Title CHƯƠNG 4. SINH SẢN Ở THỰC VẬT.doc ✅

Trang 1 CHƯƠNG 4: SINH SẢN Ở THỰC VẬT A. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ CHUYÊN SÂU Sinh sản là quá trình tạo ra cá thể mới, đảm bảo sự phát triển liên tục của loài. Ở thực vật, có hai hình thức sinh sản đó là sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính. 1. Sinh sản vô tính Sinh sản vô tính là hình thức sinh sản không có sự kết hợp giữa tính đực (giao tử đực) và tính cái (giao tử cái). Ở thực vật, có hai hình thức sinh sản vô tính là sinh sản sinh dưỡng và sinh sản bằng bào tử. a. Sinh sản sinh dưỡng Sinh sản sinh dưỡng là kiểu sinh sản mà cơ thể con được hình thành từ một cơ quan sinh dưỡng của cơ thể mẹ. Sự hình thành cơ thể mới được thực hiện theo cơ chế nguyên phân. Kiểu sinh sản này có ở cả thực vật bậc thấp lẫn thực vật bậc cao. Các bộ phận sinh dưỡng có thể phát triển thành một cơ thể mới là nhờ tính toàn năng của tế bào thực vật. Mặc dù đã biệt hóa thành các bộ phận khác nhau nhưng hệ gen của tế bào vẫn chứa đầy đủ các gen quy định đầy đủ các tính trạng của một cơ thể, trong những điều kiện nhất định, tế bào có thể lập trình lại (tái lập trình), hoạt hóa các gen để trở về dạng tế bào gốc toàn năng, từ đó có thể biệt hóa thành các loại tế bào khác nhau của cơ thể. Sinh sản sinh dưỡng tạo ra các cá thể mới có tính đồng nhất về mặt di truyền, điều này có lợi cho sinh vật khi sống trong điều kiện môi trường ổn định (điều kiện sống của môi trường không thay đổi). Tuy nhiên, xét về mặt tiến hóa, kiểu sinh sản này không làm tăng tính đa dạng di truyền của loài, dẫn đến làm hạn chế nguồn nguyên liệu cho tiến hóa và chọn giống. b. Sinh sản bằng bào tử Sinh sản bằng bào tử có ở các loài thực vật bậc thấp như rêu, dương xỉ…Trong kiểu sinh sản này, cơ thể mẹ (2n) giảm phân hình thành các bào tử đơn bội, các bào tử đơn bội được phát tán rồi nảy mầm phát triển thành thể giao tử (có bộ nhiễm sắc thể đơn bội). Như vậy, thể giao tử được hình thành từ bào tử, không qua thụ tinh nên sự hình thành thể giao tử được cọi là sinh sản vô tính. So với sinh sản sinh dưỡng, các thể giao tử sinh ra trong sinh sản bằng bào tử có vật chất di truyền không giống nhau và không giống với thể bào tử. Điều này có được là do các bào tử được hình thành qua cơ chế giảm phân. Kiểu sinh sản này có ưu thế là tạo nên tính đa dạng di truyền cho loài, bào tử có khả năng phát tán xa hơn so với sinh sản sinh dưỡng. Tuy nhiên, vì thể giao tử có bộ NST đơn bội nên sức sống lại thường yếu hơn các thể lưỡng bội. Do đó, ở các loài thực vật sinh sản bào tử, luôn có sự xen kẽ giữa giai đoạn thể giao tử và giai đoạn thể bào tử (hình thành theo cơ chế sinh sản hữu tính), đồng thời các loài có xu hướng tăng dần ưu thế của giai đoạn thể bào tử. Như vậy, ở sinh sản bằng bào tử, sinh sản vô tính không tách rời với sinh sản hữu tính. Trong thực tiễn, vận dụng các nguyên lí của sinh sản vô tính ở thực vật, con người đã tạo ra nhiều phương pháp nhân giống vô tính, ứng dụng trong trồng trọt như: Giâm cành, chiết cành, ghép cành, nuôi cấy mô tế bào. Ưu điểm và hạn chế của sinh sản vô tính: - Ưu điểm: + Đơn giản, tiết kiệm vật chất và năng lượng. + Chỉ cần một cá thể cũng có thể tạo ra nhiều cá thể mới nên có thể phục hồi nhanh số lượng cá thể của quần thể trong điều kiện mật độ thấp.
