SPERMATOPHYTES หรือ PHANEROGAMS: ลักษณะการจำแนกวิวัฒนาการ - ชีววิทยา

เอสเปอร์มาโตฟิตาสหรือไม้ดอกหรือที่เรียกว่า "เมล็ดพืช" เป็นพืชตระกูลเดียวที่มีเชื้อสายโมโนไฟเลติกซึ่งอยู่ในกลุ่มลิกโนฟิตัส (ไม้ยืนต้น) และถูกจัดให้เป็นพืชแองจิโอสเปิร์ม (ไม้ดอก) ทั้งสองชนิดเป็นยิมโนสเปิร์ม ( พระเยซูเจ้าและสิ่งที่คล้ายกัน)

Spermatophytes ก่อตัวเป็นกลุ่มแยกต่างหากจากลิกนิโอไฟต์เนื่องจากคุณสมบัติที่ใช้ร่วมกันของการพัฒนาเมล็ดพันธุ์ซึ่งอธิบายไว้ในหนังสือเรียนว่าเป็น "วิวัฒนาการที่แปลกใหม่" สำหรับกลุ่มนี้

ภาพถ่ายของต้นแอปเปิ้ลซึ่งเป็นพืชสเปิร์มโตไฟต์ (ที่มา: W. carter / CC0, Wikimedia Commons)

คำว่า "spermatophyte" หมายถึง "พืชที่มีเมล็ด" ตามตัวอักษรเนื่องจากมาจากคำภาษากรีก "sperma" ซึ่งหมายถึงเมล็ดพืชและ "phyton" ซึ่งหมายถึงพืช

Spermatophytes เป็นหนึ่งในสิ่งมีชีวิตที่สำคัญที่สุดในโลกเนื่องจากทั้ง angiosperms และ gymnosperms เป็นสองกลุ่มที่มีความอุดมสมบูรณ์และจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการทำงานของระบบนิเวศบนบกทุกชนิด

ถ้าคุณคิดอย่างรวดเร็วพืชที่มีเมล็ดอาจเป็นกลุ่มที่คนส่วนใหญ่คุ้นเคยมากที่สุดไม่เพียง แต่จากมุมมองทางโภชนาการ (เนื่องจากน้ำมันแป้งและโปรตีนได้มาจากเมล็ดของพืชหลายชนิด) แต่ยัง จากมุมมองแนวนอน

Spermatophytes คือเรดวู้ดยักษ์ของแคลิฟอร์เนียต้นไม้ขนาดใหญ่และใบของป่าฝนอเมซอนดอกลิลลี่และดอกกุหลาบข้าวข้าวโอ๊ตข้าวโพดข้าวสาลีและข้าวบาร์เลย์และอื่น ๆ อีกหลายพันชนิด

ลักษณะของสเปิร์มโตไฟต์

- ลักษณะสำคัญของ spermatophytes หรือ phanerogams คือการผลิตเมล็ดหลังจากการผสมเกสรนั่นคือเป็นผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการรวมกันของเซลล์เพศสองเซลล์

- เป็นสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์แสงได้กล่าวคือมีคลอโรพลาสต์ที่มีคลอโรฟิลล์ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้พลังงานแสงจากรังสีดวงอาทิตย์เป็นพลังงานเคมีที่ใช้งานได้

- ร่างกายของผักเหล่านี้แบ่งออกเป็นรากลำต้นและใบ

- สเปิร์มโตไฟต์แองจิโอสเปิร์มบางชนิดผลิตดอกไม้และจากดอกไม้เหล่านี้ทำให้เกิดผลไม้ซึ่งเป็นพืชที่มีเมล็ด

- ยิมโนสเปิร์มไม่ผลิตดอกไม้ แต่มีโครงสร้างเฉพาะเพื่อรองรับเมล็ดพืช

- สเปิร์มโตไฟต์ส่วนใหญ่มีเนื้อเยื่อหลอดเลือดที่พัฒนามาอย่างดีประกอบด้วยเนื้อเยื่อ xylem และ tracheids

