पुष्पी पादपों में लैंगिक जनन | Sexual Reproduction in Flowering Plants

पुष्पी पादपों में लैंगिक जनन | Sexual Reproduction in Flowering Plants
पुष्प संरचना परागण दोहरा निषेचन फल और बीज
पुष्पी पादपों में लैंगिक जनन
(Sexual Reproduction in Flowering Plants)
फूलों की सुंदरता के पीछे छिपे जनन के विज्ञान और एक बीज के निर्माण की अद्भुत यात्रा का अध्ययन
Beautiful Flowers and Pollination
पुष्प: एक आकर्षक जनन अंग
मनुष्यों के लिए फूल सौंदर्य का प्रतीक हैं, लेकिन जीव विज्ञान के लिए ये एंजियोस्पर्म के जनन अंग हैं।
प्रस्तावना और पुष्प (The Flower)
पुष्पी पादप (Angiosperms) पृथ्वी पर जीवन का सबसे विकसित पादप समूह हैं। उनका सबसे आकर्षक अंग पुष्प (Flower) है। फूल केवल हमारे उपयोग की वस्तु नहीं हैं; वे पौधों के लैंगिक जनन के स्थल हैं। एक फूल में नर जनन अंग पुंकेसर (Stamen) और मादा जनन अंग स्त्रीकेसर (Pistil / Carpel) होते हैं। जनन प्रक्रिया को 3 चरणों में समझा जा सकता है: निषेचन-पूर्व, निषेचन और निषेचन-पश्च घटनाएं।
निषेचन-पूर्व: नर जनन अंग (Stamen, Microsporangium and Pollen Grain)
पुंकेसर के दो भाग होते हैं: एक लंबा डंठल जिसे तंतु (Filament) कहते हैं, और टर्मिनल द्विपालित (Bilobed) परागकोश (Anther)। एक विशिष्ट एंजियोस्पर्म परागकोश द्विपालित (Bilobed) और चतुष्कोष्ठीय (Tetrasporangiate) होता है, यानी इसमें 4 लघुबीजाणुधानियां (Microsporangia) होती हैं।
A
लघुबीजाणुधानी की भित्ति (Wall Layers): यह 4 परतों से घिरी होती है: एपिडर्मिस, एंडोथीसियम, मध्य परतें (ये तीनों सुरक्षा और स्फुटन/Dehiscence में मदद करती हैं), और सबसे भीतरी टेपेटम (Tapetum)। टेपेटम विकासशील परागकणों को पोषण (Nourishment) प्रदान करता है और इसकी कोशिकाएं अक्सर बहुकेंद्रकीय होती हैं।
B
लघुबीजाणुजनन (Microsporogenesis): लघुबीजाणुधानी के केंद्र में बीजाणुजनक ऊतक (Sporogenous tissue) होता है। इसकी प्रत्येक कोशिका पराग मातृ कोशिका (PMC) की तरह काम करती है। PMC में अर्धसूत्री विभाजन (Meiosis) होता है जिससे 4 अगुणित (n) लघुबीजाणुओं का एक चतुष्क (Tetrad) बनता है। परागकोश के परिपक्व होने पर ये अलग होकर परागकण (Pollen grains) बन जाते हैं।
C
परागकण (Pollen Grain): यह नर युग्मकोद्भिद (Male gametophyte) का प्रतिनिधित्व करता है। इसमें दो परतें होती हैं: बाहरी कठोर एक्जाइन (Exine) जो स्पोरोपोलेनिन (Sporopollenin) से बनी होती है (यह अब तक ज्ञात सबसे प्रतिरोधी कार्बनिक पदार्थ है, जिसे कोई एंजाइम नष्ट नहीं कर सकता)। और भीतरी इन्टाइन (Intine) जो सेल्युलोज और पेक्टिन की बनी होती है। एक्जाइन में जहाँ स्पोरोपोलेनिन नहीं होता, उसे जनन छिद्र (Germ pore) कहते हैं।
परिपक्व होने पर परागकण में 2 कोशिकाएं होती हैं: एक बड़ी कायिक कोशिका (Vegetative cell) और एक छोटी जनन कोशिका (Generative cell)। (60% एंजियोस्पर्म में परागकण इसी 2-कोशिकीय अवस्था में झड़ते हैं)।
मादा जनन अंग (Pistil, Megasporangium and Embryo Sac)
