Вегетативное размножение культурных и дикорастущих растений. Вегетативное размножение

Размножение цветковых растений является воспроизведением разновидностями себе равных. Оно дает возможность поддерживать преемственность между различными поколениями и поддерживать количество популяций на каком-то определенном уровне.

Способы размножения растений

Самый простой способ получить красивую лужайку перед домом

Вы, конечно же, видели идеальный газон в кино, на аллее, а возможно, и на соседской лужайке. Те, кто хоть раз пытался вырастить зеленую площадку у себя на участке, без сомнений скажут, что это огромный труд. Газон требует тщательной посадки, ухода, удобрения, полива. Однако так думают только неопытные садоводы, профессионалы давно знают про инновационное средство - жидкий газон AquaGrazz .

Рассмотрим основные способы размножения растений.

Вегетативное размножение растений

Вегетативное размножение растений, сравнивая с таким способом размножения, как бесполое, возможно с помощью стеблей, листочков, почек и так далее. Вегетативное размножение растений должно осуществляться в благоприятных условиях: как и бесполое размножение.

Рассмотрим в таблице ниже, какой вегетативный орган использовать для размножения некоторых культур:

Бесполое

Бесполое размножение производится посредством спор. Спора является специализированной клеткой, которая прорастает без объединения с иными клетками. Они могут являться диплоидными и гаплоидными. Бесполое размножение возможно посредством жгутиков для передвижения. Бесполое может распространяться посредством ветров. Бесполое распространение – это самый распространенный способ размножения комнатных растений.

Размножение комнатных растений

Половое

Половое размножение растений имеет отношение к объединению особых половых клеток, которые называют гаметами. Гаметы бывают одинаковые и различные в морфологическом состоянии. Изогамия является слиянием одних и тех же гамет; гетерогамия является слиянием различных по габариту гамет. Для определенных групп растительности свойственно чередование поколений.

Виды размножения растений

Существуют следующие виды размножения растений:

Размножение делением

Этот способ очень известный и в то же время довольно надежный. Размножаются посредством деления кустистых корней посадки, которые могут вырастать от корневых побегов из спящих почек.

Деление куста

Для деления кустов потребуется нож, с помощью которого можно аккуратным образом разделить кустик на нужное число, однако, на каждой части должно быть не меньше 3 побегов либо почек. Затем все части нужно рассадить по емкостям и обеспечить необходимые для новых посадок условия роста. К тому же в некоторых случаях, чтобы получились новые корневые побеги, перед вегетационным периодом куст нужно подрезать, при этом нужно оставлять побеги лишь в центральной части растения. К концу летнего периода вырастают новые побеги, которые можно использовать для размножения.

Черенкование растений

Образование дочерней луковицы

Размножение комнатных растений также можно проводить с помощью еще одного способа деления кустов, только его отличие его в том, что он не является естественным вариантом размножения посадок.

Черенкование

Размножение с помощью черенков состоит в том, чтобы срезать со взрослых растений его черенков для укоренения и дальнейшего выращивания новых экземпляров растений - точной копии материнского. Исходя из того, какая часть растения применяется для черенкования, черенки бывают корневыми, стеблевыми и листовыми. Луковичные растения тоже можно так размножать.

Рассмотрим основные разновидности черенкования:

1. Корневые черенки

Это хороший способ размножения для комнатных растений, в основном образующих новые побеги по бокам, которые произрастают у корней. Смысл метода заключается в том, что корневище растения делится на части, длина которых по 10 сантиметров. Области срезов обмакиваем древесным углем. Потом черенки нужно посадить в грунт в заранее изготовленные бороздки с маленьким уклоном вниз, при этом на основание необходимо нанести немного речного песка. Потом бороздки нужно засыпать песком, смешанным с грунтом.

Таким образом, выходит, что около корней располагается маленькая прослойка песка, которая облегчает адаптацию посадок. К тому же расстояние от корней до грунта не должно быть более трех сантиметров.

1. Черенки со стеблей

Их можно получить посредством срезания маленьких стеблей растений, которые могут быть зелеными, полуодревесневшими и одревесневшими.

1. Зеленые черенки

Зеленые черенки представляют собой новые побеги растения с зелеными стебельками, в основном у них точка роста и около 4 выросших листочков. Исходя из числа последних, рост побега может быть разным. Применять данный метод лучше весной или в начале лета, когда растение активно развивается. Для этого нужно срезать верхнюю часть побегов, которые имеют вышеупомянутые особенности. У различных растений период укоренения различный.

Зеленые чернки

Размножение с помощью отводок

Метод отводок состоит в том, что новые посадки вырастают посредством укоренения побегов при их развитии.

Воздушные отводки являются довольно эффективным методом увеличения числа посадок. Размножение таким способом подходит не для всех видов посадок. В основном его используют тогда, когда длина посадки оказывается достаточно большой.

Вначале нужно определить длину будущей посадки и подобрать соответствующий участок на стебле, освободить его от листочков и сделать пару надрезов около стебля в освобожденной территории. Затем на участке надреза нужно наложить мох либо почву для укоренения.

Интересным вариантом является пленка, которой покрывают пластиковый горшок. В центральной части его основания необходимо сделать дырки, равные диаметру стеблей, а потом распилить его на две части, таким образом, чтобы область распила имела место между дырками. Потом две части емкости нужно объединить на растении, таким образом, чтобы стебель был в этой дырке, и закрепить его. Обернуть с помощью мха область стебля, поместить в емкость, куда засыпаем легкий грунт. После всех вышеперечисленных моментов грунт постоянно нужно увлажнять, а когда побег начнет давать корни, стебель материнской посадки нужно обрезать под основанием горшка, а новую посадку пересадить в другую емкость для дальнейшего выращивания. Таким образом, можно размножать следующие растения: фикус, жасмин и драцену.

Размножение – это свойство организмов увеличивать численность в процессе образования потомков. Растения могут осуществлять воспроизведение подобных себе организмов, обеспечивая непрерыв­ность и преемственность жизни. Однако понятия «размножение» и «воспроизведение» не являются полностью совпадающими по биологическому смыслу. Под воспроизведением понимают процесс образования потомков, тождественных (подобных) данному поколению. У растений и грибов размножение нередко приводит к образованию потомков, биологически отличающихся от размножающегося поколения, а собственно воспроизведение происходит только через одно или даже через несколько поколений. При этом в любом случае каждое следующее поколение потомков образуется в результате размножения особей предыдущего поколения. Обычно выделяют три основные формы размно­жения: вегетативное, бесполое и половое.

