اسس الانتاج النباتي - التكاثر

اسس الانتاج النباتي - التكاثر

التكاثر Reproduction

يعتبر التكاثر في النباتات من الأهمية بمكان حيث يؤدي إلى زيادة عدد النباتات بغرض المحافظة على النوع والعمل على انتشاره. ويتمالتكاثر بطرق منظمة للحفاظ على الأنواع النباتية وخاصة الاقتصادية منها وبالتالي تحسينها كماً ونوعاً لسد حاجة الإنسان من الغذاء والمسكن والدواء وغيره.

 

طرق التكاثر في النباتات  

أولا: التكاثر الجنسي  Sexual Reproduction 

وسيلته البذرة المحتوية على جنين حيث يتم فيه اتحاد الجاميته المذكرة مع الجاميته المؤنثة مكوناً الجنين (Zygote) من خلال عمليات التلقيح والإخصاب. ويسبق تكوين الجنين الجنسي خطوات عديدة مثل الانقسام الاختزالي في كل من المتوك ومبايض الأزهار وما يتبع ذلك من تكوين حبوب اللقاح وانوية الكيس الجنيني في النباتات. وما ينتج من ذلك هو الحصول على سلالات جديدة بعمليات التربية والتهجين بين النباتات ذات الصفات المرغوبة .

تركيب الزهرة(Floral strucrure) 

الزهرة عبارة عن ساق متحورة مختزلة السلاميات وتحمل العقد المتقاربة الأوراق الزهرية المحمولة في مجموعات تسمى كل منها محيط زهري. وغالباً ما تتكون الزهرة من أعضاء التذكير (الطلع) تشمل المتك وحبوب اللقاح والخيط، بيمنا أعضاء التأنيث فهي المتاع وتحتوي على الميسم والقلم والمبيض.

Sometimes a picture is worth a thousand words.

 

محيطات الزهرة

1- الكأس (Calyx) ويتكون من سبلات خضراء اللون لحماية الزهرة خلال مراحل تكشفها ونموها في البرعم الزهري.

2- التويج (Corolla)ويتكون أشكال مختلفة البتلات مثل ( الفراشي والقمعي والزنبقي والصليبي الخ..) وذات اللوان زاهية ورائحة زكية لجلب للحشرات.

3- الطلع (Androecium)وحدته السداه وهو العضو الذكري

4- المتاع(Gynaecium) يتكون من مبيض ينتهي بالميسم وتتكون الوحدة المتاعية من الكربلة

أنواع الأزهار 

تختلف الأزهار حسب وجود المحيطات الآنفة الذكر.

1- أزهار كاملة التركيب (Complete flower) أي تحتوي على جميع المحيطات السابقة مثل نبات فول الصويا.

2- أزهار غير كاملة التركيب (Incomplete flower) حيث ينقص فيها إحدى المحيطات ويمكن تقسيمها تبعاً لوجود الأعضاء إلى:

أ- أزهار خنثى (Hermaphrodite) تحتوي على جميع أعضاء التذكير والتأنيث مثل القمح والشعير.

ب- أزهار النباتات وحيدة الجنس (Unisexual flower) إما أن تحتوي على أزهار مؤنثة أي يغيب فيها الطلع أو مذكرة ويغيب فيها المتاع. حيث تختلف النباتات في طبيعة حمل الأزهار. فإذا كانت الأزهار المؤنثة والمذكرة محمولة على نفس النبات يطلق عليها وحيدة الجنس وحيدة المسكن (Monoecious) كما هو في الذرة الشامية والجوز وبعض أنواع الكازورينا، أما إذا كانت الأزهار المذكرة محمولة على نبات والمؤنثة محمولة على نبات آخر فتسمى وحيدة الجنس ثنائية المسكن (Dioecious) مثل نخيل التمر والفستق ومعظم سلالات الباباظ والتوت.

أطوار التكاثر الجنسي Sexual reproductive stage

من المعروف ان دورة حياة النباتات الزهرية تمر بمرحلتين متعاقبتين هما.

أ‌- الطور الجرثومي (البوغي) Sporophytic stage

ب‌- الطور الجاميتي Gametophytic stage

الطور الطور الجرثومي (البوغي) Sporophytic stage

يعتبر هذا الطور الواضح في حياة النبات وخاصة النباتات الراقية حيث يبداء بتكوين الجنين في البذرة (الزيجوت) عند إخصاب البويضة.وعند عملية إنبات البذور تتكون البادرات وتستمر في النمو إلى أن تصل إلى دور البلوغ وتكوين الأزهار والثمار والملاحظ ان جميع أجزاء خلايا النبات تحتوي على العدد الثنائي من الكروموسومات (2 N).

الطور الجاميتي Gametophytic stage

يعد هذا طور قصير وغير واضح ويكون محمولاً على الطور الجرثومي وخلاياه تحتوي على العدد الأحادي من الكروموسومات (1 N) ويمكن قسيمه إلى مرحلتين أساسيتين في حياة النباتات الرقية.

1- تكوين الجاميتات المذكرة Male gametogenesis

تكوين حبوب اللقاح:

انقسام اختزالي وينتج أربعة خلايا جنسية ذكرية – انقسام غير مباشر حيث ينتج نواتين أحداهما تناسلية والأخرى  بعد ذلك تنقسم النواة التناسلية ثانية إلى نواتين تناسليتين

2- تكوين الجاميتات المؤنثة Female Gametogenesis

- تكوين البويضة:

-نسيج المشيمة--  النيوسيلة---  تكوين الأغلفة لحماية النيوسيلة----التميز للخلية الأمية--- تكوين الخلايا الجرثومية---- الانقسام وتكوين النوية  في مجموعتين قطبيتين-----تكوين النواة الثانوية

التلقيح Pollination

عبارة عن انتقال حبوب اللقاح من الزهرة المذكرة إلى الزهرة المؤنثة او من المتك إلى المياسم وهو نوعان:

التلقيح الذاتي: انتقال حبوب اللقاح من متك الزهرة الى ميسمها او أي زهرة أخرى على نفس النبات وغالباً ما يحدث في الأزهار الخنثى التي تنضج فيها المياسم وحبوب اللقاح معاً كالقمح والطماطم والعنب.

التلقيح خلطي: انتقال حبوب اللقاح من متك زهرة إلى ميسم زهرة أخرى على بنات أخر، وغالبا ما يحدث في الأزهار ثنائية المسكن كالنخيل أو الأزهار التي لا تنضج المياسم وحبوب اللقاح في وقت واحد مثل الذرة الشامية.

وسائل التلقيح:

1- الرياح: تعتبر حبوب اللقاح خفيفة وبأعداد كبيرة وبدون رائحة فتحملها الرياح وبالتالي تقع على المياسم.

2- الحشرات: يلاحظ أن الزهور ذات ألوان زاهية وتفرز الرحيق فتجذب الحشرات وبالتالي تلتصق حبوب اللقاح المتجمعة في جسم الحشرة فتنقلها من زهرة إلى أخرى كما هو الحال في أشجار الفاكهة حيث توضع خلايا النحل بين الأشجار كي تساعد في عملية التلقيح وبالتالي زيادة المحصول.

3- الماء: يحدث في النباتات المائية حيث أن حبوب اللقاح خفيفة وتطفو على شكل سلسلة فتحملها تيارات الماء إلى النباتات الاخرى.

4- الإنسان: يقوم الإنسان بنقل حبوب اللقاح من نبات إلى نبات أخر كما في النخيل.

5- الطيور: تساعد أيضا في نقل حبوب اللقاح

الإخصاب Fertilization

يقصد بعملية الإخصاب اتحاد الجاميته المذكرة مع المشيجه المؤنثة لتكوين الزيجوت، فعند سقوط حبة اللقاح على الميسم تنمو أنبوبة اللقاح وتمر عبر نسيج القلم إلى المبيض متجهة إلى البويضة عن طريق فتحة النقير Micropyle   حيث تنقسم النواة التناسلية الذكرية إلى نواتين ذكريتين، بينما النواة الخضرية تختفي أما الجاميتان الذكريتان يتحد أحداهما بنواة البويضة مكونة الزيجوت الذي ينمو الى الجنين، بينما الاخرى تتجه نحو النواتين القطبيتين مكونة بذلك خلية ثلاثية في عدد الكروموسومات وينتج عنها الاندوسبيرم Endosperm وبذلك يتم ما يعرف بالإخصاب المزدوج Double fertilization.

 تكوين والبذرة الثمرة Seed and fruit formation

بعد عملية الإخصاب يبداء ذبول الطلع والتويج والكأس وينشط المتاع ويزداد حجم المبيض لتكوين البذور من البويضة الناضجة بينما الثمار من جدار المبيض النامي. من الملاحظ أن الجنين يمر بمرحلة سكون، بينما تنشط نواة الاندوسبيرم الأولية، وتنقسم بسرعة عدة انقسامات، مكونة أنوبة، ترحل قرب جدار الكيس الجنيني. ويستمر التكاثر فترة قصيرة ثم يبدأ بعدها تكوين الجدر الفاصلة بين الأنوية. يلي ذلك تكوين نسيج الإندوسبيرم، وهو النسيج الخازن لغذاء الجنين. ثم ينشط الزيجوت بالانقسام مكوناً الجنين الأولي، الذي يميز بخيط خلوي معلق. حيث يتكشف الجنين الأولي فيما بعد إلى محور الجنين ( الجذير– السويقة – الريشة) الذي يرتبط بفلقة واحدة أو أكثر و الغلاف الذي يحيط بالقصرة وفيه الحبل السري وفتحة النقير.عموماً يخزن الغذاء في البذور الغير اندوسبيرمية بالفلقة آو الفلقتين بينما في البذور الاندوسبيرمية في الإندوسبيرم الذي سيستفيد منه الجنين أثناء عملية الإنبات.

