ANGIOSPERMY: CHARAKTERISTIKA, KLASIFIKACE, ŽIVOTNÍ CYKLUS - BIOLOGIE - 2025

Tyto krytosemenné rostliny jsou nejpočetnější, rozmanité a úspěšná skupina rostlin, které obývají naši planetu. Jsou známé jako kvetoucí rostliny, protože jejich nejvýraznějším rysem je květina.

Termín angiosperm pochází z řeckých slov „angion“, což znamená kontejner, a ze slova „sperma“, což znamená semeno. Proto název angiosperm znamená kontejner semen.

Pole tulipánů (Zdroj: John O'Neill, přes Wikimedia Commons)

Hlavní funkcí květin v těchto rostlinách je produkce ovoce a semen; semena mohou být produkována samoopylením, křížovým opylením nebo non-sexuálními událostmi, jako je apomixis.

Angiospermy jsou monofyletickou skupinou cévnatých rostlin a za gymnospermy se považuje za sesterskou skupinu. Hlavní rozdíl mezi angiospermy a gymnospermy je v tom, že vajíčka jsou uzavřena ve vaječníku, což se později stane ovocem.

Angiospermy rostou a dominují prakticky ve všech oblastech planety, s výjimkou jehličnatých lesů. Existují angiospermy přizpůsobené terestrickým, vodním a epifytickým stanovištím, přičemž tropické oblasti Jižní Ameriky jsou nejbohatší na tyto druhy. Kaktusy jsou angiospermy, které jsou uzpůsobeny k růstu v extrémně vyprahlých oblastech.

Květy angiospermu jsou úzce spojeny s opylovači a předpokládá se, že se vyvinuly paralelně (společně se vyvinuly). Pollinátoři modelovali přizpůsobení rostlin k pokrytí vajíček.

Ve skupině rostlin angiospermů jsou nejrůznější formy rostlin, s velmi malými představiteli, jako je okřehek, který má velikost 1 mm, a gigantické stromy jako je eukalyptus, které mohou měřit až 100 metrů na výšku.

V této skupině je většina rostlinných druhů hospodářského významu pro lidstvo, kde vynikají kukuřice, pšenice, káva, kakao, brambory, mezi mnoha dalšími plodinami, které jsou zásadní v lidské stravě.

Angiospermy se pohlavně rozmnožují po dvojitém oplodnění, které produkuje embryo a endosperm.

Angiospermy představují více než 300 000 různých druhů, zhruba klasifikovaných do 450 rodin, a právě tyto kvetoucí rostliny ovládaly Zemi více než 100 milionů let.

vlastnosti

Angiospermy jsou z velké části volně žijícími rostlinami, existují však některé druhy parazitární a saprofytické. Některé angiospermy jsou liany, které se vyšplhají na vrchol tropického deštného pralesa, zatímco jiné jsou epifyty, které rostou uvnitř stromové vrstvy lesa.

- Květ angiospermů je tvořen třemi vířivkami: perianth, androecium a gynoecium.

- Perianth je strukturován z upravených listů střílení, které vytvářejí kalich a koruna. Kalich je obecně zelený a fotosyntetický, složený z listových sepálů. Koruna je obvykle barevná, nápadná, voňavá a skládá se z jednotlivých nebo fúzovaných lístků.

- Androecium je tvořeno sadou tyčinek a tyto tyčinky jsou nositeli pylu, kde se nacházejí mužské gametofyty (mikrogametyfyty). Tyčinky jsou samčí reprodukční orgány květin.

-The Gyneceum se skládá ze sady carpels, které tvoří jeden nebo více pestíky. Uvnitř kaprů jsou vaječníky nebo mega-sporangia, kde se nachází ženský gametofyt (makrogametofyt). Kartely představují ženský reprodukční orgán květin.

Květ v angiospermech je bisexuální u velké většiny druhů, tj. Samčí a samičí gametofyty se nacházejí nejen na stejné rostlině, ale také ve stejné struktuře.

Většina druhů angiospermů má cévy jako vodu a minerální vodivé buňky, avšak některé skupiny bazálních angiospermů mají jako vodivé buňky tracheidy.

Původ a vývoj

Angiospermy se objevily v dolních křídlech přibližně před 125 miliony let a dosáhly vysokého stupně specializace na střední křídy. Fosílie rostlin z nižších křídelních společných charakteristik se stávajícími a v současnosti rozpoznatelnými skupinami.

Poslední předci angiospermů zůstávají tajemstvím. Nejvíce široce přijímaná hypotéza je, že pocházeli z členů zaniklé skupiny Pteridiosperms, o kterých je známo, že jsou to rostliny s kapradinovitými semeny a listy.

Hypotéza původu angiospermů je založena na skutečnosti, že Pteridiosperms měl samčí reprodukční struktury podobné prašníkům, zatímco ženské struktury byly strukturami rovnocennými kaprům.