Вегетативное размножениеобеспечивает уве­личение числа особей данного вида за счет отделения любых жизнеспособных ча­стей вегетативного тела растения. При таком размножении происходит регенера­ция – восстановление целого организма из его части. Способность к вегетативно­му размножению весьма характерна для растений и грибов на всех уровнях их организации. У животных подобная форма размножения встречается только у неко­торых групп низших организмов.

Существует много различных спосо­бов вегетативного размножения грибов и растений: частями таллома, мицелия или частями вегета­тивных органов (корней, стеблей, листьев, почек). У одноклеточных организмов оно осуществляется путем деления исходной клетки на две производные (дочерние). Многие нитчатые и пластинчатые во­доросли, мицелии грибов, талломы ли­шайников легко распадаются на части, каждая из которых может стать само­стоятельным организмом. Высшие растения нередко размножаются путем фрагментации тела на отдельные побеги. Особи, возникающие из одной роди­тельской особи в результате вегетативно­го размножения, образуют клон.

У неко­торых голосеменных и покрытосеменных размножение корневыми отпрысками (осина), стелющимися подземными побе­гами и корневой порослью (секвойя Sequoia sempervirens ), имеют большее значение, чем размножение семенами.

Вегетативное размножение осущест­вляется и с помощью выводковых почек. Они могут возникать на растении (папо­ротники, цветковые растения) в большом количестве, а потом опадают с него по­добно семенам (например, у бриофиллума). Подобное образование выводковых почек нередко наблюдается на краях или жилках вай папоротников. Иногда вывод­ковые почки могут быть видоизменены в луковички (например, у зубянки Dentaria и некоторых лилий) или клубеньки стеблевого происхождения (у горца живо­родящегоBistorta vivipara ).

В практике сельского хозяйства разра­ботана целая серия разнообразных спосо­бов искусственного вегетативного раз­множения культурных и полукультурных растений, относящихся к самым разным жизненным формам. Многие декора­тивные кустарники и многолетние травы размножаются делением куста, корневищами, корневыми отпрысками.

Многих представителей лилейных Liliaceae искусственно размножают луковицами и клубнелу­ковицами, отделяя дочерние «детки» от материнских растений (лук, чеснок, ли­лии, тюльпаны, гиацинты, крокусы, гладиолусы). Особенно распространены в садовод­стве формы вегетативного размножения с помощью черенков и прививки.

Черенок – это часть вегетативного органа, служащий для искусственного вегетативного размножения. Черенки могут быть стеблевыми, или побеговыми (ива, тополь, смородина, пеларгония), листовыми (бегония, лилия), корневыми (одуванчик, малина, вишня, осина). Разновидность че­ренкования – размножение деревьев и кустарников отводками.В этом случае часть побега сначала специально прижимают к почве для укоренения, и только когда оно произошло, отрезают укоре­нившийся отводок. Отводки встречаются в природе – у некоторых хвойных (полегающие лапы ели, пихты), липы, черемухи и других видов, способных укореняться ветвями, лежащими на земле. Черенками размножают многие плодовые, дре­весные и травянистые декоративные растения в открытом грунте и в комнатной культуре. При черенковании сохраняются все свойства сорта материнского культурного растения, что очень важно, так как при семенном размножении многие спе­циально выведенные путем селекции признаки могут быть утрачены.

Прививкой, или трансплантацией, называют пересадку части одного растения на другое с последующим их срастанием. Этот способ вегетативного размножения в природе не встречается. Прививки очень широко распространены в садоводстве как один из методов получения новых сортов или направленного изме­нения уже существующих (так называемый «метод ментора», предложенный И.В.Мичуриным). Прививку применяют также с целью размножения уже имеющегося сорта для максимального сохра­нения всех его качеств, которые могут быть утеряны при семенном размножении: для развития у прививаемого расте­ния мощной корневой системы, обладающей большей морозостойкостью, устойчивостью к грибковым заболеваниям, для получения вегетативных гибридов. Только таким способом осущест­вляется размножение сортовых растений, не дающих семян. Существует более 100 способов прививок.

Бесполое размножениерастений и грибов осуществляется спорами, то есть специализированными клетками, служащими для размножения и расселения (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Споры некоторых агариковых грибов.

Количество спор, образуемых одним растительным или грибным организмом, может быть весьма велико. Споры не дифференцированы в половом отношении. У водорослей и грибов они диплоидны или гаплоидны. Споры высших растений всегда гаплоидны. У части водорослей и многих грибов споры снабжены ундулиподиями (жгутиками) и подвижны – такие споры называются зооспорами.

Споры наземных растений обычно не имеют приспособлений для активного движения и защищены от высы­хания твердой клеточной оболочкой, состоящей из двух слоев – тонкого, проницаемого внутреннего слоя (интины) и толстого, непроницаемого для воды и газов внешнего слоя (экзины).

Ор­ганизм, производящий споры, получил название спорофита,а процесс образования спор – спорогенеза.У растений споры образуются в спорангиях (если зооспоры – то в зооспорангиях). Спорангий водорослей (низшие растения) обычно одноклеточный; содер­жимое этой единственной клетки делится, в результате чего формируются споры, которые выходят наружу при вскрывании оболочки спорангия. У высших растений спорангий – многоклеточный орган, име­ющий одно- или многослойную стенку. Внутри многоклеточного спорангия формируется образовательная ткань – археспорий (от греческого «архе» – начало), из которой в дальнейшем образуются споры. Из клеток археспория споры возникают в результате мейоза. На гаплоидном организме (некоторые грибы) споры обра­зуются в результате митотического деле­ния. При прорастании такие споры воспроизводят новую особь, идентичную материнской. На диплоидном организме формированию спор предшествует мейоз. Из спор, образовавшихся в результате мейоза, при прорастании возникает га­плоидный организм, который будет размножаться половым способом (за счет образования гамет) – гаметофит (заросток),не идентичный диплоидному материнскому спорофиту.

