تولید مثل در گیاهان چیست؟ – انواع تولید مثل جنسی و غیرجنسی

تولید مثل در گیاهان نیز مانند تولید مثل در جانوران به دو روش جنسی و غیرجنسی انجام می گیرد. با تولید مثل، گیاهان می توانند تکثیر یافته و زیاد شوند.

به این ترتیب مانند جانداران دیگر به بقای نسل می پردازند. در تولید مثل غیرجنسی یک فرد (مادر) برای به وجود آمدن گیاه جدید لازم است اما در تولید مثل جنسی دو جنس مخالف (نر و ماده) می توانند گیاه یا گیاهان جدیدی را به وجود آورند. در کتاب علوم هشتم، تولید مثل در گیاهان و انواع روش های آن توضیح داده شده است. در این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک نیز به مطالعه انواع روش های تولید مثل در گیاهان و روش انجام آن پرداخته می شود.

تولید مثل چیست؟

در کنار انواع اعمال حیاتی که در بدن جانداران مختلف و از جمله گیاهان انجام می گیرد مانند تنفس، تغذیه، تحرک و …، مهمترین آن ها، تولید مثل است. این خصلت می تواند بهترین گزینه برای تمایز بین موجودات زنده و غیرزنده باشد. به عنوان مثال ویروس ها را به دلیل تکثیر و تولید مثل آن ها، شبیه به موجودات زنده می دانند. با تولید مثل موجودات تکثیر یافته و زیاد می شوند. اگر این عمل حیاتی در بین موجودات انجام نشود، نسل جانداران از بین رفته و نسل آن ها بقا نخواهد یافت. این عمل در بین جانداران به دو طریق جنسی و یا غیرجنسی و در برخی موارد از هر دو روش انجام می شود.

انواع تولید مثل در گیاهان

گیاهان نیز مانند جانداران دیگر برای بقای نسل خود احتیاج به تکثیر دارند. گیاهان مختلف به دو روش جنسی و یا غیرجنسی می توانند زیاد شوند. در تولید مثل غیرجنسی فقط یک والد و گیاه می تواند گیاه جدید را تشکیل دهد. اما در تولید مثل جنسی دو گیاه نر و ماده با همکاری هم می توانند گیاه یا گیاهان جدید را به وجود آورند.

تولید مثل غیرجنسی در گیاهان

در روش غیرجنسی تولید مثل در گیاهان، سلول ها تقسیم می شوند بدون این که کاهش کروموزومی داشته باشند. گیاهان جدیدی که تشکیل می شوند از نظر اطلاعات ژنتیکی مانند گیاه والد خود هستند. ساختارهای رویشی و غیرجنسی بخش هایی هستند که تولید مثل غیرجنسی را سبب می شوند. بافت مریستمی که در نوک ریشه ها و در ساقه ها و برگ ها به عنوان ساختارهای رویشی هستند، در گیاهان آوندی منجر به تولید گیاهان جدید می شوند. این بافت دارای سلول های تمایز نیافته ای است که با تقسیم میتوز سلول های جدید را به وجود می آورند. در تولید مثل رویشی و غیرجنسی دو روش طبیعی و مصنوعی وجود دارد.

تولید مثل غیرجنسی مصنوعی در گیاهان

در این نوع از تولید مثل در گیاهان حتما باید انسان دخالت داشته باشد. کشاورزان برای این که بتوانند محصولاتی با کیفیت بالا و سالم تولید کنند، بیشتر از این روش استفاده می کنند. قلمه زدن، پیوند زدن، کشت بافت، لایه بندی، خوابانیدن و کندن پاجوش روش های تولید مثل غیرجنسی مصنوعی هستند.

قلمه زدن :

در قلمه زدن قسمتی از گیاه که می تواند ساقه یا برگ باشد، از گیاه مادر جدا شده و جداگانه کاشته می شود. به تدریج این قلمه ها شروع به رشد کرده و می توانند گیاه جدید را تشکیل دهند. اما در برخی مواقع برای این که رشد قلمه ها به خوبی انجام شود، به آن هورمون ریشه زایی می زنند.

پیوند زدن :

پیوند زدن گیاه به این صورت است که بخشی از یک گیاه (گیاه مادر) که به آن قلمه یا ترکه می گویند، در یک گیاه دیگری که ریشه اش در خاک است، پیوند زده می شود. این ترکه کم کم در ساختار و بافت های گیاه پیوند زده رشد کرده و با این گیاه جدید در خواص مشترک شده و یکی می شود.

خوابانیدن :

در روش خوابانیدن که ممکن است به شکل خود به خودی نیز در طبیعت صورت بگیرد، قسمتی از گیاه (بیشتر مواقع ساقه ها)، به گونه ای خمیده می شود که بتواند در خاک قرار گیرد. وقتی شاخه ها داخل خاک می شوند به تدریج ریشه دار می شوند و شروع به رشد می کنند. نوع دیگری از خوابانیدن به نام خوابانیدن هوایی است. در این روش برای جلوگیری از هدر رفتن رطوبت گیاه، بعد از تراش دادن شاخه ها، آن ها را به وسیله پلاستیک پوشش می دهند.

پاجوش :

به صورت حصیری محکم، اتصال پاجوش ها به گیاه والد انجام می شود. هرس پاجوش ها در صورت زیاد بودن تعداد آن ها انجام می شود. اگر پاجوشی به صورت کامل و بالغ باشد می تواند بعد از جدا کردن از گیاه، دوباره کاشته شود.

کشت بافت گیاهی :

نوع دیگری از تکثیر و تولید مثل در گیاهان به طریق غیرجنسی وجود دارد که در آن سلول های گیاهان در محیط کشت پرورش می یابند به این ترتیب که با جدا کردن آن از قسمت های مختلف گیاه و قرار دادن در محیط های کشت مساعد، کالوس که نوعی از توده سلولی است با تکثیر سلول ها به وجود می آید. گیاهچه در مرحله بعد از کالوسی که در مجاورت هورمون های گیاهی مختلف قرار داده شده است، شکل می گیرد. تا این که در مرحله بعد این گیاهچه ها تبدیل به گیاه جدید بالغ می شوند.

تولید مثل غیرجنسی طبیعی در گیاهان

برخلاف تولید مثل در گیاهان به طریق غیرجنسی مصنوعی، تولید مثل غیرجنسی طبیعی بدون دخالت انسان انجام می شود. در این روش ریشه های اکتسابی توسط قسمت های مختلف گیاه مانند ریشه، ساقه و یا برگ ایجاد می شود. از ساختارهایی که از قسمت های مختلف تشکیل می شود می توان به ریزوم ها، روندک ها، غده ها، پیازچه ها و ساقه های کوتاه زیرزمینی از ساقه ها اشاره کرد. از ریشه، تجه ها و از برگ نیز، گیاهچه ها حاصل می شوند.

ریزوم ها :

ساقه های اصلاح شده ای که ذخیره پروتئین ها و نشاسته ها در آن بوده و می توانند زیر زمین و یا سطح زمین رشد کنند و با رشد آن ها، گیاه تکثیر می یابد (مانند سوسن، ارکیده و زنبق).

روندک ها :

روندک ها از ساقه های موجود در گیاه نشات گرفته و می توانند در زیرزمین و یا سطح آن رشد کنند. ریشه در این روش رشد، از نوک روندک ها و یا جوانه های گره ها تشکیل می شود. در همین گره ها است که گیاهان جدید با ایجاد شاخه، تشکیل می شوند (مانند توت فرنگی و مویز).

پیازچه ها :

در پیازچه ها که به شکل گرد و متورم هستند، جوانه های حفاظت شده توسط برگ های ضخیم و فلسی وحود دارد. همین لایه های محافظ است که غذای مورد نیاز گیاه برای رشد را فراهم می کند (مانند پیاز، سیر، موسیر، سنبل و لاله).

