第四章植物的繁殖.ppt
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1、第四章 植物的繁殖 植物产生新个体的现象称繁殖(propagation),生命通过繁殖而延续,繁殖是生命最基本的特征之一。通过繁殖,生物的基本特征信息由亲本传递给子代,这种信息传递称为遗传。第一节 繁殖的类型植物的繁殖方式包括营养繁殖、无性生殖和有性生殖3种方式。植物营养体的一部分从母体分开或不分开直接形成新个体的繁殖方式称为营养繁殖。植物的无性生殖是指一些具有生殖功能的细胞不经过两性的结合,直接发育成新个体的过程。无性生殖中具有生殖功能的细胞称为孢子。有性生殖是指通过两性细胞的结合形成新个体的过程。这些性细胞称为配子,为单倍体。两个配子结合形成二倍体的合子,由合子再发育形成新的个体。植物的组
2、织培养不仅取材少,培养周期短,繁殖率高,而且还便于自动化管理。这项技术已在果树和花卉的快速繁殖、培育无病毒植物等方面得到了广泛的应用。例如,一个兰菊花的茎尖,可以在一年内产出40万株兰花苗。又如,长期进行无性繁殖的植物,体内往往积累大量的病毒,从而影响植物的产量和观赏价值,经研究发现,只有茎尖和根尖中不含有病毒,因此,人们利用茎尖进行组织培养,便得到了多种植物如(马铃薯、草霉、菊花)的无病毒株,取得可观的经济效益。花的分化标志着植物由营养生长转入生殖生长。花是节间短缩的变态枝条,各部分均为枝、叶的变态;由花芽分化而来;是显花植物重要的繁殖器官。植物的生长:营养生长、生殖生长。营养生长根、茎、叶
3、营养器官生长;生殖生长在植物体的一定部位分化出花芽,然后开花、传粉、受精,形成果实和种子。第二节 花l花的分化被子植物进入到生殖生长阶段时,茎的顶端一些分生组织不再形成叶原基和芽原基,转而形成花原基或花序原基。因此,花是一种特化的节间很短的变态的枝。l花的组成与基本结构一朵完整的花包括花柄、花托、花被、雄蕊群和雌蕊群等五部分。完全花、不完全花两性花、单性花(雌雄同株、雌雄异株)花冠:花瓣的总称一串红南瓜牵牛花大豆鹤望兰向日葵离 瓣 花:杏花、亚麻等合 瓣 花:牵牛花、丁香、南瓜花等花被类型:双被花花被分为内外两轮,外轮为花萼,内轮为花冠。单被花花被仅存一轮,另一轮退化。无花被没有花被。双双花花
4、被被单花被单花被雄蕊群 androecium概念:一朵花内所有雄蕊的总称。结构:花丝-常细长,有支持和输导的作用。花药-呈囊状,产生大量花粉粒。雄蕊群 androecium分类:花丝长短、愈合情况。离离生生雄雄蕊蕊二体:蚕豆单体:棉二强:唇形科多体:金丝桃四强:十字花科聚药:向日葵雌蕊群 gynoecium定义:位于花中央,是一朵花内所有雌蕊的总称。由一个或多个心皮卷合发育而成。心皮:是能够生殖的变态叶,是雌蕊的基本单位。心皮 carpel定义:是雌蕊的基本单位,是适应生殖的变态叶。植物种类不同,构成雌蕊的心皮数不同。结构:腹缝线(心皮边缘相当于叶缘部分。)背缝线(心皮背部相当于叶中脉部分。)
5、心皮卷合成雌蕊时由腹缝线相接分类:按心皮的数目和离合情况分类。复雌蕊单雌蕊:由一个心皮构成的雌蕊。大豆,桃离生雌蕊(离雌蕊):一朵花有多个心皮,彼此分离,各自形成单独的雌蕊。玉兰、蔷薇。合生雌蕊(复雌蕊):由多心皮联合而成。苹果、油菜离生雌蕊雌蕊结构柱头花柱子房子 房雌蕊基部膨大的部分,是雌蕊的主要部分。组成:子房壁(胎座)和胚珠。胎座:子房壁上着生胚珠的部位。胎座类型(根据心皮的数目、联合情况以及胚珠着生的部位)分为:边缘胎座、侧膜胎座、中轴胎座、特立中央胎座、基生胎座和顶生胎座。胎座类型心皮类型子房室数胚珠着生位置例子边缘胎座marginal placenta单心皮1室 腹缝线豆科侧膜胎座
6、 parietal placenta合生心皮1室相邻2心皮腹缝线葫芦科中轴胎座axial placenta合生心皮多室心皮边缘向子房中央愈合的中轴上百合科芸香科特立中央胎座 free-central placenta合生心皮1室残留的柱状突起石竹科基生胎座basal placenta单心皮或合生心皮 1室1枚,着生于子房室底部蓼科菊科顶生胎座 epical placenta单心皮或合生心皮 1室1枚,着生于子房室顶部桑科花花雌蕊群雌蕊群雄蕊群雄蕊群花花 被被花花 托托花花 柄柄花冠花冠花萼花萼雄蕊雄蕊雌蕊雌蕊(心(心皮)皮)花药花药花丝花丝柱头柱头花柱花柱子房子房胚珠胚珠 子房壁子房壁(胎座胎
