WAS IST DOPPELDÜNGUNG? (BESCHREIBUNG) - BIOLOGIE - 2025

Die doppelte Befruchtung ist ein Prozess, der in Pflanzen stattfindet, wobei einer der Gametenkerne des Pollenkorns (männlicher Gametophyt) die weibliche Fortpflanzungszelle (Eizelle) und eine andere fruchtbare andere Zelle befruchtet, was anders sein wird, wenn dies der Fall ist ein Angiosperm oder ein Gnetal.

Bei Angiospermen verschmilzt der zweite Kern des Gametophyten mit den beiden in der zentralen Zelle des Pollensacks vorhandenen polaren Kernen, um sich später im Endosperm zu entwickeln. Bei Gnetalen hingegen verschmilzt der zweite Kern des männlichen Gametophyten mit dem Kern des ventralen Kanals, um einen zweiten Embryo zu bilden.

Düngung in Pflanzen. 1) Sporophyt; 2) der Staubbeutel; 3) Eizelle; 4) Eierstock; 5) Mikrosporenstammzellen; 6) Megasporenstammzellen; 7) Mikrosporen; 8) Megasporen; 9) Pollenkorn (männlicher Gametophyt); 10) Embryosack (reifer weiblicher Gametophyt); 11) Samen; 12) Endosperm (3n); 13) reifer Samen; I) diploid (2n); II) haploide (n); III) Meiose; IV) Mitose; V) Bestäubung; VI) doppelte Befruchtung; Entnommen und bearbeitet von: TheLAW14.

Botaniker glaubten ursprünglich, dass die doppelte Befruchtung ein ausschließliches Phänomen von Angiospermen sei, der Prozess wurde jedoch später auch für Pflanzen der gnetalen Gruppe beschrieben.

Geschichte

Der Botaniker russischer Herkunft, Sergey Gavrilovich Nawashin, der mit Angiospermen der Arten Lilium martagon und Fritillaria tenella arbeitete, beobachtete als erster den doppelten Befruchtungsprozess. Dieses Phänomen wurde später vom berühmten polnisch-deutschen Botaniker Eduard Strasburger demonstriert.

Nach dieser Entdeckung berichteten verschiedene Botaniker über abnormale Doppelbefruchtungsereignisse in verschiedenen Gruppen von Gymnospermen (ua Thuja, Abies, Pseudotsuga). Die Produkte der zweiten Befruchtung könnten degenerieren, freie Kerne produzieren oder auch zusätzliche Embryonen entstehen lassen.

Später wurde gezeigt, dass eine doppelte Befruchtung ein normales Ereignis bei Pflanzen der gnetalen Gruppe war, aber bei diesen produziert die zweite Befruchtung im Gegensatz zu Angiospermen immer zusätzliche Embryonen und keine Endospermen.

Beschreibung

Bei Angiospermen

Bei den meisten Angiospermen produziert die Megasporen-Vorläuferzelle (Megasporozyten) durch Meiose vier haploide Megasporen, von denen sich nur einer entwickelt, um einen Megagametophyten zu produzieren, während die anderen degenerieren.

Der Megagametophyt produziert acht Kerne, von denen zwei (polare Kerne) in Richtung der zentralen Zone des Megagametophyten oder Embryosacks wandern, wodurch eine zweikernige Zelle entsteht.

Der Rest der Kerne ist in Dreiergruppen an der Peripherie angeordnet, von denen eine die Eizelle bildet, die beiden benachbarten die Synergien bilden, während die verbleibenden drei am gegenüberliegenden Ende die Antipoden bilden.

Der männliche Gametophyt (Pollenkorn) produziert seinerseits drei Kerne; zwei spermatische und eine vegetative. Wenn das Pollenkorn mit dem Stigma in Kontakt kommt, keimt es und produziert einen Pollenschlauch, der durch den Stil wächst und von Substanzen angezogen wird, die von den Synergisten produziert werden.

Die beiden Spermienkerne wandern dann durch den Pollenschlauch, um eine doppelte Befruchtung durchzuführen. Einer der Spermienkerne verschmilzt mit dem Kern der Eizelle und bildet eine Zygote, aus der der Embryo hervorgeht, während der andere mit den beiden Kernen der zentralen Zelle verschmilzt und das Endosperm entsteht.

Das Endosperm

Das Endosperm ist ein triploides Gewebe, das aus der Fusion der zentralen Zelle des Embryosacks (Binukleat) mit einem der beiden Spermienkerne des Pollenkorns gebildet wird. Endospermzellen sind reich an Stärkekörnern, die in eine Proteinmatrix eingebettet sind, und ihre Funktion besteht darin, dem sich entwickelnden Embryo Nährmaterial zuzuführen.