تجه ها :

اندام هایی که تشکیل یافته از ریشه یا ساقه هستند به نام تجه است. با ذخیره موادغذایی در ریزوم ها و روندک ها، آن ها تورم یافته و تجه های ساقه ای را ایجاد می کنند (مانند سیب زمینی). ریشه های اصلاح شده غنی از مواد غذایی نیز، تجه های ریشه ای را ایجاد می کنند (مانند کوکب و سیب زمینی شیرین).

کورم ها :

کورم ها که مواد مغذی را در بافت های ساقه ای گوشتی ذخیره می کنند، به شکل پیاز و ساقه های زیرزمینی کوتاه هستند. کورم ها که بافت محکم و جامدی داخل خود دارند، با ریشه های اکتسابی، گیاهان جدید تشکیل می دهند (مانند زعفران و گوش فیل).

گیاهچه ها :

از بافت مریستم در کناره های برگ ها، ساختار رویشی به نام گیاهچه شکل می گیرد. بعد از رشد و رسیدن به بلوغ ریشه داده، از برگ کنده می شوند. این گیاهچه ها وقتی داخل خاک بروند می توانند گیاه جدیدی را تشکیل دهند (مانند کالانچو).

تولید مثل جنسی در گیاهان

همان طور که اشاره شد برای تولید گیاه جدید در گیاهانی که به طریق جنسی زیاد می شوند، دو والد نر و ماده باید باشند تا بتوانند دانه تشکیل دهند. گیاهان گلدار و دانه دار هستند که به این طریق تکثیر می یابند. برای توضیح این روش از تولید مثل در گیاهان بهتر است با دستگاه های تناسلی نر و ماده در گیاهان آشنا شویم.

دستگاه تناسلی نر در گیاهان

دستگاه تناسلی نر یک گیاه شامل مجموعه ی گل و پرچم است که پرچم را به عنوان اندام تناسلی نر محسوب می کنند. یک پایه ی میله ای و بخش انتهایی به نام بساک، بخش های تشکیل دهنده پرچم است. در بساک دانه های گرده که سلول جنسی نر نامیده می شوند، تشکیل می شود. آوندهای چوبی و آبکشی که در ساختار میله پرچم قرار دارند، وظیفه رساندن مواد غذایی به بساک و خارج کردن مواد زاید را از آن بر عهده دارند.

دستگاه تناسلی ماده در گیاهان

دستگاه تناسلی ماده از برچه (به عنوان اندام تناسلی ماده) و پوشش گل تشکیل شده است.برچه ها ممکن است در بعضی از گل ها فقط یک عدد باشد مانند لوبیا و در برخی دیگر مانند آلاله به تعداد زیاد باشد. همچنین بعضی از گیاهان دارای برچه های پیوسته هستند (مانند شب بو) و بعضی دیگر دارای برچه های ناپیوسته هستند (مانند آلاله). تخمدان (محل تشکیل تخمک)، خامه و کلاله سه بخش تشکیل دهنده ی یک برچه هستند.

نکته : در بیشتر گل ها هر دو اندام تولید مثلی نر و ماده وجود دارد.

گرده افشانی و چگونگی لقاح در گیاهان

دانه های گرده یک گیاه در نتیجه پاره شدن کیسه های گرده که با واکنش های لایه مکانیکی بساک در هوای خشک ایجاد می شود، رها می شود. وقتی دانه های گرده رهاشده بر روی کلاله گل های دیگری از همان نوع بنشیند، عمل گرده افشانی انجام می شود. اگر این گرده ها روی کلاله همان گل و گل دیگری از همان گیاه بنشید گرده افشانی مستقیم و اگر روی گل دیگر از گیاه دیگر بنشیند، به آن گرده افشانی غیرمستقیم می گویند. باد، آب، حشرات و حتی انسان عواملی هستند که انتقال گرده را انجام می دهند. بعد از آن رشد دانه گرده بر روی کلاله اتفاق افتاده و به شکل لوله گرده به تخمدان وارد می شود. عمل لقاح بین تخمک تخمدان و سلول های اسپرماتوزوئید دانه های گرده  انجام می شود.

