Bài 21: Sinh sản ở sinh vật

I. SINH SẢN VÔ TÍNH Ở THỰC VẬT VÀ ỨNG DỤNG

1. Các hình thức sinh sản vô tính ở thực vật

- Thực vật có hình thức sinh sản vô tính là sinh sản sinh dưỡng.

- Sinh sản sinh dưỡng là hình thức sinh sản vô tính trong đó cá thể con được hình thành từ bộ phận hoặc cơ quan sinh dưỡng của cá thể mẹ.

- Ở thực vật bào tử như rêu và dương xỉ, trong giai đoạn đơn bội (n), bào tử khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ nguyên phân, phát triển thành thể giao tử trưởng thành (n), chính là cơ thể mới (cây rêu) hoặc là cơ sở hình thành thể bào tử (cây dương xỉ). Thể giao tử sinh ra giao tử đực và cái, từ đó thể bào tử (2n) hình thành qua thụ tinh trong sinh sản hữu tính.

2. Các phương pháp nhân giống vô tính ở thực vật và ứng dụng

- Nhân giống vô tính ở thực vật là tạo ra cơ thể mới từ một bộ phận sinh dưỡng của cơ thể mẹ, ví dụ: giâm, chiết, ghép, tách củ và nuôi cấy mô.

- Sinh sản vô tính ở thực vật được ứng dụng để vừa nhân nhanh giống cây trồng, vừa giữ được các đặc tính quý (năng suất, phẩm chất) của cây mẹ, rút ngắn thời gian bắt đầu ra hoa của cây trồng.

- Nuôi cấy mô tế bào cho phép nhân giống sạch virus, cứu phối, tạo cây đơn bội, sản xuất nhanh sinh khối thực vật,...

II. SINH SẢN HỮU TÍNH Ở THỰC VẬT CÓ HOA

1. Cấu tạo chung của hoa

- Hoa là cơ quan sinh sản hữu tính của thực vật có hoa.

- Hoa lưỡng tính gồm các bộ phận là đế hoa, đài hoa (lá đài), tràng (cánh) hoa, bộ nhị hoa và bộ nhuỵ hoa.

- Hoa đơn tính chỉ có hoặc bộ nhị (hoa đực) hoặc bộ nhuỵ (hoa cái).

2. Sự hình thành hạt phấn, túi phôi

- Trong bao phấn, tế bào mẹ hạt phấn (2n) giảm phân tạo thành 4 tiểu bào tử (n). Mỗi tiểu bào tử nguyên phân một lần tạo thành tế bào sinh dưỡng (tế bào lớn) và tế bào sinh sản (tế bào nhỏ). Tế bào sinh dưỡng sẽ phát triển thành ống phấn, tế bào sinh sản sẽ nguyên phân tạo thành hai tinh tử (giao tử đực). Cấu trúc hai tế bào có vách dày chung này gọi là hạt phấn.

- Trong bầu nhuỵ có một hay nhiều noãn chứa tế bào trung tâm lớn. Tế bào trung tâm (2n) giảm phân tạo ra bốn tế bào đơn bội không cân đối, ba tế bào tiêu biến, tế bảo lớn (đại bào tử) nguyên phân liên tiếp 3 lần tạo thành 8 nhân. Cấu trúc này gọi là túi phôi chứa tế bào trứng (n) và hai tế bào kèm, nhân lưỡng cực và ba tế bào đối cực. Hạt phấn và túi phôi là thể giao tử đực và thể giao từ cái. Giao tử đực là các tinh tử, giao tử cái là trứng.

3. Thụ phấn và thụ tinh

- Thụ phấn là quá trình phát tán hạt phấn từ nhị tiếp xúc với đầu nhuỵ.

- Có hai hình thức thụ phấn là tự thụ phấn (hạt phấn tiếp xúc với đầu nhuỵ của hoa cùng cây) và thụ phấn chéo (hạt phấn tiếp xúc với đầu nhuỵ của hoa khác cây).

- Sự thụ phấn có thể nhờ tác nhân tự nhiên như động vật (côn trùng), gió, nước hoặc do con người thực hiện.

- Khi hạt phấn tiếp xúc với đầu nhuỵ, gặp điều kiện thuận lợi và có sự tương hợp di truyền sẽ nảy mầm. Tế bào ống phấn dài ra thành ống phấn, ống phấn xuyên qua vòi nhuỵ chui vào bầu nhuỵ. Hai tinh tử di chuyển theo ống phấn và được giải phóng vào túi phôi.

- Thụ tinh là sự kết hợp giao tử đực và giao tử cái tạo thành hợp tử. Ở thực vật có hoa có quá trình thụ tinh kép do cả hai tỉnh tử đều tham gia vào quá trình thụ tinh. Một tinh tử kết hợp với trứng tạo thành hợp tử (2n), tinh tử còn lại kết hợp với nhân lưỡng cực (2n) tạo thành nhân tam bội (3n).