Trang 2 + Bảo tồn các đặc điểm tốt của cơ thể mẹ, tạo ra các cá thể mới có tính thích nghi cao trong điều kiện môi trường không thay đổi. - Hạn chế + Các cá thể con sinh ra từ một cơ thể mẹ sẽ không đồng nhất về mặt di truyền nên không tạo được tính đa dạng di truyền của quần thể, hạn chế nguyên liệu cho tiến hóa. Điều này dẫn tới loài dễ bị diệt vong khi môi trường sống thay đổi. 2. Sinh sản hữu tính Sinh sản hữu tính là hình thức sinh sản có sự kết hợp giữa tính đực (giao tử đực) và tính cái (giao tử cái) tạo thành hợp tử, hợp tử phát triển thành phôi và phôi phát triển thành cơ thể mới. Trong sinh sản hữu tính, để tạo ra được một cơ thể mới, cần trải qua ba giai đoạn: - Hình thành giao tử. - Thụ tinh hình thành hợp tử. - Hợp tử phát triển thành phôi, phôi hình thành cơ thể mới. Cũng như sinh sản vô tính, sinh sản hữu tính cũng có ở hầu hết các nhóm thực vật từ bậc thấp đến bậc cao. Trong đó, điển hình là thực vật có hoa (thực vật hạt kín). Sau đây ta tìm hiểu chi tiết các giai đoạn của sinh sản hữu tính ở nhóm thực vật này. Chu trình sống của thực vật hạt kín có thể tóm tắt theo sơ đồ dưới đây: Hình IV.1: Chu trình sống của thực vật có hoa (Nguồn: Campbell, Reece) Đặc trưng của sinh sản hữu tính ở thực vật hạt kín là: - Cơ quan sinh sản là hoa - Có quá trình thụ tinh kép - Có sự hình thành quả là cấu trúc có chức năng bảo vệ và tạo điều kiện cho sự phát tán hạt.  Cấu trúc của hoa :
Trang 3 Hình IV.2: Cấu trúc của một hoa điển hình (Nguồn : Campbell, Reece) a. Quá trình phát sinh giao tử - Sự phát sinh giao tử đực: Cơ quan sinh sản đực của thực vật hạt kín là nhị. Nhị bao gồm chỉ nhị và bao phấn. Trong bao phấn chứa các túi phấn, có chức năng sinh ra hạt phấn (thế giao tử đực). + Quá trình hình thành hạt phấn bắt đầu từ tế bào mẹ hạt phấn (nằm trong túi phấn). Tế bào mẹ hạt phấn (2n) giảm phân tạo ra 4 tế bào đơn bội (n). Mỗi tế bào đơn bội (n) nguyên phân một lần tạo ra 2 tế bào. Hai tế bào này được bọc chung trong một vỏ tạo thành hạt phấn. Trong hạt phấn có hai tế bào, một tế bào có chức năng sinh sản, một tế bào có chức năng sinh dưỡng. Vì vậy hạt phấn được gọi là thể giao tử chứ không phải là giao tử. + Sự hình thành giao tử đực: khi hạt phấn rơi trên đầu nhụy của hoa cùng loài, tế bào sinh dưỡng được kích thích hình thành ống phấn, còn tế bào sinh sản tiếp tục nguyên phân tạo ra hai tinh tử. Hai tinh tử chính là giao tử đực. - Sự phát sinh giao tử cái: Cơ quan sinh sản cái của thực vật hạt kín là nhụy. Trong nhụy chứa noãn (nằm trong bầu nhụy). Trong mỗi noãn chứa một túi đại bào tử. Mỗi túi đại bào tử chứa một tế bào mẹ túi phôi. Tế bào mẹ túi phôi tiến hành giảm phân tạo ra 4 tế bào đơn bội (n). 3 trong 4 tế bào đơn bội bị tiêu biến, chỉ còn 1 tế bào sống sót. Nhân của tế bào này tiếp tục nguyên phân liên tiếp 3 lần tạo ra túi phôi (thể giao tử cái) có 8 nhân đơn bội bao gồm 1 trứng (giao tử cái), 2 trợ bào, 2 nhân cực và 3 nhân đối cực.
Trang 4 HÌnh IV.3: Sự hình thành hạt phấn và túi phôi (Nguồn: Campbell, Reece) b. Thụ phấn và thụ tinh - Thụ phấn: là quá trình vận chuyển hạt phấn từ bao phấn đến đầu nhụy. Phần lớn thực vật đều phải nhờ vào các tác nhân khác (nước, gió, động vật) để thực hiện quá trình này. Đối với mỗi tác nhân thụ phấn, thực vật đều có những biến đổi trong cấu trúc của hoa để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thụ phấn. Các loài thụ phấn nhờ gió thì số lượng hạt phấn nhiều, hạt phấn khô, nhẹ, bao phấn treo cao và dễ lắc lư theo gió. Các loại thụ phấn nhờ côn trùng thì hoa có màu sắc sặc sỡ, mùi thơm, có đĩa mật để hấp dẫn côn trùng… Dựa vào nguồn gốc của hạt phấn có thể chia ra các hình thức thụ phấn như: Tự thụ phấn và thụ phấn chéo. Nếu hạt phấn và núm nhụy đều của cùng một cây thì gọi là tự thụ phấn. Nếu hạt phấn và đầu nhụy là của hai cây khác nhau thì gọi là thụ phấn chéo. Ở một số loài, hoa có cấu tạo lưỡng tính, nhị và nhụy chín cùng lúc nên có thể xảy ra tự thụ phấn. Tuy nhiên nhiều loài có hoa lưỡng tính nhưng lại có cơ chế ngăn cản quá trình tự thụ phấn bằng cách tách biệt thời gian chín của nhị và nhụy. - Thụ tinh kép: Khi hạt phấn rơi trên đầu nhụy thích hợp thì hạt phấn nảy mầm hình thành ống phấn. Ống phấn đi xuyên giữa các tế bào của vòi nhụy để đến đầu nhụy. Nhân của tế bào sinh sản phân chia tạo ra hai tinh tử. Nhờ các chất dẫn dụ của hai trợ bào bên cạnh trứng, ống phấn đi thẳng vào lỗ noãn và giải phóng hai tinh tử và túi phôi. + Một tinh tử thụ tinh với trứng tạo thành hợp tử (2n). + Một tinh tử thụ tinh cho nhân lưỡng bội tạo thành tế bào tam bội (3n). (Tế bào 3n phát triển hình thành nội nhũ là mô dự trữ chất dinh dưỡng của hạt). - Ý nghĩa của thụ tinh kép: