تتخصص بعض خلايا النباتات الراقية في عملية الانقسام الضرورية لاستمرار النمو والتكاثر في النبات، إذ يعد الإنقسام الخلوي مظهراً للنمو الذي يرافقه عادةً إزدياد في حجم الخلية وتخصصها، فضلا عن تعويض التالف من الخلايا. فدورة حياة الخلية تبدأ من تكوّنها وحتى إنقسامها وخلال الانقسام تنتقل العوامل الوراثية أو الجينات Genes من الخلايا المنقسمة إلى الخلايا الناتجة عن الانقسام.

إن عملية الإنقسام الخلوي توضح شكل ودور الكروموسومات (الصبغيات) التي تحمل المورثات (الجينات) المسؤولة عن إظهار وانتقال الصفات (النوعية والكمية) من الأباء الى الأبناء في جميع الكائنات الحية. يمكن تقسيم دورة حياة الخلية حقيقية النواة إلى ثلاثة أنماط من الانقسام وهي الانقسام المباشر وغير المباشر والانقسام الاختزالي

أولاً. الانقسام المباشر Amitosis

يحدث هذا النوع من الانقسام أحياناً في الكائنات البدائية وحيدة الخلية ويندر حدوثه في النباتات الراقية، أي في الكائنات التي تكون مدة حياتها محدودة، ففي البكتيريا مثلاً، يبدأ الانقسام المباشر أو ما يعرف بالبسيط الذي يعد عملية تكاثر لا جنسي (تؤدي فقط الى زيادة في العدد الكلي للأفراد) باستطالة الخلايا ثم التخصر في المنتصف تدريجياً إلى أن يتم انقسامها إلى خليتين متماثلتين ويطلق على هذه العملية أيضاً اسم الانشطار (Fission) أو الانشطار البسيط، وغالباً ما يتكون غشاء مستعرض مزدوج داخل الخلية يمتد من حافتيها تدريجياً متجهاً نحو مركزها قبل أن يحدث التخصر، ثم يبدأ بعد ذلك ترسيب الجدار الفاصل بين طبقتي الغشاء ممتداً من الخارج تجاه المركز، ويتم على مرحلتين :

أ- مضاعفة الكروموسومات التي يليها انقسام النواة.

ب. انقسام السايتوبلازم إذ يضيق في الوسط ثم ينشطر فينتج خليتين او كائنين يحويان نفس المادة الوراثية، ويكون هذا الانقسام سريع جداً، فالبراميسيوم تنقسم خلال ساعتين ولمرتين في اليوم، وتستطيع البكتيريا مثلاً أن تتكاثر كل نصف ساعة إذا توفرت الظروف الملائمة (الغذاء والرطوبة ودرجة الحرارة الملائمة) .

الطور البيني Interphase

هي الفترة التي تقع بين انقسامين، التي لا تدخل الخلية فيها أي حالة انقسام، وتشمل المراحل التالية:

1- مرحلة النمو 1 Growth- (G1)

فيها يكبر حجم الخلية التي نتجت من الانقسام وتزداد فيها وتيرة الأيض (تبادل سريع للمواد)، وتنتج الخلية جزيئات RNA كثيرة ومكونات خلوية أخرى مثل بروتينات البلازما، ويختلف طول هذه المرحلة من خلية لأخرى (من ساعات عديدة حتى أيام وبعض الخلايا تبقى طيلة حياتها في هذه المرحلة، وفي اغلب الحالات تستمر بين 30-40 % من دورة حياة الخلية).

2- مرحلة البناء Synthesis ( S )

فيها يتضاعف الـ DNA في نواة الخلية ويتم فيها بناء بروتين الهستون، ومع نهاية هذه المرحلة يكون في نواة الخلية كمية مضاعفة من الـ DNA، وتشكل هذه المرحلة بين 30-50% من دورة حياة الخلية (3-6 ساعات).

3- مرحلة النمو 2 G2) Growth)

هي مرحلة النمو التي يتم فيها إنتاج وبناء مواد مختلفة في الخلية منها RNA ومواد زلالية، وتحدث ما قبل انقسام الخلية، وتشكل ما بين 10-20 % من دورة حياة الخلية وتستمر لـ 2-5 ساعات.

5- مرحلة Mitosis ( M )

هي مرحلة قصيرة مقارنة بالمراحل الأخرى، تتضمن انقسام النواة يعقبه انقسام السايتوبلازم مع عضياته بين الخليتين، وبعد الإنقسام تدخل كل خلية ناتجة مرحلة ( G1 ) الخاصة بها لتبدأ دورة حياة جديدة.

