ANGIOSPERMY: CHARAKTERISTIKA, KLASIFIKÁCIA, ŽIVOTNÝ CYKLUS - BIOLÓGIE - 2026

Tieto krytosemenné rastliny sú najpočetnejšou, rozmanité a úspešná skupina rastlín, ktoré obývajú našu planétu. Sú známe ako kvitnúce rastliny, pretože ich najvýraznejšou črtou je kvetina.

Termín angiosperm pochádza z gréckych slov „angion“, čo znamená kontajner, a zo slova „sperma“, čo znamená semeno. Preto názov angiosperm znamená kontajner semien.

Pole tulipánov (Zdroj: John O'Neill, prostredníctvom Wikimedia Commons)

Hlavnou funkciou kvetín v týchto rastlinách je produkcia ovocia a semien; semená sa môžu produkovať samoopelením, krížovým opelením alebo inými ako sexuálnymi udalosťami, ako je napríklad apomixis.

Angiospermy sú monofyletickou skupinou vaskulárnych rastlín a za gymnospermy sa považuje za sesterskú skupinu. Hlavný rozdiel medzi angiospermami a gymnospermami spočíva v tom, že vajíčka sú uzavreté vo vaječníku, čo sa neskôr stane ovocím.

Angiospermy rastú a dominujú prakticky vo všetkých oblastiach planéty, s výnimkou ihličnatých lesov. Existujú angiospermy prispôsobené terestriálnym, vodným a epifytickým biotopom, pričom najbohatšie z týchto druhov sú tropické oblasti Južnej Ameriky. Kaktusy sú angiospermy, ktoré sú prispôsobené na rast v extrémne suchých oblastiach.

Kvety angiospermu sú úzko spojené s opeľovačmi a predpokladá sa, že sa vyvíjali paralelne (vyvíjali sa spolu). Pollinátory modelovali adaptáciu rastlín na ovuláciu.

V skupine rastlín angiospermu existujú najrôznejšie formy rastlín s veľmi malými zástupcami, ako je napríklad žaburinka, ktorá má veľkosť 1 mm, a gigantické stromy, ako je eukalyptus, ktoré môžu merať až do výšky 100 metrov.

V tejto skupine je väčšina rastlinných druhov ekonomicky dôležitých pre ľudstvo, kde vynikajú kukurica, pšenica, káva, kakao, zemiaky, medzi mnohými inými plodinami, ktoré sú zásadné v ľudskej strave.

Angiospermy sa pohlavne rozmnožujú po dvojitom oplodnení, ktoré vytvára embryo a endosperm.

Angiospermy predstavuje viac ako 300 000 rôznych druhov, zhruba rozdelených do 450 rodín, a práve tieto kvitnúce rastliny dominujú Zemi viac ako 100 miliónov rokov.

vlastnosti

Angiospermy sú väčšinou voľne žijúce rastliny, existujú však aj niektoré druhy parazitárne a saprofytické. Niektoré angiospermy sú lianas, ktoré stúpajú na vrchol tropického dažďového pralesa, zatiaľ čo iné sú epifytmi, ktoré rastú vo stromovej vrstve lesa.

-The kvet krytosemenných rastlín sa skladá z troch závitníc: okvetia , androecium a Gyneceum .

- Perianty sú štruktúrované z upravených listov výhonku, ktoré vytvárajú kalich a koruna. Kalich je zvyčajne zelený a fotosyntetický, pozostáva z listov v tvare listov. Koruna je zvyčajne farebná, nápadná, voňavá a skladá sa z jednotlivých alebo fúzovaných lístkov.

- Androecium sa skladá zo sady tyčiniek a tieto tyčinky sú nosičmi peľu, v ktorom sa nachádzajú mužské gametofyty (mikrogamofyty). Tyčinky sú samčie reprodukčné orgány kvetín.

-The Gyneceum sa skladá zo sady carpels, ktoré tvoria jeden alebo viac piestiky. Vo vnútri kaprov sú vaječníky alebo mega-sporangia, kde sa nachádza ženský gametofyt (makrogametofyt). Kolesá predstavujú ženský reprodukčný orgán kvetín.

