การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศของพืชดอก

       สิ่งมีชีวิตต้องการสารอาหารเพื่อการดำรงชีวิต เมื่อสิ่งมีชีวิตเจริญเติบโตเต็มที่ก็จะสืบพันธุ์ เพื่อการดำรงเผ่าพันธุ์ของตนเองไว้ พืชก็เช่นเดียวกันการสืบพันธุ์ของพืชมีทั้งการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศและไม่อาศัยเพศ

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศของพืชดอกจะต้องมีการรวมกันของเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้กับเซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย ซึ่งเกิดขึ้นในดอก ดังนั้นดอกจึงเป็นอวัยวะสืบพันธุ์ของพืชดอก

กระบวนการทั้งหมดที่เกิดขึ้นในดอก มีดังนี้

1. การแบ่งนิวเคลียสแบบไมโอซิสเพื่อสร้างสปอร์

2. สปอร์เจริญเป็นแกมีโทไฟต์

3. แกมีโทไฟต์แบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์

4. มีการปฏิสนธิของเซลล์สืบพันธุ์

5. มีการแปรผันทางพันธุกรรม ทำให้ลูกที่ได้สามารถปรับตัวเข้ากับสิ่งแวดล้อมได้ดี

ส่วนประกอบของดอก

1. กลีบเลี้ยง (Sepal) เป็นกลีบรองดอก มักมีสีเขียว โดยมีลักษณะเป็นวงเรียกว่า Calyx

2. กลีบดอก (Petal) โคนกลีบดอกมักมีต่อมผลิตน้ำหวาน หรือน้ำต้อย เรียกวงของกลีบดอกว่า Corolla กลีบดอกมักมีสารสีทำให้มีสีสัน คือ

- Anthocyanin สีน้ำเงิน ม่วง ละลายใน Sap Vacuole

- Anthoxanthin มีสีขาว ละลายใน Sap Vacuole

- Carotenoid มีสีเหลือง แสด ส้ม แดง ละลายในChromoplast

3. เกสรตัวผู้ (Stamen) มีก้านชูเกสรตัวผู้ (Filament) ที่ยอดมีถุงเรณู 4 ถุง บรรจุละอองเรณู (Pollen grain) ซึ่งเป็น Male Gametophyte ดอกที่มีวิวัฒนาการสูงมักมีจำนวนเกสรตัวผู้น้อย ดอกไม้โบราณมักมีจำนวนมาก

4. เกสรตัวเมีย (Carpel) มีก้านชูเกสรตัวเมีย (Style) และยอดเกสรตัวเมีย (Stigma) มีน้ำเหนียวๆ เกสรตัวเมียแบ่งเป็น Ovary ภายในมี Ovule 1 อันหรือมากกว่า ภายใน Ovule จะมีถุงเอมบริโอ ซึ่งเป็น Female Gametophyte

1. ดอกสมบูรณ์เพศ (Perfect Flower) เป็นดอกที่มีทั้งเกสรตัวผู้และเกสรตัวเมียในดอกเดียวกัน เช่น ดอกพู่ระหง ดอกชบา

2. ดอกไม่สมบูรณ์เพศ (Imperfect Flower) เป็นดอกที่มีเกสรตัวผู้หรือเกสรตัวเมียเพียงอย่างเดียว หรืออยู่ต่างดอกกัน ดอกที่ไม่สมบูรณ์เพศที่มีดอกตัวผู้และดอกตัวเมียอยู่ในต้นเดียวกัน (Monoecious Plant) ได้แก่ ดอกฟักทอง ดอกละหุ่ง

3.จำแนกชนิดของดอกโดยพิจารณาจากตำแหน่งของรังไข่

1. รังไข่ที่อยู่เหนือฐานรองดอก (Superior Ovary) เป็นรังไข่ที่อยู่เหนือจุดติดของเกสรตัวผู้

2. รังไข่ที่มีฐานรองดอกหุ้มเอาไว้หมด (Inferior Ovary) เป็นรังไข่ที่อยู่ต่ำกว่าจุดติดของเกสรตัวผู้ หรือรังไข่อยู่ต่ำกว่าส่วนอื่นของดอก

3. รังไข่ที่มีจุดติดของรังไข่และเกสรตัวผู้ บนฐานรองดอกก้ำกึ่งกัน (Semi-Inferior Ovary) มีส่วนของกลีบเลี้ยง กลีบดอก และเกสรตัวผู้ติดกับฐานรองดอกบริเวณข้าง ๆ โดยรอบรังไข่ และฐานรองดอกเว้าลงไปและมีขอบโค้งขึ้นเป็นรูปถ้วยอยู่รอบ ๆ รังไข่

การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ของพืชมีดอก

1. การสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ หรือการสร้างละอองเรณู (Microsporogenesis)

การสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ของพืชดอกจะเกิดขึ้นภายในอับเรณู (Anther) ซึ่งประกอบด้วยอับละอองเรณู (Pollen Sac) อยู่ 4 อัน ภายในอับละอองเรณูจะมีเซลล์อยู่เป็นกลุ่ม ๆ แต่ละเซลล์เรียกว่า ไมโครสปอร์มาเทอร์เซลล์ (Microspore Mother Cell) ต่อมาภายในไมโครสปอร์แต่ละเซลล์จะมีการแบ่งนิวเคลียสแบบไมโทซิสทำให้ได้ นิวเคลียส 2 อัน คือ เจเนอเรทีฟนิวเคลียส (Generative Nucleus) และ ทิวบ์นิวเคลียส (Tube nucleus)

2. การสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย หรือ การสร้างไข่ (Megasporogenesis)

การสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศเมียในพืชดอกเกิดขึ้นภายในรังไข่ (Ovary) โดยที่ภายในรังไข่อาจมีหนึ่งออวุล (Ovule) หรือหลายออวุล ภายในออวุลมีหลายเซลล์ แต่จะมีเซลล์หนึ่งที่มีขนาดใหญ่ เรียกว่า เมกะสปอร์มาเทอร์เซลล์ (Megaspore Mother Cell) เมกะสปอร์มีการขยายขนาดและแบ่งนิวเคลียสแบบไมโทซิส 3 ครั้งด้วยกัน ทำให้เซลล์นี้มี 8 นิวเคลียส ซึ่งจะแบ่งเป็น 2 กลุ่ม ๆ ละ 4 นิวเคลียส โดยกลุ่มหนึ่งจะอยู่ทางด้าน ไมโครไพล์ (Micropyle) อีกกลุ่มหนึ่งจะอยู่ทางด้านตรงข้ามไมโครไพล์ ดังนั้นเมกะสปอร์ในระยะนี้มีนิวเคลียสเป็น 3 กลุ่มอยู่ในบริเวณต่าง ๆ ดังนี้

1. กลุ่มที่อยู่ตรงข้ามไมโครไพล์ (Micropyle) มีนิวเคลียส 3 เซลล์เรียกว่า แอนติโพแดล (Antipodals)

2. กลุ่มบริเวณตรงกลางมีนิวเคลียส 2 เซลล์ เรียกว่าโพลาร์นิวเคลียส (Polarnucleus orPolar Nuclei)

3. กลุ่มทางด้านไมโครไพล์มีนิวเคลียส 3 เซลล์ ซึ่งมีนิวเคลียสอันตรงกลางจะมีขนาดใหญ่กว่าอันอื่นเป็นเซลล์ไข่ (Egg Cell) อีก 2 เซลล์ที่ขนาบข้างเรียกว่า ซินเนอร์จิด (Synergids)

การถ่ายละอองเรณู การปฏิสนธิ และวัฏจักรชีวิตของพืช

1. การถ่ายละอองเรณูของพืชดอก (Pollination)

การถ่ายละอองเรณู หมายถึง ปรากฏการณ์ที่ละอองเรณูปลิวมาตกบนยอดเกสรตัวเมียของดอกชนิดเดียวกัน การถ่ายละอองเรณูเกิดขึ้นเมื่อละอองเรณูเจริญเต็มที่ อับเรณูจะแตกออกทำให้ละอองเรณูกระจายออกไป โดยอาศัยลม น้ำ โดยเฉพาะ แมลงมีความสำคัญมากในการถ่ายละอองเรณูของพืชดอก และบนยอดเกสรตัวเมีย (Stigma) ของพืชดอกจะมีน้ำเหนียวๆ ที่มีน้ำตาลเป็นส่วนประกอบ ซึ่งช่วยในการดักละอองเรณู

การถ่ายละอองเรณู มี 2 แบบ คือ

1. การถ่ายละอองเรณูในดอกเดียวกัน หรือคนละดอกในต้นเดียวกัน (Self Pollination) การถ่ายละอองเรณูแบบนี้จะทำให้รุ่นลูกมีสมบัติทางกรรมพันธุ์เหมือนเดิม ถ้าเป็นพันธุ์ดีก็จะถ่ายทอดลักษณะพันธุ์ดีไปเรื่อย ๆ

2. การถ่ายละอองเรณูคนละดอกของต้นไม้คนละต้นในพืชนิดเดียวกัน (Cross Pollination)เป็นการถ่ายละอองเรณูแบบข้ามดอก หรือต่างต้นกัน ก็จะทำให้พืชมีลักษณะต่าง ๆ หลากหลายและอาจจะได้พืชพันธุ์ใหม่ ๆ ขึ้นมาได้

2. การปฏิสนธิของพืชดอก (Fertilization)

       การปฏิสนธิ หมายถึง กระบวนการที่สเปิร์มนิวเคลียสอันหนึ่งเข้าไปผสมกับนิวเคลียสของเซลล์ไข่ และสเปิร์มนิวเคลียสอีกอันหนึ่งเข้าผสมกับเซลล์โพลาร์นิวเคลียส เรียกการปฏิสนธิ ลักษณะนี้ว่า การปฏิสนธิซ้อน (Double Fertilization)

จะเห็นได้ว่าการปฏิสนธิของพืชดอกเกิดขึ้น 2 ครั้ง ระหว่างเซลล์ไข่กับสเปิร์มนิวเคลียสและระหว่างสเปิร์มนิวเคลียสอันหนึ่งกับโพลาร์นิวเคลียส เรียกว่า การปฏิสนธิซ้อน (Double Fertilization) หลังจากการปฏิสนธิแล้วออวุลแต่ละอันก็จะเจริญเปลี่ยนแปลงไปเป็นเมล็ด (Seed) เนื้อเยื่อเอนโดสเปิร์มจะกลายเป็นเนื้อเยื่อสะสมอาหาร

3. วัฎจักรชีวิตของพืช

         ในวัฏจักรชีวิตของสิ่งมีชีวิตพบว่า ส่วนใหญ่จะพบอยู่ในช่วงที่ประกอบด้วยเซลล์ร่างกายที่เป็นเซลล์ดิพลอยด์ (2n) เซลล์สืบพันธุ์ที่เป็นเซลล์แฮพลอยด์ (n) แต่ในสิ่งมีชีวิตบางชนิด เช่น พืชดอก มอส สาหร่ายบางชนิด

วัฏจักรชีวิตแบบสลับของพืชดอก

วัฏจักรชีวิตของพืชดอกในช่วงที่เห็นเป็นต้นพืชอยู่ทั่วๆ ไป มีโครงสร้างประกอบด้วย เซลล์แบบดิพลอยด์ (2n) ช่วงนี้จะเป็นช่วงดิพลอยด์หรือเรียกว่า สปอโรไฟต์ (Sporophyte) จากการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ของพืชดอกจะได้แกมีโทไฟต์เพศเมีย (Female Gametophyte) คือ ถุงเอ็มบริโอ ซึ่งภายในมี 8 นิวเคลียส และแกมีโทไฟต์เพศผู้ (Male Gametophyte) คือ ละอองเรณูซึ่งอยู่ในมี 3 นิวเคลียส นิวเคลียสเหล่านี้มีโครโมโซมเป็นแฮพลอยด์ (n) มีขนาดเล็ก เมื่อไข่และสเปิร์มนิวเคลียสปฏิสนธิกันได้ไซโกต (Zygote) ซึ่งมีจำนวนโครโมโซมเป็นดิพลอยด์ ไซโกตก็จะเจริญเป็นเอ็มบริโอ (Embryo) และต้นอ่อนต่อไป

วัฏจักรชีวิตแบบสลับของเฟิร์น (Fern)

ต้นเฟิร์นที่เราพบอยู่ทั่วไปเป็นช่วงระยะสปอโรไฟต์มีจำนวนโครโมโซมเป็น 2n เมื่อเจริญเต็มที่แล้วเฟิร์นจะสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ เมื่ออับสปอร์เจริญเต็มที่อับสปอร์จะแตกและปล่อยสปอร์ (Spore) ที่มีจำนวนโครโมโซมเป็น n สปอร์ จะถูกพัดพาไปตกลงบนพื้นดิน ถ้าพื้นดินอยู่ในสภาพที่เหมาะสมก็จะเจริญต่อไป โดยการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเจริญไปเป็นช่วงที่เป็นแกมีโทไฟต์ เมื่อแกมีโทไฟต์เจริญเต็มที่แล้วจะมีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์จากอวัยวะสืบพันธุ์ คือสร้างไข่ (Ovum) จากอาร์คีโกเนียม และสร้างสเปิร์ม (Sperm) จาก แอนเทอริเดียม