स्त्रीकेसर (Pistil/Gynoecium) मादा जनन अंग का प्रतिनिधित्व करता है। इसमें एक या अधिक अंडप (Carpels) हो सकते हैं। प्रत्येक अंडप के 3 भाग होते हैं: वर्तिकाग्र (Stigma) जो परागकणों के लिए लैंडिंग प्लेटफॉर्म है, वर्तिका (Style) जो एक लंबी नली है, और आधार पर फूला हुआ अंडाशय (Ovary)। अंडाशय के भीतर बीजांडन्यास (Placenta) से गुरुबीजाणुधानी (Megasporangia / Ovules) जुड़े होते हैं।
बीजांड (Ovule) की संरचना
यह एक छोटा डंठल फ्यूनिकल (Funicle) द्वारा प्लेसेंटा से जुड़ा होता है। बीजांड और फ्यूनिकल के जुड़ने के स्थान को नाभिका (Hilum) कहते हैं।
प्रत्येक बीजांड में एक या दो सुरक्षात्मक आवरण होते हैं जिन्हें अध्यावरण (Integuments) कहते हैं। अध्यावरण माइक्रोपाइल (Micropyle) नामक एक छोटे से छिद्र को छोड़कर पूरे बीजांड को घेर लेते हैं। माइक्रोपाइल के विपरीत सिरे को चलाजा (Chalaza) कहते हैं।
अध्यावरण के भीतर कोशिकाओं का एक द्रव्यमान होता है जिसे बीजांडकाय (Nucellus) कहते हैं, जिसमें प्रचुर मात्रा में आरक्षित भोजन होता है। Nucellus के भीतर भ्रूणकोष (Embryo sac) स्थित होता है।
गुरुबीजाणुजनन (Megasporogenesis)
बीजांडकाय (Nucellus) की माइक्रोपाइलर क्षेत्र की एक कोशिका गुरुबीजाणु मातृ कोशिका (MMC) के रूप में विभेदित होती है। MMC में अर्धसूत्री विभाजन (Meiosis) होता है, जिससे 4 अगुणित (n) गुरुबीजाणु (Megaspores) बनते हैं।
अधिकांश पुष्पीय पौधों में, 4 में से 3 गुरुबीजाणु नष्ट (Degenerate) हो जाते हैं। केवल एक क्रियाशील गुरुबीजाणु (Functional megaspore) मादा युग्मकोद्भिद (Embryo sac) में विकसित होता है। एक ही गुरुबीजाणु से भ्रूणकोष बनने की इस विधि को मोनोस्पोरिक विकास (Monosporic development) कहते हैं।
7-कोशिकीय, 8-केंद्रकीय भ्रूणकोष (Embryo Sac)
क्रियाशील गुरुबीजाणु का केंद्रक 3 बार समसूत्री विभाजन (Mitosis) करता है, जिससे 8 केंद्रक बनते हैं।
• माइक्रोपाइलर सिरे पर (3 कोशिकाएं): 2 सहायक कोशिकाएं (Synergids) और 1 अंड कोशिका (Egg cell)। ये मिलकर अंड उपकरण (Egg apparatus) बनाते हैं। Synergids में फिलीफॉर्म उपकरण (Filiform apparatus) होता है जो पराग नली को दिशा दिखाता है।
• चलाजल सिरे पर (3 कोशिकाएं): इन्हें प्रतिव्यासांत कोशिकाएं (Antipodals) कहते हैं。
• केंद्र में (1 बड़ी कोशिका): इसे केंद्रीय कोशिका (Central cell) कहते हैं, जिसमें 2 ध्रुवीय केंद्रक (Polar nuclei) होते हैं।
अतः एक परिपक्व एंजियोस्पर्म भ्रूणकोष 8-केंद्रकीय (8-nucleate) लेकिन 7-कोशिकीय (7-celled) होता है।
परागण (Pollination)
चूंकि पुष्पीय पौधों में नर (परागकण) और मादा (अंड) युग्मक दोनों अचल (Non-motile) होते हैं, इसलिए निषेचन के लिए उन्हें एक साथ लाया जाना चाहिए। परागकोश (Anther) से परागकणों का स्त्रीकेसर के वर्तिकाग्र (Stigma) तक स्थानांतरण परागण (Pollination) कहलाता है।
1. स्वयुग्मन (Autogamy)
परागकणों का उसी फूल (Same flower) के वर्तिकाग्र पर स्थानांतरण। इसके लिए परागकोश और वर्तिकाग्र को एक साथ परिपक्व होना चाहिए (Synchrony)।
