اعتمدت على الملف المرفق:

اعتمدت على الملف المرفق:

تفريغ درس: النباتات الزهرية

3-2 النباتات الزهرية

Flowering plants

الفكرة الرئيسة

يمكن أن تنمو البذور والثمار في النباتات الزهرية من الأزهار بعد الإخصاب.

الأهداف

تتبع دورة حياة نبات زهري.
تصف عملية الإخصاب وتكوين البذرة في نبات زهري.
تلخص إنبات البذرة.

مراجعة المفردات

الهيكل الخلوي Cytoskeleton: ألياف البروتين الطويلة الرفيعة التي تشكل هيكل الخلية.

المفردات الجديدة

النواتين القطبيتين.
الإندوسبيرم.
غلاف البذرة.
الإنبات.
الجذير.
السويقة تحت الفلقية.
الكمون، الراحة.

الربط مع الحياة

هل تعد ثمار الطماطم من الخضراوات أو من الفواكه؟ علمًا بأن الطماطم ليست حلوة المذاق. قرر في أثناء قراءتك لهذا القسم ما إذا كانت الطماطم من الخضراوات أو من الفواكه.

دورة الحياة

Life Cycle

إن النباتات الزهرية هي الأكثر تباينًا وتوزيعًا بين مجموعات النبات، وهي فريدة لأن لها أزهارًا. للنباتات الزهرية دورات حياة متميزة، وهي - كغيرها من النباتات - تظهر تعاقبًا للأجيال. الجيل البوغي في النباتات الزهرية هو السائد، ويدعم الجيل المشيجي، وهي بهذا تشبه المخروطيات. ومع ذلك فإن هناك عديدًا من التباينات في عمليات تكاثر النباتات الزهرية.

نمو الطور المشيجي

Gametophyte development

يبدأ نمو الطور المشيجي الذكري والأنثوي في النباتات الزهرية في الزهرة غير المكتملة النمو. فالنباتات الزهرية مختلفة الأبواغ، أي أن الكرابل تنتج الأبواغ الأنثوية الكبيرة، في حين أن الأسدية تنتج الأبواغ الذكرية الصغيرة.

تنقسم خلية متخصصة في البويضة داخل الكربلة انقسامًا منصفًا، فتنتج أربعة أبواغ كبيرة، تتحلل ثلاثة منها وتضمحل عند فتحة النقير، ثم تنقسم نواة البوغ الكبير المتبقية، البعيدة عن النقير، ثلاثة انقسامات متساوية دون أن ينقسم السيتوبلازم، وتتواصل هذه الانقسامات المتساوية، وينمو البوغ الكبير إلى أن يصبح مكونًا من خلية واحدة كبيرة داخلها ثماني نوى، أربع منها عند كل طرف. تنتقل نواتان منها نحو المركز، وتتشكل أغشية حول النوى الست الأخرى، الشكل 3-6.

فتكون النتيجة تكوين ثلاث نوى عند كل جانب من جانبي الخلية، ونواتان منها في المركز تسميان النواتين القطبيتين polar nuclei، وتتحول واحدة من النوى الثلاث الموجودة قرب فتحة النقير إلى البيضة. إن الخلية التي تحتوي البيضة والنوى السبع تمثل الطور المشيجي الأنثوي الناضج.

الشكل 3-6

تنتج الأبواغ الكبيرة عن انقسام منصف، في حين تنتج البويضة عن انقسام متساوٍ. هذا النبات له 12 كروموسومًا.

استنتج: عدد الكروموسومات في البويضة.

بيانات الشكل

بوغ أنثوي كبير فعال.
انقسام متساوٍ أول.
انقسام متساوٍ ثانٍ.
انقسام متساوٍ ثالث.
النواتان القطبيتان.
خلية البيضة.
فتحة النقير.

--

قد يحدث نمو الطور المشيجي الأنثوي والطور المشيجي الذكري في الوقت نفسه، وقد لا يحدث. أما في المتك فتقسم خلايا متخصصة انقسامًا منصفًا، وتنتج أبواغًا صغيرة. وتنقسم النواة في كل بوغ ذكري صغير انقسامًا متساويًا ينتج عنه نواتان؛ إحداهما كبيرة تسمى النواة الأنبوبية، الخضرية، والأخرى تسمى النواة المولدة، التناسلية.

