Õietolmutoru: mis see on ja kuidas see seemneid viljastab
Õietolmutoru selgitus: kuidas õietolm kasvab toruks, kannab seemnerakke ja tagab kahekordse viljastumise ning seemnete ja endospermi tekke.
Õietolmutoru on toru, mille kaudu õietolmu spermad jõuavad munarakku ja viljastavad taime, et moodustada seemneid. Õietolmutoru on õitetaimedel (eriti angiospermides) hädavajalik struktuur, mis võimaldab spermirakkude suunatud ja kaitstud liikumist stigmast munarakkude suunas.
Kuidas õietolmutoru moodustub ja kasvab
Enamiku seemnetaimede õietolmutoru toimib läbipääsuteena. See transpordib seemnerakud õietolmuterast, stigmast (õitsvate taimede puhul) seemnerakkude kaudu seemnerakkudesse, mis asuvad õietolmu põhjaosas. Kui õietolm maandub stigmale, idaneb õietolm ning eraldunud vegetatiivne rakk hakkab kiiresti tipust kasvavat toru moodustama. Toru kasvab läbi stigma ja stiili, suunates oma tippu munaraku poole, selleks et viia spermid sihtmärgini.
Raku ja molekulaarne mehhanism
Õietolmuteras on tavaliselt vegetatiivne (torurakk) ja reproduktiivsed rakud (generatiivne rakk või juba eristunud kaks seemnerakku). Toru sees liigub toru tuum (tube nucleus) ning üks või kaks spermarakku — need ei ole isemoodi ujuvad, vaid kaasatakse toru siseselt. Angiospermidel idaneb õietolmuterast õietolmutoru ja kasvab kogu pikkuses läbi stigma, stiili, munaraku ja munarakkude, et jõuda munarakkudeni. Maisil võib see üksik rakk kasvada pikemaks kui 12 tolli, et läbida kogu õietolmu pikkus.
Torupikenduse tippsuunaline (tipukasv) kasv sõltub tugevalt aktiini skeemist, kaltsiumigradientidest ja pidevast sekretoorsetest vesiikulitest, mis toimetavad uusi rakuseina komponente (näiteks pektinid) toru tipule. Samal ajal moodustuvad toru kehasse nn callose‑plaadid (kõõluselaadsed struktuurid), mis eraldavad vanematest toruosadest ja hoiavad juhtsüsteemi korras.
Kahekordne viljastumine — mis toimub toru lõpus
Kui toru ots jõuab munarakkude juurde, lõhkeb see ja vabastab kaks seemnerakku, mis viib kahekordse viljastumiseni. Üks spermatosoid ühendub munarakkudega, et tekitada uue taime embrüo, samas kui teine spermatosoid ühendub keskse rakuga (polaarsed tuumad), et tekitada seemne endosperm. Endospermi sisaldab rohkesti tärklist, valke ja õlisid ning on peamine inimtoiduks (nt nisu, oder, rukis, rukis, kaer, mais).
Juhendamine ja spetsiifilisus
Munarakule suunamine ei ole juhuslik: sugukuded (nt synergidrakud õieviljas) eritavad kemotroopseid signaale (näiteks spetsiaalseid peptiide nagu LURE‑tüüpi molekulid), mis tõmbavad õietolmutoru tippu. Tippus tekkiv kaltsiumilainetus ja paiknevad signaalid aitavad säilitada kasvu suunatust ja kiirust. Samuti võivad taime bioloogilised mehhanismid — näiteks isenditevaheline sobimatus või keemiline eesmärgi eristamine — peatada või soodustada toru kasvu, mis on oluline taksonoomiliste barjääride ja liigisisese ristamise puhul.
Erinevused teiste taimrühmadega
Nagu sõnajalgadel, teistel alusmaa taimedel ja paljudel vetikatel, on ka mõnedel võimsussamblastel lipitsalised spermad, mis ujuvad läbi vesise vedeliku, et viljastada munarakud. Need rühmad ei vaja õietolmutoru tüüpi spetsialiseeritud transportstruktuuri, sest spermarakkudel on tihti viburitaoline liikumisvõime ja vedelikkeskkond, mis lubab neil ise liikuda. Seemnetaimedel (spermatophyta), eriti angiospermides, on aga õietolmutoru keerukam ja efektiivsem lahendus kuivakeskkonnas viljastamiseks.
Kuidas seda uuritakse ja miks see on oluline
Õietolmutoru kasv ja viljastamine on taimeteaduses aktiivne uurimisvaldkond: seda jälgitakse mikroskoopia abil, kasutades fluoresentsvärve, in vitro õietolmu idandamiskatseid ning molekulaarbioloogilisi meetodeid (geenmutandid, signaalmolekulide analüüs). Praktikas on õietolmutoru õigesti toimimine tähtis põllumajanduses — tolmeldamine, seemne‑ ja viljade tootlikkus ning hübriidsortide aretus sõltuvad toru ja sigimisprotsessi usaldusväärsusest. Samuti mängivad õietolmutoru ja sugukudede interaktsioonid rolli isetekkelise sobimatuse ja viljakuse probleemide mõistmisel.
Kokkuvõte
Õietolmutoru on spetsiifiline ja väga efektiivne mehhanism seemnetaimede paljunemises: see kannab spermrakud sihikindlalt ja kaitstult stigmast munarakkudeni, võimaldades kahekordset viljastumist ning tagades seemne ja järgneva taime tekke. Toru kasv, sihitus ja õigeaegne vabanemine on tulemuseks keerukatest raku‑ ja molekulaarsetest protsessidest, mis on olulised nii looduses kui ka põllumajanduses.
Õietolmuteradest kasvavad õietolmutorud (mikroskoobi all vaadatuna).
Skeem, millel on kujutatud küpsete lillede peamised osad.
Küsimused ja vastused
K: Mis on õietolmtoru?
A: Õietolmutoru on läbipääsutee, mis transpordib seemnetaimede seemnerakkudest seemnepunga põhjas asuvatesse munarakkudesse.
K: Kuidas toimub viljastamine angiospermaatsetel taimedel?
V: Angiospermidel idaneb õietolmutoru õietolmuterast ja kasvab läbi stigma, stiili, munaraku ja munarakkude, et jõuda munarakkude juurde. Kui ta jõuab muna juurde, lõhkeb ja vabastab kaks seemnerakku, mis viib kahekordse viljastumiseni. Üks spermatosoid ühendub munarakkudega, et tekitada embrüo, samas kui teine spermatosoid ühendub keskse rakuga (polaarsed tuumad), et tekitada endospermi.
K: Millist tüüpi organismidel on lipitsalised spermatosoidid?
V: Lipulaadsed spermad esinevad sõnajalgadel, muudel alusmaataimedel, paljudel vetikatel ja mõnedel võimsasjalgsetel.
K: Kuidas viljastavad flagellatiivsed spermad munarakke?
V: Lipulaadsed spermad ujuvad läbi vesise vedeliku, et viljastada munarakke.
K: Mis on endospermi?
V: Endosperm tekib siis, kui üks kahest vabanenud spermast ühineb polaarsete tuumadega kahekordse viljastamise käigus. See sisaldab tärklist, valke ja õlisid ning on peamine inimtoiduks, näiteks nisu, odra, rukki, kaera või maisi allikas.
K: Kui kaua võib üks rakk maisitaimes kasvada?
V: Maisitaimede puhul võib üks rakk kasvada pikemaks kui 12 tolli, et läbida pistikupea pikkust.
Otsige