Введение

Бесполое размножение растений
Вегетативное размножение животных и грибов

Вегетативное размножение (также известное как вегетативная генерация, вегетативное размножение или клонирование) – это форма бесполого размножения, происходящая у растений, при которой новое растение развивается из фрагмента или черенка родительского растения или специализированных репродуктивных структур, иногда называемых вегетативными органами размножения. Многие растения естественным образом размножаются таким способом, но это также может быть вызвано искусственно. Специалисты-садоводы разработали методы бесполого размножения, использующие вегетативные органы размножения для воспроизводства растений. Успешность и сложность размножения сильно варьируются. Однодольные растения обычно не имеют сосудистого камбия, что затрудняет их размножение.

Предыстория

Растительное размножение – это процесс воспроизводства растений вида или сорта, который может быть половым или бесполым. Оно может происходить посредством использования вегетативных частей растений, таких как листья, стебли и корни, для получения новых растений, или посредством роста из специализированных вегетативных частей растений. Хотя многие растения размножаются вегетативно, они редко используют этот метод исключительно для размножения. Вегетативное размножение не является эволюционно выгодным, поскольку не обеспечивает генетическое разнообразие и может привести к накоплению вредных мутаций. Вегетативное размножение предпочтительно, когда оно позволяет растениям производить больше потомства на единицу ресурсов, чем при размножении семенами. Как правило, молодые растения легче размножать вегетативно. Хотя большинство растений обычно размножаются половым путем, многие могут размножаться вегетативно или могут быть стимулированы к этому с помощью гормональных обработок. Это связано с тем, что во многих растительных тканях присутствуют меристематические клетки, способные к клеточной дифференциации. Вегетативное размножение обычно рассматривается как метод клонирования. Однако корневые черенки бесшипной ежевики (Rubus fruticosus) могут снова стать шиповатыми, поскольку адвентивный побег развивается из клетки, генетически несущей шипы. Бесшипная ежевика – это химера, с эпидермальными слоями, генетически лишенными шипов, но тканью под ними, генетически шиповатой. Прививка часто не является полным методом клонирования, поскольку в качестве подвоев используются саженцы. В этом случае клональной является только надземная часть растения. В некоторых культурах, особенно яблонях, подвои размножаются вегетативно, поэтому весь привитый саженец может быть клональным, если и привой, и подвой являются клонами. Апомиксис (включая апоспорию и диплоспорию) – это тип размножения, не связанный с оплодотворением. У цветковых растений образуются неоплодотворенные семена или молодые растения, растущие вместо цветов. Одуванчик обыкновенный (Hieracium), одуванчик лекарственный (Taraxacum), некоторые цитрусовые (Citrus) и многие злаки, такие как мятлик луговой (Poa pratensis), используют эту форму бесполого размножения. Иногда вместо цветов чеснока образуются бульбочки.

Механизмы

Меристема делает возможным процесс бесполого размножения. Обычно она находится в стеблях, листьях, верхушках стеблей и корней и состоит из недифференцированных клеток, которые постоянно делятся, обеспечивая рост растений и давая начало тканевым системам растений. Способность меристемы к непрерывному делению позволяет осуществлять вегетативное размножение. Другая важная способность, способствующая вегетативному размножению, – это способность образовывать придаточные корни, которые развиваются из других вегетативных частей растений, таких как стебель или листья. Эти корни позволяют развиваться новым растениям из частей тела родительских растений.

Преимущества

Вегетативное размножение имеет несколько преимуществ, главным образом то, что полученное потомство является клонами родительских растений. Если у растения есть благоприятные признаки, оно может продолжать передавать свою полезную генетическую информацию потомству. Для коммерческих производителей может быть экономически выгодно клонировать определенное растение, чтобы обеспечить однородность урожая. Вегетативное размножение также позволяет растениям избежать дорогостоящего и сложного процесса производства органов полового размножения, таких как цветы, и последующих семян и плодов. Например, выведение ценного сорта чрезвычайно сложно, поэтому, как только фермеры добиваются желаемых признаков у лилии, они используют прививку и окулировку, чтобы обеспечить стабильность нового сорта и его успешное коммерческое производство. Однако, как показывают многие пестрые растения, это не всегда так, поскольку многие растения на самом деле являются химерами, и черенки могут отражать характеристики только одной или нескольких родительских клеточных линий. Вегетативное размножение также позволяет растениям миновать незрелую фазу проростка и быстрее достичь зрелой фазы. В природе это повышает шансы растения успешно дойти до зрелости, а в коммерческом плане экономит фермерам много времени и денег, позволяя ускорить оборот урожая. Вегетативное размножение предоставляет преимущества для исследований в различных областях биологии и имеет практическое применение в лесовосстановлении. Наиболее распространенное применение вегетативного размножения лесными генетиками и селекционерами деревьев – это перенос генов из отобранных деревьев в удобное место, обычно обозначаемое как генный банк, банк клонов, клоновый питомник или семенной питомник, где их гены могут быть рекомбинированы в потомстве с известной родословной.

Недостатки

Основным недостатком вегетативного размножения является то, что оно ограничивает генетическое разнообразие видов, что может привести к снижению урожайности. Растения генетически идентичны и, следовательно, все подвержены воздействию патогенных вирусов, бактерий и грибков, способных уничтожить целые посевы.

