Đề tài Các yếu tố và quá trình phát triển ở thực vật có hoa

1 MỞ ĐẦU Sinh học phát triển là một môn học trong sinh học, mới được hình thành và phát triển từ thập kỷ 70 của thế kỷ XX trở lại đây. Nhưng nó đã nhanh chóng trở thành một trong những vấn đề trung tâm của sinh học hiện đại. Bởi vì người ta cho rằng sau khi phát hiện mã di truyền thì bước tiếp theo là nghiên cứu sự thực hiện thông tin di truyền trong quá trình phát triển của cơ thể. Đó là mối quan hệ giữa gen và các thông tin điều khiển ở từng gian đoạn phát triển của cơ thể. Nghiên cứu sinh học phát triển có ý nghĩa vô cùng quan trọng về mặt lý luận và thực tiễn. Làm sáng tỏ các hiện tượng, cơ chế, mà mối tương quan giữa các quá trình để điều khiển sự phát triển của sinh vật phục vụ cho lợi ích của con người. Tiến hoá luận hiện đại giúp ta hiểu rõ phần lớn các hiện tượng và cơ chế điểu khiển quá trình phát triển cơ thể sinh vật theo yêu cầu lợi ích của con người ứng dụng trong y học, nông lâm thì lại chính là nhiệm vụ của sinh học phát triển. Từ thực tiễn đó tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “ Các yếu tố và quá trình phát triển ở thực vật có hoa”. 2 Phần 1: Cơ sở lý luận 1. Các khái niệm liên quan đến sinh học phát triển 1.1. Phát triển Phát triển là sự biến đổi, vận động đi lên, có tích chất cách mạng của vật chất. Phát triển là sự thay đổi đặc tính là trạng thái của vật chất trong quá trình vận động để đạt được một trạng thái cao hơn. Như vậy phát triển được hiểu như một dãy những biến đổi cấp tiến đưa vật chất trở nên ngày càng phức tạp hơn, hoàn thiện hơn. Khái niệm phát triển được hiểu ở nhiều lĩnh vực khác nhau: phát triển kinh tế, phát triển xã hội, phát triển lịch sử. - Phát triển chủng loại: dùng để chỉ sự ra đời từ một nguồn gốc chung, tổ tiên cùng ban đầu, sau đó xuất hiện các sinh vật có tổ chức có cấu trúc và hoạt động ngày càng cao hơn, phức tạp hơn, thích nghi với các điều kiện sống thay đổi. - Phát triển cá thể: là sự biến đổi về các đặc điểm cấu trúc hình thái và các hoạt động sinh lý, hành vi, tâm lý của một cá thể sinh vật từ lúc hợp tử được hình thành hay từ lúc tách rời khỏi cơ thể mẹ cho đến lúc chết. 1.2. Sinh trưởng Là sự tăng kích thước và khối lượng của sinh vật ở giai đoạn đang lớn. Trong hai chỉ tiêu này thì chỉ tiêu tăng kích thước phán ánh quá trình sinh trưởng một cách khách quan hơn vì nó ít phụ thuộc vào các yếu tố ngoại cảnh như dinh dưỡng hay bệnh lý. 1.3. Sinh sản Là quá trình tạo ra các cá thể mới thay thế các cá thể già và chết, duy trì sự phát triển liên tục qua các thế hệ, bảo đảm các yếu tố di truyền cho thế hệ sau, sự ổn định và phát triển của quần thể. Sinh sản là một trong những tính chất đặc trưng nhất, phức tạp nhất của sự sống. Trong quá trình tiến hoá một trong những yếu tố quan trọng hàng đầu đó là chọn lọc và thích nghi sinh sản. Trong đấu tranh sinh tồn, những cá thể 3 những quần thể chiến thắng là những quần thể những cá thể sinh sản tốt hơn, số lượng tăng nhanh hơn, chiếm ưu thế về số lượng và lãnh thổ. Hướng chọn lọc này đã dẫn đến kết quả là các đặc tính về cấu tạo hình thái, sinh lý, hành vi, tập tính đều thay đổi theo hướng phục vụ cho sinh sản. 1.4. Phát dục Là sự biến đổi về số lượng và chất lượng của cơ thể nói chung và cơ quan sinh dục nói riêng để đạt được khẳ năng và đủ điều kiện thực hiện quá trình sinh sản, là sự thành thục về tính của các giao tử, có khẳ năng thụ tinh. Phát dục là những biểu hiện bên ngoài và bên trong của cơ thể sinh vật như biến đổi về hình thái, các tuyến sinh dục, những đặc điểm sinh dục nguyên phát và thứ phát. Sự thành thục về sinh dục và phát dục chỉ xuất hiện khi sinh vật đã sinh trưởng và phát triển đến một giới hạn nhất định, một giai đoạn nhất định, cơ quan sinh dục của chúng mới có khả năng tạo ra những tế bào sinh dục đảm bảo thụ tinh có kết quả. Như vậy phát dục liên quan đến sinh trưởng và phát triển, sinh sản. 2. Cơ sở của sự phát triển cá thể Sự phát triển của cơ thể có cơ sở phân tử là các hoạt động của gen và quá trình sao chép ADN, tổng hợp protein, từ đó tạo ra sự phân hoá tế bào ở các mức độ khác nhau. Cơ sở tế bào của phát triển cá thể là sự phân bào. Cơ sở phân tử của sự phát triển cá thể được thể hiện qua sự phân hoá và tác động của gen. Cơ sở di truyền của sự phân hoá là nguyên phân, nhờ nguyên phân các vật chất di truyền được phân chia cho các tế bào con. Do vậy, các tế bào của các mô khác nhau được phân hoá có kiểu gen giống nhau. Việc nghiên cứu hoạt tính phân hoá của các gen và xác định các khâu trung gian trong chuỗi gen- tính trạng là vấn đề chủ yếu trong việc nghiên cứu cơ sở di truyền của sự phát triển cá thể. 3. Cở sở tế bào của sự phát triển cá thể Tế bào được xem là đơn vị cấu trúc và chức năng của sự sống. Phát triển là một trong những đặc trưng của cơ thể dựa trên cơ sở của những đơn vị sống. Do đó cơ sở của sự phát triển ở mức độ tế bào chính là hoạt động phân chia tế bào. 4 Chu kỳ tế bào là thời gian tồn tại của tế bào từ lúc được tạo thành do kết quả của sự phân chia của tế bào mẹ cho đến lần phân chia của chính nó. Các loại tế bào khác nhau, giai đoạn sinh trưởng và phát triển khác nhau thường có chu kì khác nhau. 3.1. Phân bào nguyên phân Đó là hoạt động phân chia nhân và tế bào chất nhưng không làm thay đổi bộ nhiễm sắc thể ban đầu. Bản thân nguyên phân kéo dài trong 4 kỳ, được xác định theo các chỉ tiêu tế bào học. - Kỳ trước: màng nhân tiêu biến, các sợi nhiễm sắc xoắn chặt và hình thành các nhiễm sắc thể kép riêng biệt, mỗi NST gồm 2 NST đơn đính nhau ở tâm động. Thoi vô sắc được hình thành từ các vi ống và protein liên kết. - Kỳ giữa: mỗi NST kép tập trung thành một hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi vô sắc, mỗi NST đính với một sợi tơ vô sắc. - Kỳ sau: các NST kép tách nhau ra ở tâm động thành 2 nhiễm sắc thể đơn, mỗi NST đơn trượt về một cực của tế bào trên thoi vô sắc. - Kỳ cuối: nhân mới bắt đầu hình thành ở hai cực của tế bào, các NST ruỗi ra, thoi vô sắc biến mất. Quá trình phân chia tế bào chất, thường được tiến hành theo tiến trình của kỳ cuối để tạo nên 2 tế bào con tách rời nhau hoàn toàn. Ngau sau khi kết thúc nguyên phân. Sự phân bào ở tế bào động vật và thực vật diễn ra khác nhau. Tế bào động vật thực hiện sự phân chia tế bào chất theo cách gọi là phân cắt. Tế bào thực vật sự tách hai tế bào con được thực hiện theo cách như sau: trước tiên, các túi màng đơn được tách ra từ thể gôngi mang nguyên liệu tạo vách tế bào được tập hợp tại phần giữa (mặt phẳng xích đạo) của tế bào mẹ. Tiếp đó các túi này dính liền nhau tạo nên các đĩa có màng bao quanh, gọi là bản tế bào (bản giữa). Bản tế bào này lớn lên tích luỹ ngày càng nhiều nguyên liệu xây dựng vách tế bào rồi liên kết với vách tế bào mẹ, cuối cùng bản tế bào liên kêt với màng sinh chất hình thành vách tế bào sơ cấp ngăn cách 2 tế bào con. 3.2. Phân bào giảm phân 5 Giảm phân là quá trình giảm số lượng NST lưỡng bội (2n) thành đơn bội (n). giống với nguyên phân giảm phân cũng trải qua chính các kỳ cùng tên: kỳ trung gian, kỳ trước, kỳ giữa, kỳ sau, kỳ cuối. Khác với nguyên phân, giảm phân trải qua 2 lần phân bào gọi là giảm phân I, giảm phân II liên tiếp, trong đó hoạt động của NST của giảm phân II cơ bản giống trong nguyên phân Kết quả từ một tế bào mẹ tạo ra 4 tế bào con. 4. Sinh trưởng của tế bào Sinh trưởng của tế bào gồm 2 pha: + Pha phân chia + Pha kéo dài, pha giãn 4.1. Pha phân chia Khác với động vật sự phân chia tế bào thực vật chỉ sảy ở tế bào mô phân sinh. Trong pha phân chia, tế bào bắt đầu sự tồn tại từ thời điểm xuất hiện do sự phân chia của tế bào mẹ. Sau đó, tế bào lớn lên đạt được kích thước của tế bào thì phân chia. Mô phân sinh đỉnh nằm ở chồi ngọn, chồi bên, đầu rễ. Các tế bào sinh trưởng trong mô phân sinh đỉnh phân chia làm tăng số lượng tế bào đó là sinh trưởng sơ cấp. Mô phân sinh lóng nằm ở đốt cây hoà thảo, Cau , Dừa, Tre... Sinh trưởng của các tế bào ở mô phân sinh lóng làm cho đốt dài ra, cây vươn cao lá dài ra... Mô phân sinh