Viola, Oxalis, Commelina (क्लिस्टोगैमस फूल - जो कभी नहीं खुलते, इसलिए 100% स्वयुग्मन होता है)।
2. सजातपुष्पी परागण (Geitonogamy)
परागकणों का एक ही पौधे के दूसरे फूल (Another flower of the same plant) के वर्तिकाग्र पर स्थानांतरण। कार्यात्मक रूप से यह पर-परागण (Cross-pollination) है क्योंकि इसमें एक कारक (Agent) की आवश्यकता होती है, लेकिन आनुवंशिक रूप से यह स्वयुग्मन (Autogamy) के समान है क्योंकि पराग उसी पौधे से आते हैं।
3. पर-निषेचन (Xenogamy)
परागकणों का किसी अन्य पौधे (Different plant) के फूल के वर्तिकाग्र पर स्थानांतरण। यह एकमात्र प्रकार का परागण है जो आनुवंशिक रूप से भिन्न (Genetically different) प्रकार के परागकणों को वर्तिकाग्र पर लाता है।
परागण के कारक (Agents of Pollination)
पौधे परागण के लिए 2 अजैविक (Abiotic - हवा, पानी) और 1 जैविक (Biotic - जानवर) कारक का उपयोग करते हैं।
  • हवा (Anemophily): यह अजैविक कारकों में सबसे आम है। परागकण हल्के और चिपचिपाहट रहित (Non-sticky) होने चाहिए। अक्सर फूलों में एक ही बीजांड (Ovule) और पंखयुक्त वर्तिकाग्र (Feathery stigma) होता है। (उदा: घास, मक्का/Corn cob)।
  • पानी (Hydrophily): पुष्पीय पौधों में यह काफी दुर्लभ है (केवल 30 वंशों तक सीमित, ज्यादातर एकबीजपत्री)। (उदा: वैलिसनेरिया / Vallisneria - सतह पर परागण; जोस्टेरा / Zostera - पानी के भीतर परागण)। इनमें परागकण म्यूसिलेज आवरण द्वारा पानी से सुरक्षित रहते हैं।
  • जानवर (Zoophily / Entomophily): अधिकांश पुष्पीय पौधे परागण के लिए जानवरों (विशेषकर मधुमक्खियों / Bees) का उपयोग करते हैं। ऐसे फूल बड़े, रंगीन, सुगंधित और मकरंद (Nectar) से भरपूर होते हैं ताकि जानवरों को आकर्षित किया जा सके। जानवर को "पराग/मकरंद का इनाम" (Floral rewards) मिलता है। कुछ में यह इनाम अंडे देने के लिए सुरक्षित स्थान के रूप में होता है (उदा: Amorphophallus और युक्का/Yucca का पौधा)।
बहिःप्रजनन युक्तियां (Outbreeding Devices)
लगातार स्व-परागण (Self-pollination) से अंतःप्रजनन अवनति (Inbreeding depression) होती है। इसे रोकने और पर-परागण को बढ़ावा देने के लिए पौधों ने कई युक्तियां विकसित की हैं:
1. डाइकोगैमी (Dichogamy): पराग के झड़ने और वर्तिकाग्र के ग्रहणशील होने का समय अलग-अलग होना (Synchrony नहीं होना)।
2. हर्कोगैमी (Herkogamy): परागकोश और वर्तिकाग्र का अलग-अलग स्थानों (विभिन्न ऊंचाई) पर होना。
3. स्व-असामंजस्य (Self-incompatibility): यह एक आनुवंशिक तंत्र है जो उसी पौधे के परागकणों को अंकुरित होने से रोकता है。
4. एकलिंगाश्रयी (Dioecy): नर और मादा फूल अलग-अलग पौधों पर उत्पन्न होना (उदा: पपीता), जो स्वयुग्मन और सजातपुष्पी परागण दोनों को रोकता है।
पराग-स्त्रीकेसर संकर्षण और दोहरा निषेचन
