THỤ TINH KÉP LÀ GÌ? (SỰ MIÊU TẢ) - SINH HỌC - 2026

Các thụ tinh kép là một quá trình xảy ra ở thực vật, trong đó một trong những hạt nhân gametic của hạt phấn hoa (nam giao tử) thụ nữ sinh sản tế bào (tế bào trứng) và một màu mỡ khác di động, mà sẽ khác nhau nếu nó là một hạt hạt kín hoặc một hạt lưới.

Ở thực vật hạt kín, nhân thứ hai của giao tử hợp nhất với nhân hai cực có trong tế bào trung tâm của túi phấn để sau này phát triển trong nội nhũ. Mặt khác, ở nam giới, nhân thứ hai của giao tử đực hợp nhất với nhân của ống bụng để tạo ra phôi thứ hai.

Sự thụ tinh ở thực vật. 1) thể bào tử; 2) bao phấn; 3) bầu noãn; 4) buồng trứng; 5) tế bào gốc vi bào tử; 6) tế bào gốc megaspore; 7) tiểu bào tử; 8) megaspores; 9) hạt phấn (giao tử đực); 10) túi phôi (giao tử cái trưởng thành); 11) hạt giống; 12) nội nhũ (3n); 13) hạt trưởng thành; I) thể lưỡng bội (2n); II) đơn bội (n); III) bệnh meiosis; IV) Nguyên phân; V) Thụ phấn; VI) thụ tinh kép; Lấy và chỉnh sửa từ: TheLAW14.

Các nhà thực vật học ban đầu tin rằng thụ tinh kép là một hiện tượng độc quyền của thực vật hạt kín, tuy nhiên quá trình này sau đó cũng được mô tả cho các cây thuộc nhóm gnetal.

Lịch sử

Nhà thực vật học người Nga Sergey Gavrilovich Nawashin làm việc với cây hạt kín của các loài Lilium martagon và Fritillaria tenella là người đầu tiên quan sát quá trình thụ tinh kép. Hiện tượng này sau đó đã được nhà thực vật học nổi tiếng người Đức gốc Ba Lan Eduard Strasburger chứng minh.

Sau phát hiện này, các nhà thực vật học khác nhau đã báo cáo các trường hợp thụ tinh kép bất thường ở các nhóm cây hạt trần khác nhau (Thuja, Abies, Pseudotsuga, trong số những nhóm khác). Các sản phẩm của lần thụ tinh thứ hai có thể thoái hóa, tạo ra các hạt nhân tự do hoặc cũng có thể làm phát sinh thêm các phôi.

Sau đó, người ta đã chỉ ra rằng thụ tinh kép là một sự kiện bình thường ở các cây thuộc nhóm gen, nhưng ở những cây này, không giống như ở cây hạt kín, lần thụ tinh thứ hai luôn tạo ra phôi bổ sung chứ không phải cây nội.

Sự miêu tả

Ở thực vật hạt kín

Trong hầu hết các thực vật hạt kín, tế bào tiền thân của megaspore (megasporocyte) tạo ra bốn megaspore đơn bội bằng cách meiosis, trong đó chỉ một tế bào phát triển để tạo ra megagametophyte, trong khi các tế bào khác bị thoái hóa.

Megagametophyte tạo ra 8 hạt nhân, trong đó 2 hạt nhân (hạt nhân cực) di chuyển về phía vùng trung tâm của megagametophyte hoặc túi phôi, do đó tạo ra một tế bào binucleate.

Phần còn lại của các hạt nhân được sắp xếp thành từng nhóm ba nhân ở ngoại vi, một trong số đó sẽ tạo thành noãn, hai nhân bên cạnh sẽ tạo thành hợp bào, trong khi ba nhân còn lại nằm ở đầu đối diện sẽ tạo thành phản noãn.

Về phần mình, giao tử đực (hạt phấn) tạo ra 3 nhân; hai sinh tinh và một sinh dưỡng. Khi hạt phấn tiếp xúc với đầu nhụy sẽ nảy mầm và tạo ra ống phấn phát triển theo kiểu, bị hút bởi các chất do cộng sinh tạo ra.

Sau đó hai nhân tinh trùng di chuyển qua ống phấn để thực hiện quá trình thụ tinh kép. Một trong hai nhân của tinh trùng sẽ hợp nhất với nhân của tế bào trứng và tạo thành hợp tử sẽ tạo ra phôi, trong khi nhân còn lại sẽ hợp nhất với hai nhân của tế bào trung tâm để tạo ra nội nhũ.

Nội nhũ

Nội nhũ là một mô tam bội được hình thành từ sự hợp nhất của tế bào trung tâm của túi phôi (binucleate) với một trong hai nhân tinh trùng của hạt phấn. Tế bào nội nhũ chứa nhiều hạt tinh bột được nhúng trong nền protein và chức năng của chúng là cung cấp nguyên liệu dinh dưỡng cho phôi đang phát triển.

Không có sự đồng thuận giữa các nhà khoa học về nguồn gốc tiến hóa của nội nhũ ở thực vật hạt kín. Một số tác giả cho rằng đó là một phôi phụ mà quá trình phát triển của nó đã được biến đổi thành mô dinh dưỡng vì lợi ích của phôi kia.