První angiospermy

Mezi ty, které se považují za první angiospermy, patří fosilní rostliny rodu Archaefructus, které se datují 130 milionů let. Jedná se o vodní rostliny, které se vztahují k Magnoliaceae, protože představují květiny bez periantu a na tyčinkách jsou umístěny kapry.

Květiny Archaefructus jsou klasifikovány botaniky jako velmi staré květiny, předchůdci současných květů angiospermů, nicméně někteří botanici považují květiny za atypické, podobné tomu, co je pozorováno v některých současných angiospermech.

Cladističtí a paleobotanističtí botanici se domnívají, že je nutné objevit a popsat více fosilií s novými technikami, které objasní a vyřeší náročné tajemství původu angiospermů. Evoluční analýzy v angiospermech jsou založeny na klíčových znakech, jako jsou symetrie, květinové znaky, palynologie a velikost genomu.

Genetická povaha rostlin je složitá a to omezuje jejich evoluční porozumění. Molekulární analýzy však klasifikují druh klanu Magnoliides jako nejpřednější skupinu angiospermů.

Původní květ angiospermů byl vytvořen s bisexuálním charakterem, radiální symetrií, se dvěma nebo více vířivkami, odděleným perianthem s nediferencovanými tepalemi, androeciem se třemi mírně oddělenými tlustými tyčinkami a gynoeciem s pěti samostatnými spirálovými karpely.

Květy současných angiospermů (eudikotyledonů) mají cyklické květiny uspořádané specializovanými vířivkami, které střídají kalich a koruna. Vytrvalostní vlákna androecium jsou tenká s diferencovanými prašníky a gynoecium s nižšími carpely, styly a stigmy.

Pylová zrna angiospermů jsou postava, která se vyvinula tak, že má tři nebo více otvorů (trikolpáty), jak je pozorováno v eudikotyledonech, zatímco v gymnospermech a Archaefructus jsou pozorována pylová zrna s jediným otvorem (monosulcate).

Klasifikace angiospermů

První klasifikaci angiospermů provedl Linnaeus na základě Sexuálního systému rostlin v roce 1735, pro rozlišení mezi skupinami phanerogramů použil květinové znaky.

Rostliny jsou v současné době klasifikovány podle systému APG (Angiosperm Phylogeny Group). Tento systém byl navržen týmem mnoha vědců, kteří navrhli klasifikaci, která zahrnovala všechny dostupné informace o známých rodinách rostlin.

Systém APG vytváří separaci rodin na základě genů chloroplastů a genů kódujících ribozomy, protože tyto geny v organelách mají pomalejší mutační rychlost. Používá se také mnoho morfologických znaků, například morfologie pylu.

První klasifikační systém APG byl publikován v roce 1998. V současné době je systém APG ve čtvrtém vydání, publikovaném v roce 2016 v Journal Botanical. APG IV rozpoznává 64 objednávek a 416 různých rodin na rozdíl od 40 objednávek a 457 rodin uznaných APG I.

Nedávná klasifikace angiospermů má skupinu „ANITA“ (Amborellaceae, Nymphaeales, Illiciaceae, Trimeniaceae a Austrobaileyaceae), jako nejzákladnější, poté zvedá kladu Magnoliidae, pak jednoděložné a nakonec dikoty a eudicoty.

Životní cyklus angiospermu

Stejně jako všechny spermatofyty mají i angiospermy střídání generací. Gametofyt se vyvíjí zcela uvnitř reprodukčních struktur sporofytů, což je heterosporický životní cyklus.

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

Microgametophyte nebo male gametophyte

Cyklus začíná tyčinkami, které produkují pyl nebo mikrogamafyty. Každý tyčinka má prašník, který obsahuje čtyři mikrosporangie nebo pylové vaky, v každém pylovém vaku kmenová buňka podléhá meióze a produkuje čtyři haploidní mikropóry.

Mikrospory rostou a vyvíjejí se tak, aby produkovaly nezralé pylové zrno tvořené pylovou trubičkou a generativní buňkou, která bude produkovat dvě spermie. Mikrospory se vyvíjejí k dokončení vnější stěny (exin) a vnitřní stěny (intin).

K dokončení vývoje pylového zrna musí dosáhnout receptivní stigmatizace květu, jakmile dojde k vyklíčení pylové zkumavky.

Megagametofyt nebo ženský gametofyt

K vývoji megagametofytů dochází uvnitř mega-sporangií, které jsou součástí vajíček, které se nacházejí uvnitř vaječníků. Vaječník může obsahovat jeden nebo více vaječníků, z nichž každý je tvořen megasporangiem nebo jádrem pokrytým celkovým číslem.