पराग-स्त्रीकेसर संकर्षण (Pollen-Pistil Interaction): परागण इस बात की गारंटी नहीं देता कि सही प्रकार का पराग ही गिरेगा। स्त्रीकेसर में सही पराग (Compatible) को पहचानने और गलत (Incompatible) को अस्वीकार करने की क्षमता होती है। यह पहचान दोनों के बीच रासायनिक संवाद (Chemical components) द्वारा होती है। सही परागकण वर्तिकाग्र पर अंकुरित होकर पराग नली (Pollen tube) बनाता है जो वर्तिका (Style) से होते हुए बीजांड तक पहुँचती है। (सहायक कोशिका के फिलीफॉर्म उपकरण पराग नली को रास्ता दिखाते हैं)।
दोहरा निषेचन (Double Fertilisation)
पराग नली एक सहायक कोशिका (Synergid) में प्रवेश करती है और अपने दो नर युग्मकों (2 Male gametes) को छोड़ देती है। पुष्पीय पौधों (Angiosperms) की यह सबसे अद्वितीय और विशिष्ट घटना है:
1
सिंगैमी (Syngamy): पहला नर युग्मक (n) अंड कोशिका (Egg cell - n) की ओर बढ़ता है और उसके साथ संलयन करता है। इसके परिणामस्वरूप एक द्विगुणित युग्मनज (Diploid Zygote - 2n) बनता है, जो बाद में भ्रूण (Embryo) में विकसित होता है।
2
त्रिसंलयन (Triple Fusion): दूसरा नर युग्मक (n) केंद्रीय कोशिका में स्थित दो ध्रुवीय केंद्रकों (Polar nuclei - n+n) की ओर बढ़ता है और उनके साथ संलयन करता है। इसके परिणामस्वरूप एक त्रिगुणित प्राथमिक भ्रूणपोष केंद्रक (Triploid Primary Endosperm Nucleus / PEN - 3n) बनता है।
चूँकि भ्रूणकोष में एक साथ दो प्रकार के संलयन (Syngamy और Triple Fusion) होते हैं, इसलिए इस घटना को दोहरा निषेचन (Double Fertilisation) कहा जाता है।
निषेचन-पश्च घटनाएं (Post-fertilisation Events)
दोहरे निषेचन के बाद, भ्रूणपोष (Endosperm) और भ्रूण (Embryo) का विकास होता है, बीजांड (Ovule) बीज में बदल जाता है और अंडाशय (Ovary) फल में बदल जाता है। इन सभी घटनाओं को सामूहिक रूप से निषेचन-पश्च घटनाएं कहा जाता है।
1. भ्रूणपोष (Endosperm)
भ्रूणपोष का विकास भ्रूण के विकास से पहले (Precedes) होता है क्योंकि यह विकासशील भ्रूण को पोषण (Nutrition) प्रदान करता है।
सबसे आम प्रकार का भ्रूणपोष फ्री-न्यूक्लियर (Free-nuclear) है, जिसमें PEN बार-बार विभाजित होकर हजारों केंद्रक बनाता है (उदा: कच्चे नारियल का पानी)। बाद में यह कोशिकीय (Cellular) हो जाता है (नारियल का सफेद गूदा)।
कुछ बीजों में भ्रूणपोष पूरी तरह से उपयोग हो जाता है (गैर-एल्ब्यूमिनस / Non-albuminous - जैसे मटर, मूंगफली), जबकि कुछ में यह बीज में बचा रहता है (एल्ब्यूमिनस / Albuminous - जैसे गेहूं, मक्का, अरंडी)।
2. भ्रूण (Embryo)
युग्मनज (Zygote) बीजांड के माइक्रोपाइलर सिरे पर भ्रूण में विकसित होता है। भ्रूण के विकास के प्रारंभिक चरण (Proembryo, Globular, Heart-shaped, Mature) द्विबीजपत्री और एकबीजपत्री दोनों में समान होते हैं。
• द्विबीजपत्री भ्रूण (Dicot): इसमें एक भ्रूणीय अक्ष (Embryonal axis) और दो बीजपत्र (Cotyledons) होते हैं। ऊपर का भाग प्रांकुर (Plumule - प्ररोह बनाता है) और नीचे का भाग मूलांकुर (Radicle - जड़ बनाता है) कहलाता है。
• एकबीजपत्री भ्रूण (Monocot): इसमें केवल एक बीजपत्र होता है, जिसे स्कुटेलम (Scutellum) कहा जाता है।
3. बीज (Seed) और फल (Fruit)