tiền tượng tầng nằm giữa libe và bó mạch. Hoạt động của mô phân sinh này làm cho cây tăng trưởng về đường kích thân, cành, rễ... đó là sinh trưởng thứ cấp. Sự phân chia tế bào bắt đầu từ khi nhân bắt đầu phân chia (sự phân chia nhân) là sự kiện quan trọng nhất, liên quan đến sự tái tổ chức, cấu trúc tế bào, có thể quan sát dưới kính hiển vi, trong khi kỳ trung gian thì không quan sát được. Sau đó xuất hiện màng polysacarit ở giữa tế bào chia tế bào thành 2 phần. Màng này nhanh chóng tăng trưởng hình thành vách tế bào. 6 Có những trường hợp phân chia mà vách tế bào không hình thành kết quả hình thành tê Đặc trưng của phân chia tế bào là để quá trình này diễn ra thuận lợi cần có các hoóc mon hoạt hoá sự phân chia, xytokynin. Ngoài ra, auxin và gibeligin cũng có vai trò khích thích nhất định trong quá rình phân chia. Sau khi tế bào phân chia từ 3-5 lần, các tế bào chuyển sang pha sinh trưởng kéo dài trừ những tế bào khởi đầu của mô phân sinh vẫn tiếp phân chia. 4.2. Pha kéo dài Đầu tiên của giai đoạn kéo dài là sự xuất hiện không bào. Không bào lúc đầu có khích thước nhỏ, số lượng nhiều. Các không bào nhỏ liên kết với nhau thành những không bào to hơn, tạo nên một không bào duy nhất có khích thước lớn, chiếm 90% thể tích tế bào. Sự xâm nhập của nước vào không bào gây nên sức trương lớn, giúp cho tế bào giãn nhanh bằng cách tạo lực đẩy lên thành tế bao, làm cho các vi sợi xeluluro vốn đã bị cắt đứt các liên kết, trượt lên nhau làm cho các tế bào giãn ra. Việc tăng cường tổng hợp xenluloro, pectin, hemikeluloro tạo nguyên liệu xây dựng thành tế bào mới (vách tế bào thứ cấp). Điều kiện quan trọng nhất là sự có mặt của các phyto hormon khích thích sự giãn tế bào. IAA, xytokinin, người ta cho rằng, sự biến đổi hàm lượng và tương quan giưã các phyto hormon và các chất nhận chúng có vai trò quan trọng. Các tế bào ngừng phân chia chuyển sang pha sinh trưởng kéo dài – kiểu sinh trưởng này chỉ tồn tại ở thực vật. Nó là cơ chế quan trọng bảo đảm tăng diện tích bề mặt lá, chiều dài thân và hệ thống rễ. Đặc điểm của kiểu sinh trưởng này là thể tích của tế bào tăng nhờ sự hình thành không bào lớn. Nhờ có nồng độ cao của các chất có thẩm thấu trong dịch bào mà không bào hút được nước. Cùng với sự gia tăng thể tích không bào, vách tế bào. 5. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của thực vật bậc cao Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đế sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật, nó phụ thuộc vào cường độ, liều lượng mà các yếu tố đó tác động vào. a. Các yếu tố vô sinh - Nhiệt độ: Có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến đời sống của sinh vật thông qua sự biến đổi của các yếu tố khác như lượng mưa, băng tuyết, độ ẩm, lượng gió bốc hơi. 7 Liên quan với điều kiện nhiệt độ, loài thực vật chia thành loài ưa lạnh sống ở những nơi nhiệt độ thấp và những loài ưa nhiệt sống ở nhiệt độ cao. Sống ở nơi có nhiệt độ cao quá trình trao đổi chất của cơ thể diễn ra mạnh hơn, tuổi thọ thường thấp hơn. - Nước: Là một trong những chất khoáng quan trọng của cây trồng. Ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng và phát triển của thực vật. Đối với thực vật , thoát hơi nước được coi là một chiến lược của sự tồn tại. Nói chung lượng chất hữu cơ tích luỹ được tỷ lệ thuận với lượng nước bốc hơi qua lá. Ở những nơi không khí quá ẩm, nhất là những tán rừng nhiệt đới thường xuất hiện các dạng sống bì sinh, ký sinh. - Ánh sáng Được coi là yếu tố sinh thái vừa có tác dụng giới hạn, vừa có tác dụng điều chỉnh. Ánh sáng trắng được coi là nguồn dinh dưỡng của cây xanh.Thực vật chia làm 3 nhóm sinh thái: nhóm ưa sáng, nhóm ưa bóng và nhóm chựi bóng, do đó ở thảm thực vật xuất hiện sự phân tầng của các cây thích ứng với các cường độ chiếu sáng khác nhau. - Đất Được xem là môi trường sống, hệ sinh thái đặc trưng không thể thiếu của thực vật. - Không khí Cây xanh thu nạp CO2, nhưng thải ra O2 trong quá trình quang hợp, ngược lại, khi hô hấp mọi sinh vật đều sử dụng O2 nhưng thải ra CO2 duy trì sự ổn định của tỷ số CO2/O2 cho đến thời kỳ cách mạng công nghiệp. Hiện nay tỷ số này đang ra tăng do hàm lượng CO2 bởi các hoạt động công nghiệp. b. Các yếu tố hữu sinh Sư ảnh hưởng của các yếu tố sinh học lên sinh vật chính là các mối quan hệ của sinh vật với sinh vật trong nội bộ loài và khác loài. Trong những mối quan hệ như thế loài này (hay cá thể này) có thể làm lợi hoặc có thế gây bất lợi cho những loài hay cá thế khác có quan hệ với nó. Mối quan hệ sinh học trong cùng loài hay khác loài rất đa dạng, có thể gộp thành hai nhóm chính: Các mối tương 8 tác dương, trong đó thế nào cũng có ít nhất một loài có lợi, không loài nào bị hại và các mối tương tác âm, trong đó có ít nhất một loài bị hại, không có loài nào được lợi. Các mối quan hệ cơ bản Quan hệ trung tính Quan hệ hãm sinh Quan hệ canh tranh - Quan hệ hội sinh Quan hệ cộng sinh 9 Phần II: Quá trình phát triển của thực vật bậc cao 1. Nguồn gốc và tiến hoá của Thực vật bậc cao Về phương diện tiến hoá, Thực vật bậc cao là một nhóm trẻ xuất phát từ Thực vật bậc thấp (Tảo). Vấn đề nguồn gốc của chúng có quan hệ chặt chẽ với sự xen kẽ thế hệ. Chúng chỉ có thể phát sinh từ những Tảo có xen kẽ thế hệ rõ ràng. Đó là các ngành Tảo lục, Tảo nâu và Tảo đỏ. Nhưng nhóm Tảo nào là nguồn gốc của Thực vật bậc cao đầu tiên thì hiện vẫn chưa đủ tài liệu để chứng minh. Một số nhà thực vật học trong đó có Bower (1933) cho rằng Thực vật bậc cao đi ra từ tảo lục, với lý do sau đây: giữa Tảo lục và thực vật bậc thấp có một vài điểm giống nhau như chất màu quang hợp và sản phẩm được tạo thành, sự có mặt của chất cutin của túi giao tử đa bào ở một vài tảo lục, sau nữa tảo lục có xen kẽ thế hệ trong chu trình sống . Họ cho rằng thể bào tử ở Thực vật bậc cao là một tổ chức mới được hình thành do sự thích nghi với điều kiện sống trên cạn. Một số khác phản đối quan điểm này, lý do là có nhiều loài Tảo trong chu trình sống sự xen kẽ thế hệ có thể bào tử phát triển. Điều này chứng tỏ rằng thể bào tử không phải là một tổ chức mới được hình do sự thích nghi với điều kiện sống trên cạn của Thực vật bậc cao, mà đã có từ tổ tiên của chúng tức là từ tảo. Từ đó một số các tác giả đề xuất ý kiến cho rằng nguồn gốc của thực vật bậc cao là từ tảo nâu, với lý do sau: 10 - Trong quá trình phát triển tiến hoá, cơ thể Tảo nâu có thể phân hoá một số mô khác nhau trong đó có mô dẫn và tản đạt kích thước lớn. - Một số Tảo nâu có hình thành túi giao tử đa bào. Điều này khiến ta nghĩ rằng từ đó có thể phát triển cơ quan sinh sản đa bào ở Thực vật bậc cao. - Nhiều Tảo nâu có xen kẽ hình thái giống nhau hoặc khác nhau, trong khi đó một trong những Thực vật bậc cao đầu tiên (ngành Thông lá) hình như cũng có xen kẽ hình thái giống nhau. Tuy nhiên khi kết luận Tảo nâu là tổ tiên của Thực vật bậc cao cần phải chú ý rằng: ở những dạng Tảo nâu đặc biệt phát triển cao thì tổ chức có mức độ tiến hoá còn cao hơn những dạng Thực vật bậc cao đầu tiên. Ngoài ra còn một vài điểm đáng chú ý nữa: ở Tảo nâu có chất màu và chất dự trữ khác so Thực vật bậc cao (chất màu là diệp lục a, b và chất dự trữ là tinh bột), giao tử đực ở Tảo nâu không có nhiều roi như phần lớn Thực vật bậc cao. Sau cùng, những đại diện đầu tiên của ngành Rêu như ở lớp Rêu sừng cơ thể cấu tạo giống Tảo lục. Từ những điều trên chứng tỏ rằng vấn đề cụ thể của Thực vật bậc cao còn chưa rõ ràng. Tuy nhiên, có thế tin chắc rằng Thực vật bậc cao xuất phát từ một dạng tổ tiên nào đó thuộc ngành Tảo. Khi chuyển lên đời sống ở cạn, các tổ tiên của Thực vật bậc cao còn phụ thuộc vào môi trường mà phát triển thành hai dòng tiến hoá: tiến hoá đơn bội và tiến hoá lưỡng bội Dòng thứ nhất tiến hoá theo hướng thể giao tử chiếm ưu thế so với thể bào tử, cho ra ngành Rêu, ngành này tiến hoá cơ thể dạng tản đến dạng thân, lá . Dòng thứ hai, theo hướng thể bào tử chiếm ưu thế, hình thành tất cả các Thực vật bậc cao khác. Dòng này phát triển xa hơn, tới những dạng có tổ chức cao nhất như: Hạt trần, Hạt kín. * Nguồn gốc của thực vật hạt kớn Sự tiến hóa của giới thực vật đó theo xu hướng thiết lập các loài thực vật với kiểu cách phát triển cố định và phù hợp với sự thay đổi của sự sống trên mặt đất, 11 và thực vật hạt kín là biểu hiện cao nhất của quá trỡnh tiến húa này. Chúng tạo thành thảm thực vật chủ yếu trên bề mặt Trái Đất trong kỷ nguyên hiện tại. Thực vật hạt kín được tỡm thấy từ hai địa cực tới xích đạo, khi mà sự sống của thực vật là có thể duy trỡ được. Chúng cũng rất phổ biến trong các vùng nông của các con sông và các hồ nước ngọt, cũng như có ít hơn về mặt số lượng loài trong các hồ nước mặn hay trong lũng đại dương. Tuy nhiên, các loài thực vật hạt kín thủy sinh không phải là các dạng nguyên thủy mà được phát sinh ra từ các dạng tổ tiên trung gian trên đất liền. Gắn liền với sự đa dạng về nơi sinh sống là sự dao động lớn về hỡnh thỏi chung và kiểu sinh trưởng. Chẳng hạn, các loại bèo tấm quen thuộc che phủ bề mặt các ao hồ gồm có các chồi nhỏ màu xanh lục dạng "tản", gần như không thể hiện sự phân biệt giữa các phần - thân và lá, chúng có một rễ đơn mọc theo chiều đứng xuống dưới nước. Trong khi đó, các cây thân gỗ lớn trong rừng có thân cây, có lẽ là sau hàng trăm năm, đó phỏt triển thành một hệ thống trải rộng bao gồm cỏc cành và nhỏnh, mang theo nhiều cành con hay nhánh nhỏ với hằng hà sa số lá, trong khi dưới lũng đất thỡ hệ thống rễ trải rộng nhiều nhỏnh cũng chiếm một diện tớch đất tương đương. Giữa hai thái cực này là mọi trạng thái có thể tưởng tượng được, bao gồm các loại cây thân thảo trên mặt đất và dưới nước, là các loại cây thân bũ, mọc thẳng hay dõy leo về cỏch thức phỏt triển, cõy bụi hay cõy thõn gỗ nhỏ và vừa phải và chỳng cú sự đa dạng hơn nhiều so với các ngành khác của thực vật có hạt, chẳng hạn như ở thực vật hạt trần. Các chứng cứ đầu tiên về sự xuất hiện của thực vật hạt kín được tỡm thấy trong cỏc mẫu húa thạch cú niờn đại khoảng 140 triệu năm trước, trong thời kỳ của kỷ Jura (203-135 triệu năm trước). Dựa trên các chứng cứ hiện tại, dường như là các tổ tiên của thực vật hạt kín và ngành Dõy gắm (Gnetophyta) đó tỏch ra khỏi nhau vào cuối kỷ Trias (220-202 triệu năm trước). Các thực vật hóa thạch với một số đặc trưng có thể xác định thuộc về thực vật hạt kín xuất hiện trong kỷ Jura và đầu kỷ Phấn trắng (kỷ Creta) (135-65 triệu năm trước), nhưng chỉ có dưới một số rất ít hỡnh thỏi thụ sơ. Húa thạch sớm nhất của thực vật hạt kớn, 12 Archaefructus liaoningensis, có niên đại khoảng 125 triệu năm trước[3]. Phấn hoa, được coi là liên quan trực tiếp tới sự phát triển của hoa, được tỡm thấy trong húa thạch cú lẽ cổ tới 130 triệu năm. Sự bùng nổ mạnh của thực vật hạt kín (khi có sự đa dạng lớn của thực vật hạt kín trong các mẫu hóa thạch) đó diễn ra vào giữa kỷ Phấn trắng (khoảng 100 triệu năm trước). Tuy nhiên, một nghiên cứu trong năm 2007 đó ước tính sự phân chia của 5 trong số 8 nhóm gần đây nhất (chi Ceratophyllum, họ Chloranthaceae, thực vật hai lỏ mầm thật sự, magnoliids, thực vật một lỏ mầm) đó xảy ra khoảng 140 triệu năm trước[4]. Vào cuối kỷ Phấn trắng, thực vật hạt kín dường như đó trở thành nhúm thống trị trong số thực vật trên đất liền, và nhiều thực vật hóa thạch có thể nhận ra được là thuộc về các họ ngày nay (bao gồm dẻ gai, sồi, thớch, mộc lan) đó xuất hiện. 2. Những hiểu biết mới về sự tiến hoá của cây hạt kín đầu tiên Khoảng 130 năm trước, Charles Darwin miêu tả nguồn gốc xuất hiện của thực vật có hoa (tên gọi khác là thực vật hạt kín) như một điều hết sức kỡ bớ, điều mà cho đến tận ngày nay giới khoa học vẫn chưa tỡm ra cõu trả lời. Một nghiên cứu mới đây của đại học Florida xuất hiện trong những tài liệu trực tuyến của Học viện khoa học quốc gia, đó hộ lộ bớ ẩn về hỡnh dạng của thực vật cú hoa đầu tiên (hay thực vật hạt kín) và cách mà chúng tiến hóa từ thực vật khụng hoa (hay thực vật hạt trần) thành thực vật cú hoa.“Không loài thực vật nào trước đó và sau này giống như chúng. Nguồn gốc của loài hoa này là chỡa khúa quan trọng trong việc tỡm ra nguồn gốc của cõy hạt kớn (những loài thực vật cú hoa)”, Andre Chanderbali - trường nhóm tác giả nghiên cứu và cũng là cộng tác của Bảo tàng lịch sử tự nhiờn Floria cho biết. Pam Soltis, đồng tác giả nghiên cứu và cũng là người phụ trách mảng phân loại phân tử và di truyền học tiến hóa tại bảo tàng Florida cho biết: mục tiờu của nghiờn cứu lần này là tỡm hiểu về cơ chế điều tiết nguyên bản hay chiều hướng biến đổi gen đó khiến lũai thực vật cú hoa xuất hiện lần đầu tiên trong cộng đồng thực vật cổ. 13 Thực vật có hoa là bước đột phá quan trọng của quá trỡnh tiến húa. Kết quả của bước đột phá này có lẽ chính là sự xuất hiện của khoảng 400.000 loài thực vật hạt kớn. Trước khi thực vật hạt kín xuất hiện, thực vật hạt trần đó thống trị thế giới thực vật cú hạt. Thực vật hạt trần cú cấu trỳc hỡnh nún chứ khụng phải dạng hoa. Chúng bao gồm thông, cọ sagu và cây bạch quả. Hóa thạch đầu tiên được tỡm thấy của thực vật hạt trần cú niờn đại khoảng 360 nghỡn năm. Một nghiên cứu mới đây đó làm sỏng tỏ thực vật cú hoa đó tiến húa từ hỡnh thỏi trung gian giữa thực vật hạt trần và thực vật hạt kín, sau đó mới phát triển đa dạng thành các loài thực vật có hoa mà chúng ta thấy ngày nay. Nghiên cứu so sánh cấu trúc gen của hai loài thực vật hạt kín có sự khác nhau lớn, để thấy được liệu sự khác nhau trong quá trỡnh tiến húa đó có tạo ra các loài thực vật hạt kín khác nhau hay không. Các nhà nghiên cứu đó khảo sỏt sự tuần hoàn gen của cõy Arabidopsis thaliana, một loài thực vật cú hoa nhỏ được sử dụng phổ biến như một mẫu vật trong nghiên cứu gen thực vật và cây lê tàu (Persea Americana), một giống cổ của thực vật hạt kín điển hỡnh. Hoa của cây lê tàu (Persea americana) mang nhiều đặc điểm của thực vật hạt kín(không hoa) thời cổ đại. Cánh hoa với màu sắc sặc sỡ và đài hoa màu xanh kết hợp thành một bộ phận. Một nghiên cứu gần đây được tiến hành bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Florida đó đem đến một cái nhỡn thấu đáo hơn về việc những thực vật không có hoa đó tiến húa thành thực vật cú hoa như thế nào vào 130 nghỡn năm trước. (Ảnh: Đại học Florida) 14 ễng Chanderbali cho biết: “Mặc dù đó hoỏ thạch, hoa lờ tàu vẫn mang thụng điệp về gen, rằng cấu trúc gen của hoa lê tàu cho phép chúng tiến hóa từ thực vật hạt trần thành thực vật hạt kín.” Thực vật hạt kín bậc cao có 4 cơ quan: lá noón, nhị hoa, cỏnh hoa (thụng thường rất sặc sỡ) và đài hoa (thường có màu xanh). Thực vật hạt kín bậc thấp thường có 3 bộ phận: lá noón, nhị hoa, và tepal (bộ phận tương tự như cánh hoa). Các nhà nghiên cứu từng dự đoán rằng mỗi bộ phận ở hoa cõy lờ tàu cú một bộ gen khỏc nhau. Tuy nhiên, trái với dự đoán đó, có rất nhiều điểm tương đồng giữa 3 cơ quan này. “Theo quan điểm tiến hoá gen, dù các bộ phận đang phát triển để cuối cùng trở thành các bộ phận khác nhau, nhưng giữa chúng có nhiều điểm tương đồng hơn chúng ta thường nghĩ.” Chanderbali núi. “Quay ngược về quá khứ, những ranh giới khác biệt đó đều rất mờ nhạt.” “Với những cơ sở đó được hỡnh thành này, giờ đây chúng ta có thể nghĩ tới những không gian rộng lớn, mở ra đối với việc chọn lọc tự nhiên để thiết lập những ranh giới ngày càng rừ ràng hơn”, Virginia Walbot, giáo sư sinh học tại Đại học Stanford, người rất am hiểu về nghiên cứu này cho biết. Quá trỡnh chọn lọc dẫn đến một “giải phỏp hạn hẹp – theo khớa cạnh 4 bộ phận rời rạc – nhưng cùng với sự đa dạng của số bộ phận, hỡnh dỏng và màu sắc; cung cấp những kiểu hỡnh nhất định cho mỗi loài thực vật hạt kín.” Soltis nói: các nhà khoa học không biết chính xác giống cây hạt trần nào đó tiến hoỏ thành cõy hạt kớn. Tuy nhiờn, những nghiờn cứu quý giỏ gợi ý rằng một cơ chế gen nào đó trong cây hạt trần đó biến đổi để tạo nên bông hoa đầu tiên. Quả đực và quả cái của cây thông ở trên 2 cây khác nhau. Trái lại, cả hai bộ phận sinh sản đực và cái của cây hạt kín đều ở trên cựng một hoa. Tuy nhiên, quả đực của cây thông có hầu hết tất cả các bộ phận mà một bông