การเกิดผลและเมล็ด

1. การเกิดของผล

หลังจากการปฏิสนธิแล้ว ออวุลแต่ละอันก็จะเจริญเปลี่ยนแปลงไปเป็นเมล็ด (Seed) ซึ่งมีสารอาหารผสมอยู่ด้วย และรังไข่ก็จะเจริญไปเป็นผล (Fruit) เพื่อห่อหุ้มเมล็ดไว้ภายในและช่วยในการกระจายพันธุ์ ผลพืชบางชนิดอาจมีส่วนอื่นๆ ของดอก เช่น กลีบเลี้ยงติดมาด้วย ได้แก่ ผลฝรั่ง ทับทิม มังคุด สับปะรด แอปเปิล หรือส่วนของฐานรองดอกหุ้มรังไข่แบบ อินฟีเรียร์เจริญมาด้วย ได้แก่ ผลชมพู่ ทับทิม มะเขือ และแอปเปิล ดังนั้นความหมายของผลที่สมบูรณ์คือ รังไข่ที่สุกแล้วอาจมีส่วนอื่นของดอกหรือฐานรองดอกเจริญตามมาด้วย ยังมีผลบางชนิด ซึ่งเจริญมาโดยไม่มีการผสมเกสรเรียกแบบนี้ว่า ผลเทียม หรือผลแบบ พาร์ทีโนคาฟิก (Parthonocarpic) และเรียกวิธีการเกิดผลแบบนี้ว่า พาร์ทีโนคาฟี (Parthenocarpy) ซึ่งอาจเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติหรือเกิดจากการกระตุ้นโดยการใช้ฮอร์โมนพวกออกซิน จิเบอเรลลีน ฉีดพ่นทำให้รังไข่เจริญเป็นผลได้ และผลที่ได้โดยวิธีการกระตุ้นด้วยฮอร์โมนนี้จะไม่มีเมล็ด คำว่าผลในแง่ของพฤกษศาสตร์ นอกจากจะหมายถึงผลไม้ที่รับประทานได้แล้ว เช่น องุ่น ส้ม มะม่วง ทุเรียน ลำไย เงาะ แอปเปิล ชมพู่ แล้วยังรวมไปถึงผลที่เรียกว่าผักต่างๆ เช่น ถั่ว มะเขือ แตงกวา กระเจี๊ยบ และผลที่เรียกว่าเมล็ดด้วย เข่น ข้าว ข้าวโพด และธัญพืชทั้งหลายด้วย

2. โครงสร้างของผล

เมื่อรังไข่เจริญไปเป็นผล ส่วนของผนังรังไข่จะเจริญไปเป็นเนื้อผล หรือเจริญไปเป็นเปลือกของผลในผลไม้บางชนิด และเรียกผนังรังไข่ที่เจริญเปลี่ยนแปลงไปแล้วว่า เพอริคาร์ป (Pericarp) ซึ่งประกอบด้วยเนื้อเยื่อ 3 ชั้น ด้วยกัน และแต่ละชั้นจะเจริญไปเป็นส่วนต่าง ๆ ของผล

1. เอพิคาร์ป (Epicarp or Exocarp) เป็นเนื้อเยื่อชั้นนอกที่เจริญไปเป็นเปลือกชั้นนอกสุด ส่วนมากมักเรียบ เหนียว และเป็นมัน เช่น มะม่วง มะปราง

2. มีโซคาร์ป (Mesocarp) เป็นเนื้อเยื่อชั้นกลางของเปลือก ชั้นนี้อาจจะบางหรือเป็นเนื้อเยื่อหนานุ่มกลายเป็นเนื้อผลก็ได้ เช่น มะม่วง พุทรา

3. เอนโดคาร์ป (Endocarp) เป็นเนื้อเยื่อชั้นในสุดของเปลือก ชั้นนี้มีการเปลี่ยนแปลงได้ต่างๆ กันแล้ว แต่ชนิดของผลไม้ บางชนิดชั้นนี้จะเปลี่ยนแปลงเป็นเนื้อผลไม้ เช่น แตงโม แตงกวา เป็นต้น

