan bilangan kotiledon dalam biji, dan perbezaan ini turut menjejaskan tempat simpanan makanan biji itu disimpan.

21.5 Mengapa biji penting, cara ia disebarkan, dan cara ia bercambah

Biji membolehkan tumbuhan bertahan tempoh tidak sesuai untuk pertumbuhan - seperti musim kering atau tempoh sejuk - dengan kekal dorman, metabolismenya diperlahankan hampir terhenti, sehingga keadaan bertambah baik; ia juga membolehkan spesies menjajah kawasan baharu menjauhi tumbuhan induk, mengurangkan persaingan antara induk dan anak untuk cahaya, air dan nutrien tanah.

Oleh sebab penyebaran memenuhi tujuan kedua ini, biji dan buah di sekelilingnya menunjukkan adaptasi yang sepadan dengan kaedah perjalanan tertentu.

• Penyebaran angin - biji atau buah ringan bersayap atau berbulu berbulu yang menangkap udara bergerak, seperti pada rumput dan buah jenis dandelion.
• Penyebaran air - buah dengan dinding terapung dan kalis air yang terapung sehingga sampai ke tebing sesuai, seperti kelapa.
• Penyebaran haiwan (luaran) - buah diliputi kait atau duri yang melekat pada bulu atau bulu burung dan tanggal beberapa jarak kemudian.
• Penyebaran haiwan (dalaman) - buah berdaging boleh dimakan yang dimakan sepenuhnya, dengan biji tegar melalui usus haiwan tanpa rosak dan disimpan di tempat lain melalui najisnya.
• Penyebaran letupan - buah kering, seperti lenggai, yang berpulas semasa mengering sehingga pecah mendadak dan melontarkan biji menjauhi tumbuhan induk.

21.5 Keadaan untuk percambahan

Biji umumnya memerlukan tiga keadaan luaran untuk bercambah: air, untuk melembutkan testa dan mengaktifkan enzim tersimpan di dalam biji; oksigen, untuk membolehkan respirasi aerobik yang membebaskan tenaga diperlukan embrio yang sedang membesar; dan suhu sesuai, di mana enzim ini bertindak dengan cekap. Setelah keadaan ini dipenuhi, simpanan makanan - dalam endosperma atau kotiledon, bergantung pada jenis biji - dipecahkan dan diangkut ke radikel dan plumul yang sedang membesar sehingga anak benih dapat menyara dirinya melalui fotosintesis.

