Homospory, heterospory and origin of seed habit in Pteridophytes
Homospory, heterospory and origin of seed habit in Pteridophytes (टेरिडोफाइट्स में समबीजाणुकता, विषमबीजाणुकता और बीज स्वभाव की उत्पत्ति):- Pteridophytes are the first vascular land plants possessing true roots, stems, and leaves, but they reproduce by spores and do not produce flowers or seeds. On the basis of spore production, pteridophytes are classified into homosporous and heterosporous forms.
(टेरिडोफाइट्स पहले संवहनी स्थलीय पौधे हैं जिनमें वास्तविक जड़ें, तने और पत्तियाँ होती हैं, लेकिन ये बीजाणुओं द्वारा जनन करते हैं और पुष्प या बीज उत्पन्न नहीं करते हैं। बीजाणु उत्पादन के आधार पर, टेरिडोफाइट्स को समबीजाणुक और विषमबीजाणुक रूपों में वर्गीकृत किया जाता है।)
Homospory (समबीजाणुकता):-
> Homospory is the condition in which a plant produces only one kind of spores, and all spores are morphologically and physiologically similar.
(समबीजाणुकता वह स्थिति है जिसमें एक पौधा केवल एक प्रकार के बीजाणु उत्पन्न करता है, और सभी बीजाणु आकारिकी और कार्यिकीय दृष्टि से समान होते हैं।)
> These spores generally germinate into bisexual (monoecious) gametophytes, which bear both antheridia (male sex organs) and archegonia (female sex organs).
[ये बीजाणु आमतौर पर द्विलिंगी (एकलिंगाश्रयी) युग्मकोदभिदों में अंकुरित होते हैं, जिनमें नर जननांग (पुंधानियाँ) और मादा जननांग (स्त्रीधानियाँ) दोनों एक ही थैलस पर पाये जाते हैं।]
Characteristics of Homospory (समबीजाणुकता की विशेषताएँ):-
i. One Type of Spore (एक ही प्रकार के बीजाणु):- Only one kind of spore is produced.
(केवल एक ही प्रकार के बीजाणु उत्पन्न होते हैं।)
ii. Equal Size (समान आकार):- All spores are similar in size and structure.
(सभी बीजाणु आकार और संरचना में समान होते हैं।)
iii. Bisexual Gametophyte (द्विलिंगी युग्मकोदभिद):- The spore develops into a green, independent, photosynthetic prothallus having both male and female sex organs.
(बीजाणु हरे, स्वतंत्र, प्रकाश संश्लेषक प्रोथैलस में विकसित होता है जिसमें नर और मादा दोनों जननांग होते हैं।)
iv. Exosporic Development (बाह्यबीजाणुक विकास):- Gametophyte develops outside the spore wall.
(युग्मकोदभिद बीजाणु की भित्ति के बाहर विकसित होता है।)
v. Primitive Condition (आदिम अवस्था):- Considered the primitive type of reproduction in pteridophytes.
(इसे टेरिडोफाइट्स में जनन का आदिम प्रकार माना जाता है।)
Examples of Homosporous Pteridophytes (समबीजाणुक टेरिडोफाइट्स के उदाहरण):-
i. Lycopodium (लाइकोपोडियम)
ii. Equisetum (इक्विसीटम)
iii. Pteris (टेरिस)
iv. Dryopteris (ड्रायोप्टेरिस)
v. Adiantum (एडिएंटम)
Diagrammatic Sequence (आरेखीय अनुक्रम):-
Spore → Prothallus (bisexual gametophyte) → Fertilization → Sporophyte
[बीजाणु → प्रोथैलस (द्विलिंगी युग्मकोदभिद) → निषेचन → बीजाणुदभिद]
Heterospory (विषमबीजाणुकता):- The phenomenon of the development of two types of spores (differing in size, structure and function) by the same species is known as heterospory.