У низших растений, мхов и даже у многих современных высших сосудистых споровых растений (хвощей, плаунов и папоротников) все споры одина­ковы по размерам и физиологическим особенностям. Это равноспоровые организмы. У многих растений (некоторые плауны, папоротники, все голосеменные и цветковые) на одной и той же особи или на разных особях одного вида образуются споры двух типов, различные по размерам и физиологическим особенностям. Такие растения называются разноспоровыми (некоторые плауны и папоротники, все голосеменные и покрытосеменные). Относи­тельно более мелкие споры (микроспоры) (рис. 6.2 ) образуются в микроспорангии, а более крупные (мегаспоры) – в мегаспорангии. Микроспоры, прорастая, дают начало однополому мужскому гаметофиту (мужской особи), на котором возникают мужские половые органы – антеридии. Мегаспоры при прорастании образуют женский гаметофит (женскую особь), несущий женские половые органы – архегонии.Разноспоровость эволюционно возникла у высших растений (некоторые плауновидные и папоротники, все голосеменные и покрытосеменные).

Рис. 6.2. Микроспоры цветковых растений . А – магнолия, Б – сусак, В – джузгун, Г – пион, Д – лютик, Е – истод.

Половое размножение – это такой тип размножения, при котором новые особи образуются в результате полового про­цесса. Для полового процесса необхо­димы, как правило, две родительские особи, продуцирующие два физиологиче­ски различных типа половых клеток (га­мет)с перекомби­нированными роди­тельскими хромосомами, которые сливаются и формируют зиготу. Из зиготы в последующем развивается новая дочерняя особь

Организмы, на которых формируются гаметы, называются гамето­фитами, а процесс образования гамет – гаметогенезом.У большинства растений и грибов гаметы возникают в особых органах – гаметангиях.Гаметы всегда гаплоидны. Гаметофиты равноспоровых растений обычно обоеполы и формируют как муж­ские, так и женские гаметангии. У разноспоровых растений обычно из микро­спор вырастают гаметофиты с мужскими гаметангиями, а из мегаспор – гамето­фиты с женскими гаметангиями.

В связи с тем, что разные растения способны вырабатывать различные по величине и подвижности типы гамет, различают несколько типов полового процесса. В простейшем случае у некоторых одно­клеточных водорослей и грибов, лишенных твер­дой оболочки, сливаются целые однокле­точные организмы. Такой половой процесс назы­вается хологамией.

Если в половом процессе участвуют специализированные половые клетки – гаметы, то такой процесс называется гаметогамией (рис. 6.3 ). Гаметы, образующиеся в гаме­тангиях, могут быть морфологически однотипны, тогда их называют изогаметами. Попарное их слияние основано лишь на физиологическом раз­личии, а половой процесс такого типа на­зывают изогамным. Изогамия встречает­ся у некоторых водорослей и у очень немногих грибов. Если подвижные га­меты различаются по величине (одна пре­восходит другую в несколько раз), то слияние таких гамет обусловливает гетерогамный половой процесс. У некоторых грибоподобных организмов (оомицеты), водорослей и у всех высших растений половой процесс оогамный.Женская гамета (яйцеклетка) при оогамной форме полового процесса неподвижна, лишена жгутиков (ундулиподиев), имеет крупные размеры и большой запас пита­тельных веществ. Мужская гамета (спер­матозоид) – маленькая, подвижная, со жгутиками (ундулиподиями), либо без жгутиков (тогда она называется спермий); состоит из крупного ядра и очень небольшого ко­личества цитоплазмы. Неподвижная яйцклетка образуется либо в гаметангии, называемом оогонием (у водорослей и некоторых грибов), либо в архегонии (высшие растения, исключая цветковые).

Оогоний (от греческого «оон» – яйцо, «гоне» – рождение) обычно состоит из одной клетки, реже (у харовых водо­рослей) многоклеточный. Архегоний(от греческого «архе» – начало) – женский поло­вой орган высших архегониальных растений – мхов, плаунов, хвощей, папо­ротников и голосеменных. Это всегда многоклеточное образование, состоящее из расширенного брюшка, в котором по­мещается яйцеклетка, и удлиненной шей­ки. Над яйцеклеткой находится брюшная канальцевая клетка. Наружные клетки архегония стерильны и образуют однослой­ную стенку. По каналу шейки, заполнен­ному слизью, сперматозоиды проникают в брюшко и один из них сливается с яйцеклеткой.

Сперматозоиды у споровых растений образуются в гаметангиях, называемых антеридиями. Антеридий(от греческого «антерос» – цветущий) – это одноклеточный (у большинства низших растений) или многоклеточный (у высших споровых растений) мужской половой орган, имею­щий у разных систематических групп раз­личную (округлую или овальную) форму. Сперматозоиды, созревшие в антеридиях, могут достичь яйцеклетки только в присутствии капельно-жидкой воды. На­личие ее – обязательное условие для осу­ществления процесса оплодотворения у всех групп растительных организмов, исключая семенные растения. У цветковых растений произошла полная редукция гаметангиев, однако половые клетки (спермии и яйцеклетки) образуются и участвуют в половом процессе.

Помимо типичного полового процесса, в котором обязательно участвуют две гаметы, существует особый тип полового процесса, при котором зародыш разви­вается из неоплодотворенной яйцеклетки. Это явление у растений чаще всего известно под названием апомиксиса(от греческого «апо» – от (без) и «миксис» – сме­шение). Апомиксис широко встречается у многих покрытосеменных растений (часть розоцветных, сложноцветных), особенно у ряда культурных растений (свекла, хлопчатник, лен, табак).

Рис. 6.3. Различные типы полового размноже­ ния у растений, водорослей и грибов (схема). А – изогамия (харак­терна для некоторых водорослей); Б– гетерогамия (некоторые водоросли); В – оогамия (некоторые водо­росли, все высшие растения); Г – конъюгация (некоторые водоросли).

Половая и бесполая формы размножения имеют определенные био­логические преимущества. При половом размножении достигается комбинация наследственного материала родительских форм. Образующаяся при половом воспроизведении особь генети­чески нетождественна ни одному из своих родителей. Половой процесс обес­печивает генетическую изменчивость ор­ганизмов из поколения в поколение, а по­ловое размножение дает виду преимущества, реализующиеся при есте­ственном отборе. При бесполом размно­жении наследственные особенности пере­даются без изменений и могут легко закрепляться в ряду поколений. Однако чаще всего у растений осуществляется че­редование полового и бесполого поколе­ний. При чередовании поколений гаметофит закономерно сменяется спорофитом, который затем вновь сменяется следующим в череде поколений гаметофитом.