hoa hạt kín có, xét về khía cạnh gen. Douglas Soltis, chủ nhiệm khoa thực vật học Đại học Florida, nhấn mạnh rằng nghiên cứu này làm nổi bật tầm quan trọng của việc nghiên cứu các cây hạt kín nguyên thuỷ như cây lê tàu để có được cái nhỡn thấu đáo hơn về thời 15 kỳ đầu trong lịch sử phát triển cây hạt kín. Những giống cây cổ cũn tồn tại tới bõy giờ là một mắt xớch quan trọng liờn hệ tới những cõy hạt kớn đầu tiên. Chúng đem đến hiểu biết sâu sắc mà nếu chỉ nghiên cứu những cây con cháu của chúng như Arabidopsis sẽ không thể có được. 3. Bớ mật về sự xuất hiện của thực vật hạt kớn Sự xuất hiện của nhiều loài thực vật hạt kớn (hay cũn gọi là thực vật cú hoa) trờn Trỏi đất, đặc biệt là sự lan nhanh của chúng trong kỷ Phấn trắng (cách đây xấp xỉ 100 triệu năm) được cho là do khả năng tự biến đổi điều kiện sống theo nhu cầu của chúng. Trong một bài viết cụng bố trờn tờ Ecology Letters, nhà sinh thỏi học Wageningen Frank Berendse và Marten Scheffer công bố rằng thực vật hạt kín đó làm thay đổi các điều kiện môi trường ở kỷ Phấn trắng cho phù hợp với yêu cầu của chúng. Như vậy, các nhà nghiờn cứu này đó đưa ra một cách giải thích hoàn toàn mới cho vấn đề mà Darwin từng coi là một trong những bí mật lớn nhất của tiến hóa mà ông từng phải đương đầu. Trong kỷ Phấn trắng, bề mặt Trái đất trải qua một trong những thay đổi lớn nhất về kết cấu thảm thực vật, một thay đổi diễn ra với tốc độ chưa từng thấy ở vào thời điểm đó. Frank Berendse (giáo sư về sinh thái học thực vật và bảo tồn tự nhiên), cùng Marten Scheffer, (giáo sư nghiờn cứu các hệ sinh thái dưới nước), hai cán bộ trường đại học Wageningen, đó cựng nhau tỡm hiểu điều này đó diễn ra như thế nào. Họ tỡm kiếm cõu trả lời bằng một hướng triển khai rất mới. Trước kỷ Phấn trắng, thảm thực vật trên hành tinh chúng ta chủ yếu bao gồm thực vật hạt trần và dương xỉ. Phần lớn những loài cây này sau đó đó được thay thế bởi một nhóm hoàn toàn mới: đó là thực vật hạt kín, hay cũn gọi là thực vật cú hoa. Trong suốt thời kỡ tiền kỉ Phấn trắng, tức cỏch đây khoảng 125 triệu năm, những cây hạt kín đầu tiên xuất hiện. Rất nhanh sau đó, cây hạt trần ở vùng nhiệt đới hầu như bị thay thế bởi cây hạt kín. 16 Và tới cuối kỉ Phấn trắng (65 triệu năm trước), sự thống trị của cây có hoa đó được thiết lập ở hầu hết mọi nơi trên Thế giới. Thực vật hạt trần chỉ tiếp tục tồn tại ở mói vựng vĩ độ cao phía bắc - như chúng ta thấy ngày nay. Cây lanh xanh. Sự xuất hiện của nhiều loài thực vật hạt kín trên Trái đất, đặc biệt là sự lan nhanh của chúng ở kỷ Phấn trắng (cách đây xấp xỉ 100 triệu năm) được cho là do khả năng tự biến đổi điều kiện sống theo nhu cầu của chúng. (Ảnh: iStockphoto/Jostein Hauge) Sự tăng lên nhanh chóng của đa dạng sinh học ở các loài hạt kín – liên quan trực tiếp tới sự xâm chiếm của chúng trên toàn Trái đất – là một trong những cõu hỏi lớn nhất mà Charles Darwin từng gặp phải. Người ta thu được rất nhiều hóa thạch của các loài cây hạt kín khác nhau xuất hiện cuối kỉ Phấn trắng, trong khi hầu như không có hóa thạch nào từ đầu kỉ này. Đây là điều hoàn toàn đối ngược với ý kiến của Darwin cho rằng sự thay thế của cỏc cõy hạt kớn chỉ diễn ra một cỏch từ từ. Câu hỏi lớn đặt ra là làm thế nào sự thay đổi to lớn này lại diễn ra với tốc độ nhanh chóng đến vậy? Liệucú phải vỡ – ngay trước kỉ Phấn trắng – những con khủng long Sauropodto lớn đó bị loại trừ bởi khủng long Ornithischian nhỏ bộ hơn nhiều, vàloài mới xuất hiện này đó ăn hết cỏc cõy con của thực vật hạt trần? Haylà vỡ, thực vật hạt kớn đó tiến húa đồng thời cùng với rất nhiều loài cụn trựng thụ phấn cho hoa của chỳng? 17 Theo Berendse và Scheffer, chúng ta cần tư duy theo một hướng hoàn toànkhác. Họ tuyên bố rằng các loài hạt kín đó cú được khả năng thay đổi cảthế giới cho phù hợp với nhu cầu của chúng. Chúng phát triển nhanh hơnvà do đó cần nhiều dinh dưỡng hơn. Thế giới khi đó nghèo nàn dinh dưỡngvà hầu như hoàn toàn bị che phủ bởi thực vật hạt trần có rác rất khó phân hủy, cho nên đất đai cằn cỗi, và cây có hoa gặp nhiều khó khăn đểbắt đầu phát triển. Nhưng ở những địa điểm nơi thực vật hạt trần tạmthời biến mất, ví dụ do tác động của lũ lụt, hỏa hoạn hay mưa bóo, cõyhạt kớn sẽ cú điều kiện phát triển về số lượng, từ đó chúng có khả năngtự cải thiện điều kiện sống của mỡnh bằng chính những rác rưởi dễ phân hủy mà chỳng tạo ra. Theo lý thuyết của Berendse và Scheffer, điều này dẫn tới một kết quả tích cực: từ khởi đầu trờn, thực vật hạt kớn cú thể phỏt triển số lượng nhanh hơn nữa, và sớm thay thế thực vật hạt trần ở nhiều nơi trên toàn thế giới.Từ đó, các loài động vật ăn lá và quả của cây hạt kín tăng nhanh về sốlượng, tạo điều kiện cho sự tiến hóa của thú có vú, và cuối cùng là sựxuất hiện của con người. 2. Đặc điểm của thực vật hạt kín Thực vật bậc cao gồm những cơ thể đã thoát ly khỏi đời sống nước và chuyên lên cạn. Đây là một bước biển đổi quan trọng của thực vật. Từ đó hình thành những đặc điểm mới ở Thực vật bậc cao, tiến hoá hơn Thực vật bậc thấp. Trước hết tuyệt đại đa số Thực vật bậc cao phân hoá thành cơ quan thân, rễ, lá. Mỗi cơ quan đảm nhận một chức năng riêng, phù hợp với đời sống mới. Trong môi trường mới thức ăn chủ yếu là từ đất, thức ăn được đưa vào cơ thể thông qua hệ thống rễ, ngoài ra rễ còn giúp cây đứng vững trong đất. Lá làm nhiệm vụ quang hợp tổng hợp các chất hữu cơ từ các chất vô cơ. Còn thân làm nhiệm vụ nâng đỡ tán và vận chuyển thức ăn. Cơ thể thực vật không những phân hoá thành các cơ quan khác nhau, mà mỗi cơ quan đều có cấu tạo rất phức tạp và phân hoá thành nhiều mô trong đó mô quan trọng nhất là mô dẫn. Mô dẫn làm nhiệm vụ dẫn nước từ và chất khoáng từ rễ lên lá và dẫn các chất hữu cơ từ lá đến cao cơ quan để nuôi dưỡng. Mô dẫn đầu tiên chỉ gồm các quản bào sau đó có mạch thông hoàn 18 thiện dần. Đồng thời trụ dẫn cũng tiến hoá từ dạng nguyên sinh lên các dạng phức tạp hơn như dạng ống, dạng hình mạng. Ngoài mô dẫn, mô bì và mô cơ cũng là những loại mô quan trọng. Mô bì làm nhiệm vụ che chở, bảo vệ cây khỏi những tác động biến đổi thường xuyên của môi trường như: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng... Trên mô bì có lỗ khí giúp cho sự trao đổi khí và nước giữa cây với môi trường. Mô cơ làm nhiệm vụ nâng đỡ cơ thể. Tất cả các cơ quan và những mô đó xuất hiện và ngày càng phát triển giúp cho thực vật bậc cao thích ứng với điều kiện sống trên cạn. Trong khi đó các đặc điểm này hầu như chưa có hoặc chưa hoàn thiện ở thực vật bậc thấp. Về đặc điểm sinh sản và cơ quan sinh sản, ở Thực vật bậc cao luôn có sự xen kẽ giữa sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính (hình thành và kết hợp giữa các giao tử). Do đó sự xen kẽ thế hệ thể hiện rất rõ ràng và thường xuyên. Trong sự xen kẽ thế hệ. Cơ quan sinh sản cái ở thực vật bậc cao là túi noẵn, có cấu tạo đa bào phức tạp. Trong quá trình tiến hoá túi noẵn lại biến đi và lên đến thực vật hạt kín xuất hiện một bộ phận mới gọi là nhuỵ nằm trong cơ quan sinh sản chung gọi là hoa. Trong quá trình sinh sản hữu tính ở thực vật bậc cao còn xuất hiện một bộ phận mới là phôi do hợp tử phát triển thành. 