आपण भाग्यवान नाही का की वनस्पती लैंगिकरित्या पुनरुत्पादन करतात? आपण पाहण्याचा आनंद घेत असलेले हजारो फुले, आपण मोहित होत असलेले सुगंध आणि परफ्यूम, आपल्याला आकर्षित करणारे समृद्ध रंग, हे सर्व लैंगिक प्रजननासाठी सहाय्य म्हणून आहेत. फुले केवळ आपल्या स्वार्थासाठी वापरण्यासाठीच अस्तित्वात नाहीत. सर्व फुलझाडे लैंगिक प्रजनन दर्शवतात. पुष्पगुच्छ, फुले आणि पुष्पभागांच्या संरचनांच्या विविधतेकडे पाहिल्यास, लैंगिक प्रजननाचे अंतिम उत्पादने, फळे आणि बिया तयार होण्यासाठी आश्चर्यकारक प्रमाणात अनुकूलन दिसून येते. या अध्यायात, फुलझाडांमध्ये (आवृतबीजी) लैंगिक प्रजननाची आकारिकी, संरचना आणि प्रक्रिया समजून घेऊ.

२.१ फूल - आवृतबीजी वनस्पतीचा एक मोहक अवयव

मानवाचा फुलांशी अतूट संबंध सृष्टीपासून आहे. फुले सौंदर्यात्मक, सजावटी, सामाजिक, धार्मिक आणि सांस्कृतिक मूल्याची वस्तू आहेत - ती नेहमीच महत्त्वाची मानवी भावना जसे की प्रेम, आपुलकी, आनंद, दुःख, शोक इत्यादी व्यक्त करण्यासाठी चिन्हे म्हणून वापरली गेली आहेत. घरी आणि बागांमध्ये सामान्यतः लागवड केलेल्या किमान पाच सजावटी मूल्याच्या फुलांची यादी करा. आपल्या कुटुंबात सामाजिक आणि सांस्कृतिक सणांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या आणखी पाच फुलांची नावे शोधा. तुम्ही फ्लोरीकल्चरबद्दल ऐकले आहे का - ते कशाचा संदर्भ देते?

जीवशास्त्रज्ञासाठी, फुले आकारिकी आणि भ्रूणशास्त्रीय आश्चर्य आहेत आणि लैंगिक प्रजननाची स्थाने आहेत. इयत्ता अकरावी मध्ये, तुम्ही फुलाचे विविध भाग वाचले आहेत. आकृती २.१ तुम्हाला एका ठराविक फुलाचे भाग आठवण्यास मदत करेल. फुलातील दोन भागांची नावे देऊ शकता का ज्यामध्ये लैंगिक प्रजननाची दोन सर्वात महत्त्वाची एकके विकसित होतात?

आकृती २.१ फुलाच्या अनुदैर्ध्य छेदाचे आकृतिबंध प्रतिनिधित्व

२.२ निषेचनपूर्व: संरचना

वनस्पतीवर वास्तविक फूल दिसण्यापूर्वीच, वनस्पतीला फुले येणार आहेत हा निर्णय घेतला गेला आहे. अनेक संप्रेरकीय आणि संरचनात्मक बदल सुरू होतात ज्यामुळे पुष्पकलिकेचे विभेदन आणि पुढील विकास होतो. पुष्पगुच्छ तयार होतात ज्यात पुष्पकलिका आणि नंतर फुले असतात. फुलामध्ये नर आणि मादी पुनरुत्पादक संरचना, पुंकेसर आणि स्त्रीकेसर वेगळे होतात आणि विकसित होतात. तुम्हाला आठवेल की पुंकेसरात परागकोशांचा एक वलय असतो जो नर पुनरुत्पादक अवयवाचे प्रतिनिधित्व करतो आणि स्त्रीकेसर मादी पुनरुत्पादक अवयवाचे प्रतिनिधित्व करतो.