ويتكون جدار خلية سميك واق حول البوغ الصغير. وعند هذه المرحلة يعد البوغ الصغير حبة لقاح أو طورًا مشيجيًا غير ناضج. يمكن أن يتعرف العلماء فصيلة النبات أو الجنس الذي تنتمي إليه حبة اللقاح بواسطة الطبقة الخارجية المميزة لجدارها الخلوي. إن هذه الصفة مهمة للعلماء والمحققين الجنائيين. فقد استعمل علماء الطب الجنائي لأكثر من خمسين عامًا الدليل المتوافر من حبوب اللقاح لتحديد مكان حدوث بعض الجرائم التي ارتكبت وزمانها. ويمكن لعلماء الآثار القديمة أن يتتبعوا التاريخ الزراعي لمناطق محددة باستعمال أحافير حبوب اللقاح.

التلقيح والإخصاب

Pollination and fertilization

تعلمت في مطلع هذا الفصل أن تكيفات الأزهار المختلفة قد تساعد على ضمان الانتقال الناجح لحبوب اللقاح من المتك إلى المياسم في الكرابل. وعندما يحدث التلقيح تكون حبة اللقاح أنبوب اللقاح، وهو امتداد من حبة اللقاح. وينمو هذا الأنبوب عادة نحو الأسفل داخل القلم في اتجاه المبيض، وتنتقل نواتا حبة اللقاح في أنبوب اللقاح نحو البويضة.

الربط مع الكيمياء

قد يحتوي الجدار المزخرف لحبة اللقاح على مركبات تتفاعل مع المواد الكيميائية لميسم الكربلة. يمكن أن تحفز هذه التفاعلات نمو أنبوب اللقاح أو تثبطه. فمثلًا في بعض أنواع الخشخاش يتلف تفاعل كيميائي تكوين الهيكل الخلوي لحبة اللقاح، مما يثبط نمو أنبوب اللقاح، كما تمنع آليات مختلفة حبوب اللقاح غير المتطابقة مع الميسم من إنتاج أنبوبة لقاح نشطة.

عندما تستقر حبة لقاح متطابقة على الميسم فإنها تمتص مواد من الميسم، ويبدأ أنبوب اللقاح في التكون، الشكل 3-7. فتوجه النواة الأنبوبية نمو هذا الأنبوب، وإن كانت البحوث الحديثة قد أشارت إلى أن نمو أنبوب اللقاح نحو البويضة هو استجابة جذب كيميائية.

وفي بعض النباتات وجد أن الكالسيوم يؤثر في اتجاه نمو أنبوب اللقاح. يعتمد طول أنبوب اللقاح على طول الميسم، وقد يتراوح بين عدة سنتيمترات إلى أكثر من 50 cm في بعض نباتات الذرة. وتنقسم النواة المولدة في أثناء نمو أنبوب اللقاح انقسامًا متساويًا، فتشكل بذلك نواتي مشيجين مذكرين ليس لهما أسواط.

وتصبح حبة اللقاح الآن طورًا مشيجيًا ذكريًا ناضجًا. وعندما يصل أنبوب اللقاح إلى البويضة فإنه يمر عبر فتحة النقير، ويحرر نواتي المشيجين المذكرين إلى المبيض. فتتحد إحدى النواتين مع البيضة مكونة اللاقحة، أي الطور البوغي الجديد. أما نواة المشيج المذكر الثانية فتتحد مع النواتين القطبيتين في المركز، لتشكل خلية ثلاثية المجموعة الكروموسومية 3n، أو الإندوسبيرم.

المفردات

مفردات أكاديمية:
Compatible متطابق مع: قابل للعمل مع بعضها.

لأن حبوب لقاح الذرة الزراعية متطابقة مع حبوب لقاح الذرة الحلوة، لذا يجب ألا يزرع المحصولان أحدهما قريب من الآخر لكي لا تلقح الذرة الحلوة أو تتلوث.

المطويات

ضمن مطويتك معلومات من هذا القسم.

--

الشكل 3-7

تتضمن دورة حياة نبات زهري، مثل الخوخ، طورًا مشيجيًا وآخر بوغيًا. ويخاط الطور المشيجي الذكري والأنثوي بأنسجة الطور البوغي.