Unter Wissenschaftlern besteht kein Konsens über den evolutionären Ursprung des Endosperms bei Angiospermen. Einige Autoren behaupten, dass es sich um einen zusätzlichen Embryo handelt, dessen Entwicklung zum Nutzen des anderen Embryos in Nährgewebe umgewandelt wurde.

Andere Autoren argumentieren, dass das Endosperm nicht das Produkt der sexuellen Fortpflanzung ist, sondern eine vegetative Phase der Entwicklung des Embryosacks, wie sie bei Gymnospermen auftritt. Beide Hypothesen haben ihre Kritiker und Verteidiger.

In Gnetales

Die einzigen Gymnospermpflanzen, bei denen eine doppelte Befruchtung nachgewiesen wurde, gehören zu den Gattungen Gnetum und Ephedra (Gnatales). In keinem von ihnen entsteht das Endosperm jedoch durch diese doppelte Befruchtung.

Ephedra

In mindestens zwei Ephedra-Arten bilden sich die weiblichen Gameten in der Archegonie innerhalb monosporischer Gametophyten. Der Samenschlauch seinerseits enthält vier Kerne, von denen zwei reproduktiv sind.

Diese Spermienkerne werden im Megagametophyten freigesetzt und einer von ihnen verschmilzt mit dem Kern der Eizelle, während der andere mit dem Kern des ventralen Kanals verschmilzt.

Das Ergebnis sind zwei Zygoten, die sich zu genetisch identischen lebensfähigen Embryonen entwickeln, da die beiden weiblichen Kerne innerhalb eines monosporischen Gametophyten gebildet wurden, während die beiden Spermienkerne aus demselben Pollenröhrchen auch genetisch identisch sind.

In jedem weiblichen Gametophyten können sich zwei oder mehr Archegonien bilden, was dazu führt, dass innerhalb eines Gametophyten mehrere doppelte Befruchtungsereignisse gleichzeitig auftreten.

Gnetum

Die Doppeldüngung in Gnetum weist wichtige Unterschiede zur Doppeldüngung in Ephedra auf. In Gnetum sind die weiblichen Gametophyten im Gegensatz zu Ephedra tetrasporisch und nicht monosporisch.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass in Gnetum weder Archegonien noch prädestinierte Ovozellen gebildet werden. Aufgrund des Verlustes von Oozellen sind zahlreiche weibliche gametophytische Kerne befruchtbar; Auf diese Weise können die beiden Spermienkerne aus einem Pollenschlauch zwei beliebige weibliche Kerne befruchten.

Wie in Ephedra wird der doppelte Befruchtungsprozess in Gnetum zwei lebensfähige Zygoten produzieren, aber in diesem Fall sind die Zygoten aufgrund der tetrasporischen Natur des weiblichen Gametophyten genetisch nicht identisch. In Gnetum können auch mehrere doppelte Befruchtungsereignisse auftreten, wenn genügend Pollenkörner vorhanden sind.

Gnetale Pflanze Ephedra viridis. Entnommen und bearbeitet von: Dcrjsr.

Doppelte Befruchtung und Evolution in Pflanzen

Die Entdeckung der doppelten Befruchtung in Gnetum und Ephedra stützt die Evolutionshypothese, nach der dieser Prozess von einem gemeinsamen Vorfahren von Gnetales und Angiospermen ausgeht, weshalb es eine Synapomorphie (gemeinsamer abgeleiteter Charakter) wäre, die es ihnen ermöglichen würde, in der Gruppe der Anthophyten gruppiert zu werden. (monophyletisch).

Synapomorphien sind abgeleitete Zeichen, die von zwei oder mehr Arten oder Taxa geteilt werden und daher einen gewissen Grad an Verwandtschaft aufweisen können. Der Ahnencharakter (plesiomorph) wäre in diesem Fall eine einfache Befruchtung.

Auf diese Weise könnten die Gnetales eine Grundgruppe innerhalb der Gruppe der Anthophyten sein, in der durch doppelte Befruchtung zwei lebensfähige Zygoten entstehen, während das Auftreten des Endosperms als Produkt der doppelten Befruchtung eine einzigartige Synapomorphie innerhalb von Angiospermen darstellen würde. .

Verweise

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2. Doppelte Befruchtung. Auf Wikipedia. Von en.wikipedia.org wiederhergestellt.
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