Các tác giả khác cho rằng nội nhũ không phải là sản phẩm của sinh sản hữu tính, mà là một giai đoạn sinh dưỡng của sự phát triển của túi phôi, như xảy ra ở cây hạt trần. Cả hai giả thuyết đều có người gièm pha và người bảo vệ.

Trong Gnetales

Các cây hạt trần duy nhất được chứng minh là thụ tinh kép thuộc chi Gnetum và Ephedra (Gnatales). Tuy nhiên, không có loài nào trong số chúng có nguồn gốc nội nhũ là kết quả của quá trình thụ tinh kép này.

Ma hoàng

Ở ít nhất hai loài Ephedra, các giao tử cái hình thành ở dạng archegonia trong các giao tử đơn bào. Phần ống sinh tinh chứa 4 nhân, trong đó có 2 nhân là sinh sản.

Những nhân tinh trùng này được giải phóng trong thể khổng lồ và một trong số chúng sẽ hợp nhất với nhân của tế bào trứng, trong khi nhân còn lại sẽ hợp nhất với nhân của ống bụng.

Kết quả là hai hợp tử sẽ phát triển thành các phôi sống giống hệt nhau về mặt di truyền, vì hai nhân cái được hình thành trong một giao tử đơn bào, trong khi hai nhân tinh trùng từ cùng một ống phấn cũng giống hệt nhau về mặt di truyền.

Hai hoặc nhiều nguyên bào tử cung có thể hình thành trong mỗi giao tử cái, dẫn đến nhiều sự kiện thụ tinh kép xảy ra đồng thời trong một giao tử.

Gnetum

Sự thụ tinh kép ở Gnetum thể hiện sự khác biệt quan trọng khi so sánh với sự thụ tinh kép xảy ra ở cây Ephedra. Ở Gnetum, không giống như ở Ephedra, các giao tử cái là tứ bội chứ không phải đơn bội.

Một điểm khác biệt nữa là ở Gnetum không hình thành các tế bào sinh dục và các tế bào trứng tiền định. Do mất tế bào trứng, nhiều nhân giao tử cái có thể thụ tinh được; Bằng cách này, hai nhân tinh trùng từ một ống phấn có thể thụ tinh cho hai nhân bất kỳ.

Cũng như ở Ephedra, quá trình thụ tinh kép ở Gnetum sẽ tạo ra hai hợp tử có thể sống được, nhưng trong trường hợp này các hợp tử sẽ không giống nhau về mặt di truyền do tính chất tứ bội của giao tử cái. Ở Gnetum, nhiều sự kiện thụ tinh kép cũng có thể xảy ra, nếu có đủ hạt phấn.

Cây Gnetal Ephedra viridis. Lấy và chỉnh sửa từ: Dcrjsr.

Sự thụ tinh kép và sự tiến hóa ở thực vật

Việc phát hiện ra thụ tinh kép ở Gnetum và Ephedra ủng hộ giả thuyết tiến hóa mà theo đó quá trình này bắt nguồn từ tổ tiên chung của Gnetales và thực vật hạt kín, do đó nó sẽ là một synapomorphy (đặc tính phái sinh được chia sẻ) cho phép chúng được nhóm lại trong nhánh phản vệ. (đơn ngành).

Synapomorphies là các ký tự có nguồn gốc được chia sẻ bởi hai hoặc nhiều loài hoặc đơn vị phân loại và do đó có thể cho thấy một số mức độ quan hệ họ hàng. Đặc tính tổ tiên (plesiomorphic) trong trường hợp đó sẽ là sự thụ tinh đơn giản.

Theo cách này, Gnetales có thể là một nhóm cơ bản trong nhánh của tế bào sinh vật phản nhân tạo, trong đó thụ tinh kép tạo ra hai hợp tử có thể sống được, trong khi sự xuất hiện của nội nhũ là sản phẩm của thụ tinh kép sẽ là một synapomorphy duy nhất trong thực vật hạt kín. .

Người giới thiệu

1. Nội nhũ. Trên Wikipedia. Khôi phục từ en.wikipedia.org.
2. Phân đôi. Trên Wikipedia. Khôi phục từ en.wikipedia.org.
3. C. Lyre. Nhóm đơn ngành là gì? Phục hồi từ liveseder.com.
4. MW Nabors (2004). Giới thiệu về Thực vật học. Pearson Education, Inc.
5. JS Carmichael & WE Friedman (1996). Thụ tinh kép ở Gnetum gnemon (họ Gnetaceae): Sự thụ tinh của nó dựa trên sự tiến hóa của sinh sản hữu tính trong bộ Gnetales và bộ Anthophyte. Tạp chí Thực vật học Hoa Kỳ.
6. WE Friedman (1990). Sinh sản hữu tính ở cây Ma hoàng (Ephedraceae): thêm bằng chứng về sự thụ tinh kép ở cây hạt không có hoa. Tạp chí Thực vật học Hoa Kỳ.
7. Bài 24: Sự thụ tinh và hình thành phôi. 24.3. Họ Hạt kín. Trong Hình thái học của thực vật có mạch. Được khôi phục từ biologia.edu.ar.