Lebenszyklus von Chlamydomonas (mit Diagramm)

In diesem Artikel werden wir über die asexuellen und sexuellen Fortpflanzungsmethoden sprechen, die im Lebenszyklus von Chlamydomonas auftreten.

1. Asexuelle Fortpflanzung:

Sie erfolgt nach folgenden Methoden:

(A) Durch Zoosporen – Die Zoosporenbildung findet unter günstigen Bedingungen statt. Die Zoosporenbildung erfolgt wie folgt:

Der Protoplast zieht sich zusammen und wird von der Zellwand getrennt. Die Elternzelle verliert Flagellen oder bei einigen Arten von Chlamydomonas werden Flagellen absorbiert. Die kontraktilen Vakuolen und der neuro-motorische Apparat verschwinden. Das Protoplasma teilt sich longitudinal durch einfache mitotische Teilung und bildet zwei Tochterprotoplasten.

Die zweite longitudinale Teilung des Protoplasmas erfolgt im rechten Winkel zur ersten, wodurch vier Tochterchloroplasten entstehen. Manchmal kann sich das Protoplasma weiter teilen, um 8-16-32 Tochterprotoplasten zu bilden. Die Pyrenoide und Initialen des neuro-motorischen Apparates teilen sich ebenfalls. Die kontraktilen Vakuolen entwickeln sich auch in Tochterprotoplasten. Jede Tochterzelle entwickelt Zellwand, Flagellen und verwandelt sich in Zoosporen (Abb. 6).

Die Zoosporen werden aus der Stammzelle oder dem Zoosporangium durch Gelatinisierung oder Bruch der Zellwand freigesetzt. Die Zoosporen sind identisch mit der Elternzelle in der Struktur, aber kleiner in der Größe. Die Zoosporen vergrößern sich einfach zu reifen Chlamydomonas. Unter günstigen Bedingungen kann die Bildung von Zoosporen alle 25 Stunden erfolgen.

( ii) Durch Aplanosporen:

Die Aplanosporen werden unter ungünstigen Bedingungen z.B. in C. caudata leicht gebildet. Die Elternzelle verliert Flagellen.

Der Protoplast rundet sich ab und sezerniert außen eine dünne Wand, entwickelt sich aber nicht Abb. 7. (A) Elternzelle, (B) Aplanosporenbildung, (C) Hypnos-Poren-Flagellen. Diese unbeweglichen Strukturen werden Aplanosporen genannt. Bei Annäherung günstiger Bedingungen können Aplanosporen entweder direkt keimen oder sich teilen, um Zoosporen zu bilden (Abb. 7A, B).

(iii) Von Hypnospores:

Unter extrem ungünstigen Bedingungen entwickelt der Protoplast eine dicke Wand und die entwickelte Struktur wird Hypnos genannt, z.B. in C. nivalis. Die Hypnosporen keimen auch wie Aplanosporen bei Annäherung günstiger Bedingungen. (Abb. 7C).

( iv) Palmella-Stadium:

Das Palmella-Stadium wird unter ungünstigen Bedingungen wie Wassermangel, Salzüberschuss usw. gebildet. Der Protoplast der Elternzelle teilt sich, um viele Tochterprotoplasten zu bilden, aber sie bilden keine Zoosporen. Die Elternzellwand gelatiniert, um schleimige Hülle um Tochterprotoplasten zu machen. Die Tochterprotoplasten entwickeln auch eine gallertartige Wand um sich herum, entwickeln aber keine Flagellen.

Diese Protoplastensegmente werden Palmellosporen genannt. Die Teilung und Redoxierung dieser Protoplasten bildet schließlich eine amorphe Kolonie mit unbestimmter Anzahl von Sporen und wird als Palmella-Stadium bezeichnet (Abb. 8). Wenn günstige Bedingungen zurückkehren, wird die gallertartige Wand aufgelöst, Palmellosporen entwickeln Flagellen, und die Sporen werden freigesetzt, um neue Thalli zu bilden.

2. Sexuelle Fortpflanzung:

Die sexuelle Fortpflanzung bei Chlamydomonas kann isogam, anisogam oder oogam sein. der Thallus kann homothallisch sein, d. h. Beide Arten von Gameten werden in demselben Thallus produziert, z. B. C. mogama und C. media, oder er kann heterothallisch sein, d. h. (+) und (-) Gameten stammen von verschiedenen Eltern, er Gameten können nackt sein und Gymnogameten genannt werden, z. B. C. debaryana, oder von Zellwandzellen bedeckt sein, die als Calyptogameten bezeichnet werden, z. B. C. media.

(i) Isogamie:

Die meisten Chlamydomonas-Arten sind isogam. Bei der isogamen Reproduktion findet die Fusion von Gameten statt, die in Größe, Form und Struktur ähnlich sind. Diese Gameten sind morphologisch ähnlich, aber physiologisch unähnlich.

Bei vielen isogamen Arten können die vegetativen Zellen direkt als Gameten fungieren, ohne sich zu teilen, z. B. bei C. schiae wird diese Fusion als Hologamie bezeichnet. Die Thalli werfen ihre Wände ab und fungieren als Gameten.