Kvet v angiospermách je bisexuálny u veľkej väčšiny druhov, to znamená, že samčie a samičie gametofyty sa nachádzajú nielen na tej istej rastline, ale aj v rovnakej štruktúre.

Väčšina druhov angiosperiem má cievy ako vodu a minerálne vodivé bunky, avšak niektoré skupiny bazálnych angiospermov majú ako vodivé bunky tracheidy.

Pôvod a vývoj

Angiospermy sa objavili v dolných kriedach približne pred 125 miliónmi rokov a dosiahli vysoký stupeň špecializácie na stredné kriedy. Fosílie rastlín z dolných kriedových charakteristík zdieľania s existujúcimi a v súčasnosti rozpoznateľnými skupinami.

Najnovší predkovia angiosperiem ostávajú záhadou. Najrozšírenejšou hypotézou je, že pochádzajú od členov zaniknutej skupiny Pteridiosperms, o ktorých je známe, že sú to rastliny s papradím a listami.

Hypotéza pôvodu angiosperiem je založená na skutočnosti, že pteridiospermy mali samčie reprodukčné štruktúry podobné prašníkom, zatiaľ čo ženské štruktúry boli štruktúrami rovnocennými kaprom.

Prvé angiospermy

Medzi tie, ktoré sa považujú za najskoršie angiospermy, patria fosílne rastliny rodu Archaefructus, ktoré sa datujú 130 miliónov rokov. Sú to vodné rastliny, ktoré sú príbuzné Magnoliaceae, pretože predstavujú kvety bez periantu a na tyčiach sú umiestnené kapre.

Kvety Archaefructus sú botanikmi klasifikované ako veľmi starodávne kvety, prekurzory súčasných kvetov angiospermov, avšak niektorí botanici ich považujú za atypické, podobné tomu, čo sa pozoruje v niektorých súčasných angiospermoch.

Cladistickí a paleobotanistickí botanici sa domnievajú, že je potrebné objaviť a opísať viac fosílií s novými technikami, ktoré objasnia a vyriešia náročné tajomstvo pôvodu angiosperiem. Evolučná analýza v angiospermoch je založená na kľúčových znakoch, ako sú symetria, kvetinové črty, palynológia a veľkosť genómu.

Genetická povaha rastlín je komplexná a to obmedzuje ich evolučné porozumenie. Molekulárne analýzy však klasifikujú druh klanu magnóliového ako najpredávanejšiu skupinu angiospermov.

Predkovitý kvet angioperiem bol obnovený s bisexuálnym charakterom, radiálnou symetriou, s dvoma alebo viacerými závitnicami, oddeleným periantom s nediferencovanými tepnami, androecium s tromi mierne oddelenými hrubými tyčinkami a gynoecium s piatimi samostatnými špirálovitými karpelami.

Kvety súčasných angioperiem (eudikotyledóny) majú cyklické kvety usporiadané podľa špecializovaných vrbov, striedajúcich kalich a koruna. Vytrvalostné vlákna androecia sú tenké s diferencovanými prašníkmi a gynoecium s hornými karpelami, štýlmi a stigmami.

Peľové zrná angiosperiem sú znakom, ktorý sa vyvinul tak, že má tri alebo viac otvorov (trikolpáty), ako sa pozoruje v eudikotyledónoch, zatiaľ čo v peľových zrnkách Archaefructus sa pozorujú jednorazové otvory (monosulát).

Klasifikácia angiosperiem

Prvú klasifikáciu angiospermov vykonal Linnaeus na základe pohlavného systému rastlín v roku 1735, na rozlíšenie skupín fanerogramov použil kvetinové znaky.

Rastliny sa v súčasnosti klasifikujú podľa systému APG (Angiosperm Phylogeny Group). Tento systém bol navrhnutý tímom mnohých výskumníkov, ktorí navrhli klasifikáciu, ktorá zahŕňala všetky dostupné informácie o známych rastlinných rodinách.

