BİTKİ TAKSONOMİSİ

BİTKİ TAKSONOMİSİ DERS TAKVİYE NOTU
Campbell BÖLÜM 29 ve Mader
Prof. Dr. Figen ERKOÇ
Gazi Eğitim Fakültesi
e-posta: [email protected]
web: http://w3.gazi.edu.tr/web/erkoc
Bitkiler çok hücreli, eukaryot canlılardır. Dokuları iyi gelişmiştir. Fotosentez yapan
ototroflardır. Bitkilerin çoğu çöller, don altındaki tundra, çayırlıklar ve ormanlar gibi karasal
habitatlarda ve sucul ortamlarda yaşar. Karasal yaşamın sunduğu en önemli avantajlardan
birisi de fotosentez için gerekli ışığın bulunmasıdır. Ayrıca karbon dioksit ve oksijen havada,
suda olduğundan daha yüksek konsantrasyonlardadır. Karasal çevrede desikasyon (kuruluğa
karşı) adaptasyonlar gerekir. Bunun için toprağın altında kökler bulunur, suyu tutmak için
yaprak ve gövdede mumsu kutikula vardır. Yaprak yüzeylerinde gazların değişimini ve su
kaybının önlenmesini sağlayan delikler bulunur. Bazı bitkilerde suyu yukarı, besin
maddelerini aşağı taşımak için vasküler sistem bulunur. Bu sistemle ilişkili olarak ağaçlarda
kuvvetli bir iç iskelet vardır; yer çekimi kuvvetine karşı güç gösterir ve yaprakları ışık alacak
şekilde yukarı güneşe doğru kaldırır. Bütün bitkiler embriyoyu desikasyona karşı korur,
bazıları tüm gametofit döllerini korur. Bu bitkilerde sperm-taşıyan polen taneleri rüzgar ve
hayvanlarla yumurtaya taşınır, oluşan embriyo sonunda tohuma dönüşür.
Karasal bitkilerin Charophyceae grubundaki yeşil alglerden türedikleri düşünülmektedir. Bu
iki grubun ortak özellikleri: Fotosentez sırasında hem klorofil a hem b, hem de karotenoidleri
kullanmalarıdır. Başlıca depo besin maddesi nişastadır, kloroplast içinde depolanır. Acaba
Ulva gibi multisellüler yeşil algler bitki kabul edimemektedir? Alglerde fertilizasyon dış
döllenme ile olur, embriyo bitkilerinki gibi bitki gövdesinde korunmaz, dış ortam etkilerine
açıktır. Bitkilerde ve bazı alglerde iki-jenerasyonlu hayat döngüzü var buna döl almaşı
“alternation of generations” denir. Burada sporofit diploid jenerasyonu - mayoz ile haploid
sporları oluşturur ve sporlardan oluşan haploid jenerasyonu; Gametofit ise gametleri
olşturan haploid jenerasyonu tanımlamak için kullanılır. Gametofit gametleri mitoz ile
oluşturur. Gametlerin birleşmesiyle diploid zigot oluşur. İki jenerasyon birbirine benzemez ve
biri diğerine baskındır. Dominant (baskın) jenerasyon daha büyüktür ve daha uzun süre kalır.
Bunlara ilaveten bitkiler oogamus özelliktedir: Gametler yumurta ve spermdir.
Bitkilerin genel özellikleri:
1- Multisellülerdir, doku ve organları oluşturmak üzere özelleşmiş hücreleri vardır.
2- Klorofil a, b ve karotenoid içerirler; Depo besin maddesi nişastadır, selüloz hücre
duvarları vardır.
3- Eşey organlarının dışında üreme hücresi olmayan dış tabaka bulunur, oluşan gametleri
desikasyondan korur.
4- Gelişen embriyoyu kuruluktan korumak için dişi üreme organı içinde besin maddeleri ve
su ile besler.
5- Döl almaşı olarak tanımlanan hayat döngüsü vardır.