२.२.१ पुंकेसर, लघुबीजाणुधानी आणि परागकण

आकृती २.२a मध्ये एका ठराविक पुंकेसराचे दोन भाग दाखवले आहेत - लांब आणि बारीक देठ ज्याला तंतू म्हणतात, आणि शेवटची सामान्यतः द्विपालिक संरचना ज्याला परागकोश म्हणतात. तंतूचा जवळचा टोक पुष्पासन किंवा फुलाच्या पाकळीला जोडलेले असते. परागकोशांची संख्या आणि लांबी वेगवेगळ्या प्रजातींच्या फुलांमध्ये बदलते. जर तुम्ही दहा फुलांपासून (प्रत्येक वेगवेगळ्या प्रजातीपासून) प्रत्येकी एक पुंकेसर गोळा केला आणि स्लाइडवर मांडले तर तुम्ही निसर्गात दिसणारी आकारातील मोठी विविधता कौतुकाने पाहू शकाल. विभेदक सूक्ष्मदर्शीखाली प्रत्येक पुंकेसराचे काळजीपूर्वक निरीक्षण करणे आणि स्वच्छ आकृत्या काढणे यामुळे वेगवेगळ्या फुलांमध्ये परागकोशांच्या आकार आणि जोडणीची श्रेणी स्पष्ट होईल.

आकृती २.२ (a) एक ठराविक पुंकेसर; (b) परागकोशाचा त्रिमितीय छेद

एक ठराविक आवृतबीजी परागकोश द्विपालिक असतो, प्रत्येक पालिकेत दोन थेका असतात, म्हणजे ते द्विथेकी असतात (आकृती २.२ b). बऱ्याचदा एक अनुदैर्ध्य खाच थेकांना लांबीने विभक्त करते. परागकोशाच्या आडव्या छेदातील विविध प्रकारच्या ऊती आणि त्यांची रचना समजून घेऊ (आकृती २.३ a). परागकोशाच्या आडव्या छेदात त्याचे द्विपालिक स्वरूप अगदी स्पष्ट असते. परागकोश ही चार बाजूंची (चतुष्कोणी) संरचना असते ज्यामध्ये चार कोपऱ्यांवर चार लघुबीजाणुधान्या असतात, प्रत्येक पालिकेत दोन.

लघुबीजाणुधान्या पुढे विकसित होऊन परागकोष बनतात. ते परागकोशाच्या संपूर्ण लांबीभर अनुदैर्ध्य पसरतात आणि परागकणांनी भरलेले असतात.

लघुबीजाणुधानीची रचना: आडव्या छेदात, एक ठराविक लघुबीजाणुधानी जवळजवळ गोलाकार दिसते. ते सामान्यतः चार भित्ती स्तरांनी (आकृती २.३ b) – बाह्यत्वचा, अंतःस्तर, मध्यम स्तर आणि टेपेटमने वेढलेले असते. बाहेरील तीन भित्ती स्तर संरक्षणाचे कार्य करतात आणि परागकण सोडण्यासाठी परागकोशाच्या उकलण्यात मदत करतात. सर्वात आतील भित्ती स्तर टेपेटम असते. ते विकसनशील परागकणांना पोषण देतात. टेपेटमच्या पेशींमध्ये दाट कोशिकाद्रव्य असते आणि सामान्यतः एकापेक्षा जास्त केंद्रक असतात. टेपेटम पेशी द्विकेंद्रकी कशा होऊ शकतात याचा विचार करू शकता का?

जेव्हा परागकोश तरुण असतो, तेव्हा स्पोरोजेनस ऊती म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या घनरूप रचलेल्या एकसंध पेशींचा एक गट प्रत्येक लघुबीजाणुधानीच्या मध्यभागी असतो.

लघुबीजाणुजनन : परागकोश विकसित होत असताना, स्पोरोजेनस ऊतीच्या पेशी अर्धसूत्री विभाजन करून लघुबीजाणु चतुष्क तयार करतात. चतुष्काच्या पेशींची बहुगुणितता काय असेल?