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 hoá hơn hẳn thực vật bậc thấp, vì nó đảm bảo cho nòi giống phát triển tốt hơn 3. Quá trình phát triển của thực vật hạt kín Ở thực vật hạt kín mỗi ngành có những đặc điểm riêng biệt tuy nhiên càng lên cao càng thể hiện sự chuyên hoá về chức năng và hoàn thiện về mặt tổ chức. 3.1.Về cấu tạo giải phẩu 19 * Thực vật bậc cao đã có sự phân hoá thành các cơ quan rễ, thân và lá. Cấu tạo cơ quan ngày càng phức tạp dần, thể hiện qua các ngành từ Rêu đến Hạt kín. - Về mặt giải phẩu Thực vật hạt kín đặc trưng bởi tính đa dạng của các dạng sống và cơ quan thân, rễ, lá, rễ thích nghi với những điều kiện khác nhau của môi trường. Cấu trúc mạch dẫn hoàn thiện đảm bảo đồng thời vận chuyển dòng nước, muối khoáng từ rễ lên và dòng chất hữu cơ được tổng hợp từ lá đi đến thân, cành, rễ nhanh chóng. Sự xuất hiện hệ mạch dẫn liên quan đến quá trình trao đổi chất. * Cấu trỳc trong Sự đa dạng trong cấu trúc trong của ngành này cũng vượt xa ngành thực vật hạt trần. Các bó mạch của thân cây thuộc về dạng bàng hệ, điều đó có thể hiểu là các thành phần của thân gỗ (hay chất gỗ) và vỏ (hay li be) được xếp cạnh nhau trên cùng một đường trũn. Trong nhóm lớn hơn là thực vật hai lá mầm thỡ chỳng cú cỏc bú mạch trong cỏc thõn cõy non được sắp xếp trong vũng gỗ mở, chia tỏch phần lừi xốp trung tõm với phần vỏ ngoài. Trong mỗi bú, chia tỏch bởi phần chất gỗ và phần li be, là một lớp mụ phõn sinh hay mụ hỡnh thành đang hoạt động, được biết dưới tên gọi tầng phát sinh gỗ; bằng sự hỡnh thành của lớp phỏt sinh gỗ giữa cỏc bú (tầng phỏt sinh gỗ trong bú) thỡ vũng gỗ hoàn hảo được tạo ra, và đều đặn tăng độ dày hàng năm do sự phát triển của chất gỗ ở bên trong và lớp li be ở bên ngoài. Li be mềm nhanh chóng bị tiêu tan, nhưng chất gỗ cứng thỡ vẫn cũn và tạo thành kớch thước lớn của thân cây và các cành đối với các cây thân gỗ lâu năm. Do các khác biệt trong đặc trưng của các thành phần được tạo ra vào đầu và cuối mùa nên nó được giới hạn theo mặt cắt ngang thành các vũng gỗ đồng tâm, mỗi vũng cho một mựa tăng trưởng - cũn gọi là vũng gỗ hàng năm. Trong nhóm nhỏ hơn là thực vật một lá mầm thỡ cỏc bú mạch cú nhiều hơn ở các thân cây non và phân tán qua các mô nền. Ngoài ra, chúng không 20 chứa tầng phát sinh gỗ và kích thước thân cây khi đó hỡnh thành chỉ tăng trưởng trong rất ít trường hợp. * Cơ quan sinh dưỡng Giống như ở thực vật hạt trần, việc tạo nhánh là đơn trục; sự tách đôi hay chia nhánh của điểm phát triển thành hai cành tương đương để thay thế cho thân chính là thiếu vắng ở cả thân và rễ. Lá có sự dao động lớn về hỡnh dạng, nhưng nói chung là nhỏ so với kích thước của cây; ngoại trừ ở một số loài thực vật một lá mầm như trong phân họ Ráy, trong đó ở một vài chi thỡ cõy tạo ra lỏ to, nhiều nhỏnh mỗi mựa. Trong một số rất hạn chế các trường hợp thỡ thõn cõy chớnh khụng tạo cành và kết thỳc của nó là hoa, giống như ở loài hoa tulip (uất kim hương), trong đó các lá bắc hỡnh thành lờn thõn hành dưới đất, các lá xanh lục và các lá dạng hoa màu mè được sinh ra trên cùng một trục. Nói chung, các hoa chỉ được tạo thành trên các cành, nhánh có cấp cao hơn, thông thường chỉ ở các cành cao nhất trong hệ thống nhánh cây. Nhánh tiềm năng (chồi), hoặc là chồi lá hoặc là chồi hoa, được hỡnh thành ở nỏch lỏ; đôi khi nhiều hơn một chồi mọc ra, giống như ở cây óc chó, trong đó 2-3 chồi mọc thành chuỗi theo chiều dọc phía trên mỗi lá. Nhiều chồi chỉ ở dạng ngủ hay chỉ được đánh thức trong những hoàn cảnh khác thường, chẳng hạn sau khi cành hiện tại bị phá hủy. Ví dụ việc chặt hay xén tỉa cành sẽ giúp cho các chồi ngủ nhiều năm có thể thức dậy. Các chồi lá đôi khi có thể mọc ra từ rễ, khi chúng bị đánh thức ngẫu nhiên; điều này xảy ra ở nhiều loại cây ăn quả, như cây dương, đu và nhiều loài khỏc. Vớ dụ, cỏc chồi non trổ ra từ lũng đất xung quanh cây đu không phải là cây non mà là các chồi rễ. Ở nhiều loài thực vật hai lỏ mầm thỡ rễ nguyờn thủy của cõy non tồn tại suốt cuộc đời của cây, tạo thành (thường thấy ở các cây hai năm) một rễ cái to, giống như ở cà rốt, hay ở cây lâu năm là một hệ thống rễ nhiều nhỏnh.Tuy nhiờn, ở nhiều loài thực vật hai lỏ mầm và phần lớn thực vật một lỏ mầm khỏc 21 thỡ rễ nguyờn thủy sẽ tàn lụi đi nhanh chóng và thay thế vào đó là các rễ ngẫu nhiên mọc từ thân cây. * Hoa, quả và hạt Tính chất đặc trưng của thực vật hạt kín là hoa, trong đó có sự dao động đáng kể về hỡnh dỏng và sự hỡnh thành. Nú đưa ra các đặc trưng đáng tin cậy nhất để thiết lập quan hệ giữa các loài thực vật hạt kín. Chức năng của hoa là đảm bảo cho sự thụ phấn của noón và phỏt triển của quả chứa cỏc hạt. Hoa cú thể sinh ra ở đầu ngọn hay ở nách lá. Thỉnh thoảng, chẳng hạn như ở hoa vi ụ let, hoa mọc ra ở nách của lá. Tuy nhiên, thông dụng hơn thỡ cỏc phần mang hoa của thực vật về hỡnh dạng là phõn biệt rừ nột với cỏc phần sinh dưỡng hay phần mang lá, cũng như tạo ra hệ thống nhánh phức tạp nhiều hay ít, được gọi là cụm hoa. Giống như ở thực vật hạt trần, các bào tử được hoa tạo ra có hai loại: tiểu bào tử hay phấn hoa, sinh sản trong cỏc nhị hoa và đại bào tử, trong đó các tế bào trứng phát triển, chứa trong noón và được bao phủ trong lỏ noón. Hoa có thể chỉ bao gồm một trong các phần mang bào tử như thế, chẳng hạn ở cây liễu, trong đó mỗi hoa chỉ có một vài nhị hoa hay hai lá noón. Tuy nhiờn, thụng thường thỡ cỏc cấu trỳc khỏc cũng cú nhằm hai mục đích là bảo vệ các bào tử và hỡnh thành một vỏ bao hấp dẫn. Cỏc thành phần cụ thể của cỏc cấu trỳc xung quanh này được gọi là đài hoa và cỏnh hoa (hay bao hoa trong hoa của một vài chi như Michelia). Phần bên ngoài (đài của các đài hoa) thông thường có màu xanh lục giống như lá, có chức năng bảo vệ phần cũn lại của hoa, đặc biệt là trong nụ. Phần bên trong (tràng của các cánh hoa) nói chung có màu trắng hay các màu sáng và tinh tế hơn về cấu trúc, có chức năng hấp dẫn một số loài côn trùng hoặc chim chóc cụ thể nào đó mà sự có mặt của chúng giúp cho sự thụ phấn đạt hiệu quả hơn. Sự hấp dẫn bao gồm cả màu sắc và mùi, cũng như rất phổ biến là mật hoa được tiết ra từ một số bộ phận của hoa. Các đặc trưng lôi 22 cuốn những kẻ thụ phấn này giải thích cho sự phổ biến của hoa và thực vật có hoa đối với con người. * Giới tớnh của thực vật cú hoa Hoa là cơ quan sinh sản của thực vật có hoa. Bộ phận "đực" là các nhị hoa hay bộ nhị, nú tạo ra phấn hoa (các bào tử đực) trong các bao phấn. Bộ phận "cái" là lỏ noón hay bộ nhụy, nú chứa cỏc giao tử cỏi và là nơi để sự thụ phấn diễn ra. Trong khi phần lớn cỏc hoa là hoàn hảo hay lưỡng tính (có cả phần đực và cái trong cùng một hoa) thỡ thực vật cú hoa đó phỏt triển nhiều cơ chế hỡnh thỏi và sinh lý để ngăn chặn hay làm giảm sự tự thụ phấn. Các hoa khỏc hỡnh cú cỏc lỏ noón ngắn và cỏc nhị dài, hoặc ngược lại, vỡ thế cỏc động vật thụ phấn không thể dễ dàng chuyển phấn hoa tới nhụy hoa (phần tiếp nhận của lỏ noón). Cỏc hoa đồng hỡnh có thể có các cơ chế hóa sinh (sinh lý) gọi là tự không tương thích để phân biệt các hạt phấn hoa của nó hay không phải của nó. Ở các loài khác, các bộ phận đực và cái là tách biệt về hỡnh thỏi, phỏt triển trờn cỏc cỏc hoa khỏc nhau. * Thụ phấn Vào thời kỳ thụ phấn thỡ tỳi phụi nằm gần với lớp màng bao phủ noón, sao cho ống phấn hoa cú thể thõm nhập vào, lớp tế bào thành ngăn trở thành có thể hấp thụ và các tế bào đực (phấn hoa) được bơm vào trong túi phôi. Được dẫn dắt bởi tế bào trứng không phát triển đầy đủ, một tế bào đực sẽ chui được vào noón cầu và hợp nhất với nú, hai nhõn kết hợp lại, trong khi một tế bào khỏc sẽ hợp nhất với nhõn cuối cựng, hay cũn được gọi là nhân nội nhũ. Điều đáng chú ý thỳ vị này sẽ tăng gấp đôi khả năng thụ phấn, mặc dù chỉ được phát hiện ra gần đây, đó được chứng minh là xảy ra ở nhiều họ có sự phân tách rộng, và nó xảy ra trong cả thực vật một lá mầm cũng như nguyên tản sau khoảng lặng tiếp theo sau quá trỡnh tỏi tiếp sinh lực hợp nhất của cỏc nhõn cú cực. Quan điểm này vẫn được duy trỡ bởi những người giữ quan điểm phân biệt hai hành vi của sự thụ phấn trong túi phôi, và gọi hành vi tác động của tế bào đực thứ nhất đối 23 với tế bào trứng là thụ phấn sinh sản hay thụ phấn thực thụ, và hành vi của giao tử đực thứ hai đối với các nhân có cực là thụ phấn thực vật, nó tạo ra sự kích thích đối với sự phát triển trong tương quan với hành vi kia. Mặt khác, nếu nội nhũ là sản phẩm của hành vi thụ phấn giống như hành vi đó tạo ra phụi thỡ người ta phải thừa nhận rằng các thực vật sinh đôi được tạo ra trong túi phôi - một là phôi, nó sẽ trở thành thực vật hạt kín và hai là nội nhũ, có chu kỳ sống ngắn ngủi, nơi nuôi dưỡng không được phân hóa để hỗ trợ cho quá trỡnh dinh dưỡng của phôi, thậm chí giống như là các phôi phụ trợ trong thực vật hạt trần nhiều phôi để có thể làm thuận lợi cho sự dinh dưỡng của phôi trội. Nếu đúng như vậy và nội nhũ cũng giống như phôi, là sản phẩm