Karasal bitkiler ve adaptasyonları:
1- Başlıca 4 gruptur. Karayosunları, eğreltiotları, gimnospermler ve angiospermler.
2- Yapraklı karayosunları ve diğer bryofitlerin karasal hayata adaptasyonlarında ortaya çıkan
adaptasyonlarla alglerden ayrılırlar. Çoğu üremeyle ilgilidir. Yavru çok hücreli embriyodan
gelişir. Embriyo onu koruyan ve besleyen “ana” bitkide kalır.
3- Diğer büyük kara bitkisi gruplarının karayosunlarından farkları vardır. Eğreltiotları,
gimnospermler ve angiospermlerin ilkel atalarında iletim dokusu vardır. Bu üç bitki grubuna
iletim demetli bitkiler denir. Buna karşılık karayosunlarının çoğunda iletim dokusu
bulunmaz. Ancak bazı eğreltiotlarında su ileten bazı borular bulunur, sınır çok kesin değildir.
4- İletim demetli bitkiler arasında eğreltiotları ve bazı Pterofitler tohumsuz olarak da
adlandırılır. Çünkü bu bitkilerin yaşam döngülerinde tohum bulunmaz. Gimnosperm ve
angiosperm bitkiler tohumlu bitkilerdir. Tohum karada üremeyi kolaylaştıran bir
adaptasyondur. Tohum koruyucu kabuk içinde besin kaynağı ile birlikte embriyoyu taşır.
5- Çiçek koruyucu ovaryum bölmelerinin içinde tohumları taşıyan gelişmiş üreme yapısıdır.
Gimnospermler çıplak tohum taşır.
Bitkiler genel olarak briyofitler ve vasküler bitkiler olmak üzere iki büyük gruba
ayrılır. Toplam 10 bitki Phylum’u vardır: (s. 577, Şekil 29.1)
Charophyceae (Su şamdanları)
Karayosunları
(Ciğerotları-Hepatophyta,
Boynuzlu
ciğerotları-Anthocerophyta,
Karayosunları-Bryophyta)
Eğreltiler (Lycophyta ve eğreltiler, atkuyrukları, süpürge eğreltilerinin dahil olduğu
Pterophyta)
Gymnospermler (Ginkophyta, Cycadophyta, Gnetae ve Coniferophyta)
ve Angiospermler (Phylum adı Anthophyta).
Mader s. 444, Klasifikasyon tablosu Şekil 27-2.
Bryophyte grubu (s. 585 Şekil 29.15)
Divisio Hepatophyta: ciğerotları
Divisio Bryophyta: karayosunları
Divisio Anthocerotophyta: boynuzlu ciğerotları (sporofitleri boynuz gibi)
Tohumsuz Vasküler (Damarlı) Bitkiler (s. 590 Şekil 29.21)
Divisio Psilotophyta: süpürge eğreltileri
Divisio Lycopodophyta (Lycophyta): likofitler (kurtayağı yosunu, kibritotları, “club
mosses”)
Divisio Equisetophyta: atkuyrukları (Equisetum)
Divisio Pteridophyta (Pterophyta): eğreltiler ve süpürge eğreltileri
Gymnospermler (s. 602 Şekil 30.5, 30.6; s. 603 30.7 ve s. 604 Şekil 30.8)
Divisio Pinophyta: ibreliler (çam gibi kozalaklı bitkiler)
Divisio Cycadophyta: sikaslar
Divisio Ginkophyta: mabet ağaçları, Ginkgo
Divisio Gnetophyta: gnetofitler (sadece tropiklerde; Gnetum, Ephedra ve Welwitschia)
Angiospermler (s. 607 Şekil 30.11)
Divisio Magnoliophyta (Anthophyta): çiçekli bitkiler
Classis Magnoliopsida: dikotil (iki çenekli) bitkiler
Classis Liliopsida: monokotil (bir çenekli) bitkiler
Briyofitler: Vasküler bitkilerdeki su ve organik besin maddelerini taşıyıcı özelleşmiş
sitemleri yoktur. Bazan yapraksı görünüşleri olsa da hakiki kökleri, gövdeleri ve yapıları
yoktur. Bu yapıların tanımında hakiki vasküler dokuları olması gereklidir. Briyofitlerin kökbenzeri, gövde-benzeri, yaprak-benzeri yapıları olduğu ifade edilir.
Gametofit dominant jenerasyondur-bizim bitki dediğimiz döl. Sperm flagella taşır yumurtanın
yakınına kadar yüzer yumurta sudan bir film tabakası içindedir. Eğer sporofitli bir bitkiyse,
sporofit gametofite bağlı bulunur ve fotosentetik gametofitten besinini sağlar. Briyofitler
oldukça küçüktür; en büyüğü 20 cm kadar boydadır. Bu özellik suyu yeterince yüksekliğe
etkili bir şekilde taşıyamama ile ilişkilidir. Eşeysel üremede flagellalı sperm bulunduğundan,
briyofitler genellikle nemli habitatlarda bulunur. Buna rağmen yosunlar zor şartları olan
ortamlarda da iyi dayanırlar çünkü gametofit eşeysiz de üreyebilir, yosunun stresli ve hatta
kuru habitatlarda tutunmasını ve yayılmasını sağlar. Eğer gerekirse yosunlar önce kururlar,
sonra su olduğunda tekrar fotosenteze başlayabilirler. Sporlar kapsül veya sporangium adı
verilen yapının içinde oluşur. Taşların, çitlerin, nemli yerlerdeki çatlakların içinde
yaşayabilirler. Bu habitatlarda yaşayabilmeleri basit ve küçük olmalarından dolayıdır.
Karayosunu Hayat Döngüsü
(http://waynesword.palomar.edu/lmexer8.htm#asexual)
Karayosunlarında embriyo archegonia adı verilen çok hücreli dişi eşey organlarının içinde
gelişir. Yapraklı, haploid gametofit dominant. Diploid sporofit sporangiumdan oluşurgametofitten direkt büyüyen sap. Sporangiumdaki spor ana hücreleri mayoz geçirir, çok
sayıda haploid spor oluşturur. Bunlar toprağa düşer. Sporofitte klorofil bulunmaz, su,
mineraller ve karbohidrat beslenmesi için tamamen ototrof (fotosentetik) gametofite
bağımlıdır. Bundan dolayı karayosunu sporofiti heterotrofiktir ve gametofit üzerinde
parazittir. Çoğu karayosunu gametofiti dioeciousdur yani erkek ve dişi bireyler popülasyonda
ayrı ayrı bulunur. Gametofitler “erkek” ve “dişi” sporlar tarafından meydana getirilir. İlkel
fertilizasyon vardır, biflagellat sperm suda yüzerek dişi bitki üzerindeki yumurtalara ulaşır.
Vasküler bitkiler: Eğreltiotları ile onların akrabaları gimnoseprm ve angiospermleri içerir.
Bu bitkilerde vasküler doku, topraktan suyu ve mineralleri taşıyan ksilem (duvarları lignin
içerir) ile organik besin maddelerini bitkinin bir bölümünden diğer bölümüne taşıyan
floemden oluşur. Vasküler bitkilerde hakiki kök, gövde ve yapraklar bulunur. Yapraklar
toprak üzerinde sürünerek ilerleyen rizomlardan oluşur. Su kaybını kontrol etmek için stoma
adı verilen küçük porlar bulunur.
Sporofit jenerasyon dominanttır. Vasküler dokuyu ve diğer özellikleri taşıyan döl. Sporofit
diploid. Hatalı gen bulunduğunda, fonksiyonel bir gen tarafından bu özellik kapatılır. Genetik
materyal daha fazla olduğu için karmaşıklık fazladır, mutasyon ihtimali daha yüksektir. Çok
yaygın ve çok çeşitlilik gösterirler.
Tohumsuz vasküler bitkiler (eğreltiler tipik örnek) türü rüzgarla dağılan sporlarıyla yayarlar.
Sporlar çimlendiğinde oluşan büyük gametofit, beslenmesi için sporofite bağımlı değildir. Bu
bitkilerde flagellalı sperm antheridia tarafından serbest hale geçirilir ve sudan oluşan bir film
tabakası içinde archegonia’ya ulaşır, fertilizasyon burada gerçekleşir. Suya bağımlı
gametofit, sporofitten bağımsız olduğundan bu bitkiler sporofitin karasal ortama
adaptasyonundan tam olarak faydalanamaz. Karbonifer dönemindeki büyük bataklıkları
tohumsuz vasküler bitkiler oluşturmaktaydı.
Tohumlu bitkilerde mikrogametofitler (erkek) ve megagametofitler (dişi) sporofite
bağımlıdır, sporofit ise kuru ortama tam uyum sağlamıştır. Olgun mikrogametofit polen
tanesidir. Megagametofit ve onun devamı olan embriyo, sporofitin vücudunda kalır ve tohum
haline gelişir.
Eğreltiotu Hayat Döngüsü
Hayat döngüsünde diploid, yapraklı sporofit dominanttır (conspicuous). Yaprakların alt
tarafında kahverengi sorus keseleri sıralı dizilmiştir. Sorinin dizilimi sınıflandırmada
önemlidir. Sporangium içindeki spor ana hücreleri mayoz geçirir, çok sayıda haploid spor
oluşturur. Sporangia olgunlaşınca çatlayarak açılır milyonlarca spor toprağa toz gibi düşer.
Sporangium’un açılmasında dış kısımı saran kalın duvarlı annulus denilen yapının etkisi
vardır, annulus hücreleri kuruduğunda, annulus gerilir ve sporangium duvarını açar, sporlar
dağılır. Her spor çimlenir ve kalp-şekilli gametofite gelişir (prothallus). Bu yapı küçük
parmağın tırnağından daha küçüktür. Bu haploid gametofit erkek ve dişi eşey organlarını taşır
(antheridia ve archegonia). Gametofitlerin popülasyonları ile ilgili olarak eğreltiler tipik
monoeciousdur, hem dişi hem de erkek eşey organları aynı gametofit üzerindedir.
Karayosunlarının tek eşeyli gametofitlerinden farklı olarak, eğrelti gametofiti biseksüeldir.
Karayosunları gibi, eğreltilerde de fertilizasyon ilkel yöntem olan çok sili spermin suda
yumurtaya uluşmak için yüzmesiyle gerçekleşir. Eğreltilerin gametofitleri ve sporofitleri
fotosentetik ve ototoroftur.
Tohumlu bitkilerin hayat döngüsü (Mader s. 455, Şekil 27.10)
Çiçekli Bitkilerin Hayat Döngüsü
Çiçekli bitkilerde (angiospermler) de eğreltiler gibi diploid sporofit odunsu; kök, gövde ve
yaprakları olan bir bitkiden oluşur. Eğreltilerden farklı olarak, çiçekli bitkiler çiçek ve tohumtaşıyan meyve adı verilen üreme organları oluşturur. Çiçekler uniseksüel (sadece tek tip eşey
organı taşıyan, erkek stameni veya dişi pistili) veya biseksüel (hem stamenleri hem de pistili
aynı çiçekte taşıyan) olabilir. Aynı bitkide ayrı erkek ve dişi çiçekler taşıyan türlere örnekler
meşe ve cevizdir (monoecious). Ayrı bireylerde ayrı erkek ve dişi çiçek taşıyan türlere
dioecious denir, örnekleri söğüt, kavak, hurma, bazı incirler ve marijuana (Cannabis)dır.