ثانياً. الانقسام غير المباشر (الاعتيادي) Mitosis

في الإنقسام غير المباشر تنقسم الخلية الى خليتين متماثلتين، وكل خلية من الخليتين تنقسم أيضاً الى خليتين متماثلتين أيضاً، إذ ان عملية الانقسام تكون عادة مضاعفة (أي ان كل خلية تنقسم الى خليتين والخليتين تنقسم الى أربعة والأربع الى ثمانية ....الخ). يؤدي انقسام النواة وانقسام السايتوبلازم فيه الى نمو النبات والحيوان والفطريات ويتم في دورة منتظمة في أطوار (مراحل) محددة هي :

1- الطور البيني (Inter phase)

وهي الفترة التي تقع بين انقسامين، التي لا تدخل الخلية فيها أي حالة انقسام، وتشمل المراحل التالية:

أ- الفترة الفاصلة الأولى (G1-Period) يتكون معظم أنواع البروتين وجميع أنواع (RNA) التي تحتاج إليها الخلية خلال هذه الفترة.

ب- فترة التكوين (S-Period) وفيها يتم مضاعفة (DNA) للخلية لعملية انقسام الكروموسومات في الأطوار التالية، فضلا عن تكوين البروتينات الداخلة في تكوين الكروموسومات في الخلايا حقيقية النواة.

ج - الفترة الفاصلة الثانية (G2-Period) يتم التمهيد لعملية انقسام الخلية في الأطوار التالية خلال هذه الفترة.

 2- الطور التمهيدي Prophase

يتم في هذا الطور التمهيد للخلية للانقسام فتتجمع المادة الوراثية وتأخذ الكروموسومات في الظهور في النواة وتتغلظ، ثم تختفي النويات بالتدريج، ويختفي الغشاء النووي، وتتكون خيوط المغزل Spindle Fibers التي تكون المغزل الذي يتصل بالكروموسومات عند منطقة السنترومير المركزي Centerome، وعندها تكون الكروموسومات مضاعفة (كل كروموسوم مكون من كروماتيدين متماثلين).

 3- الطور الاستوائي Metaphase

تتجه الكروموسومات إلى خط استواء الخلية، ويتصل كل واحد بخيط من خيوط المغزل عند منطقة السنترومير.

 4- الطور الإنفصالي Anaphase

في هذا الطور ينفلق السنترومير إلى نصفين وتنفصل كل كروماتيدة من الكروموسوم عن الأخرى، وتبتعد الكروماتيدات المتماثلة عن بعضها، ويتحرك كل كروموسوم باتجاه قطب آخر في الخلية وبمساعدة خيوط المغزل.

5- الطور النهائي Telophase

في هذا الطور تقصر الكروموسومات الجديدة ويزداد سمكها، ويتكون حولها غشاء نواة جديد، وفي مرحلة متأخرة ينقسم السايتوبلازم. لاحظ الشكل رقم (1).

شكل (1) يوضح الانقسام الاعتيادي في نبات البازلاء تحت المجهر الضوئي

ثالثاً. الانقسام الاختزالي (الميوزي) Meiosis division

يعد الانقسام الاختزالي انقساما جنسياً غير مباشر يحدث في النباتات الراقية عند تكوين الأمشاج (الأمشاج gametes)، إذ تحتوي الكاميتة الناتجة عن الانقسام على نصف عدد الكروموسومات الموجودة في الخلية الأم المنقسمة (أي إن هذا الإنقسام يعمل على توزيع الكرموسومات بانتظام في الخلايا الجسمية)، ويتكون الانقسام الاختزالي في معظم النباتات من انقسامين متتاليين ينتج عنهما اربع أمشاج من الخلية الأم ففي الانقسام الاختزالي الأول تختزل عدد الكروموسومات إلى النصف، وفي الانقسام الاختزالي الثاني ينتهي عدد الكروموسومات كما هو باعتباره انقساما غير مباشر.

إن أهمية الانقسام الاختزالي تكمن بأنه ضرورياً للحفاظ على الكائنات الحية التي تتكاثر جنسياً، كما أنه بتحويل المكان المقصود بواسطة الاختزال يحافظ على ثبات عدد الكروموسومات، ويساعد في تنوع صفات الكائنات الحية لنفس السلالة. ويحدث الانقسام الاختزالي في النبات في المتك لتكوين حبوب اللقاح، وفي المبيض لتكوين البويضات.