เพอริคาร์ปของผลที่แยกได้ชัดเจนเป็น 3 ชั้น คือ มะม่วง มะปราง พุทรา มะพร้าว คือ เปลือกที่อยู่นอกสุดมีสีเขียวหรือสีเหลือง น้ำตาล คือ เอพิคาร์ปที่เป็นเนื้ออ่อนนุ่มที่กินได้ของมะม่วง มะปราง พุทรา และกาบมะพร้าวคือ ชั้นมีโซคาร์ป ส่วนเอนโดคาร์ปคือ ส่วนแข็งๆ ที่หุ้มเมล็ดไว้คือ กะลามะพร้าวเปลือกหุ้มเมล็ดมะม่วง มะปราง พุทรา ผลบางชนิดของส่วนเอพิคาร์ปและมีโซคาร์ป หรือมีโซคาร์ปและเอนโดคาร์ปเชื่อมติดกันจนแยกออกจากกันยากมาก เช่น มะละกอ มะเขือเทศ ฟัก ผลบางชนิดเพอริคาร์ปเชื่อมกันจนไม่สามารถแยกได้ว่าส่วนใดเป็นเอพิคาร์ป มีโซคาร์ป หรือเอนโดคาร์ป เช่น ข้าวโพด ถั่วเหลือง ถั่วเขียว ในข้าว ส่วนของเพอริคาร์ป คือ แลบ รำข้าวคือ เยื่อหุ้มเมล็ด ข้าวสารที่รับประทานคือ เอนโดสเปิร์ม จมูกข้าวคือ เอมบริโอ ดังนั้นเมล็ดข้าวคือผลข้าวนั่นเอง ข้าวโพด ข้าวสาลี ก็คือผลเช่นเดียวกับข้าว ดังนั้นข้าวโพด 1 ฝักจึงประกอบไปด้วยผลจำนวนมากมาย

ชนิดของผล

จากการศึกษาโครงสร้างของดอกและรังไข่พบว่า พืชดอกแต่ละชนิดมีลักษณะโครงสร้างของดอก จำนวนและตำแหน่งของรังไข่แตกต่างกันออกไป ถ้าหากจำแนกผลตามกระบวนการเกิดผลเป็นเกณฑ์ ผลจำแนกโดยอาศัยหลักเกณฑ์ต่าง ๆ ดังนี้

1. ลักษณะของดอกที่เจริญไปเป็นผล

2. จำนวนรังไข่ที่เจริญไปเป็นผล

3. จำนวนตาร์เพลในแต่ละรังไข่ว่ามีเท่าใด

4. ลักษณะของเพอริคาร์ปว่านุ่มหรือแข็ง

5. เพอริคาร์ปเมื่อแก่ตัวแตกตัวหรือไม่และแตกอย่างไร

6. มีกลีบเลี้ยง กลีบดอกและฐานรองดอกติดมากับผลหรือไม่

จากหลักเกณฑ์ต่าง ๆ ทำให้แบ่งผลออกเป็น 3 ชนิด คือ

1. ผลเดี่ยว (Simple Fruit) คือผลที่เกิดมาจากรังไข่อันเดียวในดอกเดียวกัน ดอกอาจเป็นดอกเดี่ยวหรือดอกช่อก็ได้ โดยลักษณะของดอกเดี่ยวที่จะกลายเป็นผลเดี่ยวนั้น จะ ต้องเป็นดอก 1 ดอก และมีรังไข่ 1 อัน เช่น ผลส้ม มะเขือ ฟักทอง

2. ผลกลุ่ม (Aggregate Fruit) คือ ผลที่เกิดจากรังไข่หลายรังไข่หรือกลุ่มของรังไข่ ในดอกเดียวกันของดอกเดี่ยว รังไข่แต่ละอันก็จะกลายเป็นผลย่อยหนึ่งผล เช่น ผลน้อยหน่า สตรอเบอร์รี่ เป็นต้น

3. ผลรวม (Multiple Fruit) คือผลที่เกิดจากรังไข่ ของดอกแต่ละดอกของ ดอกช่อซึ่งเชื่อมรวมกันแน่น รังไข่เหล่านี้จะกลายเป็นผลย่อย ๆ เชื่อมรวมกันแน่นจนคล้ายเป็นผลเดี่ยวโดยลักษณะของดอกที่จะกลายเป็นผลรวมนั้น จะเป็นดอกช่อที่มีรังไข่ของดอกย่อย แต่ละดอกมาเชื่อมรวมกัน ได้แก่ ผลสับปะรด ขนุน สาเก ยอ หม่อน มะเดื่อ เป็นต้น