- พวกมันกระจายอยู่ทั่วไปในพื้นที่ชีวมณฑลดังนั้นจึงมีที่อยู่อาศัยที่แตกต่างกันหลายร้อยแห่ง

- อาจมีเนื้อเยื่อที่มีการเจริญเติบโตทุติยภูมิหรือไม่

ที่อยู่อาศัย

พืชดอก (angiosperms) เติบโตในแทบทุกพื้นที่ที่อาศัยอยู่บนโลก (ยกเว้นป่าสน) และอาจครอบงำระบบนิเวศทางน้ำบางแห่งด้วยซ้ำ ดังนั้นพวกเขาจึงสามารถอาศัยอยู่:

- ทะเลทราย

- ที่ราบ

- เซอร์ราเนียส

- มหาสมุทรทะเลและแม่น้ำ

ในทำนองเดียวกันยิมโนสเปิร์มพืชเมล็ดอื่น ๆ ก็มีความเป็นพลาสติกที่ดีเมื่อเทียบกับที่อยู่อาศัยที่พวกมันสามารถครอบครองได้แม้ว่าพวกมันจะถูก จำกัด ให้อยู่ในสภาพแวดล้อมบนบกและที่ไม่ใช่ในน้ำก็ตาม

การจัดหมวดหมู่และอนุกรมวิธาน

พืชเมล็ดอยู่ในกลุ่ม Spermatophyta ในส่วนนี้มีการจัดกลุ่มเฟิร์นด้วยเมล็ด "Pteridosperms", Gymnosperms และ Angiosperms

เฟิร์นเมล็ดเป็นกลุ่มที่ประกอบด้วยพืชฟอสซิลเป็นส่วนใหญ่ดังนั้นสเปิร์มโตไฟต์จึงมักถูกพิจารณาว่าเป็น Gymnosperms และ Angiosperms

ยิมโนสเปิร์ม

โคนต้นสนยิมโนสเปิร์ม (ที่มา: Sridhar Rao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) ผ่าน Wikimedia Commons)

คำว่า "ยิมโนสเปิร์ม" หมายถึง "พืชที่มีเมล็ดเปล่า" (ยิมโนสซึ่งแปลว่า "เปล่า" และสเปิร์มซึ่งแปลว่า "เมล็ดพันธุ์")

ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการศึกษาวิเคราะห์พืชกลุ่มนี้เป็นกลุ่มที่ "ไม่เป็นธรรมชาติ" เนื่องจากสมาชิกของมันมีต้นกำเนิดจาก paraphyletic ซึ่งหมายความว่าไม่ใช่ทุกคนที่มีบรรพบุรุษร่วมกัน หรือเป็นกลุ่ม monophyletic พี่ชายของ angiosperms

- สมาชิกของกลุ่มพบกันในแผนกนี้เนื่องจากพวกเขามีลักษณะร่วมกัน (apomorphy) ของการไม่ผลิตดอกไม้

- นอกจากนี้พืชเหล่านี้มีโครงสร้างที่เรียกว่า "กรวย" ซึ่งเป็นตัวเมียและตัวผู้หนึ่งตัว

- เมล็ดไม่ถูกห่อหุ้มภายในผนังผลไม้หลังการปฏิสนธิ

- มีใบรีดเป็นรูปเข็มและมีแว็กซ์มากมาย

Gymnosperms แบ่งออกเป็นเชื้อสายต่อไปนี้:

- Cycadophytaเชื้อสายที่คิดว่าเป็นเบสมากที่สุด

- Ginkgophyta

- Coniferophytaพระเยซูเจ้า

- Gnetophytaหรือ Gnetales บางครั้งจัดอยู่ในกลุ่มพระเยซูเจ้า

angiosperms

ดอกไม้ของ Tetradenia riparia ซึ่งเป็นแองจิโอสเปิร์ม Conrado / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