بيانات الشكل

الطور البوغي.
انقسام منصف.
المتك.
أبواغ صغيرة.
حبة لقاح.
النواة الأنبوبية.
النواة المولدة.
طور مشيجي أنثوي.
فتحة النقير.
طور مشيجي ذكري مكتمل النمو.
أنبوب اللقاح.
التلقيح.
الإخصاب.
تكوين الجنين والبذرة.
نمو أنبوب اللقاح والبويضة إلى بذرة.
ثمرة بها بذرة.
جنين.
الإندوسبيرم 3n.
ثنائي المجموعة الكروموسومية 2n.
أحادي المجموعة الكروموسومية n.

ونظرًا لحدوث عمليتي إخصاب في بويضة النباتات الزهرية فإن الإخصاب يسمى إخصابًا مزدوجًا، الشكل 3-8. يحدث الإخصاب المزدوج في النباتات الزهرية فقط. وتنمو بعد الإخصاب كل من البويضة لتكون البذرة، والمبيض ليكون الثمرة.

الشكل 3-8

ينتج عن الإخصاب المزدوج تكوين أنسجة ثلاثية المجموعة الكروموسومية.

بيانات الشكل

أنبوب اللقاح.
نواتين قطبيتين.
بيضة.
مشيج مذكر.
مشيج مذكر.

نتائج التكاثر

Result of Reproduction

يعد الإخصاب بداية فقط لعملية طويلة تنتهي بتكوين البذرة. والبذرة في النباتات الزهرية جزء من الثمرة التي تتكون من المبيض، وأحيانًا من أجزاء أخرى من الزهرة.

نمو البذرة والثمرة

Seed and fruit growth

تبدأ الحياة على صورة بويضة مخصبة، أو خلية ثنائية المجموعة الكروموسومية 2n. الانقسامات المتعددة للخلية تنتج مجموعة من الخلايا تنمو أخيرًا، فتصبح جنينًا طويل الشكل له فلقة واحدة في نباتات ذوات الفلقة الواحدة، أو فلقتان في نباتات ذوات الفلقتين.

أما الخلية الثلاثية المجموعة الكروموسومية التي تشكلت نتيجة للإخصاب المزدوج فتمر بعدة انقسامات، ويتشكل نتيجة لذلك نسيج يسمى الإندوسبيرم endosperm يوفر التغذية للجنين. وتحدث هذه الانقسامات بسرعة في البداية ودون تكون جدار خلوي. أما الجدر الخلوية فتتكون عندما ينضج الإندوسبيرم.

يشكل الإندوسبيرم في بعض ذوات الفلقة الواحدة المكون الأساسي للبذرة، ويشكل معظم كتلتها. فجوز الهند مثلًا أحادي الفلقة، ويشكل السائل الموجود داخل الثمرة الطازجة إندوسبيرمًا سائلًا، أي خلايا دون جدر خلوية. وفي ذوات الفلقتين تمتص الفلقتان معظم نسيج الإندوسبيرم في أثناء نضج البذرة.

--

الشكل 3-9

تختلف بذور نباتات ذوات الفلقة الواحدة عن بذور نباتات ذوات الفلقتين.

حدد: مصدر غذاء الجنين في كل بذرة.

بيانات الشكل

ذوات الفلقتين:
غلاف البذرة.
الجنين.
فلقة.

ذوات الفلقة الواحدة:
غلاف البذرة.
الإندوسبيرم.
فلقة.
الجنين.

لذا فإن الفلقتين في هذه المجموعة من النباتات توفر معظم الغذاء للجنين. ويبين الشكل 3-9 أمثلة لبذور ذوات الفلقة وذوات الفلقتين. تتصلب الطبقات الخارجية للبويضة وتشكل نسيجًا واقيًا يسمى غلاف البذرة seed coat، في أثناء نضج الإندوسبيرم. وربما تكون قد لاحظت غلاف بذرة الفاصولياء أو البازلاء في أثناء أكلهما. إن غلاف البذرة هو الطبقة الرقيقة التي تنسلخ أو تنشق عند نقع البذور بالماء.

هل أكلت يومًا ثمرة الطماطم أو الخيار، ولاحظت عدد البذور داخلها؟ قد يحتوي المبيض على واحدة من البويضات أو على عدة مئات، اعتمادًا على نوع النبات، فتحدث تغيرات في المبيض تؤدي إلى تكوين الثمرة، في حين تتحول البويضة إلى بذرة.

