Der Generationswechsel ist ein wichtiges Konzept in der Evolution von Pflanzen., Alle Landpflanzen haben Generationswechsel.

Bei Moosen und ihren Verwandten (Bryophyten) ist der haploide Gametophyt die dominierende Generation, und die diploiden Sporophyten sind Sporangium tragende Stiele, die aus den Gametophyten wachsen. Bei Farnen ist der diploide Sporophyt viel größer, aber der haploide Gametophyt ist auch eine kleine Pflanze, die lange wachsen kann.

Bei Blütenpflanzen (Angiospermen) ist die Sporophytengeneration fast der gesamte Lebenszyklus (grüne Pflanze, Wurzeln usw.) mit Ausnahme der kleinen Fortpflanzungsstrukturen (Pollen und Eizellen).,

Der Sporophyt produziert Sporen (daher der Name) durch Meiose. Diese entwickeln sich zu einem Gametophyten. Sowohl die Sporen als auch der resultierende Gametophyt sind haploid, was bedeutet, dass sie halb so viele Chromosomen haben. Später produziert der reife Gametophyt männliche oder weibliche Gameten (oder beides) durch Mitose. Die Verschmelzung von männlichen und weiblichen Gameten (Befruchtung) erzeugt eine diploide Zygote, die sich zu einem neuen Sporophyten entwickelt. Dies ist der Zyklus, der als Generationswechsel oder Phasenwechsel bezeichnet wird.,

Als Faktor für die Pflanzenentwicklungedit

In der wegweisenden Arbeit Variation und Evolution in Pflanzen diskutierte Stebbins, wie der Generationswechsel mit der Gesamtentwicklung von Pflanzen zusammenhängt. Er begann:

“ Der auffälligste Unterschied zwischen dem Sexualzyklus von Tieren und denen in Pflanzen besteht darin, dass Tiere mit Ausnahme einiger Protozoen in allen Stadien diploid sind, während fast alle Pflanzen ein haploid besitzen Stadium von mehr oder weniger Dauer. Darüber hinaus ist die Reihenfolge der Arten des Generationswechsels… ist eines der bekanntesten Merkmale der Pflanzenentwicklung…, Die diploide Generation hat sich zweifellos zu vielen verschiedenen Zeiten entwickelt.“

Später kommentiert Stebbins:

“ Der diploide Zustand bewirkt eine Erhöhung der Flexibilität, da er den Zustand der genetischen Dominanz und Rezessivität ermöglicht. In einem haploiden Organismus ist jede neue Mutation sofort der Wirkung der Selektion ausgesetzt… In einem diploiden Organismus hingegen entsteht jede neue Mutante als Heterozygote und ist, wenn sie rezessiv ist, vor Selektion geschützt“.,

Der Punkt ist, dass bei Diploiden neue Allele geschützt sind und (zusammen) ein Reservoir potenzieller Variationen in der Bevölkerung darstellen.

AlgaeEdit

Die meisten Algen haben dominante Gametophytengenerationen, aber bei einigen Arten sind die Gametophyten und Sporophyten morphologisch ähnlich (isomorph).

BryophytesEdit

Bryophyten (Moose, Leberwürmer und Hornwürmer) haben ein dominantes Gametophytenstadium, von dem der erwachsene Sporophyt zur Ernährung vom Gametophyten abhängig ist., Der Sporophyt entwickelt sich aus der Zygote im weiblichen Geschlechtsorgan, so dass seine frühe Entwicklung vom Gametophyten genährt wird.

Gefäßpflanzenedit

Ein unabhängiger Sporophyt ist die dominierende Form in allen Clubmossen, Schachtelhalmen, Farnen, Gymnospermen und Angiospermen (Blütenpflanzen) die bis heute überlebt haben.,

Frühere evolutionEdit

Frühe Landpflanzen hatten Sporophyten, die identische Sporen produzierten: Sie sahen gleich aus, zu welchem Geschlecht sie sich entwickelten. Die Vorfahren der Gymnospermen entwickelten komplexe heterosporöse Lebenszyklen: Die Sporen, die männliche und weibliche Gametophyten produzierten, waren unterschiedlich groß. Die weiblichen Megasporen sind tendenziell größer und weniger zahlreich als die männlichen Mikrosporen.

Während des Devon entwickelten mehrere Pflanzengruppen unabhängig voneinander Heterosporie und später Endosporie, in denen einzelne Megasporen innerhalb der Sporangie des Elternsporophyten gehalten wurden., Diese endosporischen Megasporen hatten einen mehrzelligen Miniatur-Gametophyten mit weiblichen Geschlechtsorganen und Eizellen. Die Eizellen wurden durch frei schwimmende Spermien befruchtet, die von windgetragenen miniatuarisierten männlichen Gametophyten in Form von Präpollen produziert wurden.

Die resultierende Zygote entwickelte sich zur nächsten Sporophytengeneration, während sie sich noch innerhalb der einzelnen großen weiblichen Megaspore im Sporangium des Elternsporophyten befand. Die Entwicklung von Heterosporie und Endosporie gehörten zu den frühesten Schritten in der Entwicklung von Samen der Art, die von Gymnospermen und Angiospermen produziert wurden.