4. Hình thành hạt và quả

- Hình thành hạt:

+ Noãn đã thụ tinh phát triển thành hạt.

+ Hợp tử (2n) phân chia và phát triển thành phối mang các bộ phận là chồi mầm, thân mầm, lá mầm và rễ mầm.

+ Tế bào tam bội (3n) phát triển thành nội nhũ cung cấp chất dinh dưỡng cho phôi phát triển.

+ Vỏ noãn tạo thành vỏ hạt.

+ Hạt ở cây Một lá mầm có nội nhũ, hạt ở cây Hai lá mầm không có nội nhũ.

- Hình thành quả: Bầu nhuỵ dày lên, phát triển thành quả, chứa hạt, giúp bảo vệ và phát tán hạt.

- Quá trình chín của quả: Khi chín, trong quả diễn ra các quá trình chuyển hoá hoá sinh, sinh lí làm thay đổi màu sắc, độ cứng, vị và xuất hiện hương thơm.

5. Ứng dụng sinh sản hữu tính ở thực vật

- Sinh sản hữu tính ở thực vật được ứng dụng trong chọn, tạo giống cây trồng nhằm chọn lọc được các tính trạng quý.

- Lai hữu tính là phương pháp tạo giống cây trồng chủ yếu và đã đạt được nhiều thành tựu.

- Sinh sản hữu tính cũng là phương thức nhân giống phổ biến đối với nhiều giống cây trồng (trồng cây từ hạt), ví dụ: lúa, ngô, đậu tương, lạc,...

III. THỰC HÀNH NHÂN GIỐNG CÂY BẰNG SINH SẢN SINH DƯỠNG, THỤ PHẤN CHO CÂY

1. Thực hành nhân giống cây bằng sinh sản sinh dưỡng (giâm, chiết, ghép và tách củ)

Cơ sở lí thuyết

Tế bào thực vật có tính toàn năng, trong điều kiện thích hợp, từ một tế bào, cơ quan hay bộ phận có thể phát triển thành cơ thể mới hoàn chỉnh. Thực vật có thể tái sinh tạo thành cây mới từ một số cơ quan sinh dưỡng như cảnh, lá, rễ.

Các bước tiến hành

Các bước tiến hành giâm, chiết, ghép,... có thể thực hiện theo sơ đồ:

Báo cáo

Xác định số cành đã ra rễ, đếm số rễ trên mỗi cành chồi mọc từ lá từ đoạn rễ mà em quan sát được. Hoặc xác định số chồi ghép phát triển, mảnh củ có chồi phát triển mà em quan sát được.

2. Thực hành thụ phấn cho cây trồng

Cơ sở lí thuyết

Hạt phấn tiếp xúc với đầu nhuỵ của hoa cùng loài, gặp điều kiện thuận lợi có thể phát triển. Sự thụ phấn có thể thực hiện nhờ các tác nhân khác nhau như gió, côn trùng hoặc do con người thực hiện.

Các bước tiến hành

Chuẩn bị

- Vật liệu: que tăm bông, kéo, túi giấy, dụng cụ dập ghim.

- Mẫu vật: cây ngô, cây bầu bí, cây hoa li, cây phong lan đang ra hoa.

Tiến hành

- Chọn bắp (ngô) đang phun tơ, dùng kéo cắt ngắn các tơ, bọc bằng túi giấy hoặc chọn hoa có cánh hoa chuẩn bị bung nở. Chọn bông cờ (ngô) đang bung phấn hoặc chọn bao phấn chứa hạt phấn đã thành thục.

- Dùng tay lắc mạnh bông cờ để hạt phấn rơi vào túi giấy hoặc dùng tăm bông chạm nhẹ lên bao phấn để lấy hạt phấn. Bỏ túi giấy bọc bắp có tơ ngô, đổ hạt phấn từ túi giấy lên tơ ngô hoặc chạm tăm bông đã chứa hạt phấn lên đầu nhuỵ.

- Chụp túi giấy chứa hạt phấn lên bắp vừa thụ phấn, dập ghim giữ túi giấy hoặc dùng kéo sắc cắt bao phấn của hoa nhận hạt phấn (để ngăn cản tự thụ phấn với loài có hoa lưỡng tính).

- Theo dõi sự phồng lên của bầu nhuỵ.

Lưu ý: Khi không thể tiến hành thí nghiệm do không có cây đang ra hoa, có thể tổ chức quan sát quá trình thụ phấn qua video hoặc tranh, ảnh.

Báo cáo

- Xác định số hoa được thụ phấn mà em quan sát được. Sự thụ phấn trong tự nhiên có thể thực hiện nhờ tác nhân nào?

- Báo cáo kết quả thí nghiệm theo mẫu ở bài 3.