Виды опыления растений. Гетеростилия у гречихи

Просмотры: 81
26.07.2018

Роль опыления в развитии и жизнедеятельности сельскохозяйственных культур огромна. Этот этап необходим растениям для образования семян и плодоношения, поэтому именно качественное опыление является решающим фактором в получении хороших урожаев. В процессе эволюции образовались две формы растений, отличающихся между собой типом опыления. Меньшая их часть относится к самоопыляемым, у которых процесс перенесения пыльцы с пыльников на рыльце происходит на одном и том же цветке. Большинство же культур (до 90%) входит в группу перекрёстноопыляемых растений, для которых характерно перенесение пыльцы с пыльников одного цветка на рыльце другого. В этом случае возможны два варианта: если оба цветка находятся на одном и том же растении, то процесс их опыления определяется как гейтоногамия, в сущности являющаяся одной из форм самоопыления; если опыляются цветки, расположенные на разных растениях, то имеет место ксеногамия


Перекрестное опыление появилось в результате эволюционного развития как более прогрессивное, при котором образуется значительно большее количество генетических комбинаций, позволяющих получить разнообразные генотипы следующих поколений, что значительно увеличивает уровень приспосабливаемости растений к условиям существования и повышает их жизнеспособность. Самоопыление ведёт к получению малопрогрессивного потомства, склонного к вырождению, но в селекционной работе этот тип опыления имеет большое значение, так как помогает сохранить чистоту вида. 


Пчела на соцветии гречихи


Чтобы предотвратить самоопыление и стимулировать перекрестное опыление культур, природа создала целый ряд биологических особенностей, которые способствуют попаданию пыльцы с пыльников одних растений на рыльца других и затрудняют передачу пыльцы в пределах одного растения. Это и самобесплодность (самостерильность) культур, и разделение растений одного вида на «мужские» и «женские» экземпляры, во время цветения которых на каждом из растений образуются лишь однополые цветы. К таким же физиологическим и структурным особенностям, выполняющим защитную функцию, относятся дихогамия и гетеростилия


Цветущая гречиха


Дихогамия подразумевает разновременность начала и окончания функционирования тычинок и пестиков: более раннее созревание рыльца, чем пыльников (протерогиния) или обратную ситуацию, когда вскрытие пыльников опережает созревание рыльца (протерандрия). Протерогиния встречается у многих ветроопыляемых растений (злаки, полыни, подорожниковые, осоки), как правило, представителей семейств Крестоцветных (лат. Crucíferae (Brassicaceae)), Розовых (лат. Rosáceae), Барбарисовых (лат. Berberidáceae), Осоковых (лат. Cyperáceae). Более распространенная в природе протерандрия характерна для растений семейств Зонтичных (лат. Umbellíferae), Сложноцветных (лат. Compósitae), Гвоздичных (лат. Caryophylláceae), Колокольчиковых (лат. Campanuláceae), Мальвовых (лат. Malvaceae (Bombacaceae)), Лилейных (лат. Liliaceae), Гераниевых (лат. Geraniáceae). 


Медуница


Гетеростилия (разностолбчатость) проявляется у растений одного вида как наличие цветков с неодинаковой длины столбиками пестиков и тычиночными нитями, в результате чего рыльца и пыльники располагаются на разной высоте, что препятствует самоопылению цветка. Гетеростилию с диморфными цветами можно наблюдать у медуницы, примулы, гречихи. Половина растений этих видов имеет цветы с высокими столбиками, а половина – с низкими. Встречаются также виды растений (кислица, дербенник иволистный) с триморфными цветами, когда часть их экземпляров имеет высокие столбики, часть – низкие, а часть – столбики промежуточной высоты. 


Культуры перекрёстноопыляемые, находящиеся в зависимости от насекомых-опылителей, обладают некоторыми особенностями для привлечения пчел, шмелей и других полезных насекомых. Часть таких растений выделяют сильные ароматические вещества, некоторые из них отличаются яркой окраской лепестков или других частей, у других представителей наблюдается формирование крупных, привлекающих внимание соцветий или цветов необычной формы. Но самым важным фактором, привлекающим насекомых, является наличие в цветках необходимого им пищевого продукта – нектара и пыльцы. 


Гетеростилия гречихи


У хорошо известной нам крупяной и медоносной культуры, гречихи обыкновенной (лат. Fagopýrum esculéntum), имеются два типа цветов – длинностолбчатые и короткостолбчатые. В посевах гречихи наблюдается приблизительно равное количество растений с обоими типами цветов. Это делает её похожей на двудомные растения, у которых различают «мужские» и «женские» экземпляры. Но если у раздельнополых двудольных растений плоды (семена) формируются лишь на женских цветках, т. е. оплодотворяется лишь 50% растений, то разностолбчатость гречихи позволяет получить плоды (семена) на всех особях. Такая результативность доказывает превосходство и целесообразность гетеростилии как приспособленности растений к перекрестному опылению. 


Созревание гречихи


В то же время эта особенность строения цветков ставит культуру в полную зависимость от участия в процессе опыления насекомых-опылителей, а именно пчел. Практика показывает, что 70% опыления цветов гречихи обеспечиваются пчелами, и лишь 30% - другими насекомыми. Разная высота расположения пыльников и рылец способствует лучшему соприкосновению пчелы с пыльцой во время сбора нектара. Перемещаясь на цветок с иным расположением пыльников, насекомые оставляют часть пыльцы на рыльце, осуществляя таким образом перекрестное опыление растения. 


Уборка гречихи


Посевы из семян первого и второго поколения, полученных в результате опыления пчелами, отличаются лучшим ростом и развитием. Чтобы обеспечить получение высоких урожаев, к началу цветения гречихи необходимо подвозить на поля пчелиные пасеки из расчета 2 семьи на 1 га посевов, что позволяет провести насыщенное опыление растений. На больших площадях практикуют встречное опыление.