[एक ही जाति द्वारा दो प्रकार के बीजाणुओं (आकार, संरचना और कार्य में भिन्न) के विकास की घटना को विषमबीजाणुकता कहते हैं।]
> The two different sizes are: smaller spores also known as microspores and the larger spores also known as megaspores.
(दो अलग-अलग आकार के होते हैं: छोटे बीजाणु लघुबीजाणु कहलाते हैं और बड़े बीजाणु गुरुजाणु कहलाते हैं।)
> Rashid (1999) listed nine genera as living examples of heterosporous pteridophytes. e.g. Selaginella, Isoetes, Stylites, Marsilea, Pilularia, Regnellidium, Salvinia, Azolla and Platyzoma.
[राशिद (1999) ने विषमबीजाणुक टेरिडोफाइट्स के जीवित उदाहरणों के रूप में नौ वंशों को सूचीबद्ध किया है। उदाहरण के लिए, सिलेजिनेला, आइसोईट्स, स्टाइलाइट्स, मार्सिलिया, पिलुलेरिया, रेगनीलिडियम, साल्विनिया, एजोला और प्लैटिज़ोमा।]
Origin of Heterospory (विषमबीजाणुकता की उत्पत्ति):- The origin of heterospory can be better discussed on the basis of evidences from paleobotany, developmental and experimental studies.
(पुरावनस्पतिक विज्ञान, विकासात्मक और प्रायोगिक अध्ययनों से प्राप्त साक्ष्यों के आधार पर विषमबीजाणुकता की उत्पत्ति पर बेहतर चर्चा की जा सकती है।)
1. Palaeobotanical evidences (पुरावनस्पतिक प्रमाण):-
- It has been suggested that heterospory arose due to degeneration of some spores in a few sporangia. As more nutrition becomes available to less number of spores, the surviving spore grow better, hence increase in their size.
(यह सुझाव दिया गया है कि कुछ बीजाणुधानियों में कुछ बीजाणुओं के क्षय के कारण विषमबीजाणुकता उत्पन्न हुई। जैसे-जैसे कम बीजाणुओं को अधिक पोषण मिलता है, वे बेहतर ढंग से वृद्धि करते हैं, जिससे उनका आकार बढ़ जाता है।)
- Palaeobotanical evidences show that the earlier vascular plants were all homosporous and the heterosporous condition appeared subsequently in the lowermost upper Devonian.
(पुरावनस्पतिक प्रमाण दर्शाते हैं कि प्रारंभिक संवहनी पौधे सभी समबीजाणुक थे और विषमबीजाणुक अवस्था बाद में सबसे निचले ऊपरी डिवोनियन काल में प्रकट हुई।)
- A number of heterosporous genera belonging to the Lycopsida, Sphenopsida and Pteropsida were known in the late Devonian and early Carboniferous periods.
(डिवोनियन काल के पश्चकाल और कार्बोनिफेरस काल के आरंभिक काल में लाइकोप्सिडा, स्फीनोप्सिडा और टीरोप्सिडा से संबंधित कई विषमबीजाणुक वंश ज्ञात थे।)
2. Evidences from Experimental Studies (प्रायोगिक अध्ययनों से प्रमाण):-
- Experimental studies on Selaginella (Goebel, 1905) and Marsilea (Shattuck, 1910) suggest that nutritional factors mainly govern the heterospory.
[सिलेजिनेला (गोएबेल, 1905) और मार्सिलिया (शट्टक, 1910) पर किए गए प्रायोगिक अध्ययनों से पता चलता है कि पोषण संबंधी कारक मुख्य रूप से विषमबीजाणुकता को नियंत्रित करते हैं।]
- Under conditions of low light intensity, the photosynthetic activity of Selaginella was retarted and it produced microsporangia.
(कम प्रकाश की तीव्रता की स्थिति में, सिलेजिनेला की प्रकाश संश्लेषण क्रिया धीमी हो जाती है और यह लघुबीजाणुधानियाँ उत्पन्न करता है।)
- By sudden lowering of the temperature, the size of the microspores in the sporocarp of Marsilea increases by six times.