Konsep utama untuk dikuasai

• Struktur bunga, Stamen, terdiri daripada anter dan filamen, ialah bahagian pembiakan jantan bunga, manakala karpel, terdiri daripada stigma, stail dan ovari, ialah bahagian betina; satu bunga boleh mengandungi satu atau lebih setiap bahagian, dan bilangan serta susunan bahagian ini sering digunakan untuk mengenal pasti sesuatu spesies. Sesetengah bunga, digambarkan sebagai tidak lengkap, kekurangan satu atau lebih bahagian ini, seperti kelopak atau stamen, namun masih boleh membiak dengan jayanya.
• Perkembangan gamet, Debunga, setiap satu mengandungi gamet jantan, terbentuk dalam anter, manakala pundi embrio, mengandungi gamet betina, terbentuk dalam ovul di dalam ovari; kedua-duanya dihasilkan melalui meiosis, yang mencipta variasi genetik antara gamet walaupun sebelum persenyawaan menggabungkan gen dua induk. Variasi genetik yang terhasil daripada meiosis inilah yang membolehkan setiap benih anak sedikit berbeza daripada induknya.
• Pendebungaan, Pendebungaan ialah pemindahan debunga dari anter ke stigma, sama ada bunga sama (pendebungaan sendiri) atau bunga berlainan pada tumbuhan berlainan spesies sama (pendebungaan kacuk); pemindahan dilakukan oleh ejen luaran seperti angin atau serangga, dan ciri bunga sering mendedahkan ejen yang digunakan sesuatu bunga. Sesebuah bunga boleh menerima debunga sendiri dan debunga daripada tumbuhan lain pada masa sama, jadi kedua-dua jenis pendebungaan tidak semestinya peristiwa saling eksklusif.
• Persenyawaan, Selepas pendebungaan, tiub debunga tumbuh menuruni stail ke arah ovul, membawa dua gamet jantan; dalam persenyawaan berganda, satu gamet jantan bergabung dengan gamet betina membentuk zigot diploid dan satu lagi bergabung dengan dua nukleus dalam pundi embrio membentuk tisu triploid dipanggil endosperma, yang menyimpan makanan untuk embrio yang berkembang. Oleh sebab dua pelakuran berasingan berlaku daripada tiub debunga sama, persenyawaan berganda unik kepada tumbuhan berbunga dan tidak dilihat pada haiwan atau tumbuhan tidak berbunga seperti paku pakis.
• Biji dan buah, Selepas persenyawaan, ovul berkembang menjadi biji mengandungi embrio, simpanan makanannya dan kulit biji pelindung, manakala dinding ovari berkembang menjadi buah, yang melindungi biji di dalamnya dan, pada banyak spesies, turut membantu penyebaran. Struktur kulit biji dan dinding buah selalunya berkait rapat dengan kaedah penyebaran yang digunakan spesies berkenaan.
• Kepentingan biji, Biji membolehkan sesuatu spesies tumbuhan bertahan keadaan tidak sesuai untuk tumbuh, seperti kemarau atau sejuk, dengan kekal dorman sehingga keadaan bertambah baik, dan dibawa menjauhi tumbuhan induk untuk menjajah kawasan baharu dengan kurang persaingan sumber. Sifat dorman ini juga membolehkan biji menahan pencernaan haiwan yang memakannya, iaitu satu lagi cara penyebaran semula jadi.
• Penyebaran biji, Biji dan buah disebarkan oleh angin, menggunakan berat ringan dan struktur seperti sayap atau bulu berbulu; oleh air, menggunakan dinding buah yang terapung dan kalis air; oleh haiwan, sama ada melalui kait dan duri yang melekat pada bulu atau melalui buah berdaging boleh dimakan yang dimakan dan bijinya kemudian disimpan di tempat lain; atau secara letupan, apabila lenggai kering terpulas dan pecah mendadak, melontarkan biji menjauhi tumbuhan induk. Satu buah kadangkala menggabungkan lebih daripada satu ciri, seperti ringan dan mempunyai kait sekali gus, jadi spesimen sebenar mungkin tidak sesuai dengan kemas dalam hanya satu kategori penyebaran.
• Keperluan percambahan, Biji umumnya memerlukan tiga keadaan untuk bercambah: air, untuk melembutkan kulit biji dan mengaktifkan enzim; oksigen, untuk membolehkan respirasi aerobik yang membebaskan tenaga diperlukan untuk pertumbuhan; dan suhu sesuai, di mana enzim ini bertindak dengan cekap; cahaya biasanya tidak diperlukan untuk percambahan itu sendiri, walaupun anak benih memerlukannya tidak lama kemudian untuk fotosintesis. Ketiga-tiga keadaan ini sering diuji melalui eksperimen terkawal yang membandingkan biji diberi kombinasi berbeza air, udara dan suhu untuk menunjukkan faktor mana yang mengehadkan.
• Pendebungaan sendiri berbanding kacuk, Pendebungaan sendiri menjamin penghasilan biji walaupun tiada ejen pendebungaan tersedia dan mengekalkan kombinasi gen yang sudah sesuai dengan persekitaran, tetapi menghasilkan anak dengan sedikit variasi genetik dan boleh membawa kepada anak lebih lemah selepas banyak generasi; pendebungaan kacuk meningkatkan variasi genetik, umumnya menghasilkan anak lebih tahan, tetapi bergantung pada ejen luaran dan keserasian sumber debunga. Ciri struktur yang mengurangkan pendebungaan sendiri, seperti anter dan stigma matang pada masa berlainan, sendiri ialah jawapan sah apabila disoal bagaimana sesuatu bunga mengutamakan pendebungaan kacuk.

Senarai semak ingatan pantas

1. Boleh anda takrif dan terangkan Struktur bunga?
2. Boleh anda takrif dan terangkan Perkembangan gamet?
3. Boleh anda takrif dan terangkan Pendebungaan?
4. Boleh anda takrif dan terangkan Persenyawaan?
5. Boleh anda takrif dan terangkan Biji dan buah?
6. Boleh anda takrif dan terangkan Kepentingan biji?
7. Boleh anda takrif dan terangkan Penyebaran biji?
8. Boleh anda takrif dan terangkan Keperluan percambahan?
9. Boleh anda takrif dan terangkan Pendebungaan sendiri berbanding kacuk?

Soalan lazim

Lagi untuk Pembiakan Seks dalam Tumbuhan Berbunga

Sumber:SRC-DSKP-EN