आकृती २.३ (a) तरुण परागकोशाचा आडवा छेद; (b) भित्ती स्तर दाखवणारी एका लघुबीजाणुधानीची विस्तृत दृश्य; (c) एक परिपक्व उघडलेला परागकोश

स्पोरोजेनस ऊतीची प्रत्येक पेशी लघुबीजाणु चतुष्क तयार करण्यास सक्षम असल्याने. प्रत्येक एक संभाव्य परागकण किंवा लघुबीजाणु मातृपेशी आहे. पराग मातृपेशी (PMC) पासून अर्धसूत्री विभाजनाद्वारे लघुबीजाणू तयार होण्याच्या प्रक्रियेस लघुबीजाणुजनन म्हणतात. लघुबीजाणू तयार झाल्यावर, चार पेशींच्या गटात मांडले जातात – लघुबीजाणु चतुष्क (आकृती २.३ a). परागकोश परिपक्व आणि निर्जलित होत असताना, लघुबीजाणू एकमेकांपासून वेगळे होतात आणि परागकणांमध्ये विकसित होतात (आकृती २.३ b). प्रत्येक लघुबीजाणुधानीमध्ये हजारो लघुबीजाणू किंवा परागकण तयार होतात जे परागकोश उघडल्यावर सोडले जातात (आकृती २.३ c).

परागकण: परागकण नर युग्मकोद्भिदांचे प्रतिनिधित्व करतात. जर तुम्ही हिबिस्कस किंवा इतर कोणत्याही फुलाचे उघडलेले परागकोश स्पर्श केले तर तुमच्या बोटांवर पिवळसर पावडरसारखे परागकण जमलेले आढळतील. हे कण काचेच्या स्लाइडवर घेतलेल्या पाण्याच्या थेंबावर टाका आणि सूक्ष्मदर्शीखाली पहा. वेगवेगळ्या प्रजातींच्या परागकणांवर दिसणारी वास्तुकला - आकार, आकार, रंग, नमुने - यांच्या विविधतेने तुम्ही नक्कीच आश्चर्यचकित व्हाल (आकृती २.४).

आकृती २.४ काही परागकणांचे स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मचित्र

परागकण सामान्यतः गोलाकार असतात ज्याचा व्यास सुमारे २५-५० मायक्रोमीटर असतो. त्याची एक प्रमुख दुसऱ्या स्तराची भित्ती असते. कठीण बाह्य स्तराला बाह्यस्तर म्हणतात जे स्पोरोपोलेनिनपासून बनलेले असते जे आतापर्यंत ओळखल्या जाणाऱ्या सर्वात प्रतिरोधक सेंद्रिय पदार्थांपैकी एक आहे. ते उच्च तापमान आणि प्रबळ आम्ल आणि आल्कली सहन करू शकते. स्पोरोपोलेनिन नष्ट करणारे कोणतेही विकर आतापर्यंत ओळखले गेले नाही. परागकण बाह्यस्तरावर प्ररोह छिद्रे म्हणून ओळखली जाणारी प्रमुख छिद्रे असतात जिथे स्पोरोपोलेनिन अनुपस्थित असते. स्पोरोपोलेनिनच्या उपस्थितीमुळे परागकण जीवाश्म म्हणून चांगले जतन केले जातात. बाह्यस्तर आश्चर्यकारक नमुने आणि डिझाइन प्रदर्शित करते. बाह्यस्तर कठीण का असावे असे तुम्हाला वाटते? प्ररोह छिद्राचे कार्य काय आहे? परागकणाच्या आतील भित्तीला अंत:स्तर म्हणतात. हा सेल्युलोज आणि पेक्टिनपासून बनलेला एक पातळ आणि सतत स्तर आहे. परागकणाचे कोशिकाद्रव्य प्लाज्मा पडद्याने वेढलेले असते. जेव्हा परागकण परिपक्व होते तेव्हा त्यात दोन पेशी असतात, वनस्पती पेशी आणि जनन पेशी (आकृती २.५b). वनस्पती पेशी मोठी असते, त्यात प्रचंड अन्न साठा असतो आणि एक मोठे अनियमित आकाराचे केंद्रक असते. जनन पेशी लहान असते आणि वनस्पती पेशीच्या कोशिकाद्रव्यात तरंगते. ते दाट कोशिकाद्रव्य आणि केंद्रक असलेले तंतुसदृश आकाराचे असते. ६० टक्क्यांहून अधिक आवृतबीजी वनस्पतींमध्ये, परागकण या २-पेशीय अवस्थेत सोडले जातात. उर्वरित प्रजातींमध्ये, परागकण सोडण्यापूर्वी (३-पेशीय अवस्था) जनन पेशी समविभाजनाने विभाजित होऊन दोन नर युग्मक तयार करते.

आकृती २.५ (a) परागकण चतुष्काचे विस्तृत दृश्य; (b) लघुबीजाणूपासून परागकणात परिपक्व होण्याच्या टप्प्यां

अनेक प्रजातींचे परागकण काही लोकांमध्ये तीव्र ॲलर्जी आणि श्वसनाचे आजार उद्भवू शकतात, बऱ्याचदा दीर्घकालीन श्वसनाचे विकार - अस्थमा, ब्रॉन्कायटीस, इत्यादी होतात. हे नमूद केले पाहिजे की पार्थेनियम किंवा गाजर गवत जे आयात केलेल्या गहूसह भारतात आले, ते सर्वत्र आढळते आणि पराग ॲलर्जी होते.

परागकण पोषक तत्वांनी समृद्ध असतात. अलीकडच्या काही वर्षांत अनुपूरक म्हणून पराग गोळ्या वापरण्याची चाल झाली आहे. पाश्चात्य देशांमध्ये, गोळ्या आणि सिरपच्या स्वरूपात मोठ्या प्रमाणात पराग उत्पादने बाजारात उपलब्ध आहेत. पराग सेवनाने क्रीडापटू आणि शर्यतीच्या घोड्यांची कार्यक्षमता वाढवली जाते असे म्हटले जाते (आकृती २.६).

आकृती २.६ पराग उत्पादने

एकदा ते सोडले की, परागकणांनी जीवंतता गमावण्यापूर्वी त्यांना स्त्रीकेसरावर पोहोचणे आवश्यक आहे जर त्यांनी निषेचन घडवून आणायचे असेल. परागकण किती काळ जीवंत राहतात असे तुम्हाला वाटते? परागकण जीवंत राहण्याचा कालावधी अत्यंत चल असतो आणि काही प्रमाणात विद्यमान तापमान आणि आर्द्रतेवर अवलंबून असतो. काही धान्ये जसे की तांदूळ आणि गहू यामध्ये, परागकण सोडल्यानंतर ३० मिनिटांत जीवंतता गमावतात, आणि रोझेसी, लेग्युमिनोसी आणि सोलानेसी कुळातील काही सदस्यांमध्ये, ते महिने जीवंत राहतात. कृत्रिम गर्भाधानासाठी मानवांसह अनेक प्राण्यांचे वीर्य/शुक्राणू साठवण्याबद्दल तुम्ही ऐकले असेल. द्रव नायट्रोजन (-१९६०C) मध्ये मोठ्या संख्येने प्रजातींचे परागकण वर्षानुवर्षे साठवणे शक्य आहे. अशा साठवलेल्या परागाचा वापर बियाणे बँकांप्रमाणेच पराग बँका म्हणून पिक प्रजनन कार्यक्रमांमध्ये केला जाऊ शकतो.