Die beiden Gameten nähern sich an ihren vorderen Enden an und die spätere Fusion verläuft zu lateralen Seiten (Abb. 9A-D). Das Fusionsprodukt ist quadri flagellate und bi-nucleate Struktur mit zwei Pyrenoiden und zwei Augenflecken. Die quadri flagellate Zygote bleibt mehrere Stunden bis wenige Tage beweglich. (Abb. 9 E, F).

In C. eugametos vergießen die vegetativen Zellen ihre Wände nicht, wonach der Inhalt eines Gameten in einen anderen Gameten als solchen eintritt. Nach Chapman (1964) erfolgt die isogame Fortpflanzung durch Produktion von 8, 16 oder 32 bi-flagellierten Gameten. Der Vorgang erfolgt wie folgt (Abb. 10). Der vegetative Thallus, der als Gametangium fungiert, kommt zur Ruhe und verliert seine Flagellen.

Der Protoplast zieht sich von der Zellwand zurück. Der Protoplast teilt sich durch wiederholte longitudinale mitotische Unterteilungen, um 8-16-32 oder 64 Tochterprotoplasten zu produzieren. Jeder Tochterprotoplast entwickelt ein Paar Flagellen und verwandelt sich in Gameten. Die Gameten werden freigesetzt, indem die Wand des Gametangiums durchbrochen wird. Die Flagellen der Gameten sind von Agglutinen bedeckt und sezernieren ein Hormon namens Gamon.

Diese chemischen Substanzen sind an der Erkennung von Gameten der entgegengesetzten Stämme beteiligt. In heterothallischen Arten (+) und (-) Stamm Gameten Cluster zusammen und dieses Phänomen wird als Verklumpung. Die Gameten des entgegengesetzten Stammes verschmelzen durch anteriores Ende, d. H. apikale Fusion, oder lateral, d. h. laterale Fusion (Abb. 10). Die gepaarten Gameten entfernen sich vom Klumpen.

Die Wand am Kontaktort löst sich auf und die Befruchtung erfolgt in zwei Schritten — Plasmogamie und Karyogamie. In der Plasmogamie findet die Fusion von Zytoplasma und in der Karyogamie die Fusion von Kernen statt. Nach der Befruchtung bildet sich eine quadriflagellate Zygote. Die Zygote verliert später Flagellen und wird von einer dicken Wand bedeckt und heißt jetzt Zygospore.

( ii) Anisogamie:

Bei der anisogamen Fortpflanzung sind die Gameten ungleich groß. Die männlichen Gameten oder Mikrogameten sind kleiner, die weiblichen Gameten oder Makrogaineten sind z.B. bei C. braunii und C. suboogama größer. Die Makrogameten werden im weiblichen Gametangium gebildet, in dem sich der Protoplast teilt, um nur 2 bis 4 Gameten zu bilden (Abb. 11A, C).

Die Mikrogameten werden im männlichen Gametangium gebildet, wo sich der Protoplast teilt, um 8-16 Gameten zu bilden (Abb. 11B, D). Die Mikrogameten sind aktiver als Makrogameten. Die Mikrogameten kommen dem Makrogameten nahe, der Protoplast des Mikrogameten tritt in den Makrogameten ein und nach der Fusion bildet sich eine diploide Zygote. Die Zygote sezerniert eine dicke Wand und verwandelt sich in Zygosporen (Abb. 11 E-H).

( iii) Oogamie:

Die oogame sexuelle Fortpflanzung findet bei C. coccifera und C. ooganum statt. Der vegetative Thallus, der als weibliche Zelle fungiert, zieht seine Flagellen zurück und fungiert direkt als unbeweglicher Makrogamet oder Ei. Der weibliche Gamet enthält viele Pyrenoide (Abb. 12A, B).

Die Mikrogameten werden wie bei der anisogamen Reproduktion durch vier Protoplastenabteilungen gebildet (Abb. 12 C, D). Der Mikrogamet erreicht den weiblichen Gameten und verbindet sich durch vordere Enden. Die Kontaktwand zwischen den beiden löst sich auf. Nach Plasmogamie und Karyogamie bildet sich eine diploide Zygote (Abb. 12 E-G). Die Zygote scheidet eine dicke Wand aus und verwandelt sich in Zygosporen.

Zygote/Zygospore:

Die Zygote ist eine diploide Spore. Die Zygote scheidet eine dicke Wand aus, die glatt oder verziert ist. Die Zygote sammelt große Menge an Ölen und Stärke. Die Zygosporen sind aufgrund des Vorhandenseins von Hämatochrom rot gefärbt. die Zygospore überlebt die lange Periode der ungünstigen Bedingungen und keimt auf die Annäherung der günstigen Jahreszeit.

Wenn die Ruhezeit vorbei ist und die günstigen Bedingungen wieder auftauchen, keimt die Zygospore. Sein diploider Kern teilt sich durch Meiose zu vier haploiden Kernen. Die vier Tochterprotoplasten mit jeweils einem haploiden Kern bilden vier haploide Zoosporen oder Meiozoosporen.