(तापमान में अचानक कमी आने पर, मार्सिलिया के बीजाणुकार्प में लघुबीजाणुओं का आकार छह गुना बढ़ जाता है।)
3. Evidences from Developmental Studies (विकासात्मक अध्ययनों से प्रमाण):-
- In heterosporous pteridophytes, the development of micro and megasporangia follow the same pattern. While in megasporangia most of the spore mother cells degenerate but in microsporangia only a few mother cells are disorganized.
(विषमबीजाणुक टेरिडोफाइट्स में, लघुबीजाणुधानियों और गुरुबीजाणुधानियों का विकास एक ही पैटर्न का अनुसरण करता है। गूरुबीजाणुधानियों में अधिकांश बीजाणु मातृ कोशिकाएं नष्ट हो जाती हैं, जबकि लघुबीजाणुधानियों में केवल कुछ ही मातृ कोशिकाएं नष्ट होती हैं।)
- The phenomenon of heterospory becomes distinct either before or after meiosis in Selaginella. While in Isoetes, it is distinct before meiosis.
सिलेजिनेला में अर्धसूत्री विभाजन से पहले या बाद में विषमबीजाणुकता की घटना स्पष्ट हो जाती है। जबकि आइसोईट्स में, यह अर्धसूत्री विभाजन से पहले ही स्पष्ट हो जाता है।)
Importance of heterospory (विषमबीजाणुकता का महत्व):-
i. The differentiation in the size of the spore is directly related to the differentiation of sex of the gametophyte. Therefore, heterospory is an expression of sex determination in plants.
(बीजाणु के आकार में भिन्नता युग्मकोदभिद के लिंग विभेदन से सीधे संबंधित है। इसलिए, विषमबीजाणुकता पौधों में लिंग निर्धारण की अभिव्यक्ति है।)
ii. Because of heterospory, plants become free to grow in varied environmental conditions, instead of only aquatic surroundings.
(विषमबीजाणुकता के कारण, पौधे केवल जलीय वातावरण तक सीमित न रहकर विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों में उगने के लिए स्वतंत्र हो जाते हैं।)
iii. It ultimately leads to seed development.
(अंततः इससे बीज का विकास होता है।)
iv. The megaspore having female gametophyte derives nourishment from sporophyte and thus remains independent from external factors.
(मादा युग्मकोदभिद युक्त गुरुबीजाणु बीजाणुदभिद से पोषण प्राप्त करता है और इस प्रकार बाहरी कारकों से स्वतंत्र रहता है।)
Seed habit (बीज स्वभाव):- Because of heterospory, the gametophytic tissue is reduced. Partial or complete retention of megasporangium and female gametophyte on the sporophyte also takes place. They show reduction in megaspores and male gamete. All these characters show a tendency towards seed habit.
(विषमबीजाणुकता के कारण, युग्मकोदभिद ऊतक कम हो जाता है। बीजाणुदभिद पर गुरुबीजाणुधानी और मादा युग्मकोदभिद का आंशिक या पूर्ण प्रतिधारण भी होता है। इनमें गुरुबीजाणुओं और नर युग्मकों की संख्या में कमी देखी जाती है। ये सभी लक्षण बीज स्वभाव की ओर झुकाव दर्शाते हैं।)
Origin of seed habit (बीज स्वभाव की उत्पत्ति):- One of the most important advantages of heterospory is the formation of seed habit. The origin of seed habit is associated with the following:
(विषमबीजाणुकता के सबसे महत्वपूर्ण लाभों में से एक बीज स्वभाव का निर्माण है। बीज स्वभाव की उत्पत्ति निम्नलिखित से संबंधित है:)
i. Production of two types of spores (heterospory).
[दो प्रकार के बीजाणुओं का उत्पादन (विषमबीजाणुकता)।]
ii. Reduction in the number of megaspores finally to one per megasporangium.
(गुरुबीजाणुओं की संख्या में कमी होकर अंततः प्रति गुरुबीजाणुधानी एक गुरुबीजाणु हो जाना।)
iii. Retention and germination of the megaspores and fertilization of the egg.
(गुरुबीजाणु का प्रतिधारण और अंकुरण तथा अंड कोशिका का निषेचन।)
iv. Continued development of the fertilized egg into the embryo while still in situ.
(यथास्थान रहते हुए, निषेचित अंड कोशिका का भ्रूण में निरंतर विकास।)
Seed habit in Selaginella (सिलेजिनेला में बीज स्वभाव):- Selaginella exhibits remarkable approach to the seed habit because of the following features:
(सिलेजिनेला निम्नलिखित विशेषताओं के कारण बीज स्वभाव के प्रति उल्लेखनीय दृष्टिकोण प्रदर्शित करता है:)
i. The heterospory occurs in almost all the species of Selaginella.
(सिलेजिनेला की लगभग सभी जातियों में विषमबीजाणुकता होती है।)
ii. In most species only one functional megaspore mother cell is produced which by reduction division produces four haploid megaspores. In some species e.g. S. rupestris and S. monospora only one megaspore is formed in each megasporangium.
(अधिकांश जातियों में केवल एक कार्यात्मक गुरुबीजाणु मातृ कोशिका उत्पन्न होती है, जो अर्धसूत्री विभाजन द्वारा चार अगुणित गुरुबीजाणु उत्पन्न करती है। कुछ जातियों में, जैसे कि सिलेजिनेला रूपेस्ट्रिस और सिलेजिनेला मोनोस्पोरा, प्रत्येक गुरुबीजाणुधानी में केवल एक गुरुबीजाणु बनता है।)
iii. Germination of megaspore starts within the megasporangium, but its stage and time of retention within megasporangium differ in different species.
(गुरुबीजाणु का अंकुरण गुरुबीजाणुधानी के भीतर ही शुरू हो जाता है, लेकिन विभिन्न जातियों में इसकी अवस्था और गुरुबीजाणुधानी के भीतर रहने का समय भिन्न-भिन्न होता है।)
iv. Fertilization and embryo development also takes place within the megasporangium.
(निषेचन और भ्रूण का विकास भी गुरुबीजाणुधानी के भीतर ही होता है।)
Not Ancestor of Seed Plants (बीजीय पौधों का पूर्वज नहीं):- Although certain species of Selaginella suggest early stages in the evolution of seed habit, Selaginella should not be considered as an ancestor to seed plants because:
(यद्यपि सिलेजिनेला की कुछ जातियाँ बीज स्वभाव के विकास के प्रारंभिक चरणों का संकेत देती हैं, फिर भी सिलेजिनेला को बीजीय पौधों का पूर्वज नहीं माना जाना चाहिए क्योंकि:)
i. Absence of integuments around the megasporangia.
(गुरुबीजाणुधानियों के चारों ओर आवरण का अभाव।)
ii. Absence of permanent retention of megaspores within megaspoarangia except a few species.
(कुछ जातियों को छोड़कर गुरुबीजाणुधानियों के भीतर गुरुबीजाणुओं का स्थायी रूप से बने नहीं रहना।)
iii. Absence of complete histological fusion between megasporangium wall and megaspore.
(गुरुबीजाणुधानी की भित्ति और गुरुबीजाणु के बीच पूर्ण ऊतकीय संलयन का अभाव।)
iv. After the development of embryo there is lack of resting period.
(भ्रूण के विकास के बाद विश्राम काल का अभाव।)
Therefore, Selaginella has considerably advanced towards seed habit but it’s approach to true seed is not complete.
(इसलिए, सिलेजिनेला बीज स्वभाव की ओर काफी हद तक विकसित हो चुका है, लेकिन वास्तविक बीज बनने की प्रक्रिया अभी पूरी नहीं हुई है।)