thông thường của hành vi sinh sản, thỡ sự lai giống sẽ tạo ra nội nhũ lai giống như nó tạo ra phôi lai, và ở đây (được giả thiết) chúng ta có thể có được sự giải thích cho hiện tượng giao phấn quan sát thấy ở các nội nhũ hỗn hợp của các giống ngô lai và các thực vật khác và nó là khả năng duy nhất có thể cho đến hiện nay để xác nhận rằng chúng là biểu hiện của sự mở rộng ảnh hưởng của phấn hoa đối với noón và cỏc sản phẩm của nú. Tuy nhiờn, điều này không giải thích được sự hỡnh thành của cỏc quả cú kớch cỡ và màu sắc trung gian giữa cỏc cõy cha mẹ lai ghộp chộo. í nghĩa của sự hợp nhất của cỏc nhõn cú cực khụng giải thớch được bởi các sự kiện mới này, nhưng nó là đáng chú ý khi cho rằng tế bào đực thứ hai đôi khi hợp nhất với nhân có cực ở đỉnh, chị em của tế bào trứng, trước khi có sự hợp nhất của nó với nhân có cực ở gốc. í tưởng về nội nhũ như là thực vật phụ trợ thứ cấp không phải là điều mới mẻ; nó đó được đưa ra từ rất sớm để giải thích sự hợp nhất của các nhân có cực, nhưng khi đó nó đó dựa trờn giả thiết rằng chỳng là cỏc tế bào đực và cái, một giả thiết mà không có chứng cứ xác nhận và nó vốn đó khụng chắc chắn là cú thực. Nền tảng của sự hợp nhất của nhõn đực thứ hai với nhân cuối cùng tạo ra cho sự thụ phấn một cơ sở ổn định hơn. Các tế bào đối cực hỗ trợ nhiều hay ít trong quá trỡnh nuụi dưỡng phôi đang phát triển, và có thể trải qua quá trỡnh nhõn bản, mặc dự cuối cựng chỳng bị phõn hủy, cũng giống như tế bào trứng 24 không phát triển đầy đủ. Giống như ở thực vật hạt trần và các nhóm khác, sự thay đổi định tính gắn liền với quá trỡnh thụ phấn. Số lượng nhiễm sắc thể (xem Tế bào học thực vật) trong nhân của hai bào tử, hạt phấn và túi phôi, chỉ là một nửa số lượng nhiễm sắc thể tỡm thấy trong nhõn thực vật thụng thường; và điều này đó giảm số lượng tồn tại trong các tế bào xuất phát từ chúng. Số lượng đầy đủ được phục hồi trong sự hợp nhất của các nhân đực và cái trong quá trỡnh thụ phấn và nú duy trỡ cho đến khi hỡnh thành cỏc tế bào mà từ đó các bào tử lại được sinh ra trong các thế hệ mới. Ở một vài bộ và chi thực vật, sự trệch hướng ra khỏi tiến trỡnh thụ phấn thụng thường cũng đó được miêu tả gần đây. Trong bộ Rosaceae, loạt Querciflorae, chi Casuarina rất bất thường và những chi khác, thay vỡ một đại bào tử thỡ một số mụ dạng bào tử được tạo ra, nhưng chỉ có một tế bào tiến đến sự hỡnh thành của tế bào cỏi sinh sản. Trong cỏc chi Casuarina, Juglans và bộ Corylaceae, ống phấn hoa khụng thõm nhập theo màng bao noón, mà vượt qua thành bao bầu nhụy và thông qua thực giá noón để thâm nhập vào phần cuối điểm hợp của noón. Phương pháp thâm nhập như thế được gọi là thâm nhập điểm hợp, ngược lại với thâm nhập màng bao hay phương pháp tiếp cận thông thường theo đường màng bao noón. * Phụi học Kết quả của sự thụ phấn là sự phỏt triển của noón thành hạt. Bằng cỏch phõn chia tế bào trứng đó thụ phấn, hiện được bao phủ trong màng tế bào, thỡ thực vật-phụi được sinh ra. Một lượng thay đổi của các "bức thành" phân chia theo chiều ngang biến đổi chúng thành mầm phôi - một dóy tế bào trong đó tế bào gần nhất với màng bao noón sẽ gắn liền với đỉnh của túi phôi, và như thế nó cố định vị trí của phôi đang phát triển, trong khi tế bào cuối cùng được chứa trong khoang của nó. Ở thực vật hai lá mầm, toàn bộ thân của phôi phát sinh từ tế bào cuối cùng của mầm phôi, từ tế bào tiếp theo sẽ sinh ra rễ, và tất cả cỏc tế bào cũn lại tạo ra cuống noón. Ở nhiều thực vật một lỏ mầm thỡ tế bào cuối 25 cựng tạo ra một phần lỏ mầm đơn độc của thân phôi, phần trục và rễ của nó xuất phát từ tế bào cận kề; như vậy lá mầm là cấu trúc cuối cùng và là đỉnh của thân nguyên thủy - một điều đánh dấu sự tương phản với thực vật hai lá mầm. Tuy nhiên, ở một số thực vật một lá mầm thỡ lỏ mầm khụng thực sự là cuối cựng. Rễ nguyờn thủy của phụi trong tất cả thực vật hạt kớn đều hướng về phía màng bao noón. Phụi đang phát triển ở cuối của cuống noón phỏt triển theo cỏc mức độ khác nhau vào trong nội nhũ đang hỡnh thành, từ trong đó nhờ hấp thụ bề mặt nó thu được các chất dinh dưỡng tốt cho sự tăng trưởng. Cùng thời gian đó, cuống noón đóng vai trũ của người vận chuyển chất dinh dưỡng và thậm chí có thể phát triển, khi mà không có phôi nhũ được tạo ra, các "rễ cuống noón" hấp thụ đặc biệt bao lấy phôi đang phát triển hay chui vào trong thân và vỏ bao noón, hoặc thậm chớ vào trong thực giỏ noón. Trong một số trường hợp phôi hay túi phôi gửi các vũi hỳt vào trong phụi tõm và vỏ bọc noón. Khi phụi phỏt triển nú cú thể hấp thụ mọi chất nuụi dưỡng có sẵn để lưu trữ hoặc là trong các lá mầm hay trong trụ dưới lá mầm của nó, là nơi không cần dùng ngay để tăng trưởng, như là nguồn thức ăn dự trữ để sử dụng khi nảy mầm và nhờ vậy nó tăng trưởng về kích thước cho đến khi nó chiếm toàn bộ túi phôi; hoặc sức hấp thụ của nó ở giai đoạn này có thể bị giới hạn chỉ ở mức cần thiết cho sự phát triển và nó duy trỡ ở kớch thước tương đối nhỏ, chiếm một thể tích nhỏ của túi phôi, mà nếu khác đi thỡ được điền đầy bởi nội nhũ trong đó các thực phẩm dự trữ được lưu giữ. Ở đây cũn cú cỏc trạng thỏi trung gian. Vị trớ của phụi so với nội nhũ là khụng cố định, đôi khi nó ở bên trong nhưng đôi khi lại ở bên ngoài và ý nghĩa của điều này vẫn chưa được làm rừ. Sự hỡnh thành của nội nhũ bắt đầu từ nhân nội nhũ. Sự phân chia của nó luôn luôn bắt đầu trước sự phân chia của tế bào trứng, và vỡ thế cú sự chuẩn bị đúng lúc cho sự nuôi dưỡng phôi non. Nếu túi phôi hẹp thỡ sự hỡnh thành của nội nhũ tiến hành trong khoảng các đường phân chia tế bào, nhưng trong các túi phôi rộng thỡ nội nhũ được hỡnh thành trước mọi thứ như là một lớp tế bào trần trụi xung quanh tường bao của túi, và chỉ dần dần thu được đặc trưng của đa tế bào, 26 tạo ra mô điền đầy túi phôi. Chức năng của nội nhũ chủ yếu là nuôi dưỡng phôi, và vị trí gốc của nó trong túi phôi được sắp xếp sao cho nó thích hợp nhất cho sự hấp thụ các chất dinh dưỡng của noón. Thời gian tồn tại của nú thay đổi theo khả năng sớm phát triển của phôi. Nó có thể bị hấp thụ hoàn toàn bởi sự phát triển nhanh của phôi ngay từ trong túi phôi, hoặc có thể tồn tại như là một thành phần cũn lại dễ nhận thấy của hạt. Khi nú tồn tại như là thành phần cơ bản của hạt thỡ chức năng cung cấp nguồn nuôi dưỡng là rừ ràng, nú tớch lũy trong cỏc tế bào của mỡnh cỏc thức ăn dự trữ và theo các chất cơ bản thỡ nú cú thể là tinh bột, dầu hay xenluloza, chất nhầy và protein. Trong trường hợp phôi đó tớch trữ nguồn năng lượng dự trữ trong chính nó để tự dưỡng thỡ nội nhũ như là phần cũn lại trong hạt cú thể cú chức năng khác, ví dụ để hấp thụ nước. Một số sai biệt khi so sánh với sự phát triển thông thường cũng được ghi nhận. Sinh sản đơn tính, hay sự phát triển của phôi từ tế bào trứng mà không cần sự thụ phấn, đó được miêu tả đối với các loài của các chi Thalictrum, Antennaria và Alchemilla. Đa phôi nói chung gắn liền với sự phát triển của các tế bào hơn là từ tế bào trứng. Vỡ thế trong cỏc chi Erythronium và Limnocharis thỡ tế bào trứng cú thể tạo ra một lượng mô mà một vài phôi được tạo ra từ đó. Các trường hợp cá biệt chỉ ra rằng bất kỳ tế bào nào trong túi phôi có thể cũng tạo ra phôi, ví dụ tế bào trứng phát triển không đầy đủ trong các loài thuộc chi Mimosa, Iris và Allium, và trong chi cuối cùng đó nờu thỡ cỏc tế bào đối cực cũng có thể. Trong chi Coelebogyne (họ Euphorbiaceae) và Funkia (họ Liliaceae) đa phôi được tạo ra từ việc sản xuất ngẫu nhiên các phôi từ các tế bào của phôi tâm xung quanh đỉnh của túi phôi. Ở các loài thuộc chi Allium, các phôi cũng đó được phát hiện là phát triển thành cùng một cá thể từ tế bào trứng, tế bào trứng không phát triển đầy đủ, tế bào đối cực và các tế bào của phôi tâm. Ở hai loài thuộc chi Balanophora sinh trưởng ở khu vực Malaya, phôi được phát triển từ tế bào của nội nhũ, nó chỉ được hỡnh thành từ nhõn cú cực phớa trờn và bộ phận trứng bị phỏ hủy. Trường hợp vừa đề cập này có thể coi như là biểu hiện của sự phát triển sinh sản vô giao của thể