Pollencső (virágporcső): a növények megtermékenyítését biztosító cső
Fedezd fel a pollencső működését: hogyan szállítja a spermiumokat, biztosítja a kettős megtermékenyítést és a magok, valamint a táplálékául szolgáló endospermium kialakulását.
A pollencső az a cső, amelyen keresztül a pollenből származó spermiumok elérik a petesejtet, és megtermékenyítik a növényt, hogy magot képezzenek. A pollencső szerepe ezért kulcsfontosságú a szaporodásban és a magképzésben: ez a struktúra biztosítja az ondósejtek biztonságos és irányított szállítását az ivaros sejtig.
A legtöbb magról kelő növény pollencsöve átjáróként működik. A pollenszemekből, a porzószálból (virágzó növényeknél) a porzószál tövében lévő petesejtekhez szállítja az ondósejteket. A páfrányokhoz, más bazális szárazföldi növényekhez és számos algához hasonlóan egyes gymnospermáknak is vannak flagellált spermiumai, amelyek egy vizes folyadékban úsznak, hogy megtermékenyítsék a petesejteket.
Felépítés és növekedés
A pollencső általában a pollenszemcséből csírázik ki, miután a pollen a befogadó felületre (például a stigmán) került. A csírázó pollencső tipikus jellemzői:
- Csúcsnövekedés: a pollencső növekedése polarizált, csak a csúcsterületen történik; ez a folyamat gyors és irányított.
- Vezikuláris transzport és citoszkeleton: a növekedést vezikulák és aktinvetület (aktinfilamentumok) mozgatják; ezek szállítják a sejtfal- és membránalkotókat a csúcshoz.
- Kalcium- és pH-gradiensek: a csúcson magas Ca2+ koncentráció és megváltozott pH segíti a vezikulumfúziót és a növekedést.
- Sejtfal-összetétel: a csúcson lazapelyhes pektin és más poliszacharidok találhatók, míg a cső hátsó részén gyakran callóz (β-1,3-glükán) rakódik le, ami mechanikai stabilitást ad és callózdugókat (callose plug) képezhet, hogy a citoplazma és a tápanyagok a növekvő csúcsnál koncentrálódjanak.
Működés és a megtermékenyítés folyamata
Az angiospermáknál a pollencső a pollenszemcséből csírázik ki, és a teljes hosszában a porzószálon, a stigmán, a petefészken és a petesejteken keresztül nő, hogy elérje a petesejteket. A kukoricában ez az egyetlen sejt több mint 12 hüvelyk hosszúra nőhet, hogy végighaladjon a porzó hosszán. A spermiumok önmagukban nem mozgékonyak, és a csőben szállítják őket. Amint a cső csúcsa eléri a petesejtet, szétpattan, és két spermiumot bocsát ki, ami kettős megtermékenyüléshez vezet. Az egyik spermium egyesül a petesejttel, hogy létrehozza az új növény embrióját, míg a másik spermium egyesül a központi sejttel (poláris magok), hogy létrehozza a mag endospermiumát. Az endospermium keményítőben, fehérjékben és olajokban gazdag, és az emberi táplálék egyik fő forrása (pl. búza, árpa, rozs, zab, kukorica).
A pollencső növekedését és irányítását több jel szabályozza: a bibeszövet és az ivarszerv sejtjei kémiai vonzóanyagokat (például peptideket és kis molekulákat, ismert pl. LURE-peptidek bizonyos fajokban) bocsátanak ki, amelyek a csúcs felé terelik a csövet. Az ivarsejtek fogadása során a petesejt körüli segédsejtek (szinergidák) fontos szerepet játszanak a pollencső útbaigazításában és megállításában.
Változatok és kivételek
- Gymnosperma kivételek: néhány ősi magvas növénynél (például Ginkgo, Cycas) a spermiumok flagelláltak és úszva közelítik meg a petesejtet; itt a pollencső szerepe nem feltétlenül az ondó közvetlen szállítása.
- Szaporodási stratégiák: a pollencső hosszúsága és növekedési sebessége fajonként nagyon különböző lehet: egyes fajokban a cső néhány milliméter, másokban több centiméter vagy akár a kukoricáéhoz hasonló hosszúságú is lehet.
- Kompatibilitás: önmegtermékenyítés-elnyomó mechanizmusok (önincompatibilitás) gyakran a pollencső növekedésénél blokkolják a rokon polleneket; ezek molekuláris alapon különböznek a fajon belül és fajták között.
Jelentőség, alkalmazások és kutatás
- Mezőgazdaság: a pollencső növekedése és a kompatibilitás közvetlen hatással van a terméshozamra; a vetőmag- és növénynemesítésnél fontos a pollencső viselkedésének ismerete.
- Kutatás: a pollencső modellként szolgál a poláros sejt-növekedés (tip-growth) vizsgálatára; tanulmányozzák az aktin- és mikrotubulus-hálózat szerepét, a Ca2+ jelátvitelt és a sejtfal-átépülést.
- Gyakorlati vizsgálatok: in vitro pollencső csíráztatási tesztet használnak a pollenéletképesség felmérésére; a környezeti tényezők (hőmérséklet, páratartalom, levegőminőség) befolyásolják a pollencső növekedését és az eredményes megtermékenyítést.
Összefoglalva, a pollencső sokoldalú és összetett sejt, amely alapvető szerepet játszik a növényi ivaros szaporodásban. Megértése fontos mind alapkutatás, mind gyakorlati növénytermesztési alkalmazások szempontjából.
A pollenszemekből fejlődő pollencsövek (mikroszkóp alatt látható)
Az érett virág főbb részeit bemutató ábra
Kérdések és válaszok
K: Mi az a pollencső?
A: A pollencső egy olyan járat, amely a magról kelő növényekben a spermiumokat a virágporszemekből a porzó tövében lévő petesejtekhez szállítja.
K: Hogyan történik a megtermékenyítés az angiospermáknál?
V: Az angiospermákban a pollencső a pollenszemcséből csírázik ki, és a porzószálon, a stigmán, a stíluson, a petefészken és a petesejteken keresztül növekszik, hogy elérje a petesejteket. Amint eléri a petesejtet, szétreped, és két spermiumot bocsát ki, ami kettős megtermékenyüléshez vezet. Az egyik spermium egyesül a petesejttel, hogy embriót hozzon létre, míg a másik spermium a központi sejttel (poláris magok) egyesül, hogy endospermiumot hozzon létre.
K: Milyen típusú élőlényeknek van flagellás spermiumuk?
V: A zászlós spermiumok megtalálhatók a páfrányokban, más bazális szárazföldi növényekben, számos algában és néhány gymnospermában.
K: Hogyan termékenyítik meg a flagellált spermiumok a petesejteket?
V: A zászlós spermiumok vizes folyadékban úsznak, hogy megtermékenyítsék a petesejteket.
K: Mi az endospermium?
V: Az endospermium akkor keletkezik, amikor a kettős megtermékenyítési folyamat során a két kibocsátott spermium közül az egyik egyesül a poláris magokkal. Keményítőt, fehérjéket és olajokat tartalmaz, és az emberi táplálék, például a búza, az árpa, a rozs, a zab vagy a kukorica fő forrásaként szolgál.
Kérdés: Meddig nőhet egyetlen sejt a kukorica növényben?
V: A kukoricanövényben egyetlen sejt 12 hüvelyknél hosszabbra nőhet, hogy a porzó hosszán keresztülhaladjon.
Keres