Гаметофит и спорофит могут быть одинаковыми как морфоло­гически, так и по продолжительности жизни (изо­морфное чередование поколений) (у многих водорослей) или ре­зко различными (гетероморфное чередова­ние) (у некоторых водорослей и всех высших растений).

Таким образом, у разных групп водорослей встречаются обе формы чередования поколений. Для высших растений характерно только гетероморф­ное чередование. Оба поколения разви­ваются либо независимо как самостоя­тельные особи, либо одно поколение «поселяется» на другом. Так, у мхов спо­рофит развивается на зеленом гаметофите. У семенных растений крайне редуцированный бесхлорофилльный женский гаме­тофит не покидает спорофит. У всех высших растений, кроме мхов, преобладает спорофит, а гаметофит развит слабее и недолгове­чен. Чередование поколений связано со сменой ядерных фаз – гаплоидной (n) и ди­плоидной (2n). Эта смена обеспечивается благодаря мейозу, протекающему у всех высших растений при спорогенезе, и половому процессу.

Ди­плоидный спорофит высших растений всегда производит гаплоидные мейоспоры. Из них вырастает га­плоидный гаметофит, продуцирующий гаплоидные митогаметы (половые клетки, образованные в процессе митоза). При слиянии гамет восстана­вливается диплоидное число хромосом в зиготе, из которой вы­растает диплоидный спорофит.

У высших растений, к которым относятся цветочные культуры, формы вегетативного размножения наиболее разнообразны: делением куста, клубнями, луковицами, клубнелуковицами, корневищами, черенками. Реже применяют размножение отводками, отпрысками и прививкой. Последний способ применяют для древесных культур роз, которые как красивоцветущие растения используют в цветочном оформлении (партеры, миксбордеры, бордюры). Прививки применяют также в культуре кактусов. Вегетативное размножение используют для многолетних растений.

Деление куста . Травянистые многолетние цветочные культуры по своей жизненной форме относятся к многолетним поликарпикам, у которых с течением времени куст разрастается, иногда распадаясь на отдельные части (гелениум), при этом наблюдается ослабление цветения. Такие крупные особи делят на части и рассаживают, учитывая время закладки и формирования цветков у конкретного вида: разделение кустов надо проводить вне этого периода. Растения, цветущие весной и летом (пион, примула), делят в июле-августе, цветущие осенью (астры, солидаго, флоксы поздние), - весной. В зависимости от скорости нарастания куста деление проводят через разные интервалы времени: каждый год можно делить астры многолетние; один раз в 2 года - мыльнянку, фиалку рогатую, хризантемы корейские; один раз в 3 - 4 года делят большинство многолетников - астры, астильбу, гелениум, гайллардию, гвоздики, дельфиниум, девясил, колокольчики, рудбекию, солидаго, флоксы и др.; через 5-6 лет можно делить хорошо растущие и цветущие аквилегию, маклею, бадан, иберис, ландыш, лилейник, монарду, хосту, клопогон и др. Некоторые растения болезненно реагируют на деление и пересадку - задерживаются в росте и нередко гибнут. К ним относятся аконит, гипсофила, диклитра (дицентра), люпин, мак восточный, морозник, эремурус, ясенец. Эти растения желательно не тревожить, делить и пересаживать очень осторожно.

Технология деления кустов (пиона, георгины, флокса) обычно приводится при описании конкретных культур.

Деление корневищ. Этот способ применяется для культур, имеющих плагиотропное корневище - ириса, канн, ландыша. Деление корневищ ириса и ландыша проводят без проращивания после цветения в сентябре, а деление теплолюбивых, зимой сохраняемых в хранилище канн, - после проращивания их в феврале-марте в оранжереях. Технология деления корневищ приведится, как правило, при описании соответствующих культур.

Размножение клубнями и их делением. Клубнями и их делением размножают анемоны, бегонию клубневую, глоксинию, каладиумы, лютики. При делении клубня необходимо, чтобы на каждой части имелся хотя бы один глазок (почка). Разрезы посыпают толченым углем. Зимой клубни хранят в сухих, прохладных помещениях.

Размножение луковицами. Этот способ применяется для луковичных растений (тюльпан, гиацинт, нарцисс, сцилла, мускари, лилии, рябчики), у которых под землей, помимо крупной материнской луковицы, образуются маленькие дочерние луковички. Эти луковички отделяются и доращиваются до состояния взрослой, цветущей луковицы. У луковичных есть и своеобразные способы размножения луковиц. Так, для гиацинта характерен способ нарушения целостности его донца разными способами (крестообразный разрез, выскабливание донца, пробивка донца трубкой) до живых тканей, после чего при оптимальном сочетании температуры и влажности на живых тканях донца образуется много луковичек-деток. Для нарцисса существует способ размножения сегментами с двумя чешуйками (вариант черенкования) на кусочке донца - у основания чешуек в теплом и влажном субстрате образуются луковички-детки.

Для некоторых лилий (бульбоносная, тигровая, серно-желтая и др.) характерно образование воздушных луковичек-деток на цветоносном стебле, в пазухах листьев. При посадке осенью в грунт через 3-4 года они дают цветущие растения.

Размножение клубнелуковицами и их делением. Этот способ характерен прежде всего для гладиолуса, крокуса, фрезии. В период роста и развития у основания новой клубнелуковицы образуются мелкие клубнелуковички: (детки), которые доращиваются до взрослой цветущей особи.

На клубнелуковице имеются почки, которые позволяют разделить ее на части, имеющие 1-2 глазка, и выращивать как обычное растение. Этот способ позволяет получить больше клубнелуковиц и детки, что особенно важно для сортов, образующих мало детки, но очень ценных по своей декоративности.

Размножение черенками. Черенок - это отделенный от материнского растения участок стебля с листьями или почками, корня с придаточными почками или лист. Черенки соответственно являются стеблевыми, корневыми и листовыми.