Systém APG vytvára separáciu rodín na základe génov chloroplastov a génov, ktoré kódujú ribozómy, pretože tieto gény v organelách majú pomalšiu rýchlosť mutácie. Používa sa tiež veľa morfologických znakov, napríklad morfológia peľu.

Prvý klasifikačný systém APG bol uverejnený v roku 1998. V súčasnosti je systém APG vo štvrtom vydaní, ktorý bol uverejnený v roku 2016 v časopise Journal Botanical. APG IV uznáva 64 objednávok a 416 rôznych rodín na rozdiel od 40 objednávok a 457 rodín uznaných APG I.

Podľa nedávnej klasifikácie angiospermov je skupina „ANITA“ (Amborellaceae, Nymphaeales, Illiciaceae, Trimeniaceae a Austrobaileyaceae) ako najzákladnejšia, potom zdvíha čeľade Magnoliidae, potom jednoklíčnolistové a nakoniec dvojklíčnolistové a eudikoty.

Životný cyklus angiospermu

Rovnako ako všetky spermatofyty, aj angiospermy majú striedanie generácií. Getofyt sa vyvíja úplne v reprodukčných štruktúrach sporofytov, čo je heterosporický životný cyklus.

Diagram životného cyklu Angiospermu (Zdroj: Angiosperm_life_cycle_diagram.svg: LadyofHats Mariana Ruizderivative work: Tinymonty via Wikimedia Commons)

Mikrogametofyt alebo samčí gametofyt

Cyklus začína tyčinkami, ktoré produkujú peľ alebo mikrogamofyty. Každý tyčinka má prašník, ktorý obsahuje štyri mikrosporangie alebo peľové vaky, v každom peľovom vaku kmeňové bunky podstupujú meiózu a produkujú štyri haploidné mikropóry.

Mikropóry rastú a vyvíjajú sa, aby produkovali nezrelé peľové zrno, tvorené bunkou peľovej trubice a generatívnou bunkou, ktorá bude produkovať dve spermie. Mikrospory sa vyvíjajú na dokončenie vonkajšej steny (exin) a vnútornej steny (intin).

Na ukončenie vývoja peľového zrna musí dosiahnuť receptívnu stigmu kvetu, hneď ako dôjde k vyklíčeniu peľovej trubice.

Megagametofyt alebo ženský gametofyt

Vývoj megagametofytu sa uskutočňuje v mega-sporangii, ktoré sú súčasťou vajíčok a nachádzajú sa vo vaječníku. Vaječník môže obsahovať jeden alebo viac vajíčok, z ktorých každý je tvorený megasporangiom alebo jadrom, ktoré je pokryté celým číslom.

Celé telá sa stretávajú pri otvorení štýlu alebo mikropyle, tento otvor je miestom, kde peľová trubica preniká kvetmi.

V rámci každého megasporangia pôsobí megasporofyt ako materská bunka pre mega spóry a podlieha meióze, pričom tvoria štyri haploidné megaspory. Tri z týchto megasporov sa rozpadnú alebo degenerujú a megaspora, ktorá je od mikrokryštálu najvzdialenejšia, prežije a stane sa megagametofytom.

Vo väčšine angiospermov vyvíja vyvíjajúci sa megagametofyt osem jadier. Na spodnom a hornom konci sú zoskupené štyri jadrá. Ďalej dve jadrá migrujú smerom do stredu. Tieto jadrá sú známe ako polárne jadrá.

Zostávajúce tri jadrá na koncoch tvoria jednotlivé bunky a dve polárne jadrá tvoria jednu binukleovanú bunku. Bunka, ktorá je najviac vzdialená od mikróbov, dá za následok vznik vajíčkovej bunky, ktorá bude lemovaná dvoma bunkami s krátkou životnosťou, ktoré sa nazývajú synergenty.

Synergisti sa zúčastnia procesu oplodnenia vytvorením koncov embryového vaku. Ďalšie tri bunky umiestnené na opačnom konci sa nazývajú antipódy a budú slúžiť ako výživné tkanivo pre vaječnú bunku.