bào tử từ thể giao tử khi so sánh với trường hợp 27 sinh sản vô giao được miêu tả đối với các loài dương xỉ. Sự đa dạng của các trường hợp dị thường này, như đó chỉ ra trong cỏc vớ dụ trờn đây, là lý do để người ta cần cân nhắc kỹ hơn trong việc thiết lập các nguyên lý hỡnh thỏi cụ thể đối với thực vật cú hoa. * Quả và hạt Do sự phỏt triển của phụi và nội nhũ diễn ra trong tỳi phụi, thành của chỳng phỡnh to lờn và thụng thường chúng hấp thụ các chất của phôi tâm để đạt tới gần như giới hạn ngoài của nó, đồng thời kết hợp với nó và vỏ bọc để tạo ra vỏ hạt; hoặc là toàn bộ phụi tõm và thậm chớ cả vỏ bọc cũng cú thể bị hấp thụ. Ở một số thực vật thỡ phụi tõm khụng bị hấp thụ như vậy, nhưng tự nó trở thành nơi tích lũy thức ăn dự trữ tạo ra ngoại nhũ và nó có thể cùng tồn tại với nội nhũ, chẳng hạn như ở bộ hoa Súng, hoặc có thể một mỡnh tạo ra thức ăn dự trữ cho phôi, như ở chi Canna. Nguồn thức ăn dự trữ nội nhũ có ưu thế hơn so với ngoại nhũ, và cái cuối cùng này là tương đối khó thấy, chỉ ở vài loạt không thực sự tiến hóa mạnh. Các hạt trong đó nội nhũ hay ngoại nhũ hoặc cả hai cùng tồn tại nói chung được gọi là cú phụi nhũ hay cú nội nhũ, cũn cỏc hạt mà khụng cú cả nội nhũ và ngoại nhũ được gọi là khụng cú phụi nhũ hay khụng cú nội nhũ. Tuy nhiên, các thuật ngữ này (được các nhà hệ thống hóa sử dụng rộng rói) chỉ núi đến các đặc trưng thô thiển của hạt, và chỉ ra chứng cứ về nguồn dự trữ thức ăn; nhiều loại hạt được gọi là không có phôi nhũ nhưng khi quan sát dưới kính hiển vi lại rừ ràng là nội nhũ và cú thể cú chức năng khác không phải là chức năng cấp nguồn dinh dưỡng. Sự có hay không có mặt của nội nhũ, khối lượng tương đối của nó khi có mặt và vị trí của phôi trong nó là các đặc trưng có giá trị để phân biệt các bộ và các nhóm bộ. Trong khi ấy thành của bầu nhụy đó phỏt triển để tạo thành quả hay vỏ quả, cấu trúc của nó gắn liền với kiểu phát tán của hạt. Nói chung ảnh hưởng của sự thụ phấn rơi vào bầu nhụy và các phần khác của hoa cũng tham gia vào việc tạo quả, chẳng hạn đế hoa ở táo, dâu tây v.v. Đặc trưng của vỏ hạt có liên quan rừ ràng với đặc trưng của quả. Chức năng của chúng là tăng cường gấp đôi sự bảo vệ phôi và hỗ trợ trong sự phát tán; chúng 28 cũng có thể trực tiếp xúc tiến sự nảy mầm. Nếu quả là loại quả nứt và hạt vỡ thế nhanh chúng được phô ra thỡ vỏ hạt cần cung ứng cho sự bảo vệ phôi và cũng có thể để an toàn cho sự phát tán. Ngược lại, quả loại không nứt không có chức năng như thế đối với phôi và vỏ hạt chỉ phát triển không đáng kể. 3.2. Về sinh sản và chu trình sống của thực vật hạt kín - Đặc điểm đặc trưng nhất của thực vật hạt kín là ở lá noãn mà không có ở các ngành khác. Trong hoa, bộ phận sinh sản cái tức bộ nhuỵ được cấu tạo từ một hay nhiều lá noãn khép kín làm thành bầu nhuỵ chứa noãn bên trong. Noãn được bọc kín ở trong bầu là điểm tiến hoá của thực vật hạt kín so với hạt trần vì nó được bảo vệ tốt hơn. Sau thụ tinh, noãn sẽ phát triển thành hạt, bầu phát triển thành quả bảo vệ hạt và hạt như vậy là hạt kín. Sự xuất hiện của hoa, quả biểu hiện sự thích nghi cao của thực vật hạt kín trong việc bảo vệ giống nòi. Trong chu trình sống của thực vật hạt kín, thể giao tử giảm đến mức tối đa thể giao tử đực chỉ còn 1 tế bào với 2 tinh trùng không roi, thể giao tử cái chỉ còn1 túi phôi với 8 nhân, hoàn toàn không còn túi bào tử nữa, noãn bào phát triển thành túi phôi. Thế hệ đơn bội hoàn toàn nằm trong thể lưỡng bội, được bảo vệ một cách chắc chắn khỏi những điều kiện bất lợi bên ngoài chỉ để thực hiện một nhiệm vụ duy nhất là sinh sản. Xuất hiện sự thụ tinh kép, chưa gặp ở các ngành thực vật khác. Một tinh tử đi vào túi phôi kết hơp với noãn bào thành hợp tử phát triển thành phôi, còn tinh tử kia kết hợp với nhân thứ cấp của túi phôi cho ra nội nhũ tam bội (khác với hạt trần nội nhũ đơn bội và được hình 29 thành trước lúc thụ tinh). Hình 4: Hoa và quả ở họ Ngọc lan 3.3. Về mặt phân loại và ý nghĩa thực tiễn * Theo hệ thống phân loại của Takhtajan thì thực vật hạt kín được chia thành hai lớp và cũng có nhiều ý nghĩa cho đới sống: + Lớp một lá mầm + Lớp hai lá mầm Trong lớp 2 lá mầm gồm 7 phân lớp: - Phân lớp Ngọc Lan (Magnoliidea) là phân lớp nguyên thuỷ nhất tiến hoá theo hướng thụ phấn nhờ động vật. - Phân lớp Mao Lương (Ranuculidae) tiến hoá theo hướng thụ phấn nhờ động vật. - Phân lớp Sau Sau (Hamamelididae) tiến hoá theo hướng thụ phấn nhờ gió - Phân lớp Cẩm Chướng(Caryophyllidae) tiến hoá theo hướng thụ phấn nhờ động vật - Phân lớp Sổ (Dillenidae) tiến hoá theo hướng thụ phấn nhờ động vật - Phân lớp Cúc( Asteridae) tiến hoá theo hướng thụ phấn nhờ động vật - Phân lớp Hoa hồng (Rosidae) tiến hoá theo hướng thụ phấn nhờ động vật. Trong lớp một lá mầm gồm các phân lớp sau: 30 - Phân lớp Trạch Tả( Alismidae) tiến hoá theo hướng thụ phấn nhờ động vật - Phân lớp Hành (Liliidae) tiến hoá theo hướng thụ phấn nhờ động vật và nhờ gió - Phân lớp Cau (Arecidae) tiến hoá theo hướng thụ phấn nhờ động vật 1. Lớp hai lá mầm Lớp hai lá mầm có khoảng 120.000 loài, tập hợp trong 325 họ và 71 bộ. 1.1. Phân lớp Ngọc Lan - Mangnoliidae Bộ Ngọc lan được chia thành 8 họ, trong nước ta gặp đại diện 3 họ : Ngọc lan, họ Na, họ Máu chó. Một số loài có giá trị như : Dạ hợp, Mỡ, Vàng tâm, Na, Mãng cầu.... Hình 4: Hoa và quả ở họ Ngọc lan - Bộ Long não (Laurales) Bộ này gồm 10 họ ở nước ta gặp đại diện 5 họ. 31 Họ Long não có một số loài quan trọng cũng như có ý nghĩa : Hình 2: Giẻ (Desmos cochinchinensis) - Bộ Hồ tiêu (Piperales) Bộ này gồm 2 họ ở nước ta gặp họ Lá giấp, họ Hồ tiêu, họ này dùng làm gia vị, làm thuốc, là mặt hàng cho xuất khẩu. - Bộ Súng (Nymphaeales) Là một bộ nhỏ gồm có 3 họ, về mặt cấu tạo gần gũi với bộ Ngọc lan, và là trung gian giữa lớp hai lá mầm và lớp một lá mầm. - Bộ Sen (Nelumbonales) Bộ này chỉ gồm một họ, vị trí của bộ này trong hệ thống phân loại cũng chưa rõ ràng. 1.2. Phân lớp Mao lương (Ranunculidae) Phân lớp này rất gần gũi với phân lớp Ngọc lan, chúng đi ra từ phân lớp Ngọc lan và tiến hoá hơn ở chỗ các cây phần lớn thuộc dạng thân cỏ, không có tế bào tiết trong lá và thân, lá thường ít khi nguyên, các tiết mạch có bản ngăn đơn, màng hạt phấn 3 rãnh. Phân lớp gồm 7 bộ ta gặp đại diện 2 bộ : bộ Mao lương, bộ A phiện (Papaverales) 32 Hình 3: Họ A phiện (loài Papaver somniferum) 1.3. Phân lớp Sau sau (Hamamelididae) Phân lớp này gồm 10 bộ, ở nước ta gặp đại diện của 8 bộ. - Bộ Gai (Urticales) : cây thân gỗ, đôi khi thân cỏ, lá thường có lá kèm. Hoa đơn tính, hay lưỡng tính, kiểu vòng. Bộ này gặp một số họ như : họ Dâu tằm, với một số cây phổ biến như : Mít, chay, Sung... Hình 4: Hoa, quả ở họ Dâu tằm - Bộ Phi lao (Casuarinaceae) : có lá hai noãn, quả một hạt, núm nhuỵ dài. 33 Bộ Dẻ (Fagales) : bộ này chỉ gồm có một họ, cây to, lá đơn nguyên hay xẻ thuỳ, mọc cách có lá kèm. Các yếu tố mạch có bản ngăn hình thang hay đơn . Hình 5: Phi lao (Casuarina equisetifolia) 1.4. Phân lớp Cẩm chướng (Caryophyllales) Phân lớp này gồm có 3 bộ đều gặp ở nước ta : - Bộ Cẩm chướng (Caryophyllales) - Bộ Rau răm (Polygonales) Hình 6: Hoa ở họ Xương rồng 1.5. Phân lớp Sổ (Dilleniiae) Phân lớp gồm 14 bộ trong đó ở nước ta gặp đại diện 12 bộ. 34 - Bộ Sổ (Dilleniales): Bộ sổ có quan hệ với bộ Ngọc lan qua tính chất lá noãn rời, 3 hoa xếp xoắn, nhị nhiều, có lá kèm sớm rụng, nhưng bộ Sổ có màng hạt phấn 3 rãnh không có tế bào tiết trong thân và lá. Bộ này có 2 họ nhưng ở nước ta chỉ gặp đại diện 1 họ. Hình 5: Sổ bà (Dillenia indica) - Bộ Chè (Theales): là bộ lớn, bao gồm chủ yếu à cây thân gỗ có quan hệ gần gũi với bộ sổ và sớm đi ra từ bộ này. Bộ chè gồm 19 họ, ở nước ta có 8 họ trong đó có 2 họ quan trọng nhất là họ Chè và họ Măng cụt. Hiện nay ở nước ta chè là một loại đặc sản được trồng nhiều làm nguồn xuất khẩu và cung cấp trong nội địa - Bộ Hoa tím (Violales): Chúng gồm những cây có hình dạng rất khác nhau, cây gỗ, cây bụi, cây thân cỏ đứng hay cây leo. Bộ gồm có 14 họ ở nước ta gặp đại diện 7 họ - Họ Bầu bí (Cucurbitaceae): Cây