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35.2:

Der Angiospermen-Lebenszyklus

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Biologie
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The Angiosperm Life Cycle

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Angiospermen – die vielfältigste Gruppe von Pflanzen auf der Erde – umfassen blühende und fruchttragende Bäume, Gräser, Gemüse und andere Blütenpflanzen. Der Lebenszyklus von Angiospermen wird beherrscht vielmehr von der sporen-erzeugenden Sporophytenphase, als der sexuellen Gametophytenphase. Wie Koniferen produzieren Angiospermen zwei Arten von Sporen. Diese männlichen und weiblichen Gameten werden in ausgeprägten reproduktiven Blütenorganen erzeugt. Megasporen werden in Fruchtblättern produziert. Ein Fruchtblatt umfasst einen Fruchtknoten und seine Samenanlagen. Jede Samenanlage enthält ein Megasporangium, wo Megasporen produziert werden. Innerhalb jedes Megasporangiums ist ein Megasporozyt – eine Megasporenmutterzelle. Ein Megasporozyt produziert vier Megasporen durch Meiose; eine überlebt und entwickelt sich in einen Embryosack, der aus einer Eizelle und einer kleinen Anzahl von anderen Zellen besteht. Mikrosporen stammen aus den Blütenstaubbeuteln an den Spitzen der Staubgefäße. Innerhalb der Staubbeutel sind Mikrosporangien, die Mikrosporozyten enthalten. Mikrosporozyten produzieren Mikrosporen durch Meiose. Eine Mikrospore entwickelt sich in ein Pollenkorn, das wiederum eine Schlauchzelle und eine generative Zelle enthält. Nachdem der Pollen eine Narbe erreicht – der obere Teil des Fruchtblatts – wird die Schlauchzelle zu einem Pollenschlauch. Der Pollenschlauch erweitert sich entlang dem Fruchtblatt hinab zur Samenanlage, die den Embryosack enthält. Die generative Zelle teilt sich dann, um zwei Spermien zu bilden. Diese Spermien werden zusammen in eine Samenanlage freigesetzt, in einem Vorgang von Doppelbefruchtung. Eine befruchtet das Ei, die andere befruchtet die zentrale Zelle des Embryosacks. Das befruchtete Ei bildet dann eine Zygote, die sich in ein Embryo entwickeln wird. Die befruchtete zentrale Zelle bildet das Endosperm – eine Struktur zur Speicherung von Nährstoffen. Das Embryo und Endosperm werden in einen Samen gepackt. Im Fall von vielen Angiospermen, entwickelt sich der Fruchtknoten dann in eine Frucht, die normalerweise mehrere Samen enthält, oder befruchtete Samenanlagen. Die Früchte können viele mögliche Formen annehmen, typischerweise je nach der Art, manchmal sehen sie dem ursprünglichen Fruchtknoten sehr ähnlich, und in anderen Fällen werden sie mit zusätzlichem Gewebe ergänzt oder verschmelzen mit anderen Blütenstrukturen, um kollektive Früchte zu schaffen. Schließlich entwickelt sich ein gekeimter Samen in einen reifen Sporophyten, der Blüten produzieren und einen weiteren Lebenszyklus beginnen kann.

35.2:

Der Angiospermen-Lebenszyklus

Pflanzen haben einen Lebenszyklus, der in zwei multizelluläre Stadien aufgeteilt ist: ein haploid-Stadium – mit Zellen, die einen Chromosomensatz enthalten – und ein diploides Stadium mit Zellen, die zwei Chromosomensätze enthalten. Das haploide Stadium ist der Gameten-produzierende Gametophyt, und das diploide Stadium ist der sporenproduzierende Sporophyt.

Heutzutage wachsen die meisten Pflanzen aus Samen und produzieren Blumen und Früchte; diese Pflanzen werden Angiospermen genannt. Angiosperme (Bedecktsamer) beginnen als Samen – das sind Strukturen, die aus einer schützenden Samenschale, einer Nährstoffversorgung und einem Embryo bestehen. Der Samen entwickelt sich zu einem Sporophyten – der vertrauten, blütenproduzierenden Pflanzenform.

Der reproduktive Lebenszyklus der Angiospermen beginnt mit der Blüte. Staubblätter und Fruchtblätter enthalten den Sporenbehälter (Sporangium), diese Strukturen enthalten sporenproduzierende Zellen, die Sporenmutterzellen (Sporozyten). Die Sporophyten produzieren je nach Herkunft Sporen als weibliche oder männliche Gametophyten.

Zum Beispiel werden männliche Sporen – Mikrosporen genannt – innerhalb der Anthere an der Spitze der Staubblättern produziert. Eine Mikrospore entwickelt sich zu einem Pollenkorn – dem männlichen Gametophyten. Ein Pollenkorn enthält eine vegetative und eine generative Zelle, die sich zu Spermazellen entwickeln.

Das Fruchtblatt besteht aus der Samenanlage mit den Eizellen. Weibliche Sporen, Megasporen genannt, werden der Samenanlage produziert. Eine Megaspore entwickelt sich zu einem Embryosack – dem weiblichen Gametophyten –, der die Eizelle enthält.

Die Bestäubung ermöglicht dem Spermazellen-produzierenden Pollenkorn, den Embryosack zu erreichen. Während der Embryosack stationär ist, können Pollenkörner von Wind, Wasser oder Tieren transportiert werden.

Damit die Spermazellen eine Eizelle befruchten können, müssen Pollen, die von der Anthere freigesetzt werden, die klebrige Narbe an der Spitze des Fruchtblatts erreichen. Dann entwickelt sich die vegetative Zelle des Pollenkorns zu dem Pollenschlauch, der bis in die Samenanlage des Fruchtblatts hineinwächst und somit die Befruchtung beginnt.

Angiospermen durchlaufen eine Art doppelte Befruchtung, die einen Embryo und einen Endosperm, das Nährgewebe, produziert. Der Embryo und der Endosperm werden in einer Samenhülle verpackt und bilden einen Samen. Wenn die Eizellen zu Samen werden, entwickelt sich die Samenanlage typischerweise zu Früchten, die helfen, die Samen zu schützen und zu verteilen.

Suggested Reading

Bleckmann, Andrea, Svenja Alter, and Thomas Dresselhaus. 2014. “The Beginning of a Seed: Regulatory Mechanisms of Double Fertilization.” Frontiers in Plant Science 5 (November). [Source]

Endress, P. K. 2011. “Angiosperm Ovules: Diversity, Development, Evolution.” Annals of Botany 107 (9): 1465–89. [Source]