蕨类植物的生命周期：减数分裂和有丝分裂产生单倍体孢子和配子

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蕨类植物是多叶的维管植物。虽然它们有像针叶树和开花植物一样允许水和营养流动的静脉，但它们的生命周期非常不同。针叶树和开花植物为了在恶劣的干燥环境中生存而进化，而蕨类植物有性繁殖是需要水。
基本的蕨类植物解剖学

如上图所示：蕨类植物既没有种子也没有花，它们利用孢子繁殖。

为了了解蕨类植物的繁殖，了解蕨类植物的各个部分是有帮助的。复叶是多叶的“树枝” ，由称为羽片的小叶组成。在一些羽片的下面是含有孢子的斑点。并非所有的复叶和羽片都有孢子。有这种物质的复叶被称为可育复叶。

孢子是一种微小的结构，含有生长新的蕨类植物所需的遗传物质。它们可能是绿色、黄色、黑色、棕色、橙色或红色。
孢子被包裹在孢子囊结构中，孢子囊有时聚集在一起形成孢子囊（复数孢子囊）。在一些蕨类植物中，孢子囊被一种叫做孢子囊的膜保护着。在其他蕨类植物中，孢子囊暴露在空气中。
世代交替

如上图所示：蕨类植物在其生命周期中世代交替。

蕨类植物的生命周期需要两代植物来完成，这就是所谓的世代交替。

一代是二倍体，这意味着它在每个细胞中携带两套相同的染色体或完整的遗传补体（像人类细胞）。带孢子的叶蕨是二倍体的一部分，称为孢子体。
蕨类植物的孢子不会长成叶状孢子体。它们不像开花植物的种子。相反，它们产生了单倍体一代。在单倍体植物中，每个细胞包含一组染色体或一半的遗传补体（就像人类的精子或卵细胞）。这种植物看起来像一个心形的小植株。它被称为原叶体或配子体。
蕨类植物生命周期的细节

如上图所示：原叶体（红色）有微小的小叶和纤维状的根状体。一旦卵受精，可辨认的蕨类植物将从这个结构中生长出来。原叶体为单倍体，孢子体为二倍体。

从我们认识的“蕨类”（孢子体）开始，其生命周期遵循以下步骤：

第一步：二倍体孢子体通过减数分裂产生单倍体孢子，与动物和开花植物产生卵子和精子的过程相同。
第二步：每个孢子通过有丝分裂生长成一个光合原叶体（配子体）。由于有丝分裂维持了染色体的数量，原叶体中的每个细胞都是单倍体。这种植株比孢子蕨类植物小得多。
第三步：每个原叶体通过有丝分裂产生配子。减数分裂是不需要的，因为细胞已经是单倍体了。通常，原叶体在同一植株上同时产生精子和卵子。孢子体由叶和根茎组成，配子体由小叶和根茎组成。在配子体中，精子是在一个称为精子体的结构中产生的，卵是在一个叫做颈卵器的类似结构中产生的。
第四步：当有水的时候，精子利用鞭毛游向卵子并使其受精。
第五步：受精卵仍然附着在原叶体上。卵子是由卵子和精子的DNA结合形成的二倍体受精卵。合子通过有丝分裂发育为二倍体孢子体，完成生命周期。
在科学家了解遗传学之前，蕨类植物的繁殖是令人困惑的。看起来好像成体的蕨类植物是从孢子中生长出来的。从某种意义上说，这是正确的，但从孢子中生长出来的小植株在基因上与成年蕨类植物不同。
精子和卵子可能产生于同一配子体，因此蕨类植物也可能进行自体受精。自体受精的优点是浪费的孢子少，不需要外部配子载体，适应其环境的生物体可以保持其特性。当异交受精发生时，它的优点是可以将新的性状引入物种。
蕨类植物繁殖的其他方式

如上图所示：这种鹿角蕨无性繁殖了另一种蕨类植物。

蕨类植物的“生命周期”指的是有性繁殖。然而，蕨类植物也使用无性繁殖方法。

在无配子生殖中，孢子体在不受精的情况下长成配子体。当环境太干燥而不允许受精时，蕨类植物使用这种繁殖方法。
蕨类植物可在增生性叶尖产生小蕨类植物。当小蕨类植物生长时，它的重量导致叶子下垂到地面。一旦幼小的蕨类植物扎根，它就可以脱离母体存活下来。增殖的幼小植物在基因上与它的亲本完全相同。蕨类植物利用这种方法快速繁殖。