Megametofyt, tiež nazývaný embryo sac, je zložený z ôsmich samostatných jadier v siedmich rôznych bunkách. Vo vnútri embrya sa bude vyvíjať už oplodnené embryo.

oplodnenie

Akonáhle stigma dostane peľové zrno, vápnikové ióny na tomto povrchu stimulujú klíčenie peľovej trubice po dobu od niekoľkých hodín do niekoľkých dní. To prerastie prenosovou štruktúrou štýlu do jednej zo synergií.

Peľová trubica, ktorá je vo vnútri synergidov, vylúči dve spermie, ktoré do nej vkĺznu, a keď tam vytvoria dvojité oplodnenie.

Jedna zo spermií sa presunie do synergistov a oplodní susednú vaječnú bunku, čo vedie k vzniku zygoty, ktorá sa stane embryom. Druhá spermiová bunka sa kombinuje s bunkou obsahujúcou dve polárne jadrá, ktoré po podstúpení mitózy tvoria výživné tkanivo známe ako endosperm.

Po ukončení procesu hnojenia pokračuje proces zrenia osiva. Keď semeno klíčia, rastú a dozrievajú, vznikne zrelý diploidný alebo polyploidný sporofyt, povedal sporofyt, keď pri vývoji kvetu začne cyklus znova.

Príklady druhov angiospermov

Ako už bolo uvedené, angiospermy zoskupujú všetky kvitnúce rastliny, ktoré poznáme. Z tohto dôvodu môže byť výber príkladného druhu v rámci tohto rastlinného rozdelenia nesmierne triviálnou úlohou.

Z antropocentrického hľadiska majú rôzne druhy angiosperiem veľký komerčný význam, pretože predstavujú hlavné potravinové zdroje človeka. Mnoho druhov rodu Triticum je nevyhnutné na výrobu jedlých múčok po celom svete.

Zea mays je dobrým príkladom iného jedlého druhu, ktorý má veľký význam v kultúre, histórii a gastronómii veľkej časti krajín Strednej a Južnej Ameriky.

Coffea arabica je rastlina veľkého obchodného záujmu na svete, pretože jej zrná sa používajú na výrobu kávy, čo je oblasť s veľkým hospodárskym a gastronomickým významom.

Rovnakým spôsobom je Thebroma cacao ďalším príkladom druhov kvitnúcich rastlín, ktoré si ľudia vysoko cenia a ktoré majú rôzne využitie. Všetky ovocie a orechy sú produkované stromami, ktorých druhy patria do skupiny kvitnúcich rastlín alebo angiospermov.

Ruže, tulipány, slnečnice a sedmokrásky sú dobrým príkladom rastlín s obchodným a kultúrnym záujmom v mnohých krajinách na piatich kontinentoch Zeme.

Referencie

1. Chase, MW, Christenhusz, MJM, Fay, MF, Byng, JW, Judd, WS, Soltis, DE,… & Stevens, PF (2016). Aktualizácia klasifikácie skupiny Angiosperm Phylogeny Group pre objednávky a rodiny kvitnúcich rastlín: APG IV. Botanical Journal of Linnean Society, 181 (1), 1-20.
2. Lindorf, H., De Parisca, L., & Rodríguez, P. (1985). Klasifikácia, štruktúra a reprodukcia botaniky.
3. Luis, E., Eguiarte, LE, Castillo, A. & Souza, V. (2003). Molekulárna a genomická evolúcia angiospermov. Interciencia, 28 (3), 141 - 147.
4. Raven, PH, Evert, RF a Eichhorn, SE (2005). Biológia rastlín. Macmillan. Agiosperms Pg (333-345)
5. Simpson, MG (2010). Systematika rastlín. Akademická tlač. Vývoj kvetín. Pg (121-136).
6. Soltis, DE, Bell, CD, Kim, S. a Soltis, PS (2008). Pôvod a včasný vývoj angiospermov. NY Acad. Sci., 1133, 3 - 25.