Естественные средства

Естественное вегетативное размножение – это преимущественно процесс, встречающийся у травянистых и древесных многолетних растений, и обычно включает структурные модификации стебля, хотя любая горизонтальная, подземная часть растения (будь то стебель, лист или корень) может способствовать вегетативному размножению. Большинство видов растений, которые выживают и значительно расширяются благодаря вегетативному размножению, почти по определению являются многолетними, поскольку специализированные органы вегетативного размножения, в отличие от семян однолетних растений, служат для переживания неблагоприятных сезонных условий. Растение, которое сохраняется в одном месте посредством вегетативного размножения отдельных особей в течение длительного периода времени, образует клональную колонию. В определенном смысле, этот процесс – не размножение, а выживание и увеличение биомассы отдельной особи. Когда индивидуальный организм увеличивается в размерах за счет деления клеток и остается единым целым, этот процесс называется "вегетативным ростом". Однако при вегетативном размножении новые растения, которые возникают, являются новыми особями практически во всех отношениях, кроме генетического. Особый интерес представляет то, как этот процесс, по-видимому, сбрасывает биологические часы старения. Как уже упоминалось, растения размножаются как искусственным, так и естественным путем. Наиболее распространенные методы естественного вегетативного размножения включают развитие нового растения из специализированных структур зрелого растения. Помимо придаточных корней – корней, возникающих из растительных структур, отличных от корня, таких как стебли или листья, – модифицированные стебли, листья и корни играют важную роль в способности растений к естественному размножению. Наиболее распространенными модифицированными стеблями, листьями и корнями, обеспечивающими вегетативное размножение, являются:

Бегуны

Также известные как столоны, побеги – это видоизмененные стебли, которые, в отличие от корневищ, растут из существующих стеблей непосредственно под поверхностью почвы. При размножении почки на видоизмененных стеблях образуют корни и новые стебли. Эти почки расположены дальше друг от друга, чем почки на корневище. Примерами растений, использующих побеги, являются клубника и смородина.

Луковицы

Луковицы — это разросшиеся части стебля, внутри которых находятся центральные почки новых растений. Обычно они расположены под землей и окружены мясистыми, слоистыми листьями, которые обеспечивают питательными веществами развивающееся растение. Примеры растений, использующих луковицы, — лук-шалот, лилии и тюльпаны.

Тубы

Клубни развиваются либо из стебля, либо из корня. Стеблевые клубни растут из корневищ или побегов, которые разбухают, запасая питательные вещества, в то время как корневые клубни размножаются из корней, которые видоизменились для хранения питательных веществ и становятся слишком большими, давая начало новому растению. Примерами растений, использующих клубнелуковицы, являются гладиолусы и таро.

- Да, да, да.

Также известные как корневые отпрыски, корневые побеги – это стебли растений, вырастающие из почек на основании стеблей или корней материнского растения. Примерами растений, дающих корневые отпрыски, являются яблоня, вяз и банановые деревья.

Растения

Миниатюрные растения — это небольшие структуры, образующиеся из меристем на краях листьев, которые в конечном итоге развивают корни и опадают с листьев, на которых они выросли. Примером растения, размножающегося такими миниатюрными растениями, является Bryophyllum daigremontianum (syn. Kalanchoe daigremontianum), также известное как «мать тысяч» из-за обилия образующихся миниатюрных растений.

Кекки

Кейки — это дополнительные боковые побеги, которые развиваются на вегетативных стеблях или цветоносах у нескольких родов орхидей.

Искусственные средства

Вегетативное размножение определенных сортов, обладающих желаемыми характеристиками, – очень распространенная практика. Фермеры и садоводы используют его для получения более качественных урожаев с нужными свойствами. Наиболее распространенные методы искусственного вегетативного размножения:

Присадка

Прививка заключается в прикреплении черенка, или желаемого отводка, к стеблю другого растения, называемого подвоем, который остается укорененным в земле. В конечном итоге обе тканевые системы срастаются и интегрируются, формируя растение с характеристиками привитого растения, например, манго, гуава и т.д.

Слои

Слоивание – это процесс, включающий в себя пригибание ветвей или стеблей растений к земле и укрытие их почвой. На подземной части растения, называемой отводком, развиваются придаточные корни. Этот метод вегетативного размножения также встречается в природе. Другой схожий метод, воздушное слоирование, предполагает нанесение надрезов на ветви деревьев и их последующую посадку, в результате чего они превращаются в деревья. Примерами служат жасмин и бугенвиллия.

- Пойми, это не так.

Поросли растут и образуют плотный компактный ковер, прикрепленный к материнскому растению. Слишком большое количество порослей может привести к снижению урожайности, поэтому избыточные поросли удаляют, а зрелые пересаживают на новое место, где они развиваются в самостоятельные растения.

Тканевая культура

В тканевой культуре растительные клетки берутся из различных частей растения и культивируются и выращиваются в стерильной среде. Масса развившейся ткани, известная как каллус, затем культивируется в среде, содержащей гормоны, и в конечном итоге развивается в молодые растения, которые затем высаживаются и вырастают во взрослые растения. Офсет – это нижняя часть стебля бамбука с частью корневища и корнями. Посадка офсетов – наиболее удобный способ размножения бамбука.