1:55 م
الانتاج النباتي -
كتب الزراعة
اللقاح النشاط الخفي للأزهار
التلقيح هو نقل حبوب اللقاح من الأسدية (أجزاء الزهرة التي تنتجها) إلى الأعضاء الحاملة للبويضات أو إلى البويضات (سلائف البذور) نفسها. في نباتات عاريات البذور مثل الصنوبريات والسيكاد، حيث تكون البويضات مكشوفة، يتم التقاط حبوب اللقاح ببساطة في قطرة من السائل الذي تفرزه البويضة. ومع ذلك، في النباتات المزهرة، تكون البويضات محصورة داخل عضو أجوف يسمى المدقة، ويتم ترسيب حبوب اللقاح على سطح المدقة المستقبل، الوصمة. هناك ينبت حبوب اللقاح وينتج أنبوب حبوب اللقاح، الذي ينمو لأسفل عبر المدقة نحو إحدى البويضات في قاعدته. في عملية الإخصاب المزدوج، تندمج إحدى خليتي الحيوانات المنوية داخل أنبوب حبوب اللقاح مع خلية البويضة، مما يجعل من الممكن نمو الجنين، وتتحد الخلية الأخرى مع النواتين الجنسيتين الفرعيتين للبويضة، مما يبدأ في تكوين نسيج غذائي احتياطي، وهو السويداء. ثم تتحول البويضة النامية إلى بذرة.
كشرط أساسي للإخصاب، يعد التلقيح ضروريًا لاستمرار الغالبية العظمى من النباتات البرية في العالم وكذلك لإنتاج معظم محاصيل الفاكهة والبذور. كما يلعب دورًا مهمًا في البرامج المصممة لتحسين النباتات عن طريق التكاثر. علاوة على ذلك، فإن دراسات التلقيح لا تقدر بثمن لفهم تطور النباتات المزهرة وتوزيعها في العالم اليوم. ككائنات حية مستقرة، يجب على النباتات عادةً تجنيد خدمات عوامل خارجية لنقل حبوب اللقاح. في النباتات المزهرة، هذه العوامل هي (بترتيب تنازلي تقريبًا) الحشرات والرياح والطيور والثدييات والماء. انظر أيضًا الأنواع الرئيسية للملقحات.
الأنواع: التلقيح الذاتي والتلقيح المتبادل
قد يتم تخصيب خلية بيضة في بويضة زهرة بواسطة خلية منوية مشتقة من حبوب لقاح تنتجها نفس الزهرة أو زهرة أخرى على نفس النبات، وفي كلتا الحالتين يقال إن الإخصاب يرجع إلى التلقيح الذاتي (التزاوج الذاتي)؛ أو قد يتم الحصول على الحيوان المنوي من حبوب لقاح تنشأ من فرد نبات مختلف، وفي هذه الحالة تسمى العملية التلقيح المتبادل (التزاوج غير المتبادل). كلتا العمليتين شائعتان، ولكن التلقيح المتبادل له بوضوح مزايا تطورية معينة للأنواع: قد تجمع البذور المتكونة بين السمات الوراثية لكلا الوالدين، والنسل الناتج يكون عمومًا أكثر تنوعًا مما قد يكون عليه الحال بعد التلقيح الذاتي. في بيئة متغيرة، قد نجد أن بعض الأفراد الناتجة عن التلقيح المتبادل لا تزال قادرة على التعامل مع وضعها الجديد، مما يضمن بقاء النوع، في حين قد تكون جميع الأفراد الناتجة عن التلقيح الذاتي غير قادرة على التكيف. وبالتالي فإن التلقيح الذاتي، أو التلقيح الذاتي، على الرغم من أنه مضمون في بيئة مستقرة، فهو طريق مسدود للتطور. وهناك أيضاً فرق أكثر وضوحاً ومباشرة بين التلقيح الذاتي والتلقيح الخارجي (التلقيح المتبادل): ففي الأنواع التي تنجح فيها الطريقتان، ينتج التلقيح المتبادل عادة بذوراً أكثر وأفضل جودة. وقد وجدنا دليلاً واضحاً على هذا التأثير في الذرة الهجينة، وهي منتج متفوق ينتج عن التلقيح المتبادل بين عدة سلالات تم تهجينها خصيصاً.
آليات تمنع التلقيح الذاتي
البنيوية
ليس من المستغرب أن العديد من أنواع النباتات طورت آليات تمنع التلقيح الذاتي. فقد أصبحت بعض النباتات ـ مثل أشجار النخيل (فينيكس داكتيليفيرا) والصفصاف (أنواع ساليكس) ـ ثنائية المسكن؛ أي أن بعض النباتات تنتج أزهاراً "ذكرية" فقط (مذكرة)، في حين تنتج بقية النباتات أزهاراً "أنثوية" فقط (مؤنثة أو منتجة للبويضات). في الأنواع التي توجد فيها أزهار ذات أسدية ومدقات على نفس الفرد (النباتات أحادية المسكن) وفي تلك التي تحتوي على أزهار خنثى (أزهار تمتلك كل من الأسدية والمدقات)، فإن الطريقة الشائعة لمنع التلقيح الذاتي هي أن يتم طرح حبوب اللقاح إما قبل أو بعد الفترة التي تكون فيها الوصمات على نفس النبات متقبلة، وهي الحالة المعروفة باسم ثنائي التلقيح. الشكل الأكثر شيوعًا لثنائي التلقيح، والذي يوجد بشكل خاص في الزهور الملقحة بواسطة الحشرات مثل عشبة النار (Epilobium angustifolium) والمريمية (أنواع المريمية)، هو البروتاندري، حيث تنضج الأسدية قبل المدقات. يحدث البروتوجيني، وهو الموقف الذي تنضج فيه المدقات أولاً، في زنابق القلقاس والعديد من النباتات الملقحة بالرياح، مثل الأعشاب - على الرغم من أن العديد من الأعشاب ذاتية التلقيح، بما في ذلك الأصناف الشائعة من القمح والشعير والشوفان. يوجد في الأفوكادو أصناف ذات تزاوج مبكر وأخرى ذات تزاوج مبكر، وغالبًا ما تُزرع هذه الأصناف معًا لتشجيع التلقيح المتبادل.