تتكون الثمار عادة من جدار المبيض. وفي بعض الحالات تتشكل الثمار من جدار المبيض ومن أعضاء زهرية أخرى. فبذور التفاح مثلًا توجد داخل لب يتحول من جدار المبيض. أما النسيج الطري الذي تأكله فينتج عن أجزاء أخرى من الزهرة. بعض الثمار - ومنها التفاح والبرتقال والدراق - لحمية وطرية، في حين أن بعضها الآخر جاف وصلب، ومنه الجوز والحبوب. ادرس الجدول 3-1 لتعرف أنواع الثمار.

ماذا قرأت؟

قارن بين تكوين البذور والثمار.

الجدول 3-1

أنواع الثمار

| نوع الثمرة | أمثلة للأزهار والثمار | الوصف |
| ------------------ | --------------------- | --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| ثمار لحمية بسيطة | الخوخ | ثمار لحمية بسيطة، قد تحتوي على بذرة واحدة أو أكثر. ومنها ثمار التفاح والمشمش والعنب والبرتقال والطماطم والقرع والخوخ. |
| ثمار مجمعة، ملتحمة | الفراولة | تتكون الثمار المجمعة من أزهار ذات أعضاء زهرية عديدة يلتحم بعضها ببعض عندما تنضج الثمرة. ومنها الفراولة وأنواع العليق. |

--

تابع الجدول 3-1: أنواع الثمار

| نوع الثمرة | أمثلة للأزهار والثمار | الوصف |
| ------------------------ | --------------------- | -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| الثمار المركبة، المضاعفة | أناناس | تتكون الثمار المركبة من أزهار عديدة تلتحم معًا عندما تنضج الثمار. ومنها التين والأناناس والتوت وبرتقال الهند الأحمر. |
| ثمار جافة | القرون | تكون هذه الثمار جافة عندما تنضج، ومنها القرون والمكسرات والحبوب. |

انتشار البذور

Seed dispersal

تساعد الثمار على انتشار البذور بالإضافة إلى حمايتها. ويزيد انتشار البذور بعيدًا عن النبات الأم من معدل بقاء النسل. فمثلًا عندما تنمو نباتات عديدة في بقعة واحدة سيكون هناك تنافس على الضوء والماء والمغذيات في التربة. فالبذور التي تنمو بالقرب من النبات الأم أو بالقرب من نباتات النسل الأخرى تتنافس جميعها على هذه المصادر.

إن الثمار التي تجذب الحيوانات إليها تستطيع أن تنتقل ببذورها مسافات بعيدة جدًا عن النبات الأم. الحيوانات التي تجمع الثمار أو تدفنها أو تخزنها لا تأكلها جميعها عادة، لذا فقد ينمو بعضها مرة أخرى. وتلتهم بعض الحيوانات - ومنها الغزلان والدببة والطيور - الثمار. وتمر البذور خلال قناتها الهضمية دون أن تهضمها ثم تخرجها مع البراز. ولبعض البذور تحورات تركيبية تمكنها من الانتقال بواسطة الماء والحيوانات والرياح.

إنبات البذور

Seed germination

تسمى عملية بدء نمو الجنين الإنبات germination. وهناك عوامل عدة تؤثر في الإنبات، منها الماء والأكسجين ودرجة الحرارة. ولمعظم البذور درجة حرارة مثلى للإنبات. فمثلًا يمكن لبعض البذور أن تنبت عندما تكون التربة باردة، في حين تحتاج بذور أخرى إلى تربة أكثر دفئًا.

ويبدأ الإنبات عندما تمتص البذرة الماء، إما بصورته السائلة أو على هيئة بخار ماء. وعندما تمتص الخلايا الماء تنتفخ البذرة، مما يؤدي إلى تشقق غلافها. كما ينقل الماء المواد الضرورية إلى المناطق النامية في البذرة. تساعد إنزيمات هاضمة على تحليل الغذاء المخزون داخل البذرة. ويشكل هذا الغذاء المتحلل والأكسجين المواد الخام لعملية التنفس الخلوي التي ينتج عنها تحرر الطاقة، واستعمالها في نمو الجنين.

--

الشكل 3-10

يختلف إنبات بذور ذوات الفلقة الواحدة وذوات الفلقتين.

بيانات الشكل

غلاف البذرة.
الجذير.
الورقة الأولى.
الأوراق الأولى.
الفلقتين.
ذوات الفلقة الواحدة.
ذوات الفلقتين.

يسمى الجزء الأول من الجنين الذي يظهر خارجًا من البذرة الجذير radicle، وهو الذي يبدأ امتصاص الماء والمواد المغذية من البيئة. وينمو الجذير لاحقًا إلى جذر النبات، الشكل 3-10.