२.२.२ स्त्रीकेसर, गुरुबीजाणुधानी (बीजांड) आणि भ्रूणकोश

स्त्रीकेसर फुलाच्या मादी पुनरुत्पादक भागाचे प्रतिनिधित्व करते. स्त्रीकेसरमध्ये एक स्त्रीकेसर (एककार्पेलरी) असू शकते किंवा एकापेक्षा जास्त स्त्रीकेसर (बहुकार्पेलरी) असू शकतात. एकापेक्षा जास्त असल्यास, स्त्रीकेसर एकत्र फ्यूज होऊ शकतात (संयुक्तकार्पेलरी) (आकृती २.७b) किंवा मुक्त असू शकतात (वियुक्तकार्पेलरी) (आकृती २.७c). प्रत्येक स्त्रीकेसरचे तीन भाग असतात (आकृती २.७a), स्त्रीकेसर, वर्तिका आणि अंडाशय. स्त्रीकेसर हे परागकणांसाठी लँडिंग प्लॅटफॉर्म म्हणून काम करते. वर्तिका हा स्त्रीकेसराच्या खाली असलेला लांबलचक भाग आहे. स्त्रीकेसरचा पायाचा फुगीर भाग म्हणजे अंडाशय. अंडाशयाच्या आत अंडाशयी पोकळी (स्थान) असते. अपरा अंडाशयी पोकळीमध्ये स्थित असते. इयत्ता अकरावी मध्ये तुम्ही अभ्यासलेल्या अपरास्थानाची व्याख्या आणि प्रकार आठवा. अपरापासून गुरुबीजाणुधान्या उद्भवतात, ज्यांना सामान्यतः बीजांड म्हणतात. अंडाशयातील बीजांडांची संख्या एक (गहू, भात, आंबा) ते अनेक (पपई, टरबूज, ऑर्किड) असू शकते.

आकृती २.७ (a) हिबिस्कसचे विच्छेदित फूल स्त्रीकेसर दाखवते (इतर पुष्पभाग काढून टाकले गेले आहेत); (b) पपावरचे बहुकार्पेलरी, संयुक्तकार्पेलरी स्त्रीकेसर; (c) मिशेलियाचे बहुकार्पेलरी, वियुक्तकार्पेलरी स्त्रीकेसर; (d) एका ठराविक अधोमुखी बीजांडाचे आकृतिबंध दृश्य

गुरुबीजाणुधानी (बीजांड) : एका ठराविक आवृतबीजी बीजांडाची रचना आपण परिचित होऊ (आकृती २.७d). बीजांड ही एक लहान संरचना असते जी अपराशी बीजांडवृंत नावाच्या देठाने जोडलेली असते. बीजांडाचे शरीर बीजनाळ क्षेत्रात बीजांडवृंतासह एकत्रित होते. अशाप्रकारे, बीजनाळ बीजांड आणि बीजांडवृंत यांच्या दरम्यानचे जंक्शन दर्शवते. प्रत्येक बीजांडाला एक किंवा दोन संरक्षणात्मक आवरणे असतात ज्यांना आवरण म्हणतात. आवरणे बीजांडकोराला वेढतात, शिवाय टोकाला वरीलछिद्र म्हणून ओळखले जाणारे एक लहान छिद्र असते. वरीलछिद्राच्या विरुद्ध टोकाला बीजपुंज असते, जे बीजांडाच्या पायाच्या भागाचे प्रतिनिधित्व करते.

आवरणांमध्ये बीजांडकोर म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या पेशींचा समूह बंदिस्त असतो. बीजांडकोरच्या पेशींमध्ये प्रचंड अन्न साठा असतो. बीजांडकोरामध्ये भ्रूणकोश किंवा मादी युग्मकोद्भिद स्थित असतो. एका बीजांडामध्ये सामान्यतः एक गुरुबीजाणूपासून तयार झालेला एकच भ्रूणकोश असतो.

गुरुबीजाणुजनन : गुरुबीजाणु मातृपेशीपासून गुरुबीजाणू तयार होण्याच्या प्रक्रियेस गुरुबीजाणुजनन म्हणतात. बीजांड सामान्यतः बीजांडकोराच्या वरीलछिद्र प्रदेशात एक गुरुबीजाणु मातृपेशी (MMC) वेगळे करतात. ही एक मोठी पेशी असते ज्यामध्ये दाट कोशिकाद्रव्य आणि एक प्रमुख केंद्रक असते. MMC अर्धसूत्री विभाजन करते. MMC चे अर्धसूत्री विभाजन होण्याचे महत्त्व काय आहे? अर्धसूत्री विभाजनामुळे चार गुरुबीजाणू तयार होतात (आकृती २.८a).

आकृती २.८ (a) बीजांडाचे भाग एक मोठी गुरुबीजाणु मातृपेशी, एक द्विक आणि गुरुबीजाणूंचा चतुष्क दाखवतात; (b) भ्रूणकोशाची २, ४, आणि ८-केंद्रकीय अवस्था आणि एक परिपक्व भ्रूणकोश; (c) परिपक्व भ्रूणकोशाचे आकृतिबंध प्रतिनिधित्व.

