Cykl rozwojowy rośliny okrytonasiennej (okrytozalążkowej) obejmuje cztery główne etapy: stadium zarodkowe, stadium wegetatywne, stadium generatywne oraz starzenie się i obumieranie.

Stadium zarodkowe to pierwszy etap cyklu rozwojowego rośliny, obejmujący okres od zapłodnienia do wykształcenia w pełni dojrzałego nasiona. Podczas zapłodnienia haploidalnahaploidalnośćhaploidalna komórka jajowa łączy się z haploidalną komórką plemnikową, w wyniku czego powstaje diploidalnadiploidalnośćdiploidalna zygota. Z zygoty na drodze licznych podziałów mitotycznych powstaje wielokomórkowy zarodek roślinny, mający zawiązki organów wegetatywnychorgany wegetatywneorganów wegetatywnych. Równocześnie wraz z rozwojem zarodka formowane są pozostałe elementy nasionanasiononasiona: tkanka odżywcza i łupina nasienna. Tkanka odżywcza najczęściej ma postać wielokomórkowego, triploidalnego bielma wtórnego, zwanego również bielmem. W niedojrzałych nasionach bielmo wtórne pełni funkcję odżywczą, dostarczając substancji pokarmowych rozwijającemu się zarodkowi. W dojrzałych nasionach większości roślin pełni ono funkcję zapasową, magazynując substancje pokarmowe wykorzystywane w czasie kiełkowania. Dojrzałe nasiona są organami mocno odwodnionymi, w których zahamowane zostają procesy metaboliczne. W takim stadium nasiona przechodzą w stan spoczynku.

RLPjeje46eKyj

Zdjęcie przedstawia nasiona lnu. Są brązowe, małe. Mają kształt łez. Są stosunkowo płaskie.

Więcej informacji na temat budowy nasion znajdziesz w e‑materiale pt.: Typy nasion roślin nasiennych.

Stadium wegetatywne to drugi etap cyklu rozwojowego rośliny, obejmujący okres od kiełkowania nasiona do powstania organizmu roślinnego mającego w pełni rozwinięte organy wegetatywne.

Proces kiełkowania składa się z: fazy imbibicji, fazy katabolicznej i fazy anabolicznej. W fazie imbibicji nasiono intensywnie pobiera wodę ze środowiska zewnętrznego. Pęczniejące nasiono zwiększa swoją masę i objętość.

Pobrana woda jest wykorzystywana w fazie katabolicznej, w której następuje hydrolizahydrolizahydroliza zmagazynowanych w nasieniu substancji zapasowych. Większość substancji zapasowych to związki złożone, takie jak: polisacharydy, proteiny i lipidy, które ulegają rozkładowi pod wpływem enzymów hydrolitycznych do związków prostszych: monosacharydów, aminokwasów oraz glicerolu i kwasów tłuszczowych. Podczas fazy katabolicznej kiełkujące nasiono intensywnie pobiera tlen, który wykorzystywany jest w procesach oddychania wewnątrzkomórkowegooddychanie wewnątrzkomórkoweoddychania wewnątrzkomórkowego. W ich przebiegu zużywana jest też większość powstałych w procesie hydrolizy monosacharydów, glicerolu i kwasów tłuszczowych, stanowiących źródło energii.

Energia wydzielana w czasie rozkładu większej części monosacharydów, glicerolu i kwasów tłuszczowych jest wykorzystywana w fazie anabolicznej. Z kolei aminokwasy powstające w czasie hydrolizy białek oraz pozostała część monosacharydów, glicerolu i kwasów tłuszczowych zużywane są w tej fazie do syntezy związków budulcowych. Przemiany zachodzące w nasionie prowadzą do zmniejszenia masy materiałów zapasowych, przy jednoczesnym zwiększeniu rozmiarów zarodka roślinnego.

Więcej informacji na temat czynników wpływających na kiełkowanie znajdziesz w e‑materiałach: Czynniki środowiskowe wpływające na kiełkowanie nasion i Czynniki endogenne wpływające na kiełkowanie nasion.

Pierwszym organem roślinnym pojawiającym się w czasie kiełkowania jest korzeń. Następnie rozwija się oś zarodka roślinnego, składająca się z hipokotyluhipokotylhipokotylu i epikotyluepikotylepikotylu. W zależności od sposobu wzrostu osi zarodka wyróżnia się kiełkowanie nadziemnekiełkowanie nadziemnekiełkowanie nadziemne (epigeiczne) i kiełkowanie podziemnekiełkowanie podziemnekiełkowanie podziemne (hipogeiczne).