تشکیل دانه

وقتی لقاح بین سلول های جنسی نر و ماده انجام می شود، سلول تخم تشکیل می شود. یکی از دو سلولی که از تقسیم اولیه سلول تخم تشکیل می شود، جنین کروی را ایجاد می کند. در مرحله بعد لایه ی زاینده که دارای سه قسمت ریشه چه، جوانه اولیه و ساقه چه است، نمو می یابد. به این جنین کامل بعد از نمو، گیاهک گفته می شود. در این مرحله، لپه ها به دلیل جذب ذخایر آلبومن، بزرگ می شوند. دانه های بیشتر نهاندانگان (نوع نرماده و یک پایه) مشابه هم هستند و می توانند گیاهی با یک نوع گل و یا گیاهی با دو نوع گل تشکیل دهند.

اما گیاهانی که دو پایه هستند، می توانند دو نوع دانه را ایجاد کنند. طوریکه پایه های نر از دانه های نر و پایه های ماده از دانه های ماده تشکیل می شوند. در بیشتر گیاهان مانند انسان ها نیز جنسیت توسط نوع نر تعیین می شود. چون سلول های پایه های ماده کروموزوم جنسی XX و سلول های پایه های نر دارای سلول های جنسی XY است.

بعد از تبدیل شدن تخم به دانه، تخمدان نیز به میوه تبدیل می شود. وظیفه ی میوه این است که از دانه محافظت کرده و در زمان مناسب باعث پراکندگی و رشد آن شود.

روش تولید مثل در گیاهان دانه دار و بی دانه

در حالی که هم گیاهان بدون دانه و هم گیاهان دانه دار نقش حیاتی در اکوسیستم ما دارند، روش های تولید مثل آنها به طور قابل توجهی متفاوت است.

گیاهان بی دانه از طریق تولید و پراکندگی هاگ ها تکثیر می شوند که ساختارهای تک سلولی کوچکی هستند که می توانند تحت شرایط مساعد به گیاهان جدید تبدیل شوند. در مقابل، گیاهان دانه دار دانه را به عنوان وسیله ای برای تولید مثل تولید می کنند. دانه ها ساختارهای پیچیده ای هستند که از جنین، پوشش محافظ دانه و اغلب آندوسپرم غنی از مواد مغذی تشکیل شده اند. دانه ها در مقایسه با هاگ ها، سطح محافظت و تغذیه بالاتری را برای جنین در حال رشد فراهم می کنند و شانس جوانه زنی موفق را افزایش می دهند.

گیاهان بدون دانه که به عنوان گیاهان غیر آوندی نیز شناخته می شوند، فاقد بافت های آوندی توسعه یافته هستند. این بدان معناست که آنها دارای سیستم تخصصی عروق و بافت برای انتقال آب، مواد مغذی و قند نیستند. در مقابل، گیاهان دانه دار که هم شامل ژیمنوسپرم ها و هم آنژیوسپرم ها می شوند، دارای سیستم آوندی توسعه یافته ای هستند که از بافت آوند چوبی و آبکش تشکیل شده است. این سیستم آوندی امکان حمل و نقل کارآمد را فراهم می کند و گیاهان بذر دار را قادر می سازد در مقایسه با گیاهان بدون دانه بزرگتر و پیچیده تر رشد کنند.

گیاهان بدون دانه برای موفقیت تولید مثلی خود به شدت به عوامل خارجی مانند شرایط محیطی و مکانیسم های پراکندگی وابسته هستند. هاگ ها باید آزاد شده و در زیستگاه های مناسب برای جوانه زنی پراکنده شوند. در مقابل، گیاهان دانه دار خودکفا هستند. این دانه‌ ها می ‌توانند تا زمانی که شرایط مساعد برای جوانه‌ زنی فراهم نشود، خاموش بمانند، و مکانیسم‌ های پراکندگی مختلفی دارند که به آنها اجازه می ‌دهد تا زیستگاه‌ های جدید را انتخاب کنند و شانس تولید مثل موفق را افزایش دهند.