मादी युग्मकोद्भिद : बहुसंख्य फुलझाडांमध्ये, एक गुरुबीजाणू कार्यात्मक असते तर इतर तीन नष्ट होतात. केवळ कार्यात्मक गुरुबीजाणू मादी युग्मकोद्भिद (भ्रूणकोश) मध्ये विकसित होते. एकाच गुरुबीजाणूपासून भ्रूणकोश तयार होण्याच्या या पद्धतीस एकबीजाणुक विकास म्हणतात. बीजांडकोर, MMC, कार्यात्मक गुरुबीजाणू आणि मादी युग्मकोद्भिद यांच्या पेशींची बहुगुणितता काय असेल?

भ्रूणकोशाची निर्मिती थोड्या अधिक तपशिलाने अभ्यासूया (आकृती २.८b). कार्यात्मक गुरुबीजाणूचे केंद्रक समविभाजनाने विभाजित होऊन दोन केंद्रक तयार करते जे विरुद्ध ध्रुवांकडे सरकतात, २-केंद्रकीय भ्रूणकोश तयार करतात. आणखी दोन क्रमिक समविभाजन केंद्रकीय विभाजनांमुळे ४-केंद्रकीय आणि नंतर ८-केंद्रकीय अवस्थेचा भ्रूणकोश तयार होतो. हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की ही समविभाजन कठोरपणे मुक्त केंद्रकीय असतात, म्हणजे, केंद्रकीय विभाजनांनंतर लगेचच पेशीभित्ती निर्मिती होत नाही. ८-केंद्रकीय अवस्थेनंतर, पेशीभित्ती तयार केल्या जातात ज्यामुळे ठराविक मादी युग्मकोद्भिद किंवा भ्रूणकोशाची रचना होते. भ्रूणकोशाच्या आत पेशींचे वितरण पहा (आकृती २.८b, c). आठपैकी सहा केंद्रक पेशीभित्तीने वेढलेले असतात आणि पेशींमध्ये संघटित केले जातात; उर्वरित दोन केंद्रकांना, ज्यांना ध्रुवीय केंद्रक म्हणतात, ते अंडयंत्राच्या खाली मोठ्या मध्यवर्ती पेशीमध्ये स्थित असतात.

भ्रूणकोशामध्ये पेशींचे वैशिष्ट्यपूर्ण वितरण असते. तीन पेशी वरीलछिद्राच्या टोकाला एकत्र गटबद्ध केल्या जातात आणि अंडयंत्र तयार करतात. अंडयंत्रामध्ये, दोन सहायक कोशिका आणि एक अंडपेशी असते. सहायक कोशिकांमध्ये वरीलछिद्राच्या टोकाला तंतुसदृश उपकरण म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या विशेष पेशीय जाडी असते, जी परागनलिकांना सहायक कोशिकेत मार्गदर्शन करण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावते. तीन पेशी बीजपुंज टोकाला असतात आणि त्यांना प्रतिसहायक म्हणतात. मोठी मध्यवर्ती पेशी, आधी नमूद केल्याप्रमाणे, दोन ध्रुवीय केंद्रक असतात. अशाप्रकारे, एक ठराविक आवृतबीजी भ्रूणकोश, परिपक्वतेवर, ८-केंद्रकीय असूनही ७-पेशीय असतो.

२.२.३ परागनयन

मागील विभागांमध्ये तुम्ही शिकलात की फुलझाडांमधील नर आणि मादी युग्मक अनुक्रमे परागकण आणि भ्रूणकोशामध्ये तयार होतात. दोन्ही प्रकारचे युग्मक अचल असल्याने, निषेचन होण्यासाठी त्यांना एकत्र आणणे आवश्यक आहे. हे कसे साध्य होते?

परागनयन हे या उद्दिष्टासाठीचे यंत्रणा आहे. परागकणांचे (परागकोशातून सोडलेले) स्त्रीकेसरावर हस्तांतरण करण्यास परागनयन म्हणत