У декоративных травянистых растений стеблевые черенки травянистые. Только розы и азалию размножают полуодревесневшими (зелеными) черенками. Травянистыми черенками размножают флоксы, хризантемы, гвоздику, пионы, ковровые растения, гортензию, пеларгонию, а также многие вечнозеленые (комнатные) растения - тетрастигму, гануру, сциндапсус, каланхое, колокольчик равнолистный, зебрину, пеперомию и др. Травянистыми черенками можно размножать такие многолетние летники, как агератум, сальвию, петунию и др. Стеблевыми полуодревесневшими черенками размножают тетрастигму, колумнею, аукубу, белоперону, кодиеум, монстеру, филодендрон и др.

Корневыми черенками можно размножать пионы - его длинные утолщенные, отпадающие при делении куста корни делят на части и укореняют в ящиках в открытом грунте в полузатененном месте. Этот способ пригоден для корней старых растений, на которых могут быть придаточные почки. Лучший срок - весна, к осени корни могут дать молодые ростки. У пиона лекарственного этот способ более продуктивен. Корневыми черенками можно размножать драцены, маранты, аралии.

Многие виды размножают листовыми черенками. Наиболее часто это применяется у бегонии, ахименеса, узумбарской фиалки, сансевьеры. Придаточные корни у листа образуются преимущественно на морфологически нижней стороне листа, в местах разветвления крупных жилок; почки, а затем и побеги возникают на верхней стороне листа. Размножение лилии листовыми черенками - это размножение чешуйками луковиц (чешуйки - метаморфизированные листья) и собственно листьями, расположенными на цветоносе. Для размножения берут молодые верхние стеблевые листья. Наибольший эффект получается при посадке листьев в теплицах. Сажают листья и листья-чешуи на половину их длины.

Вариантом размножения листовыми черенками является вариант размножения листом с пазушной почкой, например у флокса, аукубы, гортензии, роз. У вечнозеленых комнатных культур важно учитывать фазу развития растения, так как листовые черенки, взятые с растения в фазе активного роста, развивают вегетативные почки, а взятые с растения, готового к цветению, - цветоносные почки (ахименес). Технологии размножения листовыми черенками, как правило, приведятся по конкретным растениям.

Размножение прививкой. Этот способ характерен, как сказано выше, для роз и сирени, которые культивируют для срезки в закрытом грунте. В этом случае они могут быть условно отнесены к цветочным культурам, а не к кустарникам открытого грунта. Эти растения размножаются с помощью таких видов прививки, как окулировка и «черенком за кору». Окулировку проводят в момент, когда кора хорошо отделяется - в период активного сокодвижения весной (восходящий ток) и в августе (нисходящий ток). В качестве подвоя (растения, на которое прививают) для роз в Нечерноземье используют розу собачью (для растений, которые выращиваются для открытого грунта и для культур роз в оранжерее) и розу индийскую (для культуры роз в оранжерее). Глазки и черенки берут с сортовых растений. При окулировке на подвое делают Т-образный разрез, в который вставляют глазок. При прививке «черенком за кору» черенок, у которого нижний, базальный, конец срезан наискось, вставляют в продольный надрез, сделанный на коре подвоя. При этом подвой должен быть несколько толще черенка. При вегетативном размножении, особенно при черенковании, черенки с растений нарезают по-разному, в зависимости от биологии растений. Так, у гвоздики ремонтантной черенки собирают круглый год, выламывая молодые побеги из пазух листьев. При этом всегда имеют в виду, что качество черенков, взятых летом и зимой, будет различным - летние черенки мощнее, тяжелее. У азалии, особенно у трудноукореняющихся сортов, черенки срезают с растений в возрасте до полугода при первых прищипках с целью формирования куста. Черенки хризантем срезают с маточного растения, находящегося в режиме длинного дня. Вечнозеленые, так называемые комнатные, растения черенкуют весной или в фазе активного роста.

Для всех видов черенков, взятых с растения в любые сроки и любым способом, необходимо создавать особо благоприятные условия внешней среды. Температура субстрата в зоне укоренения, куда помещен базальной частью черенок, должна быть выше температуры над субстратом на 4-5 0 С, чтобы обеспечить приток питательных веществ в базальную часть и тем самым улучшить корнеобразование, а в воздушной среде уменьшить транспирацию тканей черенка. В случае недостаточной температуры субстрата включают подстеллажный обогрев, которым обеспечены все современные теплицы. Температура субстрата для большинства культур должна быть в пределах 20-25 0 С, а температура окружающего воздуха - 18 - 20 0 С. Для уменьшения транспирации черенки укрывают водонепроницаемой пленкой, натягивая ее на каркас над черенками. Оптимальное соотношение перечисленных факторов, влияющих на укоренение черенков, создается в условиях так называемого искусственного тумана. Искусственный туман получают с помощью специальных разбрызгивающих установок, снабженных форсунками, обеспечивающими капельное распыление водяных струй. В Государственном ботаническом саду АН РФ установка искусственного тумана обеспечивает очень мелкий, туманокапельный распыл (величина частиц 146 - 360 мкм) и может работать непрерывно и прерывисто (20 с. работает, 1 мин перерыв). При искусственном тумане сохраняется 100 %-я освещенность, что очень важно для фотосинтеза черенков. С помощью искусственного тумана добиваются высокой укореняемости черенков у трудноукореняющихся видов. Легкоукореняющиеся виды в искусственном тумане в принципе не нуждаются, но его используют с целью ускорения укоренения и улучшения качества образующейся корневой системы.

1.2.3. Вегетативное размножение

Все органы растения взаимосвязаны и влияют друг на друга. И каждый орган или его часть, отделённые от материнского растений могут при известных условиях превратиться в самостоятельный индивидуум, т.к. способны образовать побеги, новую корневую систему или то и другое, могут срастаться с другой частью растения Неотделённые части (корневища, луковица), также способна превращаться в новое растение.
В природе вегетативное размножение может осуществляться за счёт специализированных (корневища, усы и т.д.) и неспециализированных (неотделённые побеги или их отделённые части поросль) органов. Отделение частей от растения наблюдается например, у ив и тополей, растущих по долинам рек. Ветки деревьев могут отламываться под действием ветра, снегопада, животных, воды. Наблюдали в природе и самопрививки у древесины, растений (например, между сосной и кедром). Некоторым растениям свойственно мнимое живорождение (вивипария), при которой образуются выводковые почки на листовых пластинках (бриофиллум), луковички вместо цветков (чеснок "зимних" сортов), клубеньки вместо пазушных боковых почек (лилия тигровая). Вегетативное размножение обеспечивает воспроизведем растений при отсутствии условий для семенного размножения, способствует быстрому захвату территорий.
Способность растений к регенерации с древности подмечен человеком и используется при искусственном вегетативном размножении полезных растений. При этом происходит точное воспроизведение в новой особи всех признаков материнского организма. Это позволяет сохранить и использовать для хозяйственных целей стерильные особи, гетерозисные формы, двудольные растения, у которых хозяйственный интерес представляет один дол.
Большое значение этот способ имеет в декоративном садоводстве, где часто интерес представляют формы, практически не наследуемые при семенном размножении - пестролистные разрезнолистные, плакучие, пирамидальные и др. Важен этот способ при размножении растений, не дающих семян в определённых условиях или дающих нежизнеспособные семена. Вегетативно размноженные растения в первые годы жизни отличаются более быстрым ростом, быстрее начинают плодоносить. Степень регенерирующей способности является видовой особенностью. Обычно легче размножаются растения, имеющие специализированные органы или хорошо выраженную способность образовывать придаточные корни и почки. Сосна, например, вегетативно не размножается, а ель и пихта могут давать укореняемые отводки из горизонтальных нижних ветвей. Одревесневшие стеблевые черенки обычно легче укрепляются, чем зелёные, так как в их тканях накоплены продукты запаса и часто имеются готовые корневые зачатки. Есть породы, у которых стеблевые черенки укореняются очень плохо (ирга, рябина, боярышник, черёмуха). Для зелёных черенков необходимо создавать условия, препятствующие испарению, их нельзя перевозить на большие расстояния. Ещё сложнее осуществлять микроразмножение.
Как правило, виды с высокой регенерационной способностью в естественных и искусственных условиях могут размножаться одновременно несколькими способами (ива, тополь, смородина и др.). Укоренение при черенковании можно стимулировать, обрабатывая черенки стимуляторами роста или растворами Сахаров с основными элементами питания (азот, фосфор, калий). В течение последних лет для размножения цветочных культур черенкованием используют цеолитовые субстраты или смеси цеолита с различными компонентами (торф, песок, опилки и др.). Как показали исследования кафедры ботаники Кемеровского госуниверситета черенки хризантем в таких субстратах образуют более мощную корневую систему (по количеству и размерам корней), у них быстрее врастают побеги и наступает цветение.
Человек усовершенствовал способы вегетативного размножения, обнаруженные им в природе и начал разработку новых. Так, в настоящее время разрабатываются технологии клонального v икроразмножения (клон - совокупность всех особей, полученных при вегетативном размножении "материнского" организма). В основе его лежит способность отдельной клетки развиваться в целый организм. При этом растения получают из отдельных клеток тканей, выделенных из вегетативных органов, или же активизируют уже существующие меристемы (обычно верхушечные). Преимущества такого метода в том, что полученные растения свободны от вирусов и патогенных микроорганизмов, он позволяв получать большое количество идеально однородного посадочной материала, ускоряет селекционный процесс. Таким образом можно обновлять старые, ценные в хозяйственном отношении сорта. В Кузбассе в течение нескольких лет садоводам-любителям предлагался посадочный материал картофеля, выращенный из верхушечных меристем клубня. Однако этот способ трудоёмок и требует создания особых условий для развивающихся растений.

Способы вегетативного размножения
у дикорастущих и культурных растений Кемеровской области

Лекция 6. Размножение растений

Размножение является неотъемлемым свойством живых организмов воспроизводить себе подобных. Благодаря размножению обеспечивается непрерывность и преемственность жизни. Различают две основные формы размножения: бесполое и половое.

Бесполое размножение . Размножение, в котором принимает участие один организм, не происходит образования и слияния гамет, не происходит слияния генетического материала в любой форме . Это наиболее древня форма размножения, широко распространенная во всех группах растений, происходит путем митотического деления или с помощью спор, особой формой бесполого размножения является вегетативное размножение.

Деление . Размножение путем деления характерно для одноклеточных водорослей . Деление происходит путем митоза, в результате образуются особи, генетически идентичные друг другу и материнскому организму.

Размножение спорами . Споры растений – репродуктивные, одноклеточные образования, служащие для образования новых особей . У большинства обитающих в воде водорослей споры подвижны, так как имеют жгутики. Такие споры называют зооспорами . У наземных растений и грибов они не имеют специальных приспособлений для активного передвижения. Споры образуются в органах бесполого размножения – спорангиях или зооспорангиях. У водорослей практически любая клетка может стать спорангием, у высших растений спорангий – многоклеточный орган. У растений споры всегда гаплоидны. Если они возникают на диплоидном растении, то их образованию предшествует мейоз, если на гаплоидном – митоз. Споры, образующиеся в результате мейоза генетически неодинаковы, организмы, которые из них развиваются, генетически неравноценны.

Растение, на котором образуются споры, называют спорофит. Если споры морфологически неотличимы, то растения, которые их образуют, называют равноспоровыми, разноспоровые растения – растения, образующие споры, всегда отличающиеся по величине и физиологическим особенностям. Микроспоры – более мелкие споры, формирующиеся в микроспорангиях, из них вырастают мужские гаметофиты (растения, образующие мужские гаметы). Мегаспоры – более крупные споры, формирующиеся в мегаспорангиях, из них вырастают женские гаметофиты . Разноспоровость чаще встречается среди высших растений (некоторые плауны, папоротники, все голосеменные и покрытосеменные).

Размножение спорами имеет большое биологическое значение – в результате мейоза происходит перекомбинация генетического материала, в спорах возникают новые комбинации аллелей генов, попадающие под контроль отбора; обычно у растений споры образуются в огромных количествах, что обеспечивает высокую интенсивность размножения. Благодаря малым размерам и легкости споры разносятся на большие расстояния, обеспечивая расселение растений; плотная оболочка споры служит надежной защитой от неблагоприятных условий среды.

Вегетативное размножение растений – это увеличение числа особей за счет отделения жизнеспособных частей вегетативного тела и их последующей регенерации (восстановления до целого организма). Данный способ размножения широко распространен в природе. Вегетативным способом размножаются как водоросли, так и высшие растения.

Вегетативное размножение бывает естественным и искусственным . Благодаря естественному вегетативному размножению в природе происходит быстрое увеличение числа особей вида, их расселение и как следствие – успех в борьбе за существование. Естественное вегетативное размножение происходит несколькими путями: фрагментацией материнской особи на две или более дочерних; разрушением участков наземно-ползучих и полегающих побегов (плауны, голосеменные, цветковые); с помощью особых структур, специально предназначенных для вегетативного размножения (клубни, луковицы, корневища, клубнелуковицы, пазушные почки, придаточные почки на листьях или корнях, выводковые корзиночки моховидных и т. д.).

Искусственное вегетативное размножение осуществляется при участии человека при выращивании культурных растений. Искусственное вегетативное размножение обладает рядом преимуществ над семенным: обеспечивает получение потомков, сохраняющих признаки родительского организма, ускоряет получение потомков, позволяет получить большое количество потомков. Кроме того, с помощью вегетативного размножения можно воспроизвести клоны тех растений, которые образуют нежизнеспособные семена или вообще их не образуют.

Способы вегетативного размножения. Растения можно размножать вегетативными органами – делением целого растения на части, надземными и подземными побегами, листьями, корнями.

Деление кустов. Смородина, крыжовник, примулы, ревень хорошо размножаются частями кустов. Растение выкапывают, делят на части и высаживают отдельно друг от друга. Кусты обычно делят весной или во второй половине лета.

Размножение надземными побегами.

Усы . В сельскохозяйственной практике усами размножают клубнику и землянику. В узлах усов образуются боковые почки и придаточные корни. После засыхания междоузлий растения обособляются. В природе усами размножаются такие растения, как лютик ползучий, камнеломка отпрысковая.

Стеблевые черенки. Стеблевой черенок представляет собой участок надземного побега. Стеблевыми черенками размножают виноград, смородину, крыжовник, декоративные виды спиреи, красный перец, баклажан и другие. Для размножения берут черенки длиной от 2-3 до 6-8 см, состоящих из одного междоузлия и двух узлов. На верхнем узле листья оставляются (если листовые пластинки крупные, то их наполовину срезают). Черенки высаживают в специальные парнички, а после укоренения – в открытый грунт.

участком коры и древесины (глазок), привитые на другое растение, называют привоем . Подвой – растение или его часть, на котором осуществлена прививка. Прививка позволяет использовать корневую систему подвоя для сохранения или размножения определенного сорта, замены сорта, получения новых сортов, ускорения плодоношения, получения морозоустойчивых растений, ремонта или омоложения старых взрослых деревьев.

Известно много способов прививки, однако все их можно свести к двум основным типам: прививка сближением, когда привой и подвой остаются на своих корнях, прививка отделенным привоем, когда корни имеет только подвой.

Наиболее распространенными способами прививки являются следующие (рис. 38). Прививка в расщеп или в полурасщеп . Применяют в том случае, если привой тоньше подвоя. Поперечный срез подвоя полностью или частично разделяют и вставляют в него привой, косо срезанный с двух сторон.

Прививка под кору. Привой также тоньше подвоя. На подвое делают горизонтальный срез под стеблевым узлом, кору надрезают в вертикальном направлении и осторожно отворачивают ее края. На привое делают срез в виде полуконуса, вставляют его под кору, зажимают отворотами коры и обвязывают.

Копулировка . Применяется в том случае, если привой и подвой имеют одинаковую толщину. На привое и подвое делают косые срезы и совмещают их, обеспечив плотность соединения.

Окулировка . Прививка почки-глазка. На подвое делается Т-образный разрез, края коры отгибаются, и за кору вставляют почку с небольшим участком древесины и плотно забинтовывают.

Размножение подземными побегами.

Клубень . Из сельскохозяйственных растений, размножающихся клубнями, наиболее известны картофель и топинамбур. Их можно размножать, высаживая целые клубни или их части с почками-глазками. Клубни, как хранилище запаса питательных веществ, образуются у таких дикорастущих растений, как сыть, седмичник.

Корневище . В сельском хозяйстве корневищами размножают ревень, мяту, спаржу, бамбук, в декоративном садоводстве – ландыш, ирис и другие. Они легко размножаются делением корневища на части, каждая из которых должна содержать вегетативную почку.

В лесах, степях, на лугах обитает большое количество корневищных растений, прежде всего злаков. К корневищным растениям относятся пырей, тимофеевка, белоус, купена, кислица, хвощ полевой и другие дикорастущие растения. У многих корневища ветвятся, и при отмирании старых частей происходит обособление новых растений.

Луковица . В сельскохозяйственной практике луковицами размножают лук, чеснок, декоративные растения: тюльпаны, нарциссы, гиацинты и другие. В природе луковицами размножаются многие растения: тюльпаны, гусиный лук, пролеска, подснежник и т. д. Вегетативное размножение луковичных растений осуществляют разросшимися взрослыми луковицами, детками, отдельными чешуями.

Клубнелуковица . Запасные питательные вещества клубнелуковицы расходуются на цветение, но к концу сезона формируется новая клубнелуковица. Кроме того, может образоваться одна или несколько клубнелуковичек – мясистых почек, развивающихся между старой и новой клубнелуковицами. К клубнелуковичным растениям относятся гладиолус, крокус.

Размножение корневыми отпрысками. Корневые отпрыски – побеги, возникающие из придаточных почек на корнях (рис. 36). Корневыми отпрысками размножается растения, легко образующие на корнях придаточные почки: вишня , слива, малина, сирень, осина, осот, бодяк полевой и др.

Корневые черенки. Корневой черенок представляет собой часть корня. Ими размножаются виды, на корнях которых легко развиваются придаточные почки: хрен, малина, вишня, розы. Корневые черенки заготавливают осенью, реже весной. Для этого используют боковые корни первого порядка в возрасте 2-3 лет. Длина черенка до 10-15 см, диаметр – 0,6-1,5 см. черенки высаживают в почву на глубину 2-3 см. Черенками размножаются и многие дикорастущие растения: ива, тополь, осина, одуван

Размножение листьями.