وتسمى المنطقة من الساق الأقرب إلى البذرة السويقة تحت الفلقية hypocotyl، وهي في العديد من النباتات أول جزء من البادرة يظهر فوق سطح التربة. وعندما...

مختبر تحليل البيانات 3-1

بناء على بيانات حقيقية

التمييز بين السبب والنتيجة

ما التأثير الجيني المسبب للمرض؟ تنتج بعض النباتات مواد كيميائية تؤثر في النباتات المجاورة لها في الطبيعة. ويسمى هذا بالتأثير الجيني المسبب للمرض. درس بعض العلماء العلاقة بين التأثير الجيني المسبب للمرض وانتشار بعض الأنواع النباتية غير المستوطنة ومنها خردل الثوم Alliaria petiolata. لقد استقصوا أثر خردل الثوم في إنبات بذور النباتات المستوطنة، ومنها:

Geum urbanum, Geum laciniatum.

البيانات والملاحظات

معدل الإنبات.
النمو بدون A. petiolata.
النمو بوجود A. petiolata.
البذور النامية %.
الزمن بالأسابيع.

أخذت البيانات في هذا المختبر من:

Prati, D. and O. Bossdorf. 2004. Allelopathic inhibition of germination by Alliaria petiolata (Brassicacea). Amer. Journal of Bot. 91(2): 285-288.

التفكير الناقد

• صف أثر خردل الثوم في إنبات البذور.
• صمم تجربة: نبات ألفا-ألفا، البرسيم، المعروف بتأثيره الجيني المثبط لإنبات بعض البذور. استعمل بادرات البرسيم لاستقصاء أثرها في بذور تختارها.

--

تنمو السويقة تحت الفلقية في بعض ذوات الفلقتين فتسحب الفلقتين والأوراق الجنينية خارج التربة. وعندما تصبح خلايا البادرة المحتوية على البلاستيدات الخضراء فوق التربة وتتعرض للضوء يبدأ البناء الضوئي.

يكون نمو البادرات مختلفًا بعض الشيء في ذوات الفلقة الواحدة؛ لأن الفلقة تبقى في التربة عادة عندما يخرج الساق من التربة.

تستطيع بعض البذور البقاء في ظروف البيئة القاسية، ومنها الجفاف والبرودة. وتنبت بعض البذور حالًا بعد انتشارها، في حين ينمو بعضها الآخر بعد فترات طويلة. بعض بذور القيقب Maple seed يجب أن تنمو خلال أسبوعين من انتشارها وإلا فلن تنمو على الإطلاق.

وتدخل معظم البذور الناتجة عند نهاية فصل النمو في مرحلة الكمون dormancy، وهي فترة لا يوجد فيها نمو إطلاقًا، أو يوجد فيها نمو قليل جدًا. إن فترة الكمون تعد تكيفًا يزيد معدل بقاء البذور المعرضة لظروف قاسية. ويختلف طول فترة الكمون من نوع إلى آخر.

التقويم 3-2

الخلاصة

تشمل دورة حياة النباتات الزهرية تعاقبًا للأجيال.
يحدث نمو الطور المشيجي في الزهرة.
الإخصاب المزدوج خاصية فريدة بين النباتات الزهرية.
توفر البذور الغذاء والحماية للنبات البوغي الجنيني.
تحمي الثمار البذور وتساعد على انتشارها.
تؤثر الظروف البيئية في إنبات البذور.

فهم الأفكار الرئيسة

• الفكرة الرئيسة: ارسم مخططًا لخطوات دورة حياة نبات زهري.
• لخص نمو الطور المشيجي الذكري.
• وضح التركيب الداخلي لبذرة ناضجة من ذوات الفلقتين.
• ناقش أهمية الإخصاب المزدوج.
• اكتب تبريرًا لاعتبار الطماطم من الخضراوات لا من الفواكه.

التفكير الناقد

• قوّم الآلية التي تمنع حبوب اللقاح غير المتطابقة مع الميسم من إنتاج أنبوب اللقاح.
• قارن بين الإنبات في بذور ذوات الفلقة وبذور ذوات الفلقتين.
• الرياضيات في علم الأحياء: يمكن أن تكون ثلاثة ملايين من البذور في قرن نبات الأوركيدا. فما نسبة الإنبات إذا زرع ثلاثة ملايين بذرة ونبت منها 1,860,000 فقط؟