W czasie kiełkowania organizm roślinny jest zależny od substancji pokarmowych zmagazynowanych w tkance odżywczej nasiona. Dostęp siewkisiewkasiewki do światła i wykształcenie pierwszych liści właściwych sprawia, że roślina staje się samożywna.

Rozwój organów wegetatywnych trwa od kilku dni do kilku tygodni – u roślin jednorocznych, do kilkunastu miesięcy – u roślin dwuletnich oraz do kilku lub kilkuset, a nawet kilku tysięcy lat – u roślin wieloletnich. Podczas powstawania i rozwoju organów wegetatywnych roślina wykazuje dużą aktywność metaboliczną i intensywny wzrost. W tym okresie roślina może się rozmnażać bezpłciowo, poprzez podział na mniejsze części lub oddzielenie się fragmentu ciała. Wiele gatunków roślin wytwarza także specjalne organy służące do rozmnażania wegetatywnego, takie jak: bulwy korzeniowe i pędowe, kłącza, cebule, rozłogi i rozmnóżki. Osobniki potomne powstałe na drodze rozmnażania bezpłciowego są pod względem genetycznym identyczne jak osobnik macierzysty, z którego powstały, dlatego wiernie odtwarzają jego cechy morfologiczne i fizjologiczne.

Rtws3s0dVL3Sx

Zdjęcie ukazuje rozmnóżki liściowe u żyworódki. Na krawędziach liścia znajdują się drobne listki. W dolnej części wystają cienkie, białe korzenie.

Stadium generatywne to trzeci etap cyklu rozwojowego rośliny, obejmujący okres od kwitnienia do wytworzenia dojrzałych nasion i owoców.

Po zakończeniu rozwoju wegetatywnego roślina uzyskuje dojrzałość, czyli stan gotowości do kwitnienia. Wytwarzanie kwiatówkwiatkwiatów jest procesem kontrolowanym przez czynniki wewnętrzne i zewnętrzne. Czynnikami wewnętrznymi są: wiek oraz wielkość rośliny. Oznacza to, że roślina zakwita dopiero po osiągnięciu odpowiedniego wieku oraz określonej wielkości, czyli: masy, wysokości, liczby węzłów i liczby liści. Wówczas organizm roślinny jest zdolny do wytworzenia induktorówinduktorinduktorów, których odpowiednie stężenie umożliwia rozpoczęcie kwitnienia, np. giberelingiberelinygiberelin. Natomiast najważniejszymi czynnikami zewnętrznymi są: temperatura oraz dobowe zmiany długości dnia i nocy. Czynniki te mogą zapoczątkować kwitnienie jedynie wtedy, gdy oddziałują na organizm roślinny przez określony czas.

Wernalizacja to indukcyjny wpływ niskiej temperatury na kwitnienie. U wielu gatunków roślin jednorocznych, dwuletnich i wieloletnich obniżenie temperatury do 0–10°C przez okres od kilkunastu do kilkudziesięciu dni przyspiesza zakwitanie, a u niektórych jest warunkiem niezbędnym do rozpoczęcia kwitnienia. Miejscem percepcji bodźca termicznego jest stożek wzrostu pędu.

Fotoperiodyzm to indukcyjny wpływ zmian długości dnia i nocy na kwitnienie.  Miejscem percepcji bodźca fotoperiodycznego są liście, zawierające niebieskozielony barwnik – fitochromfitochromfitochrom. Barwnik ten absorbuje światło o określonej długości fali, co jest czynnikiem aktywującym syntezę związku chemicznego będącego induktorem kwitnienia. Związek ten wraz z sokiem floemowymsok floemowysokiem floemowym jest transportowany do stożka wzrostu pędu, gdzie pobudza związywanie się pąków kwiatowych.

Pod względem reakcji na fotoperiod wyróżnia się trzy grupy roślin: rośliny neutralne, rośliny dnia krótkiego i rośliny dnia długiego. Rośliny neutralne (RN) nie są wrażliwe na długość okresów światła i ciemności i zakwitają po zadziałaniu innych czynników np. po osiągnięciu określonych rozmiarów.

W wyniku rozmnażania płciowego u roślin okrytonasiennych z kwiatów powstają owoceowocowoce, składające się z owocniowocniaowocni i nasion. Owocnia rozwija się najczęściej ze ściany zalążnizalążniazalążni słupkasłupeksłupka, a nasiona powstają z przekształconych zalążkówzalążekzalążków. U niektórych gatunków roślin w rozwoju owocu uczestniczą także inne elementy kwiatu, np. dno kwiatowe.

Powstawanie owocu rozpoczyna się w momencie zapyleniazapyleniezapylenia, gdy ziarno pyłkuziarno pyłkuziarno pyłku zostaje przeniesione na znamię słupka. Zarówno ziarno pyłku, jak i wyrastająca z niego łagiewka pyłkowałagiewka pyłkowałagiewka pyłkowa wydzielają związki chemiczne: fitohormonyfitohormonyfitohormony, enzymy i witaminy, które pobudzają i stymulują rozrost zalążni. Czynnikiem pobudzającym przekształcanie się zalążków w nasiona jest podwójne zapłodnieniepodwójne zapłodnieniepodwójne zapłodnienie. W rozwijającym się nasieniu wszystkie jego części: zarodek, bielmo wtórne i łupina nasienna są aktywne metabolicznie i wydzielają związki chemiczne pobudzające rozrost zalążni. Ściana zalążni najpierw pobudzana jest do licznych podziałów mitotycznych, a następnie nowo powstałe komórki zwiększają swoje rozmiary. Na kolejnym etapie owoce dojrzewają. W przypadku owoców suchych proces dojrzewania związany jest z wysychaniem i twardnieniem owocni, która stanowi ochronę mechaniczną dla nasion rozsiewanych przez wiatr lub wodę. W przypadku owoców mięsistych proces dojrzewania związany jest z powstawaniem soczystej i miękkiej owocni, która stanowi czynnik wabiący zwierzęta. W dojrzewającej mięsistej owocni następują różne procesy: rozkład polisacharydów do monosacharydów, rozkład chlorofilu oraz synteza karotenoidów i antocyjanów, a także synteza związków nadających aromat. Dodatkowo mięsiste owoce miękną, ponieważ następuje rozkład pektynpektynypektyn pomiędzy ścianami komórkowymi. Proces dojrzewania owoców jest regulowany przez fitohormony.

Więcej informacji na temat dojrzewania owoców znajdziesz w e‑materiale: Wpływ etylenu na dojrzewanie owoców.

R1TXv1fm4Vk43

Zdjęcie ukazuje kiść bananów. Owoce są żółte, podłużne, lekko zakrzywione. Kiść rośnie blisko łodygi bananowca.

Starzenie się i obumieranie to czwarty etap cyklu rozwojowego rośliny, obejmujący okres po wydaniu nasion i owoców.

Procesy starzenia się i obumierania fragmentu rośliny lub całego organizmu roślinnego są związane z postępującymi i nieodwracalnymi zmianami biochemicznymi i fizjologicznymi komórek roślinnych. Zmiany te obejmują:

• hydrolizę związków złożonych do związków prostszych;

• zwiększenie produkcji reaktywnych form tlenu, które uszkadzają struktury komórkowe;

• rozkład błon tylakoidów i cząsteczek chlorofilu, którym towarzyszy synteza innych barwników – karotenoidów i antocyjanów;

• rozkład ścian komórkowych na skutek enzymatycznego rozkładu celulozycelulozacelulozy i hemicelulozyhemicelulozyhemicelulozy.

U roślin jednorocznych procesy starzenia się i obumierania rozpoczynają się po wydaniu nasion i owoców. U roślin dwuletnich pod koniec pierwszego sezonu wegetacyjnego starzeją się i obumierają nadziemne części rośliny. Części podziemne zimują w postaci organów spichrzowych. W drugim sezonie wegetacyjnym po wydaniu nasion i owoców obumiera cała roślina. W przypadku roślin wieloletnich procesy starzenia się i obumierania nie są związane z zakończeniem fazy generatywnej, lecz z pojawieniem się niekorzystnych dla rozwoju warunków środowiskowych.

R1TgFZTWgHluM

Zdjęcie ukazuje agawę amerykańską. Ze środka rozety liściowej wyrasta po jednym wysokim pędzie zwieńczonym kwiatostanem składającym się z tysięcy, żółtawych, rurkowatych kwiatów. W tle jest teren porośnięty niską roślinnością i morze.

Słownik