الإنبات Germination

تعتبر مظاهر الإنبات الأولى زيادة سرعة امتصاص الماء, وسرعة التنفس، واستعادة أنسجة الجنين قدرتها على الانقسام الخلوي. حيث تنبت البذرة وتظهر البادرات فوق سطح التربة. والإنبات نوعان أما أن يكون إنبات ارضياً (Hypogeal germination) كما في بذور الخوخ والذرة الشامية، حيث تبقى الفلقات تحت سطح التربة وتستطيل السويقة العليا حاملة الريشة فوق سطح التربة. وقد يكون الإنبات هوائياً (Epigeal germination) كما في بذور الفول والكرز، حيث تستطيل السويقة الجنينية السفلى وتظهر حاملة الفلقات فوق سطح التربة ( شكل).

 

تقسيم البذور حسب عدد الأوراق الفلقية

1- بذور ذات فلقة واحدة كالشعير والذرة والقمح

2- بذور ذوات فلقتين: بذور البقوليات

3- بذور عديدة الفلقات كما في الصنوبر

أنواع الثمار

1- ثمار حقيقة وهي المكونة من جدار المبيض مثل البرتقال.

2- ثمار كاذبة وهي مكونة من التخت مثل التفاح.

أقسام الثمار

1- ثمار طرية: غلافها الثمري طري ولا تنفتح عند نضجها ولا تخرج منها البذور (المشمش – الخيار   التفاح).

2- ثمار جافة: غلافها الثمري جاف وتتفتح عند النضج لنثر البذور ( البسلة – الفول – البندق – الفاصوليا – القطن) 

ثانياً: التكاثر غير الجنسي Asexual reproduction

يقصد به تكوين نباتات الجديدة بطريقة لا جنسية أي بدون تلقيح وإخصاب حيث تكون الأفراد الناتجة مشابهه او مطابقة للنبات الأصلي ومماثل له في التركيب الوراثي حيث تنمو الأفراد الجديدة بطريقة الانقسام الغير مباشر Mitosis وتوجد ثلاث وسائل لتكاثر اللاجنسي (تكاثر خضري، ولا إخصابي وزراعة الأنسجة).

أ‌- التكاثر الخضري Vegetative reproduction

يقصد به إنتاج نباتات جديدة باستعمال أي جزء من النباتات الخضرية ما عدا الجنين الجنسي حيث يحتوي على برعم واحد كما في حالة التطعيم بالعين أو أكثر من برعم كما في حالة استخدام العقل أو الترقيد. الخ) ويشمل الإكثار الخضري (الدرنات، الكورمات، الريزومات، الجذور، الأبصال، العقل، والتكاثر بواسطة الترقيد، التطعيم، الفسائل أو الخلفات، السرطانات، السوق الجارية......الخ). عموماً يؤدي الإكثار الخضري المستمر لنبات الواحد إلى إنتاج ما يعرف بالسلالة الخضرية.

1- الدرنة Tuber وهي عضو مخزن للغذاء يحتوي على العديد من العيون وكل عين تحتضن مجموعة من البراعم في آباط الأوراق الحرشفية ومن أمثلة ذلك درنة البطاطس والبيجونيا.

2- الكورمة Corm وهي عضو مخزن للغذاء ايضاً ومقسمة إلى سلاميات واضحة وعقد مستديرة وتغطي السلاميات بأوراق حرشفية وتوجد براعم واضحة المعالم على العقد من أمثلة ذلك القلقاس، والموز.

3- الريزوم Rhizome وهي ساق ممتدة تحت سطح التربة ومقسمة إلى عقد وسلاميات واضحة وتنمو البراعم الموجودة على العقد فروع هوائية، كما في النجيل والكنا.

4- البصلة Bulb وهي عبارة عن قواعد متشحمة للأوراق وتجمعها في أسفل ساق قرصية، قصرت سلامياتها بدرجة كبيرة وعليها برعم طرفي وبراعم ابطية مثل البصل والنرجس.

