Cvetna cevka: definicija, vloga pri oploditvi in nastanku semen

Cvetna cevka je podaljšek, ki ga tvori pelodno (cvetno) zrno po tem, ko pristane na stigme (pri cvetočih rastlinah). Po tej cevki se premikajo spermijske celice (semenske celice) iz cvetnega prahu do jajčne celice, s čimer pride do oploditve in kasnejše tvorbe semen.

Kako nastane in raste cvetna cevka

Ko pelodno zrno pristane na primerni stigmi, se navlaži in vzklije. Iz pelodnega zrna izraste ena celica v dolgi, usmerjeni celici, imenovani cvetna cevka. Ta raste skozi stigmo, stilus in jajčnik do jajčeca. Pri nekaterih rastlinah, na primer pri koruzi, lahko cvetna cevka zraste tudi več kot 12 centimetrov, da doseže pestič.

Notranja zgradba in rastni mehanizem

Cvetna cevka ima tipično enotno celico z močno usmerjenim vrhnjim (tipnim) rastjem. Rastišče je na vrhu cevke, kjer se sproščajo sekrecijske vezikle, ki prispevajo celično steno in membrano.
Rast omogoča kombinacija visokega turgorja, usmerjenega prenosa veziklov in regulacije ionov (zlasti kalcija), kar ustvarja kalcijev gradient v vrhu cevke.
Stena cevke je bogata s polisaharidi (npr. pektini) in vsebuje območja callose (kalozna zapirala), ki pomagajo ločevati starejše dele cevke od aktivnega vrha.
V cevki potujeta cevkasto jedro (tube nucleus) in generativna celica oziroma dve spermijski celici; slednje se prenašajo do konice cevke in so sproščene v jajčece.

Vloga pri oploditvi in nastanku semen

Ko konica cvetne cevke doseže mikropilo in vstopi v ovojnico jajčeca, običajno počije ter sprosti dve spermijski celici. Pri večini cvetočih rastlin se zgodi dvojno oploditev: ena spermijska celica se združi z jajčno celico in tvori zarodek, druga pa se združi s centralno celico (polarnimi jedri) ter ustvari hranilno tkivo, imenovano endosperm. Endosperm je bogat z škrobom, beljakovinami in olji ter je glavni vir hrane za človeka in živali (npr. pšenica, ječmen, rž, oves, koruza).

Razlike med rastlinskimi skupinami

Tudi druge rastline imajo načine za prenos semenčic: pri nekaterih praprotnicah, osnovnih kopenskih rastlinah in nekaterih algah so semenčice gibljive z bičilci in oplodijo jajčne celice z gibljivim premikanjem v vodi. Nekatere starejše skupine semenjakov (npr. cikade in ginkgo) imajo še vedno gibljive spermijske celice, medtem ko pri večini angiospermov spermiji niso gibljivi in se prenašajo znotraj cvetne cevke.

Vpliv na razmnoževanje in kmetijstvo

Cvetna cevka je ključna za uspešno oploditev, zato so procesi, ki vplivajo na njeno rast in usmerjanje (kemotaksija, tekstura stigmatske površine, samopomilne mehanizme), pomembni tudi v selekciji in rejstvu rastlin. Nekatere rastline imajo mehanizme, ki preprečijo lastno opraševanje (samopomilnost), pri čemer se rastni proces cevke lahko ustavi ali razgradi, če prihaja od istega genotipa.

Biološke in molekularne zanimivosti

Rast cevke je hiter in zelo usmerjen proces ter slovi kot dober model za preučevanje tipnega rastišča celic (tipična rast).
Usmerjanje cevke proti jajčecu vključuje signalne molekule, izločene iz ovula (chemotropizem), ter interakcijo celične stene, citoskeleta in ionskih kanalov.
V laboratoriju se cvetne cevke uporabljajo za testiranje kompatibilnosti opraševanja, za študije celične polarizacije in v biotehnologiji (npr. genske preizkuse in transfer).

V povzetku: cvetna cevka je specializirana struktura, ki omogoči nemoteno dostavo semenčic do jajčeca in sproži procese, ki vodijo do nastanka zarodka in hranilnega endosperma — torej do nastanka semena in posledično do razmnoževanja ter razširjanja rastlin.

Cvetne cevke, ki rastejo iz pelodnih zrn (pod mikroskopom)

Diagram glavnih delov zrelega cveta

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je cvetni prah?

O: Cvetni prah je prehod, ki prenaša semenske celice od pelodnega zrna do jajčeca na dnu pestiča pri semenskih rastlinah.

V: Kako pride do oploditve pri metuljnicah?

O: Pri metuljnicah cvetni prah vzklije iz pelodnega zrna, se razširi skozi stigmo, stilus, jajčnik in jajčeca ter doseže jajčeca. Ko doseže jajčece, se razpoči in sprosti dve semenski celici, kar povzroči dvojno oploditev. En spermij se združi z jajčno celico in nastane zarodek, medtem ko se drugi spermij združi z osrednjo celico (polarna jedra) in nastane endosperm.

V: Katere vrste organizmov imajo bičaste spermije?

O: Bičaste spermije najdemo pri praproti, drugih bazičnih kopenskih rastlinah, številnih algah in nekaterih gimnospermih.

V: Kako bičji spermiji oplodijo jajčeca?

O: Bičjasti spermiji plavajo po vodni tekočini in oplodijo jajčne celice.

V: Kaj je endosperm?

O: Endosperm nastane, ko se eden od dveh sproščenih spermijev združi s polarnimi jedri med postopkom dvojne oploditve. Vsebuje škrob, beljakovine in olja ter je glavni vir človeške hrane, kot so pšenica, ječmen, rž, oves ali koruza.

V: Kako dolgo lahko raste ena celica v koruzi?

O: Pri koruzi lahko posamezna celica zraste dlje kot 12 centimetrov, da prepotuje dolžino pestiča.