Tohumlu bitkilerde üreme:
(http://www.facstaffwebs.umes.edu/maokulate/BIOL112_ED11STD/CH10_STD11ED.ppt#6)
–
–
Çiçek- angiospermlerin üreme yapısı
Diploid sporofit dominant jenerasyon
• Sporofitte çiçekler bulunur; çiçekler 2 tip spor oluşturur
– Megaspor-dişi gametofite gelişir-embriyo kesesi
– Mikrospor-erkek gametofite gelişir-polen tanesi
• Polinasyon (tozlaşma)-polenin dişi çiçek kısımları üzerine bırakılması
– Polen tanesinde 2 sperm hücresi var; polen tanesi bir tüp
oluşturur, sperm bu tüpten yüzerek embriyo kesesine ulaşır
– Embriyo kesesinde ovum bulunur; fertilizasyondan sonra
embriyo gelişir
– Embriyo kesesi tohum haline gelişir, tohum bir meyvenin ile
sarılmış halde bulunabilir-yayılmaya yardımcı olur
– Tohum çimlendiğinde yeni bir sporofit gelişir
Çiçekler
–
Tipik bir çiçekte reseptakulum’a bağlı 4 set değişime uğramış yaprak bulunur
• Sepaller-yeşil yaprak-benzeri yapılar, tomurcuğu korur
• Petaller-tozlaştırıcıları çeker
• Stamenler-erkek yapıları
– Antherler ve filamanlardan oluşur
• Karpel-dişi yapı
– Bir stigma, stilus ve bir ovaryumdan oluşur
Çiçeğin anatomisi
Tipik bir erdişi (hermafrodit) dikotil bitki çiçeğinin kısımları şematik gösterilmiştir.
Fertilization
– Polen alıcı bir stigmaya bırakıldığında çimlenir
– Polen tübü sindirilir ve iki sperm stilusdan aşağıya inerek ovaryuma ulaşır
–
Çift döllenme- spermin biri ovumu döller ve bu embriyoyu oluşturur; diğeri
orta hücreyi döller bundan da triploid (3n) endoderm oluşur
– Endosperm tohum içindeki embriyonun besin kaynağını oluşturur
Dişi gametofitin oluşması
– Ovül içinde, megaspore ana hücresi mayoz geçirir ve 4 haploid nuclei
oluşturur
– Sadece 1 tanesi fonksiyoneldir ve embriyo kesesine gelişir
– Embriyo kesesi 8 nüklei taşir, bunlar fonksiyoneldir ve 4 defa mitoz ile
bölünür
– Sitokinez eşit olmayan şekilde gelişir 7 hücre meydana gelir; ortadaki büyük
hücrede 2 nüklei bulunur
– Küçük hücrenin biri ovumu meydana getirir
Polinasyon (tozlaşma)
– Polenin antherden karpelin alıcı stigmasına transferi
– Çapraz-tozlaşmayı destekleyen adaptasyonlar
• Karpeller antherlerin poleni serbest bırakmasından sonra olgunlaşabilir
• Tozlaştırıcıların poleni taşımak üzere çekilmesini sağlayanlar- nectar,
koku ve renk
Erkek gametofitin oluşması
– Mikrosporlar antherlerde üretilir
– Mikrospor ana hücresi mayozla bölünerek 4 haploid mikrospor oluşturur
– Her birinde, haploid olan nucleus mitotic olarak bölünür ve daha sonar eşit
olmayan sitokinez gerçekleşir
– İki hücre pollen tanesinin içinde kalır; büyük olanı tüp hücresidir, küçüğü bir
sperm hücresidir
– Sperm hücresi tekrar bölünerek 2 sperm meydana getirir
Hayat Döngülerinin Karşılaştırılması
Bitkilerin hayat döngülerinde diploid ve haploid jenerasyonların değişiminin özeti.
(http://waynesword.palomar.edu/lmexer8.htm#compare)