बीज: निषेचित बीजांड (Fertilised ovule) बीज कहलाता है। बीजांड के अध्यावरण (Integuments) सख्त होकर बीज आवरण (Seed coats - Testa & Tegmen) बन जाते हैं। माइक्रोपाइल एक छोटे छिद्र के रूप में रहता है जिससे O2 और पानी अंदर जा सके। पानी की कमी (10-15% नमी) होने पर भ्रूण निष्क्रिय अवस्था में चला जाता है जिसे प्रसुप्ति (Dormancy) कहते हैं। (काली मिर्च/Black pepper में न्युसेलस का बचा हुआ हिस्सा परिभ्रूणपोष / Perisperm कहलाता है)।
फल: अंडाशय (Ovary) का फल में बदलना और बीजांड का बीज में बदलना एक साथ होता है। अंडाशय की दीवार फलभित्ति (Pericarp) बन जाती है।
• सत्य फल (True Fruit): जो केवल अंडाशय से विकसित होते हैं (अधिकांश फल)।
• आभासी फल (False Fruit): जब अंडाशय के साथ पुष्पासन (Thalamus) भी फल बनाने में भाग लेता है (उदा: सेब / Apple, स्ट्रॉबेरी, काजू)।
• अनिषेकजनित फल (Parthenocarpic Fruit): जो बिना निषेचन (Without fertilisation) के विकसित होते हैं। ये बीज रहित (Seedless) होते हैं (उदा: केला / Banana)।
असंगजनन (Apomixis) और बहुभ्रूणता (Polyembryony)
यद्यपि बीज सामान्यतः निषेचन का उत्पाद हैं, लेकिन एस्टेरेसी (Asteraceae) कुल और घासों (Grasses) की कुछ प्रजातियों ने एक विशेष तंत्र विकसित किया है:
असंगजनन (Apomixis)
यह बिना निषेचन के बीज उत्पन्न करने की प्रक्रिया है (Production of seeds without fertilisation)। इस प्रकार, असंगजनन अलैंगिक जनन (Asexual reproduction) का एक रूप है जो लैंगिक जनन की नकल (Mimics) करता है।
यह अक्सर तब होता है जब एक द्विगुणित (Diploid) अंड कोशिका (Egg cell) बिना अर्धसूत्री विभाजन के बन जाती है और बिना निषेचन के ही भ्रूण में विकसित हो जाती है।
बहुभ्रूणता (Polyembryony)
कई नींबू प्रजातियों (Citrus) और आम (Mango) की किस्मों में, भ्रूणकोष के चारों ओर मौजूद बीजांडकाय (Nucellar) की कुछ कोशिकाएं विभाजित होने लगती हैं और भ्रूणकोष में घुसकर भ्रूण (Embryos) में विकसित हो जाती हैं। ऐसे मामलों में, एक बीजांड में कई भ्रूण होते हैं। एक ही बीज में एक से अधिक भ्रूणों की उपस्थिति को बहुभ्रूणता (Polyembryony) कहा जाता है।

महत्व: हाइब्रिड (संकर) बीजों को हर साल खरीदना किसानों के लिए बहुत महंगा पड़ता है क्योंकि उनके गुण अगली पीढ़ी में अलग (Segregate) हो जाते हैं। यदि हाइब्रिड को Apomicts में बदल दिया जाए, तो कोई पृथक्करण नहीं होगा और किसान उसी बीज का उपयोग साल-दर-साल कर सकते हैं।
अध्याय का संपूर्ण सारांश (Chapter Summary)
पुष्पीय पादपों में जनन प्रकृति की एक अद्भुत और जटिल प्रक्रिया है, जो रंग-बिरंगे फूलों से शुरू होकर जीवन देने वाले बीजों और फलों पर समाप्त होती है।
पुष्प संरचना
पुंकेसर (लघुबीजाणु/पराग) और स्त्रीकेसर (गुरुबीजाणु/भ्रूणकोष - 7 सेल, 8 न्यूक्लियस)।
परागण व प्रकार
स्वयुग्मन, सजातपुष्पी और पर-निषेचन। हवा, पानी और जानवर (कीट) इसके कारक हैं।
दोहरा निषेचन
सिंगैमी (युग्मनज बनाता है) और त्रिसंलयन (PEN/भ्रूणपोष बनाता है)।
बीज व फल
बीजांड से बीज और अंडाशय से फल। सेब आभासी फल है। बिना निषेचन बीज (Apomixis)।
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