Целыми листьями. Многие цветковые растения размножают листьями, например сенполии, бегонии. Лист достаточно поставить в воду, появляются придаточные корни и придаточные почки, через некоторое время растение пересаживают в почву.

Листовыми черенками. Иногда достаточно даже части листа для вегетативного размножения. У бегонии королевской вырезают часть листа с крупной жилкой, лист сансевьеры можно разрезать на несколько листовых черенков и поставить их в воду.

Придаточными почками на листьях, детками . У бриофиллюма на листьях образуются придаточные почки, похожие на маленькие растения. Падая, они становятся самостоятельными растениями.

Культура тканей. Культура тканей представляет собой рост крупы растительных клеток на искусственных средах. Растительные клетки обладают свойством тотипотентности – отдельная клетка может развиться в нормальное растение при использовании определенных фитогормонов. Метод культуры тканей позволяет получать клоны некоторых высших растений. Клонирование – получение совокупности особей из одной материнской вегетативным путем. Клонирование используется для размножения ценных сортов растений и для оздоровления посадочного материала.

Половое размножение . Половое размножение связано с образованием растениями особого типа клеток – гамет. Растение, на котором происходит образование гамет, называют гаметофитом . Процесс формирования гамет называют гаметогенезом . Он происходит в особых органах – гаметангиях . У равноспоровых растений гаметофит обычно обоеполый: несет и женские, и мужские гаметангии. У разноспоровых растений из микроспор развивается гаметофит с мужскими гаметангиями, а из мегаспор – гаметофит с женскими гаметангиями. Гаметы растений образуются в митотически, мейоз происходит после образования зиготы (зиготическая редукция ) – многих водорослей, или при образовании спор (спорическая редукция ) – у диплоидных водорослей и высших растений. У животных мейоз происходит при образовании гамет (гаметическая редукция ).

Половое размножение имеет ряд преимуществ по сравнению с бесполым. Во-первых, при слиянии гамет образуется организм с уникальным двойным набором аллелей генов, полученных от родителей с разными генотипами, формируется организм с уникальным генотипом. В результате отбора будут выживать особи, чей генотип позволяет приспособиться к данным условиям среды, даже если эти условия изменяются.

Во-вторых, мутации, изменяющие гены чаще рецессивны, и вредны в данных условия среды. Диплоидный набор генов позволяет сохраниться возникшим рецессивным аллелям благодаря наличию доминантных аллелей этих генов. Каждый диплоидный организм содержит сотни, тысячи генов в рецессивном состоянии, как губка насыщена водой, так и генотип насыщен ими, они передаются следующему поколению и постепенно распространяются по популяции. Мутация проявится, если обе гаметы несут данную рецессивную аллель гена, а к этому времени среда может измениться, и данная мутация может оказаться полезной. Так происходит накопление и распространение мутаций.

Гаметы всегда гаплоидны. При слиянии мужской и женской гамет происходит образование диплоидной зиготы, из которой развивается новый организм. Процесс слияния гамет называют оплодотворением . Сущность полового процесса едина для всех живых организмов, а его формы разнообразны. Различают следующие типы полового процесса: хологамия, конъюгация, изогамия, гетерогамия и оогамия (рис. 39).

Хологамия . Хологамия – слияние гаплоидных одноклеточных, внешне неотличимых организмов друг с другом. Этот тип полового процесса характерен для некоторых одноклеточных водорослей. В данном случае сливаются не гаметы, а целые организмы, выступающие в роли гамет. Образовавшаяся диплоидная зигота обычно сразу же делится мейотически (зиготическая редукция ) и образуется 4 дочерних гаплоидных одноклеточных организма.

Конъюгация. Особой формой полового процесса является конъюгация, характерная для некоторых нитчатых водорослей. Отдельные гаплоидные клетки нитевидных талломов, расположенных близко друг от друга, начинают образовывать выросты. Они растут навстречу друг другу, соединяются, перегородки в месте стыка растворяются, и содержимое одной клетки (мужской) переходит в другую (женскую). В результате конъюгации образуется диплоидная зигота.

Изогамия. При изогамии гаметы морфологически сходны между собой, то есть одинаковы по форме и размерам, но физиологически они разнокачественны. Данный половой процесс характерен для многих водорослей и некоторых грибов. Изогамия происходит только в воде, для передвижения в которой гаметы снабжены жгутиками. Они очень похожи на зооспоры, но имеют меньшие размеры.

Оогамия. Характерна для некоторых водорослей и всех высших растений. Женская гамета – яйцеклетка – крупная и неподвижная. У низших растений образуется в одноклеточных гаметангиях – оогониях , у высших растений (исключая покрытосеменные) – в многоклеточных архегониях . Мужская гамета (сперматозоид) мала и подвижна, образуется у грибов и водорослей в одноклеточных, а у высших растений (исключая покрытосеменные) – в многоклеточных гаметангиях – антеридиях . Сперматозоиды способны передвигаться только в воде. Поэтому наличие воды – обязательное условие для оплодотворения у всех растений, за исключением семенных. У большинства семенных растений мужские гаметы утратили жгутики и называются спермиями .

Ключевые термины и понятия

1. Бесполое размножение. 2. Споры растений. 3. Зооспоры. 4. Спорофит. 5. Мужской и женский гаметофиты. 6. Микроспоры и мегаспоры. 7. Вегетативной размножение. 8. Привой. 9. Подвой. 10. Гаметангии. 11. Зиготическая редукция. 12. Спорическая редукция. 13. Гаметическая редукция. 14. Хологамия. 15. Изогамия. 16. Гетерогамия. 17. Оогамия. 18. Конъюгация. 19. Оогонии. 20. Архегонии. 21. Антеридии. 22. Тотипотентность.

Основные вопросы для повторения

1. Размножение растений путем деления.

2. Размножение спорами.

3. Естественное вегетативное размножение.

4. Размножение фрагментацией и делением кустов.

5. Размножение надземными побегами (усами, отводками, стеблевыми черенками).

6. Основные способы и особенности размножения прививкой.

7. Основные способы размножения поземными побегами.

8. Основные способы размножения корнями.

9. Основные способы размножения растений листьями.

10. Размножение культурой ткани.

11. Преимущества полового размножения.

12. Характеристика основных типов половых процессов (хологамия, конъюгация, изогамия, гетерогамия, оогамия).