Celá čísla se setkávají při otevření stylu nebo mikropyle, toto otevření je místo, kde pylová trubice proniká do květů.

V každém megasporangiu působí megasporofyt jako mateřská buňka pro mega spory a podstupuje meiózu, čímž tvoří čtyři haploidní megaspory. Tři z těchto megaspor se rozpadají nebo degenerují a megaspora nejdále od mikropyle přežije, což se stane megagametofytem.

Ve většině angiospermů vytváří vyvíjející se megagametofyt osm jader. Na spodním a horním konci jsou seskupeny čtyři jádra. Dále dvě jádra migrují směrem do středu. Tato jádra jsou známá jako polární jádra.

Zbývající tři jádra na koncích tvoří jednotlivé buňky a dvě polární jádra tvoří jednu binukleózní buňku. Buňka nejvzdálenější z mikropyleu způsobí vznik vajíčkové buňky, která bude lemována dvěma buňkami s krátkou životností zvanými synergenty.

Synergisté se budou účastnit procesu oplodnění tím, že vytvoří konce embryového vaku. Další tři buňky umístěné na opačném konci se nazývají antipody a budou sloužit jako výživná tkáň pro vajíčko.

Megametofyt, také nazývaný embryový vak, je tvořen osmi samostatnými jádry v sedmi různých buňkách. Uvnitř embrya vak je místo, kde se bude vyvíjet již oplodněné embryo.

Oplodnění

Jakmile stigma přijme pylové zrno, stimulují ionty vápníku na tomto povrchu klíčení pylové zkumavky po dobu od několika hodin do několika dnů. To roste skrze strukturu přenosu stylu do jedné ze synergií.

Když je pylová trubice uvnitř synergií, vyloučí dvě spermie, které do ní sklouznou, a jakmile tam vytvoří dvojité oplodnění.

Jedna ze spermií se pohybuje do synergistů a oplodňuje sousední vaječnou buňku, čímž vzniká zygota, která se stává embryem. Druhá spermie se kombinuje s buňkou obsahující dvě polární jádra, která po podstoupení mitózy tvoří výživnou tkáň známou jako endosperm.

Po ukončení procesu hnojení pokračuje proces zrání semen. Když semeno klíčí, roste a dozrává, vznikne zralý diploidní nebo polyploidní sporofyt, řekl sporofyt, když při vývoji květu začne cyklus znovu.

Příklady druhů angiospermů

Jak již bylo zmíněno, angiospermy seskupují všechny kvetoucí rostliny, které známe. Proto výběr exemplárního druhu v tomto dělení rostlin může být nepříliš triviální úkol.

Z antropocentrického hlediska má mnoho druhů angiospermů velký komerční význam, protože představují hlavní potravní zdroje člověka. Mnoho druhů rodu Triticum je nezbytných pro produkci jedlých mouček po celém světě.

Zea mays je dobrým příkladem jiného jedlého druhu, který má velký význam v kultuře, historii a gastronomii velké části zemí Střední a Jižní Ameriky.

Coffea arabica je rostlina velkého obchodního zájmu na světě, protože její zrna se používají k výrobě kávy, což je oblast, která má velký hospodářský a gastronomický význam.

Stejným způsobem je Thebroma cacao dalším příkladným druhem kvetoucích rostlin vysoce oceňovaných lidmi, který má různá využití. Veškeré ovoce a ořechy jsou produkovány stromy, jejichž druh patří do skupiny kvetoucích rostlin nebo angiospermů.

Růže, tulipány, slunečnice a sedmikrásky jsou dobrým příkladem rostlin s obchodním a kulturním zájmem v mnoha zemích na pěti kontinentech Země.

Reference

1. Chase, MW, Christenhusz, MJM, Fay, MF, Byng, JW, Judd, WS, Soltis, DE,… & Stevens, PF (2016). Aktualizace klasifikace skupiny Angiosperm Phylogeny pro řády a rodiny kvetoucích rostlin: APG IV. Botanical Journal of Linnean Society, 181 (1), 1-20.
2. Lindorf, H., De Parisca, L., & Rodríguez, P. (1985). Klasifikace, struktura a reprodukce botaniky.
3. Luis, E., Eguiarte, LE, Castillo, A., & Souza, V. (2003). Molekulární a genomická evoluce angiospermů. Interciencia, 28 (3), 141–147.
4. Raven, PH, Evert, RF a Eichhorn, SE (2005). Biologie rostlin. Macmillan. Agiosperms Pg (333-345)
5. Simpson, MG (2010). Systematika rostlin. Akademický tisk. Vývoj kvetoucích rostlin. Pg (121-136).
6. Soltis, DE, Bell, CD, Kim, S. a Soltis, PS (2008). Původ a včasný vývoj angiospermů. NY Acad. Sci., 1133, 3–25.