5- المدادات Stolon عبارة عن سيقان تنمو أفقيا فوق سطح التربة ولها جذور مثل الثيل

6- السيقان الجارية Runners أفرع خضرية تخرج من براعم ابطية من سوق جارية على سطح التربة، تكون جذور عند ملامستها التربة وبالتالي يمكن فصلها الى نبات مستقل كما في الفراولة والفلنشة.

7- الجذور المتدرنة Tuberous roots عبارة عن جذور لحمية متضخمة ولا تحتوي على براعم مثل البطاطا الحلوة ونبات الداليا.

8- الدرنات الساقية Stem tubers عبارة عن ريزومات أرضية, تتضخم نهاياتها لتخزين الغذاء، وتحتوي على براعم حيث يمكن زراعتها إما كاملة أو تجزئتها الى قطع تحتوي كل منها على برعم أو أكثر. مثل البطاطس والطرطوفة.

9- السرطانات Suckers وهي أفرع خضرية تنشأ من براعم عرضية من قاعدة الجذع أو منطقة التاج أو الجذور قرب سطح التربة ولا يتكون لها جذور مثل التين والرمان والزيتون والتفاح البلدي.

10- الفسائل Off-shoots عبارة عن أفرع جانبية تنشأ من براعم عرضية أو ابطية بالقرب من قاعدة الجذع ويكون لها مجموعها الجذري الخاص بها كما في نخيل البلح والموز والأناناس.

11- العقل Cuttings جزء من ساق أو جذر أو ورقة يزرع ليعطي نباتاً جديداً ويحوي على برعم أو أكثر وقد لا تحوي على براعم. كما في نبات جلد النمر والخوخ والكمثرى.

12- الترقيد Layering وهو دفن جزء من الفرع في التربة مع بقاءه متصلاً بالنبات الأم ورية بالماء باستمرار وذلك لتشجيع نمو وتكوين مجموع جذري له، ثم يفصل بعد ذلك ويزرع كنبات جديد وله عدة طرق كما في الفيكس والياسمين والديكورا.

13- التطعيم Grafting عبارة عن أخذ جزء من النبات المراد إكثاره وتثبيته على نبات آخر، أو جزء من نبات آخر، بحيث ينمو الأول على الثاني بعد التحامهما ببعضهما ويسمى الأول بالطعم Scion والثاني بالأصل Stock. بعد ذلك يكون النبات الجديد نامياً على جذور النبات الآخر. والطعم جزء من ساق نبات يثبت في الأصل للتكاثر. وقد يحتوى على برعم واحد كما في التطعيم بالعين أو أكثر من برعم كما التركيب. وعادة يكون الأصل نباتا مزروعا في المشتل أو في القصارى، وهو الغالب. وقد يكون عقلة ساقية أو جذرية كما في التركيب المنضدي. والتطعيم شائعاً قي أشجار الموالح والزيتون والليمون الحلو ويأخذ عدة إشكال.

ب‌- التكاثر اللاإخصابي (التكوين) Apomixis

عبارة عن تكوين الجنين (البذور) بدون اتحاد الجاميتات المذكرة أو المؤنثة حيث ينشأ الجنين من نمو إحدى الخلايا الأمية الثنائية المجموعة الكروموسومية مباشرة الى جنين تشابه خلاياه تماماً في تركيبها الوراثي النبات الذي نشأت منه أصلا. فمثلاً تنمو إحدى خلايا النويسلة (Nucellus) أو أربطة المبيض ذات العدد الثنائي من الكروموسومات وتعطي جنيناً مباشرً كما في حالة الأجنة العرضية Adventitious embryony. حيث تعد معظم حالات التكاثر اللاإخصابي توالداً بكرياً (Parthenogenesis) أي إن خلية البويضة أعطت جنيناً بدون عملية إخصاب وبالتالي يعقد النبات ثماراً بذرية. ولكن ظاهرة العقد البكري (Parthenocarpy) التي تعني تكوين ثمار بكرية خالية من البذور مثل الموز والبرتقال أبو صرة والجوافة. إما إذا تكون الجنين بنمو نواة البويضة الأحادية مباشرة، فانه يكون أحادي المجموعة الكروموسومية ويعطي هذا الجنين عند نموه نباتا مخالف وراثيا ومظهرياً عن النبات الأم الثنائي المجموعة الكروموسومية الذي نشأ اصلاً منه، ولا يعد هذا الجنين لا اخصابيا. 

جـ- التكاثر بواسطة زراعة الأنسجة وخلايا المتك  Tissue and anther culture

تستعمل زراعة الأنسجة والخلايا وحبوب اللقاح كوسيلة للإكثار اللاجنسي، حيث يؤخذ نسيج صغير من ساق أو جذر وتزرع هذه الأنسجة في بيئات معقمة وتحت ظروف متحكم فيها صناعياً للحصول على نباتات جديدة.