Biological Foundations 112, Lecture 26

Bryophytes I

Chapter 27, pages 552-555
Basic Botany-3 0:00-9:52
Five Kingdoms-5 0:00-7:51

I.   Characteristics of the Kingdom Plantae

     A.   Adapted for land habitation in every conceivable habitat all over the earth

     B.   Plants vary in size from the size of a pinhead to the giant sequoia tree of California

     C.   Plants are multicellular

            1.   Plants show division of labor among their cells

            2.   Photosynthetic pigments

                  a.   Chlorophyll a and b

                  b.   Xanthophylls - yellow

                  c.   Carotene - orange

            3.   Cuticle covers the aerial parts to prevent dehydration

            4.   Stomata are found in the epidermis of the aerial plant parts for gas exchange

                  a.   CO2 for trapping energy and carbon fixation into sugar

                  b.   O2 for releasing energy

            5.   Multicellular sex organs

                  a.   Gametangium

                        (1)  General name for a sex organ

                        (2)  Contains a sterile layer of cells that surrounds the gametes and protects them

                  b.   Archegonium

                        (1)  Female gametangium

                        (2)  Produces a single egg

                  c.   Antheridium

                        (1)  Male gametangium

                        (2)  Produces many sperm

            6.   Development of the zygote

                  a.   Egg is fertilized within the archegonium

                  b.   The zygote develops into a multicellular embryo within the archegonium

                  c.   The embryo develops and differentiates further into a mature plant

II.  Division Bryophyta

     A.   Characteristics

            1.   Terrestrial

            2.   Thallus

                  a.  Filamentous in only one part of the life cycle of mosses

                  b.   Blocks or sheets of parenchyma tissue in the liverworts and hornworts

            3.   Asexual reproduction

                  a.   Fragmentation by the dichotomous habit

                  b.   Gemmae

            4.   Sexual reproduction

                  a.   Gametophyte

                         (1)   The visible and vegetative generation of the bryophytes

                         (2)   Because the sperms must swim through water to fertilize the egg, bulk       
                                water is necessary for fertilization to occur

                  b.   Sporophyte

                         (1)   Grows out of and attached to the venter of the archegonium

                         (2)   Gets all its nourishment from the parent gametophyte plant

                         (3)   Sometimes it is necessary to use a microscope to see this generation in      
                                 some species

            5.   No true roots, stems, leaves, or flowers

     B.   Classification

            1.   Class Hepaticae - liverworts

            2.   Class Anthocerotae - hornworts

            3.   Class Musci - mosses

     C.   Class Hepaticae

            1.   Characteristics

                   a.   Least specialized of the bryophytes

                   b.   8,500 species in this class world wide

                   c.   Habitat - in moist and shady places

                   d.   Thallus

                         (1)  Flat and ribbon-like sheet of parenchymatous tissue

                         (2)  Air chambers with a pore at the top occur in the upper part of the thallus

                         (3)  Rhizoids

                                (a)  Root-like structures on the lower side of the thallus

                                (b)  Each rhizoid is a single protoplasmic extension of the epidermis

                         (4)  Scales (filaments of several cells) are frequently encountered on the lower  
                                surface of the leaf

                   e.   Sporophyte plant grows attached to and covered by gametophyte tissue

            2.   Marchantia as an example

                  a.    Gametophyte

                         (1)   Thallus

                                 (a)   The thallus forms large mats of plants on moist rocks and soil in damp
                                         shady spots

                                 (b)  The upper part of the thallus contains an air chamber with a pore at    
                                        the top

                                 (c)  The lower part of the thallus contains scales and rhizoids on the          

                                        i)   The scales are filamentous and multicellular

                                        ii)   The rhizoids are protoplasmic extensions of the epidermal cells

                         (2)   Asexual reproduction in GAMETOPHYTE ONLY

                                 (a)   Dichotomous habit

                                 (b)   Gemmae cups

                         (3)   Sexual reproduction

                                 (a)  Plants dioecious

                                 (b)  Antheridia

                                        i)  Borne on discs called antheridial heads

                                        ii) Antheridial head raised on a stalk above the thallus called an          

                                 (c)   Archegonia

                                         i)   Borne on an 8-lobed disc called an archegonial head

                                         ii)  Archegonial head raised on a stalk called an archegoniophore

                                         iii)  Structure of the archegonium

                                               a)   Venter

                                               b)   Egg

                                               c)   Neck

                                               d)   Four cover cells

                                               e)   Neck canal

                                                f)   Ventral canal cell                                           

                                 (d)  Opening of neck canal

                                        i)   Egg matures

                                        ii)  Cover cells separate

                                        iii)  Portions of the cells in the center of the neck dissolve to form the  
                                              neck canal

                                 (e)   Fertilization

                                        i)   Antheridia split open and release the sperm in a jelly-like mass      
                                             when there is plenty of free water for the sperm to swim in

                                        ii)  Sperm swim through the film of water on the surface of the thallus  
                                             and other objects toward the archegonium and egg by a                
                                             chemotactic response

                  b.    Sporophyte

                         (1)   Zygote forms when the egg and sperm unite in the venter

                         (2)   Zygote divides by mitosis to form an embryo

                         (3)   The embryo continues to divide by mitosis and differentiate into the:

                                 (a)  Foot

                                 (b)  Seta

                                 (c)  Capsule or Sporangium

                                 (d)  Calyptra

                         (4)    Structure of the sporangium

                                  (a)  Outer sterile layer

                                  (b)   Inner sporogenous region

                                        i)   Elater cells

                                        ii)  Sporogenous cells

                                             a)   Diploid spore mother cells divide by meiosis to form a tetrad  
                                                   of tetraspores

                                             b)   Each tetraspore is haploid

                                             c)   Each tetrad breaks up into separate spores

                         (5)    When the spores are fully mature, the capsule and calyptra breaks open    
                                  and releases the spores.  Dispersal of the spores is aided by the                


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