ในทางตรงกันข้ามพืชที่มีดอกเป็นกลุ่มโมโนไฟเลติกที่ได้รับการพิสูจน์แล้วซึ่งถือว่าเป็นกลุ่มน้องสาวของยิมโนสเปิร์ม พวกเขาเป็นกลุ่มพืชที่อุดมสมบูรณ์หลากหลายและประสบความสำเร็จมากที่สุดในบรรดาพืชทั้งหมดประกอบด้วยมากกว่า 95% ของพันธุ์พืชทั้งหมดที่มีชีวิตอยู่ในปัจจุบัน

นอกจากนี้ยังเป็นพืชที่สำคัญที่สุดชนิดหนึ่งสำหรับระบบเศรษฐกิจโลกเนื่องจากไม่เพียง แต่ใช้ในการผลิตอาหารเท่านั้น แต่ยังใช้ในการสกัดวัตถุดิบประเภทต่างๆ

- แองจิโอสเปิร์มทั้งหมดมีดอกมักเป็นกะเทย (ทั้งสองเพศอยู่ในดอกเดียวกัน)

- เมล็ดของมันถูกห่อหุ้มไว้ในรังไข่ซึ่งจะพัฒนาเป็นผลไม้

- โดยทั่วไปมักแสดงการปฏิสนธิซ้ำซ้อน

Angiosperms ประกอบด้วยกลุ่มที่มีจำนวนมากและหลากหลายซึ่งการจำแนกประเภทเป็นเป้าหมายของการศึกษาของผู้เชี่ยวชาญหลายคนในสาขานี้ดังนั้นจึงมีความคลาดเคลื่อนระหว่างการจำแนกประเภทหนึ่งกับอีกกลุ่มหนึ่ง อย่างไรก็ตามสิ่งที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดก็คือกลุ่มนี้มี clades:

- Amborellales

หรือ Nymphaeales

- Austrobaileyales

- แมกโนไลด์

หรือลอราเลส

หรือ Magnoliales

หรือ Canellales

o Piperales

o พืชใบเลี้ยงเดี่ยว

Petrosavials
อะโคราเลส
Alismatales
Asparagales
Dioscoreales
ลิเลียเลส
แพนดานาเลส

หรือ Commelinidos

Arecales
Commelinales
Zingiberales
บทกวี

หรือEudicotyledons

Buxales
Trochodendrales
อันดับพวงแก้วกุดั่น
Proteals
Berberidopsidales
Dillenials
กันเนราเลส
Caryophyllales
Santalales
อันดับอัสดง
กุหลาบ
สำคัญ
Crossosomatales
Geraniales
อันดับชมพู่
ไซโกฟิลลาเลส
เซลาสตราเลส
Cucurbitals
Fabales
อันดับก่อ
Malpighiales
ออกซาลิดัล
โรซาเลส
สวนผลไม้
อันดับผักกาด
อันดับชบา
อันดับเงาะ
ดาวเคราะห์น้อย
คอร์นาเลส
อันดับกุหลาบป่า
Garryales
Gentianales
อันดับกะเพรา
Solanales
Apiales
Aquifoliales
อันดับทานตะวัน
Dipsacales

วงจรชีวิตและการสืบพันธุ์

วงจรชีวิตของสเปิร์มโตไฟต์เรียกว่า "สปอร์" ซึ่งสปอโรไฟต์มีอำนาจเหนือกว่าและมีการสร้างเมล็ดพืชและเซลล์สืบพันธุ์ซึ่งแตกต่างจากพืชกลุ่มอื่น ๆ จะลดลงภายในรังไข่หรือเมล็ดเรณู

การสลับรุ่น

จากนี้จึงเป็นที่เข้าใจกันว่าพืชทุกชนิดที่มีเมล็ดมีการสลับกันหลายชั่วอายุคนไฟโตไฟติกหนึ่งและสปอโรไฟต์อีกชนิดหนึ่ง แต่เซลล์สืบพันธุ์จะพัฒนาได้ก็ต่อเมื่อพืชถึงวัยเจริญพันธุ์หรือระยะสืบพันธุ์

สปอโรไฟต์เป็นเซลล์ที่มีโครงสร้างพิเศษที่สร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศเมียและเพศชาย microsporangia ผลิตเมล็ดเรณู (ตัวผู้) และ megasporangia ผลิต megaspores หรือ ovules (ตัวเมีย)

ในบางกรณีพบทั้ง megasporangium และ microsporangium ในบุคคลหรือโครงสร้างที่แตกต่างกัน (Gymnosperms) แต่โดยทั่วไปในพืชส่วนใหญ่ทั้งสองอยู่ในโครงสร้างเดียวกันที่เรียกว่าดอกไม้ (Angiosperms)

ดอกไม้

ดอกไม้เป็นโครงสร้างเฉพาะสำหรับการสืบพันธุ์และเกิดขึ้นจากลำต้นเป็น "ส่วนขยาย" ของร่างกายของพืช

megasporangium ที่มีอยู่ในดอกไม้มี "ภาชนะ" (รังไข่) ที่ทำหน้าที่ในการรับละอองเรณูซึ่งผลิตโดย microsporangium (จากดอกไม้ชนิดเดียวกันหรือจากดอกไม้ที่แตกต่างกัน)

รังไข่ภายในรังไข่มีสารอาหารที่จำเป็นทั้งหมดเพื่อสนับสนุนการพัฒนาของตัวอ่อนเมล็ดพันธุ์และผลไม้ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นหลังจากการผสมเกสรและการปฏิสนธิของรังไข่โดยเม็ดละอองเรณู

เมล็ดที่ผลิตได้จึงสามารถแพร่กระจายได้ด้วยวิธีการที่แตกต่างกันและเมื่องอกแล้วจะสร้างสปอโรไฟต์ใหม่ที่สามารถทำซ้ำวงจรชีวิตได้

ตัวอย่างสายพันธุ์สเปิร์มโตไฟต์

Spermatophytes เป็นพืชที่มีความหลากหลายมากมีวงจรชีวิตรูปร่างขนาดและวิถีชีวิตที่แตกต่างกันมาก

สำหรับกลุ่มนี้เป็นพืชดอกทั้งหมดที่เรารู้จักพืชทั้งหมดที่เราใช้เป็นอาหารและต้นไม้ที่ยิ่งใหญ่และสง่างามซึ่งประกอบเป็นป่าและป่าที่รองรับชีวิตของสัตว์

- แอปเปิ้ลตามปกติของฤดูใบไม้ร่วงในหลายประเทศตามฤดูกาลเป็นของสายพันธุ์Malus domesticaซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของแผนก Magnoliophyta และลำดับของ Rosales

- Pinus mugoเป็นไม้สนพุ่มชนิดหนึ่งที่เติบโตในเทือกเขาแอลป์และมีการสกัดสารประกอบบางชนิดที่มีคุณสมบัติในการขับเสมหะสารต่อต้านอนุมูลอิสระและสารฆ่าเชื้อ

- ขนมปังว่าคนกินในชีวิตประจำวันทำด้วยแป้งที่ผลิตจากเมล็ดของข้าวสาลีสายพันธุ์ของพืชชั้นสูงที่อยู่ในสกุล Triticum และที่เรียกว่าTriticum aestivum

วิวัฒนาการของสเปิร์มโตไฟต์

วิวัฒนาการของเมล็ดพืชมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับวิวัฒนาการของโครงสร้าง 2 อย่างคือเมล็ดพืชและเมล็ดเรณู

- วิวัฒนาการของเมล็ดพืช

วิวัฒนาการของเมล็ดพืชเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นในหลายขั้นตอน แต่ไม่ทราบลำดับที่แน่นอนของเมล็ดเหล่านี้และอาจเกิดขึ้นเมื่อเกิดขึ้นสองอย่างขึ้นไปในเวลาเดียวกัน ต่อไป "ขั้นตอน" ของวิวัฒนาการของเมล็ดพืชจะถูกนำเสนอตามที่ผู้เขียนบางคนเสนอ:

1-Heterosporia

คำนี้หมายถึงการก่อตัวของสปอร์ haploid สองชนิด (โดยมีโครโมโซมครึ่งหนึ่งของพืชที่ให้กำเนิด) ภายใน sporangia สองชนิดที่แตกต่างกัน

- Megaspores: จำนวนมากและน้อยผลิตโดยไมโอซิสในโครงสร้างที่เรียกว่า megasporangium เมกาสปอร์แต่ละตัวพัฒนาขึ้นภายในเซลล์สืบพันธุ์เพศเมียซึ่งพบอาร์คีโกเนีย

- Microspores: ผลิตภัณฑ์ meiotic ของ microsporangium ไมโครสปอร์เกิดจากเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ซึ่งพบแอนเทอริเดียน

ถือเป็นหนึ่งใน“ ขั้นตอน” ที่สำคัญในระหว่างการวิวัฒนาการของสเปิร์มโตไฟต์เนื่องจากสภาพของบรรพบุรุษประกอบด้วยโฮโมสปอเรียมนั่นคือการสร้างสปอร์เพียงชนิดเดียว (สปอร์เท่ากัน)

2- เอนโดสปอเรีย

นอกเหนือจากการก่อตัวของสปอร์สองชนิดที่แตกต่างกันแล้วสปอร์มาโตไฟต์ยังพัฒนาสภาพอื่นที่เรียกว่าเอนโดสปอเรียซึ่งประกอบด้วยการพัฒนาเซลล์สืบพันธุ์เพศเมียที่สมบูรณ์ภายในผนังเดิมของสปอร์

สภาพของบรรพบุรุษเรียกว่า "เอ็กโซสปอเรีย" และเกี่ยวข้องกับการงอกของสปอร์และการเจริญเติบโตในฐานะเซลล์สืบพันธุ์ภายนอก

3- ลดจำนวนเมกะสปอร์

พืชเมล็ดมีลักษณะการผลิตเมกะสปอร์เดียวซึ่งเป็นลักษณะที่คิดว่ามีการพัฒนาในสองลักษณะ

ในขั้นต้นพวกเขาต้องได้รับความสามารถในการลดจำนวนเซลล์ไมโอซิสภายใน megasporangium ให้เหลือเพียงเซลล์เดียว สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าแต่ละเซลล์เหล่านี้เรียกว่าเซลล์แม่ megasporocyte หรือ megaspore

หลังจากไมโอซิส megasporocyte เดี่ยวจะเพิ่มขึ้นเป็น 4 megaspores haploid เมกาสปอร์สามตัวนี้ "แท้ง" เหลือ megaspore ที่ใช้งานได้เพียงตัวเดียวซึ่งมีขนาดเพิ่มขึ้นซึ่งสัมพันธ์กับการเพิ่มขนาดและทรัพยากรทางโภชนาการใน megasporangium

4- การเก็บรักษา megaspore

หนึ่งในเงื่อนไขหรือลักษณะบรรพบุรุษของสเปิร์มโตไฟต์คือ megaspore ถูกปล่อยออกมาจาก megasporangium ซึ่งเป็นสิ่งที่เปลี่ยนแปลงในกลุ่มนี้เนื่องจากในพืชเหล่านี้ megaspore ที่ผลิตครั้งเดียวจะถูกเก็บไว้ใน megasporangium

"การได้มา" ซึ่งวิวัฒนาการใหม่นี้มาพร้อมกับการลดความหนาของผนังเซลล์เมกาสปอร์

5- วิวัฒนาการของจำนวนเต็ม

ผู้เขียนหลายคนคิดว่านี่เป็นหนึ่งในเหตุการณ์สุดท้ายที่เกิดขึ้นระหว่างวิวัฒนาการของเมล็ดพืช มันคือ "การปิด" ของ megasporangium โดยเนื้อเยื่อพิเศษที่เรียกว่า integument ซึ่งล้อมรอบเกือบทั้งหมดพร้อมกับการแสดงออกของปลายส่วนปลาย

จำนวนเต็มเติบโตจากฐานของ megasporangium ซึ่งสามารถเรียกได้ว่าเป็น nucela ในหลาย ๆ ตำรา

บันทึกฟอสซิลแสดงให้เห็นว่าจำนวนเต็มวิวัฒนาการครั้งแรกเป็นสองแฉกที่แยกจากกันอย่างไรก็ตามเมล็ดพืชทั้งหมดที่มีอยู่ในปัจจุบันมีจำนวนเต็มซึ่งประกอบด้วยการปกคลุมอย่างต่อเนื่องโดยรอบ nucela ยกเว้น micropyle ซึ่งเป็นส่วนที่รุนแรง ปลาย.

micropyle เป็นที่ตั้งของละอองเรณูหรือท่อละอองเรณูในระหว่างการปฏิสนธิของ megaspore ดังนั้นจึงมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในกระบวนการนี้

- วิวัฒนาการของละอองเรณู

วิวัฒนาการของเมล็ดพืชมาพร้อมกับวิวัฒนาการของเมล็ดเรณูโดยตรง แต่เมล็ดเรณูคืออะไร?

ละอองเรณูเป็นเซลล์สืบพันธุ์เอนโดสปอริกเพศผู้ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะ เอนโดสปอเรียมในโครงสร้างเหล่านี้มีวิวัฒนาการในลักษณะเดียวกับที่เกิดขึ้นในเมล็ดเนื่องจากเกี่ยวข้องกับการพัฒนาเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ภายในผนังของสปอร์

พวกมันยังไม่บรรลุนิติภาวะเพราะเมื่อปล่อยออกมาพวกมันยังไม่แตกต่างอย่างเต็มที่

ซึ่งแตกต่างจากพืชประเภทอื่น ๆ และตามที่กล่าวไว้ข้างต้นละอองเรณูจะแตกต่างจากเมกาสปอร์มาก เหล่านี้เป็นเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ขนาดเล็กมากซึ่งประกอบด้วยเซลล์ไม่กี่เซลล์

เมื่อปล่อยออกมาจากไมโครสปอรังเกียมจะต้องลำเลียงละอองเรณูไปยังไมโครไพล์ของรังไข่เพื่อให้เกิดการปฏิสนธิ ลักษณะบรรพบุรุษของการผสมเกสรคือสัตว์ชนิดหนึ่ง (การผสมเกสรโดยลม)

เมื่อสัมผัสกับไข่แล้วเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้จะพัฒนาให้สมบูรณ์โดยหารด้วยไมโทซิสและแยกความแตกต่าง จากนี้ท่อละอองเรณูนอกร่างกายจะเติบโตขึ้น (นอกสปอร์) ซึ่งทำหน้าที่เป็นอวัยวะสำหรับดูดซึมสารอาหารรอบ ๆ เนื้อเยื่อสปอโรไฟต์

หลอดละอองเรณู

เมล็ดพืชทั้งหมดที่มีอยู่ในปัจจุบันมีเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ที่สามารถสร้างหลอดละอองเรณูได้ไม่นานหลังจากสัมผัสกับเนื้อเยื่อของ megaspore (nucela) การก่อตัวของหลอดละอองเรณูเรียกว่า syphonogamy

นอกเหนือจากการทำหน้าที่เป็นอวัยวะในการดูดซึมอาหารแล้วท่อเรณูยังทำหน้าที่ในการส่งเซลล์อสุจิไปยัง "ไข่" ของไข่

อ้างอิง

Merriam-Webster (ND) Spermatophyte. ในพจนานุกรม Merriam-Webster.com สืบค้นเมื่อ 7 เมษายน 2020 จาก merriam-webster.com
Nabors, MW (2004). ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับพฤกษศาสตร์ (เลขที่ 580 N117i) เพียร์สัน
Simpson, MG (2019). ระบบพืช ข่าววิชาการ.
Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, SE (2005) ชีววิทยาของพืช. Macmillan
Westoby, M. , & Rice, B. (1982). วิวัฒนาการของเมล็ดพืชและความสมบูรณ์ของเนื้อเยื่อพืช วิวัฒนาการ, 36 (4), 713-724.

SPERMATOPHYTES หรือ PHANEROGAMS: ลักษณะการจำแนกวิวัฒนาการ - ชีววิทยา - 2025