thân cỏ, sống 1 năm hoặc sống dai, thân lá thường phủ lông cứng nhất là khi còn non. Họ Bầu bí có tới 120 chi và có khoảng 1000 loài. có nhiều loài có giá trị cao như: Dưa hấu, Bí đao, Bí ngô, Bầu... - Bộ Màn màn (Capprales): Bộ gồm 5 họ ở nước ta gặp đại diện 3 họ trong đó 2 họ hay gặp hơn là Màn màn và Cải. - Bộ Thị (Ebenales): Bộ Thị đi ra từ bộ Chè, bao gồm các dạng cây thân gỗ, có hoa cánh dính, 2 vòng nhị. Bộ có 5 họ ở nước ta gặp đại diện 4 họ. - Bộ Bông (Malvales: Bộ gồm có 10 họ trong đó 6 họ gặp đại diện ở nước ta những tính chất chính để phân biệt 6 họ là: + Trong cây có ống tiết nhựa + Cây không có ống tiết nhựa nhưng có sợi phát triển - Bộ Thầu dầu( Euphorbiaceae) :Bộ Thầu dầu có chung nguồn gốc với bộ Bông, các đại diện nguyên thuỷ của bộ thể hiện quan hệ với bộ Bông và cả bộ Hoa tím. Bộ Thầu dầu có 4 họ nhưng ở nước ta chỉ gặp 1 họ 1.6. Phân lớp Hoa hồng (Rosidae) Phân lớp gồm 19 bộ đều có ở nước ta 35 - Bộ Hoa hồng (Rosales) : Bộ Hoa hồng có liên hệ với họ Sổ trong bộ Sổ có nguồn gốc chung với bộ cỏ tai hổ nhưng tiến hoá hơn ( hạt không có hoặc nghèo nội nhũ, mạch gỗ có sự thủng lỗ đơn...) Bộ hoa hồng có 3 họ nhưng ở nước ta chỉ gặp 1 họ. Một số cây quen thuộc như : Dâu tây, Hoa hồng, Tầm xuân... Hình 6: Dâu tây (Fragalia vesca) - Bộ Đậu (Fabales): Bộ Đậu chỉ có 1 họ với 3 phân họ rất gần nhau + Phân họ Trinh nữ (Mimosoideae) + Phân họ Vang (Caesalpinioideae) + Phân họ Đậu (Faboideae) 1.7. Phân lớp Cúc (Asterdeae) Trong phân lớp cúc thì bộ Cúc đạt tới đỉnh tiến hoá cao nhất trong cả lớp 2 lá mầm. Phân lớp gồm có 10 bộ - Bộ Hoa vặn (Contortae): Bộ có 8 họ, ở nước ta gặp đại diện 6 họ trong đó có 3 họ quan trọng và phổ biến nhất là Trúc đào, Thiên lí, Cà phê. Cà phê được trồng nhiều ở nước ta hạt của nó dùng để xuất khẩu. - Bộ Hoa môi (lamiales. Bộ gồm 3 họ, trong đó nước ta gặp đại diện của 2 họ có quan hệ rất gần gũi với nhau là họ Cỏ roi ngựa và họ Hoa môi - Bộ Cúc (Asterales): rộng rãi bao gồm tới 1000 chi và hơn 20000 loài. Ở nước ta có 125 chi và trên 350 loài. Trong họ có nhiều loài được trồng làm cảnh có giá trị kinh tế cao như: Cúc đại đoá, Cúc vạn thọ, Hướng dương... 2. Lớp một lá mầm ( Monocotyledoneae) 36 Cho đến nay các nhà phân loại học chưa thống nhất về cách phân chia của bộ, họ của lớp một lá mầm. Theo Takhtajan 1980 thì lớp này có 21 bộ, 79 họ có 3 phân lớp sau + Phân lớp Trạch tả Hình 7: Trạch tả + Phân lớp Hành + Phân lớp Cau 3. Phân lớp Trạch tả(Alismidae) Thành phần hoa nhiều chưa cố định xếp ván các lá noăn còn rời phân lớp này được chia thành 2 bộ Trạch tả và Rong từ 3.1. Phân lớp Hành( Liliideae) Phân lớp Hành là một nhóm rất rộng bao gồm tới 16 bộ và là một khâu quan trọng trong hệ thống sinh của lớp một lá mầm. Bộ Hành ( Liliales): Bộ Hành không thể xuất phát trực tiếp từ Trạch tả vì bộ này không có nội nhũ trong khi đó bộ Hành lại có nội nhũ. Hành là một bộ lớn phân bộ rộng có tới 23 họ Bộ Dứa (Brômeliales): Bộ này chỉ có một họ Họ Dứa: Dứa là loại cây ăn quả nhiệt đới nỗi tiếng. Hoa tập hợp quanh một trục lớn thành bông ngắn, bầu dưới, quả mọng. Quả dứa là một quả phức phần ăn đựơc gồm trục hoa và lá bắc mọng nước, còn quả thật nằm trong các mắt dứa, dùng để chế biến các loại nước uống. 37 Bộ Gừng (Zinghiberales): Bộ này gồm 8 họ phân bố chủ yếu ở vùng nhiêt đới ở nước ta có 6 họ nhưng trong đó có 4 họ phổ biến và có ý nghĩa quan trọng : họ Chuối, họ Gừng, họ Hoàng tinh, họ Chuối hoa Bộ Cói (Ciperales): Bộ Cói có quan hệ gián tiếp với bộ Hành ( có hoa cấu tạo gần giống nhau và cùng có nội nhũ bột thích nghi với lối thụ phấn nhờ gió) Bộ Cói chỉ có một họ Bộ Lúa (Oales): Dây là một họ lớn có tới 700 chi, 10000 loài phân bộ khắp nơi trên trái đất. ở Viêt nam hiện biết 150 chi và gần 500 loài. Họ lúa thường được chia ra nhiều phân họ. Về mặt giá trị thực tiễn họ này có tầm quan trọng lớn mốt số loài cây lương thực phổ biến: ý dĩ, lúa, kê, lúa mì, ngô... 3.2. Phân lớp Cau (Arecales) Phân lớp gồm 5 bộ đều có mặt ở nước ta - Bộ Cau : chỉ có một họ. Về giá trị kinh tế họ cau không thua họ lúa và trên nhiều mặt sử dụng khác nhau chúng lại chiếm vị trí hàng đầu. Quả của nhiều loài có giá trị dinh dưỡng cao như Dừa, Chà là... - Bộ Ráy(Arales): cây thân cỏ là chủ yếu hoa tiêu giảm cụm hoa bông mo đơn. Được chia thành 2 họ họ Ráy và họ Bèo ta KẾT LUẬN Thực vật bậc cao là ngành lớn nhất và có ý nghĩa thực tiễn đối với đời sống con người. Về phương diện tiến hoá, Thực vật bậc cao là một nhóm trẻ xuất phát từ Thực vật bậc thấp (Tảo). Vấn đề nguồn gốc của chúng có quan hệ chặt chẽ với sự xen kẽ thế hệ. Chúng chỉ có thể phát sinh từ những Tảo có xen kẽ thế hệ rõ ràng. Đó là các ngành Tảo lục, Tảo nâu và Tảo đỏ. Nhưng nhóm Tảo nào là nguồn gốc của Thực vật bậc cao đầu tiên thì hiện vẫn chưa đủ tài liệu để chứng minh. Cơ thể thực vật không những phân hoá thành các cơ quan khác nhau, mà mỗi cơ quan đều có cấu tạo rất phức tạp và phân hoá thành nhiều mô trong đó mô quan trọng nhất là mô dẫn. Mô dẫn làm nhiệm vụ dẫn nước từ và chất khoáng từ rễ lên lá và dẫn các chất hữu cơ từ lá đến cao cơ quan để nuôi dưỡng. Về đặc điểm sinh sản và cơ quan sinh sản, ở thực vật bậc cao luôn có sự xen kẽ giữa sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính (hình thành và kết hợp giữa các 38 giao tử). Do đó sự xen kẽ thế hệ thể hiện rất rõ ràng và thường xuyên. Trong sự xen kẽ thế hệ. Cơ quan sinh sản cái ở thực vật bậc cao là túi noẵn, có cấu tạo đa bào phức tạp. Trong quá trình tiến hoá túi noẵn lại biến đi và lên đến thực vật hạt kín xuất hiện một bộ phận mới gọi là nhuỵ nằm trong cơ quan sinh sản chung gọi là hoa. Trong quá trình sinh sản hữu tính ở thực vật bậc cao còn xuất hiện một bộ phận mới là phôi do hợp tử phát triển thành. 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 hoá hơn hẳn thực vật bậc thấp, vì nó đảm bảo cho nòi giống phát triển tốt hơn Số lượng thực vật có hoa lớn hơn nhiều ta tưởng Công trình tổng kiểm kê thực vật trên toàn cầu được thực hiện bởi nhà thực vật học người Tây Ban Nha, tiến sĩ David Bramwell vừa cho biết, thế giới có khoảng 422.000 loài cây hạt kín, cao hơn nhiều so với các phỏng đoán trước đây từ 231.000 tới 320.000 loài. Tiến sĩ Bramwell, giám đốc Vườn Canario "Viera y Clavijo" ở Tây Ban Nha, đã thực hiện cuộc điều tra bằng cách cộng gộp số lượng loài thực vật có hoa của mỗi vùng, tập trung vào những loài chỉ xuất hiện ở một quốc gia hoặc một hòn đảo. Những giống cây có mặt ở nhiều nơi cũng chỉ được tính là một loài. Kết quả cụ thể của ông là 421.968 loài. Con số này cũng rất khớp với một phỏng đoán gần đây của tiến sĩ Raphael Govaerts, thuộc Vườn bách thảo hoàng gia Anh. Sử dụng một phương pháp tính toán khác, Tiến sĩ Govaerts cho ra con số là 422.127 loài. Tất nhiên, con số này phải nhỏ hơn thực tế, vì ước đoán của các nhà khoa học mới chỉ dựa trên những loài thực vật đã được khoa học biết đến. “Khi tổng số loài tăng lên, tức là sẽ có thêm nhiều loài bổ sung vào danh sách bị đe dọa”, Tiến sĩ Bramwell nhận định. Ông cho rằng hơn 1/5 trong tổng số thực vật hạt kín có thể đang ở trong tình trạng nguy hiểm. Nguyên phong lan đã có hàng nghìn loại khác nhau. 39 Thực vật hạt kín là những cây có hoa, chứa nhiều hạt trong quả của chúng. Hoa là một phương tiện hỗ trợ đắc lực trong việc thụ phấn, tạo điều kiện cho động vật, đặc biệt là côn trùng, chuyển phấn hoa giữa các cây khác nhau. Mặc dù người ta tin rằng chúng mới chỉ tiến hoá trong khoảng thời gian gần đây - xấp xỉ 125 triệu năm trước, nhưng thực vật có hoa đã tiến hoá rất nhanh, trở thành nhóm thực vật thống trị trái đất. Tài liệu tham khảo 1. Đào Thị Minh Châu, Bài giảng sinh thái học, Trường Đại học vinh 2. Phạm Hoàng Hộ , Cây cỏ Việt Nam, Nhà xuất bản giáo dục. 3. Nguyễn Như Khanh, Sinh học phát triển, Nhà xuất bản Giáo Dục 4. Nghiêm Xuân Thăng, Sinh học phát triển, Trường Đại học Vinh 5. Hoàng Thị Sản, Phân loại học thực vật, Nhà xuất bản giáo dục. 6. www. Sinhhọcviệtnam.com.vn 7. www. Nôngthônngâyny.com.vn 8.www.uphcm.edu.com.vn 40