إن الانقسام الاختزالي يتم في مراحل أو أطوار متتابعة، وهي:

 الإنقسام الإختزالي الأول (I) First Meiosis division

ويمر بأطوار عدة، وهي:

أ- الطور التمهيدي الأول Prophase I

تحتوي نواة الخلية في بداية هذا الطور على عدد ثنائي من الكروموسومات (مجموعتين متماثلتين من الكروموسومات) فتتجمع الكروموسومات المتماثلة في أزواج ثم تتنافر وتقصر وتزداد في السمك، وفي نهاية الطور تتلاشى النوي والغلاف النووي، ويقسم هذا الطور إلى خمس أدوار (مراحل) هي :

1- الدور القلادي Leptotene

تظهر الكروموسومات كخيوط طويلة ورفيعة وتظهر انتفاخات حبيبية مختلفة الحجم تشبه حبات المسبحة أو القلادة تعرف بالكروموميرات Chromomeres.

2 - الدور التزاوجي (الاقتران) Zygotene

تقترب الكروموسومات المتماثلة من بعضها ويلتصق كل زوج منها في مواضع عدة متماثلة بحالة تشبه الاقتران وتستمر الكروموسومات في القصر وفي الزيادة في السمك.

3- الدور الضام Pachytene

ينشق كل كروموسوم طولياً الى كروماتيدين يلتقيان معا في منطقة السنترومير، كما يلتف كل كروموسوم مع الكروموسوم المماثل له حتى يظهرا كأنهما كروموسوم واحد وتحدث عملية عبور (Crossing over) للصفات الوراثية بين الكروموسومات وتتوزع الصفات الوراثية وبذلك تكون الكروماتيدات موجودة في مجاميع رباعية، وفي نهاية الدور يبدأ كل كروموسوم في الابتعاد عن مثيله.

4- الدور الإنفراجي Diplotene

عند ابتعاد كل كروموسوم عن مثيله لا ينفصل عنه تماماً، وذلك لأن الكروماتيدات الداخلية تكون متصلة بمنطقة الكيازما (وقد يكون الاتصال في أكثر من كيازما)، وعند زيادة ابتعاد كروموسومي كل زوج يحدث كسر في مواضع الاتصال يعقبه التحام ( عملية العبور الوراثي)، مع الإستمرار في القصر والزيادة في السمك.

5- الدور التشتتي Diakinesis

يصل التنافر بين كل كروموسومين متماثلين ذروته وتقصر الكروموسومات وتزداد في السمك وتختفي النوية والغلاف النووي.

ب- الطور الاستوائي الأول I Metaphase

يتكون القطبين وخيوط المغزل ثم تتحرك الكروموسومات وتصطف عند خط استواء الخلية وتتصل السنتروميرات بخيوط المغزل وتتجاور الكروموسومات المتماثلة في أزواج.

ج- الطور الانفصالي الأول I Anaphase

في هذا الطور يتجه كروموسوم من كل زوج نحو أحد أقطاب المغزل وبذلك يجتمع عند كل قطب نصف عدد الكروموسومات الموجودة في الخلية الأم .

د- الطور النهائي الأول I Telophase

هنا يختفي المغزل وتستطيل الكروموسومات ويقل سمكها وتظهر النوية وتتشابك الكروموسومات مكونة الشبكة الكروماتينية فيتكون الغلاف النووي، وبذلك تحتوي الخلية الناتجة على نواتين أحاديتي العدد الكروموسومي كما يتكون الجدار الفاصل بين النواتين، وفي كثير من الأحيان لا يتكون هذا الجدار، بل تواصل كلا النواتين الانقسام الاختزالي الثاني لتكوين أربع أمشاج في الخلية، ثم تتكون الجدران الفاصل بينهم.

الطور البيني الثاني Interphase II

هي مرحلة بينية قصيرة جداً ما بين الانقسامين وفي بعض الحالات لا تحدث هذه المرحلة ، إذ تنتقل نواتا المرحلة النهائية (1) مباشرة الى المرحلة التمهيدية (2) ويتكون غشاء النواة من جديد، ولا تحدث عملية مضاعفة للمادة الوراثية.

الإنقسام الإختزالي الثاني (Second Meiosis Division (II

إن جميع خطوات هذا الإنقسام تشبه خطوات الانقسام غير المباشر إلا أنها تتم في خلايا أحادية المجموعة الكروموسومية وخطواتها هي :

أ- الطور التمهيدي الثاني Prophase II

ب- الطور الاستوائي الثاني Metaphase II

ج- الطور الانفصالي الثاني Anaphase II

د- الطور النهائي الثاني Telophase II

وبذلك ينتج عن الانقسام الاختزالي أربع خلايا أحادية العدد الكروموسومي وذلك من انقسام الخلية الأم ذات العدد الثنائي من الكروموسومات، كما في الشكل رقم (2).

شكل (2) مراحل الانقسام الاختزالي