من السمات البنيوية للزهور التي تثبط عملية التلقيح الذاتي هي التباين في طول القلم (عنق المدقة). يحدث هذا في زهرة الربيع الشائعة (Primula vulgaris) وأنواع من حماض الخشب (Oxalis) والكتان. في معظم مجموعات زهرة الربيع البريطانية، على سبيل المثال، يمتلك نصف الأفراد تقريبًا ما يسمى بالزهور "الدبوسية"، والتي تمتلك أسدية قصيرة وقلمًا طويلًا، مما يمنح الوصمة موضعًا عند فم الزهرة، بينما يمتلك النصف الآخر زهورًا "مدببة"، حيث يكون القلم قصيرًا والأسدية طويلة، مما يشكل "رأسًا مدببًا" عند فتح الزهرة. لا يمكن للنحل أن يفشل في وضع حبوب اللقاح التي يتلقاها من نوع واحد من الزهور على وصمات النوع الآخر. إن النظام الوراثي الذي ينظم بنية الزهرة في هذه الأزهار الربيعية مكوّن بحيث يحافظ التلقيح المتبادل تلقائيًا على نسبة 50:50 بين الدبابيس والسيقان. وفي أزهار نبات الليثروم الساليكاريا، تختلف الأسدية والقلم في ثلاثة أطوال مختلفة للحد من التلقيح الذاتي.
إن عدم التوافق الكيميائي الذاتي هو وسيلة أخرى لمنع التلقيح الذاتي. وفي هذه الظاهرة، التي تعتمد على المواد الكيميائية الموجودة داخل النبات، قد يفشل حبوب اللقاح في النمو على وصمة الزهرة نفسها التي أنتجتها، أو بعد الإنبات، قد لا ينمو أنبوب حبوب اللقاح بشكل طبيعي على طول الجذع لإحداث التلقيح. ويتم التحكم في هذه العملية وراثيًا؛ ولا يلزم أن تكون مطلقة ويمكن أن تتغير درجتها أثناء موسم الإزهار. ومن غير المستغرب أن عدم التوافق الكيميائي لا يوجد عادة في تلك النباتات التي لديها حواجز بنيوية أو زمنية قوية ضد التلقيح الذاتي. ويبدو أن تكوين آلية من هذا القبيل أثناء التطور كان كافياً لمعظم أنواع النباتات.
في كثير من الحالات، يحدث التلقيح الذاتي الناجح في نهاية عمر الزهرة إذا لم يحدث التلقيح المتبادل. ويمكن تحقيق هذا التلقيح الذاتي عن طريق ثني الأسدية أو الريش كما يحدث، على سبيل المثال، في عشبة النار. ويمكن أن يكون هذا ميزة تطورية عندما تكون الملقحات الحيوانية نادرة مؤقتًا أو عندما تكون النباتات في مجموعة متناثرة على نطاق واسع. في ظل هذه الظروف، قد يساعد التلقيح الذاتي الأنواع على الصمود حتى تتوفر ظروف أفضل للتكاثر الخارجي. ولهذا السبب، فإن التلقيح الذاتي شائع بين النباتات السنوية؛ وغالبًا ما يجب أن تنتج هذه النباتات وفرة من البذور لاستعمار أي أرض عارية بسرعة وكثافة. وإذا لم ينتج نبات سنوي أي بذور على الإطلاق في عام معين، فقد يتعرض بقاء النوع للخطر.
يبدو أن بعض أنواع النباتات التي انقرضت ملقحاتها الطبيعية تبنت عادة التلقيح الذاتي المستمرة بنجاح. كما تمارس العديد من نباتات المحاصيل الغذائية التلقيح الذاتي المستمر. بعض هذه النباتات لا تتفتح أزهارها، وهي طريقة متطرفة لضمان التلقيح الذاتي. وهناك عملية مماثلة تسمى الأبوميكسيس، وهي تطور البويضة إلى بذرة دون إخصاب. ويمكن إثبات الأبوميكسيس بسهولة في الهندباء، التي تنتج البذور حتى عندما يتم قطع الأسدية والقلم قبل أن تتفتح الأزهار مباشرة. وللأبوميكسيس المستمر نفس إيجابيات وسلبيات التلقيح الذاتي المستمر. وتظهر النسل القليل جدًا من التنوع الجيني، ولكن هناك بقاء جيد إذا كان النوع متكيفًا جيدًا مع موطنه وإذا لم تتغير البيئة.
ليست هناك تعليقات: