TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM CHỨNG MINH XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA GIỚI THỰC VẬT LÀ THỂ GIAO TỬ NGÀY CÀNG TIÊU GIẢM VÀ THỂ BÀO TỬ NGÀY CÀNG PHÁT TRIỂN HV: NGUYỄN THỊ DIỄM HẰNG SN: 15/09/1990 Lớp: Cao học Sinh k21 Môn học: Hệ thống học thực vật Gv: PGS.TS. LÊ NGỌC CÔNG MỞ ĐẦU Trước đây người ta cho rằng Thực vật bậc cao tiến hóa từ những Tảo có xen kẽ thế hệ rõ ràng. Đó là Tảo lục, Tảo nâu và Tảo đỏ. Nhưng nhóm tảo này có nguồn gốc của thực vật ở cạn đầu tiên thì hiện nay cũng chưa có đầy đủ tài liệu chứng minh rõ ràng. Cho đến gần cuối thế kỉ XX nhiều tác giả cho rằng Tảo lục là tổ tiên của Thực vật. Họ đưa ra những chứng cứ như: Tảo lục có vách tế bào bằng xenluloz, có diệp lục a,b, chất dự trữ là tinh bột, đều là đặc điểm của tất cả Thực vật. Quá trình phân bào của Tảo hoàn toàn giống Thực vật. Chu trình sống của Thực vật và của chi Ulva trong ngành Tảo lục đều có xen kẻ thế hệ. Giao tử đực nhiều roi là đặc điểm của nhiều Tảo lục cũng gặp ở nhiều Thực vật. Mặt khác trong vài thập niên trở lại đây, các nhà thực vật học loài người Mĩ nhận thấy rằng Tảo vòng gần gũi vói Thực vật hơn cả. Bằng phương pháp so sánh cấu trúc siêu hiển vi, sinh hoá học và thông tin di truyền của tế bào, các nhà nghiên cứu đã tìm ra sự giống nhau giữa Tảo vòng và Thực vật: Giống nhau về chất màu: cả hai đều có diệp lục và β caroten. Giống nhau về sinh hóa: vách tế bào đều bằn xenlulôz. Giống nhau về cơ chế của quá trình phân bào. Giống nhau về cấu trúc siêu hiển vi của tinh trùng. Giống nhau về quan hệ di truyền: Cấu trúc phân tử của bất cứ gen nào trong nhân va các rARN của Tảo vòng đều thể hiện sự gần gũi với Thực vật bậc cao. Tuy nhiên cần phải hiểu rằng: Tảo vòng hiện tại không phải là tổ tiên của Thực vật vì chúng không có xen kẽ thế hệ. Nhiều giả thiết cho rằng Tảo vòng và Thực vật có chung nguồn gốc từ một dạng Tảo vòng cổ xưa có tên là Coleochacter: Túi noãn của tảo này không phóng noãn cầu với nước để thụ tinh, mà noãn cầu nằm lại trong túi noãn chờ tinh trùng đến thụ tinh. Sau thụ tinh, hợp tử phát triển trong túi noãn thành thể đa bào lưỡng bội (đó chính là thể bào tử (2n)). Sau đó mới phân cha giảm nhiễm hình thnhà bào tử. Túi noãn chín, bào tử dược phóng thích ra ngoài phát triển thành tản mới đơn bội. Như vậy là ở loài Tảo vòng cổ xưa này có xen kẽ thế hệ, nhưng thể bào tử không sống độc lập mà phát triển ngay trong túi noãn (kí sinh trên đó), sau đó mới hình thành bào tử. Tính chất này hoàn toàn giống với Thực vật ở cạn đầu tiên (ngành Rêu). Từ đó, khi chuyển lên đời sống ở cạn, các tổ tiên của Thực vật bậc cao do phụ thuộc vào điều kiện môi trường khác nhau mà phát triển ra 2 dòng tiến hóa đơn bội và lưỡng bội khác nhau: - Dũng th nht tin húa theo hng hng th giao t chim u th so vi th bo t, cho ra Ngnh Rờu, ngnh ny tin húa t c th dng tn n dng thõn lỏ. - Dũng th hai, theo hng th bo t chim u th, hỡnh thnh nờn tt c cỏc ngnh Thc vt bc cao khỏc v tin húa xa hn hng th nht, ti nhng dng cú t chc cao nht nh Ht trn, Ht kớn to thnh Gii thc vt phong phỳ v a dng ngy nay. Quyết thực vật đã có cấu tạo phức tạp dần: có thân, rễ, lá thật. Lá phát triển theo hai hớng lá to (từ kiểu lá trần của Rhynia trong Quyết trần) cho ra Dơng xỉ, và hớng lá nhỏ (từ kiểu lá hình vẩy của Asteroxylon ở Quyết trần) cho ra Cỏ tháp bút. Cả Rêu và Quyết thực vật đều sinh sản bằng bào tử và sự thụ tinh vẫn còn cần có n- ớc mới thực hiện đợc. Khi trên trái đất khí hậu còn nóng và rất ẩm thì Quyết thực vật phát triển mạnh, tạo thành các rừng cây gỗ lớn. Nhng về sau khí hậu trở nên khô và lạnh hơn, Quyết bắt đầu bị chết hàng loạt. Một số khác sống sót đã phát triển cho ra những Hạt trần đầu tiên. So với Quyết thực vật, Hạt trần tiến hoá hơn: chúng đã sinh sản bằng hạt, mặc dầu hạt còn nằm trên lá noãn cha khép kín (cha đ- ợc bảo vệ trong quả). CHƯƠNG 1. NGÀNH RÊU - BRYOPHYTA 1.1. Đặc điểm chung Khác với các ngành thực vật có bào tử khác, trong chu trình phát triển thể giao tử (cây rêu thật) chiếm ưu thế, có khả năng sống độc lập và phân hóa thành thân, lá và rẫ giả. Thể bào tử hoàn toàn sống nhờ trên thể giao tử và chỉ làm chức năng sinh sản. Hệ dẫn chưa có hay chỉ là rất sơ khai, các mô khác cũng rất sơ khai. Rêu có 3 cách sinh sản: sinh dưỡng, vô tính và hữu tính: + Sinh sản sinh dưỡng bằng chén truyền thể: chén truyền thể là 1 nhóm tế bào hình trái xoan hay hình tròn, được hình thành ở trên thân, lá hoặc rễ giả. Khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ rơi xuống , nảy mầm cho ra nguyên ty, từ đó phát triển thành cây rêu trưởng thành. + Sinh sản vô tính bằng bào tử: bào tử là tế bào có 2 lớp màng, nội chất có nhân, chất nguyên sinh, diệp lục; khi rơi vào điều kiện môi trường thuận lợi, bào tử nảy mầm cho ra nguyên ty rồi phát triển thành cây rêu. + Sinh sản hữu tính bằng noãn giao: chu trình sống của cây rêu gồm 2 giai đoạn (thể giao tử - đơn bội và thể bào tử - lưỡng bội) xen kẽ nhau rõ ràng. Trên thể giao tử của cây rêu bình thường sinh ra túi tinh và túi noãn. Túi tinh hình thành các tinh trùng có 2 roi, túi noãn sinh ra noãn cầu hình chai ở đáy. Nhờ nước các tinh trùng bơi đến túi noãn và kết hợp với noãn cầu tạo thành hợp tử 2n. Hợp tử phát triển thành phôi, phôi nảy mầm cho ra thể bào tử. Thể bào tử gồm 1 cuống có chân cắm vào thể giao tử để lấy thức ăn, trên đỉnh mang túi bào tử phình to, bên trong chứ nhiều bào tử. Trước khi hình thành bào tử có sự phân bào giảm nhiễm để hình thành bào tử đơn bội (n). Bào tử chín rơi xuống đất, gặp môi trường ẩm nảymầm cho ra một số phân nhánh gọi là nguyên ty. Từ nguyên ty sẽ nảy mầm mọc thành cây rêu con. Như vậy, giai đoạn lưỡng bội - thể giao tử (2n) chỉ chiếm một thời gian rất ngắn và hoàn toàn sống bám trên thể giao tử - giai đoạn đơn bội (1n). Chu trình sống của cây rêu: 1.2. Nguồn gốc và tiến hóa Hiện nay, nhiều tác giả cho rằng Rêu xuất phát từ Dương xỉ trần nguyên thủy và phát triển theo hướng tăng vai trò của thể giao tử và giảm thể bào tử. Từ tổ tiên của nó phát triển và phân hóa từ dạng tản thành dạng cây, cùng với sự phức tạp hóa của cơ quan sinh sản. 1.3. Phân loại Theo thống kê, ngảnh Rêu có khoảng 22.000 loài (Việt Nam có khoảng 800 loài) phân bố rộng rãi trên trái đất bao gồm 3 lớp: - Lớp Rêu sừng – Anthoceropsida - Lớp Rêu tản – Marchantiopsida - Lớp Rêu thật – Bryopsida 1.4. Vai trò của Rêu Rêu có vai trò quan trọng trong việc tạo nên thảm thực vật như: đài nguyên ở Bắc cực hay trong các quần thể thực vật trên đá Rêu thường chiếm ưu thế. Rêu có vai trò trong việc hình thành các mỏ than bùn, là nguồn nguyên liệu quan trọng ở nhiều nước. Ngoài ra, Rêu còn được sử dụng làm vật liệu băng bó vết thương thay cho bông do nó có độ hút nước. CHƯƠNG 2. NGÀNH DƯƠNG XỈ -POLYPODIOPHYTA 2.1. Đặc điểm chung Thể bào tử chiếm ưu thế là những cây thường gặp. Phần lớn là cây bụi và cây thảo, một số là cây gỗ và dây leo. Rễ thật và lá lớn, nguyên hay xẻ thùy hoặc lông chim hoặc lá kép. Hệ thống dẫn rất đa dạng từ trụ nguyên đến trụ ống và trụ mạng. Gỗ gồm quản bào vòng, xoắn, lưới và điểm. Thể giao tử là dạng tản, hình tim, có rễ giả, có diệp lục. Các túi tinh nằm ở gần gốc và các túi noãn nằm ở đỉnh, phía mặt dưới của nguyên tản. Chu trình sống gồm 2 giai đoạn xen kẽ nhau. Cơ quan sinh sản là túi bào tử. Oử dạng nguyên thủy các túi bào tử tập trung ở đỉnh cành, còn đại đa số ở mặt dưới của lá. Các túi bào tử được tập hợp thành các ổ túi bào tử. Các ổ túi bào tử thường có áo bao bọc, ở dạng nguyên thủy là túi ổ trần. Túi bào tử thường có dạng hình trứng, có cuống, có một vòng cơ để mở túi, ở dạng nguyên thủy thì không có vòng cơ. Bào tử được hình thành trong túi nhờ quá trình phân chia giảm nhiễm tạo thành các bào tử đơn bội (n), Các đại diện thấp, bào tử thường giống nhau, còn các đại diện tiến bộ bào tử khác nhau. Khi chín bào tử rơi xuống đất nảy mầm cho ra nguyên tản. Trên nguyên tản, hình thành túi tinh và túi noãn. Tinh trùng hình xoắn, có nhiều roi, gặp nước bơi đến kết hợp với noãn cầu trong túi noãn, tạo thành hợp tử (2n). Hợp tử phát triển thành phôi, phôi nảy mầm cho ra cây Dương xỉ con. 2.2. Nguồn gốc và tiến hóa Theo các tài liệu hiện nay coi Dương xỉ cuất phát từ Dương xỉ trần, qua các dạng tiền Dương xỉ, chúng chưa có sự khác nhau giữa thân và lá, túi bào tử to nằm ở đỉnh cành, bào tử nhiều và giống nhau. Xu hướng tiến hóa từ dạng gỗ nhỏ, tiến hóa theo 2 hướng: - Thân gỗ lớn - Thân thảo rồi đến bì sinh và thủy sinh, sự phân cành từ phân đôi đến không phân cành, mạch từ trụ nguyên đến trụ mạng. Từ chưa có lá đến có lá vửa rồi lá lớn. Túi bào tử ở đỉnh đến mặt dưới lá, từ đơn độc đến họp thành ổ túi, từ chưa có áo đến có áo, từ vỏ túi dày đến vỏ túi mỏng, từ không có vòng cơ đến có vòng cơ, từ bào tử giống nhau đến khác nhau. Túi tinh lớn, nhiều tinh trùng đến túi tinh bé ít tinh trùng. 2.3. Phân loại Ngành Dương xỉ là một ngành lớn, đa dạng có khoảng 300 chi, 10.700 loài, một số đã hóa thạch. Ngành Dương xỉ được chia thành các lớp sau: - Lớp Dương xỉ nước - Lớp Dương xỉ phân nhánh (Cladoxylopsida) : đã hóa thạch - Lớp Tiền hợp Dương xỉ (Zygoteridophosida) : đã hóa thạch - Lớp Lưỡi rắn (Ophioglossopsida) - Lớp Tòa sen (Marattiopsida) - Lớp Dương xỉ (Polypodiopsida) CHƯƠNG 3. NGÀNH HẠT TRẦN – NGÀNH THÔNG – PINOPHYTA 3.1. Đặc điểm chung Ngành Thông gồm những thực vật bậc cao có cơ thể phân hóa thành rễ, thân, lá, có mạch dẫn nhựa. Là nhóm thực vật có hạt đầu tiên, hạt nằm trần trên lá bào tử lớn (lá noãn) nên gọi là hạt trần. Ưu thế của hạt là có thể tồn tại trong một thời gian dài để duy trì nòi giống, đó là bước nhảy vọt trong quá trình tiến hóa của thực vật. Hạt xuất phát từ noãn. Noãn cũng là dấu hiệu mới bao gồm phôi tâm ở giữa và vỏ noãn được bao bọc ngoài. Sau khi thụ tinh vỏ noãn phát triển thành vỏ hạt. Qúa trình thụ tinh khác với ngành trước đó là hoàn toàn trong noãn nhờ vậy mà hiệu quả lớn hơn rất nhiều. Thể bào tử chiếm ưu thế, có thân rễ lá. Thân có sự dày lên thứ cấp nhờ sự xuất hiện của tầng phát sinh nhưng khác với thực vật hạt kín ở chỗ là gỗ đồng nhất hơn và đơn giản hơn, chưa có mạch điển hình (trừ ngành Dây Gắm) và mô mềm ít. Quản bào là thành phần chủ yếu nhưng chưa có sợi gỗ. Thể giao tử tiêu giảm, sống trên thể bào tử (tính từ khi hình thành hạt phấn và noãn cho đến khi thụ tinh). Nguyên tản đực chỉ có hai tế bào, nguyên tản cái đa bào. Thụ tinh không phụ thuộc vào môi trường nước mà nhờ ống phấn mang các tinh tử tới noãn. Sự xuất hiện ống phấn là một nhân tố mới liên quan đến việc thụ tinh tách khỏi môi trường nước. Cây gỗ to hay nhỏ, không có thân cỏ. Thân thường rất phân nhánh (Pinus), nhưng có thể gặp thân cột tân cùng bằng một bó lá trông giống như các cây thuộc họ Dừa (cycas). Cây hạt trần sống ở vùng ôn đới lạnh hoặc vùng núi, là những thực vật thích khí hậu khô. Lá thường không rụng theo mùa. Kiểu lá biến thiên: lá to, kép hình lông chim hơi giống lá họ Dừa (Cycas), lá xòe với gân hình quạt (Ginkgo), lá hình kim 1 gân, đính ở tận cùng nhánh (Pinus), lá hình vảy bao bọc cành (Thuya). Hoa trần, đơn tính, có thể cùng gốc hay khác gốc. Hoa đực là những vảy mang túi phấ, các vảy họp l ại thành nón đực, có thể xem vảy đực tương đương với nhị. Hoa cái đôi khi là noãn trần, đôi khi là những vảy mang noãn, các vảy họp lại thành nón cái. Vảy cái tương đương với lá noãn của ngành Hạt kín nhưng khác ở chỗ không khép lại hoàn toàn để tạo bầu bao bọc noãn, không có đầu nhụy. Noãn thẳng và chỉ có một lớp vỏ, có thể hoàn toàn trần hoặc noãn đính trên những vảy và các vảy cái sẽ khép lại để che chở noãn sau thụ tinh. Sự thụ tinh theo hai kiểu: giao tử đực có lông bơi lội trong buồng phấn để đến túi noãn hoặc giao tử đực không có lông được dẫn đến túi noãn nhờ một ống dẫn phấn. Qủa không có thật vì quả thật do sự phát triển của bầu tạo ra. Hạt có một phôi duy nhất (chỉ có một phôi phát triển), mô dự trữ là tiền nội nhũ (khác nội nhũ do thụ tinh kép tạo ra), số lá mầm thay đổi nhưng thường từ 2 trở lên. Chùy đực mang nhiều tiểu bào tử diệp, mỗi tiểu bào tử diệp mang hai tiểu bào tử nang (túi phấn), bên trong túi phấn có chứa nhiều mẫu bào, mỗi mẫu bào gián phân cho ra bốn tiểu bào tử đơn bội. Mỗi tiểu bào tử phát triển thành một hạt phấn hay một giao tử thực vật đực có 4 tế bào có vách phồng lên thành túi khí. Khi túi phấn mở ra, chúng phóng thích hạt phấn. Hạt phấn được đưa đến noãn nhờ gió, đó là quá trình thụ phấn: Hạt phấn đến chùy qua kẻ giữa các vảy, đến mặt trên vảy và dính vào các giọt chất nhày do noãn tiết ra. Khi giọt nhày khô là hạt phấn đã vào đến noãn tâm của noãn. [...]... cho cây Sự đa dạng của Thực vật hạt kín cho thấy đây là nhóm thực vật tiến hóa gần đây nhất Không có dấu vết của thực vật hạt kín trước Phấn kỷ Nguồn gốc của chúng vẫn còn được tiếp tục nghiên cứu 4.2 Chu kỳ đời sống của Thực vật hạt kín Bào tử thực vật rất đa dạng, thân gỗ, thân cỏ Cơ quan sinh sản là hoa + Sự phát triển của noãn: sinh ra đại bào tử và giao tử thực vật cái Bên trong bầu noãn của nhụy... tinh: noãn phát triển thành hạt, bầu phát triển thành quả, hạt nằm trong quả gọi là hạt kín Sự xuất hiện của hoa và quả của thực vật hạt kín là đặc điểm tiến hoá, thích nghi cao độ, giúp hạt kín bảo vệ và phát tán nòi giống tốt hơn Thực vật hạt kín những cây thành công nhất trên đất liền Chúng gồm những thực vật thủy sinh, thân cỏ, thân bụi, dây leo và những cây gỗ Thích nghi được với các mùa của vùng... dương Sự giống nhau giữa thực vật chúng (flora) của miền đông Brazil và miền tây Phi Châu cho thấy rằng những lục địa này trước đây đã tiếp giáp nhau Do lục địa bị tách rời ra thực vật chúng cùng nguồn gốc bị tiếp tục tiến hóa độc lập nhau dẫn đến sự khác biệt của những thực vật chúng trên các lục địa khác nhau Cuối Phấn kỷ, hầu hết những họ thực vật hiện tại đều tìm gặp trong hóa thạch, có lẻ thực vật. .. tiến hóa mà thành Sự đa dạng và thích nghi cao độ của những Thực vật hạt kín giúp chúng chiếm ngự môi trường mới và trở thành thực vật ưu thế trên trái đất, với các kiểu di truyền hết sức đa dạng Sự đa dạng về kiểu gen trong một quần thể được tăng cường chủ yếu là do sự thụ tinh chéo Ở Thực vật hạt kín, có nhiều hình thức tiến hóa giúp thực vật gia tăng sự thụ phấn chéo và ngăn trở sự tự thụ phấn Các... lên đến thực vật Hạt kín xuất hiện một bộ phận mới là “nhụy” nằm trong cơ quan sinh sản chung là hoa Có sự xuất hiện phôi Phôi là một giai đoạn nghỉ trong quá trình phát triển của cơ thể, được bảo vệ và nuôi dưỡng bởi thức ăn lấy từ cơ thể mẹ Đây là một đặc điểm tiến hóa hơn hẳn thực vật bậc thấp, đảm bảo cho nòi giống phát triển tốt hơn → Thực vật bậc cao ngày càng chiếm ưu thế trong giới Thực vật Chính... Châu, Israel và lục địa Châu Âu Sự phân bố địa lý của những hóa thạch chứng tỏ rằng thực vật hạt kín có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới và lan dần ra các vùng cực Thời gian đầu của sự tiến hóa của Thực vật hạt kín trùng với thời gian tách vùng đất nguyên thủy thành các lục địa (thuyết trôi dạt lục địa) Ủng hộ mạnh mẽ cho thuyết này là sự phân bố của những họ thực vật ở những lục địa khác nhau... phôi phát triển, dây treo giử cho phôi ở trong chất dinh dưỡng của phôi nhũ Khi phôi trưởng thành gồm có một trục hạ diệp với rễ ở tận cùng, một trục thượng diệp với đỉnh ngọn thân; ở giữa là một hay hai tử diệp Hai lớp bì phân hóa thành vỏ hột bao bọc phôi Noãn trở thành hột, cùng lúc đó bầu noãn phát triển thành quả 4.3 Nguồn gốc và sự tiến hóa của Thực vật hạt kín + Nguồn gốc của Thực vật hạt kín: Sự. .. apparatus) có lẻ có vai trò trong sự thụ tinh + Sự thụ tinh đôi và sự phát triển của phôi: Một tinh trùng phối hợp với trứng tạo ra hợp tử (2n), một tinh trùng phối hợp với hai nhân cực của tế bào trung tâm tạo ra nhân tam bội Quá trình này được gọi là sự thụ tinh đôi Nhân tam bội phân chia tạo ra một mô mới là phôi nhũ, cung cấp chất dinh dưỡng cho phôi phát triển Hợp tử phát triển thành phôi, ban đầu là... hóa của Thực vật hạt kín vẫn là điều hấp dẫn các nhà thực vật nghiên cứu, không những vì chúng mới xuất hiện gần đây và đa dạng hóa rất nhanh mà còn vì sự hiểu biết về tổ tiên của chúng còn quá ít Hóa thạch đầu tiên của thực vật hạt kín tìm thấy vào Phấn kỷ Những hóa thạch này gồm hạt phấn, lá và gỗ với mạch gỗ được tìm thấy ở vùng đồng bằng ven biển Ðại Tây Dương của New Jersey và vùng lân cận của. .. giao tử thực vật cái) + Sự phát triển của hạt phấn: sinh ra tiểu bào tử và giao tử thực vật đực Bao phấn có bốn thùy, trong mỗi thùy là một tiểu bào tử nang có chứa một số mẫu bào được bao quanh bởi lớp dưỡng tầng (tapetum) Mẫu bào giảm phân tạo ra bốn tiểu bào tử Mỗi tiểu bào tử gián phân tạo ra một giao tử thực vật đực hai tế bào hay một tế bào với hai nhân được gọi là hạt phấn Hạt phấn phát tán . bầu noãn phát triển thành quả. 4.3. Nguồn gốc và sự tiến hóa của Thực vật hạt kín + Nguồn gốc của Thực vật hạt kín: Sự tiến hóa của Thực vật hạt kín vẫn là điều hấp dẫn các nhà thực vật nghiên. hóa hơn hẳn thực vật bậc thấp, đảm bảo cho nòi giống phát triển tốt hơn. → Thực vật bậc cao ngày càng chiếm ưu thế trong giới Thực vật. Chính vì vậy, xu hướng phát triển của giới thực vật là thể. tinh cao hơn. Sau khi thụ tinh: noãn phát triển thành hạt, bầu phát triển thành quả, hạt nằm trong quả gọi là hạt kín. Sự xuất hiện của hoa và quả của thực vật hạt kín là đặc điểm tiến hoá, thích