7、座)总结 花序花序 inflorescenceinflorescence 花序:植物有许多花按一定规律排列在花序轴上的方式。花序的类型:(花序轴的长短、分枝与否、花柄有无 以及花开放顺序)无限花序 有限花序 总状总状 、伞房、伞形、穗状、柔荑、肉穗、伞房、伞形、穗状、柔荑、肉穗、头状头状(二)有限花序 definite inflorescence 开花顺序:由上向下;由内向外。1、单歧聚伞花序:螺状聚伞花序(勿忘草)、蝎尾状聚伞花序(唐菖蒲)。2、二歧聚伞花序:主轴顶端花下分出两个分枝,如此反复分枝。石竹 3、多歧聚伞花序:主轴顶端花下分出3数以上的分枝,如此反复分枝。藜、益母草 花序花序无限
8、花序无限花序有限花序有限花序简单花序简单花序复合花序复合花序总状花序总状花序伞房伞房花序花序伞形花序伞形花序穗状花序穗状花序柔荑花序柔荑花序肉穗花序肉穗花序头状花序头状花序隐头花序隐头花序单岐聚伞花序单岐聚伞花序二岐聚伞花序二岐聚伞花序多岐多岐聚伞花序聚伞花序第三节第三节 雄蕊的发育与结构雄蕊的发育与结构一、花药的发育二、小孢子的形成-花粉母细胞的减数分裂三、花粉的发育(一)花药的发育 原表皮表皮初生周缘细胞药室内壁中层绒毡层纤维层花药壁平周分裂 垂周分裂绒毡层细胞特点:大,胞质浓厚,富含RNA、蛋白质、油脂、类胡萝卜素等变化:早期单核,后期成为2或多核功能:分泌胼胝质酶;合成孢粉素;合成花粉
9、外壁蛋白第三节第三节 雄蕊的发育与结构雄蕊的发育与结构一、花药的发育二、小孢子的形成-花粉母细胞的减数分裂三、花粉的发育(一)花药的发育二、花粉母细胞的减数分裂二、花粉母细胞的减数分裂小孢子形成小孢子形成 造孢细胞分裂形成花粉母细胞,花粉母细胞发育到一定阶段进入减数分裂。减数分裂的过程,DNA的复制主要在减数分裂前的间期进行。减数分裂(meiosis)的概念 从三方面掌握:时间 有性生殖部位 大、小孢子母细胞特点 减数分裂的整个过程包括两次连续分裂,而DNA只复制一次,因此一个母细胞经减数分裂后形成的4个子细胞的染色体数目为母细胞的一半,减数分裂由此得名。细细线线期期偶偶线线期期粗粗线线期期双
10、线双线期期终变期终变期中期中期I末期末期I后期后期I三 花粉粒的发育和形态结构2-细胞花粉:花药成熟时,其花粉粒发育到含营养细胞和生殖细胞时就进行散粉,称为2-细胞花粉。3-细胞花粉:花药成熟时,其花粉粒发育到含营养细胞和2个精细胞时进行散粉,称为3-细胞花粉。花粉=雄配子体花粉囊中花粉母细胞的发育过程花药发生及花粉的发育形成过程花药药隔及维管束幼花粉囊原表皮孢原细胞平周分裂初生壁细胞平周分裂药室内壁中层绒毡层纤维层(花药开裂)(最后消失)(提供养料,最后消失)花粉囊壁造孢细胞有丝分裂花粉母细胞减数分裂四分体小孢子营养细胞生殖细胞有丝分裂精细胞精细胞表皮 花粉(雄配子体)雄配子精细胞雄配子体成
11、熟花粉粒小孢子 单核花粉粒花粉萌发孔、沟 花粉粒的形状、大小及萌发孔或萌发沟的数目、位置、形态,以及花粉壁上的纹饰均有较明显的种属特征,是研究植物系统分类,演化、地理分布和古代气候的重要依据进行花粉研究的学科称为孢粉学花粉壁外壁:成分:孢粉素、蛋白质、脂类、酶特点:厚,坚硬,抗酸、碱腐蚀和生物分解内壁:成分:纤维素、果胶质、水解酶营养细胞明显不同与生殖细胞细胞核结构松散,细胞器较多内含大量的淀粉、脂肪、各种酶、维生素、植物激素和无机盐 为花粉管的生长提供营养,也称为管细胞。生殖细胞裸细胞核大,染色质凝集,具1-2个核仁细胞质少,含线粒体、高尔基体、内质网、核糖体、微管等细胞器,多无质体微管与细
12、胞长轴平行精 子裸细胞纺锤形、球形、椭圆形、蠕虫形、带状细胞质很少,含线粒体、高尔基体、内质网、核糖体等细胞器精子(Svn):大,与营养核紧密联结精子(Sua):小,不与营养核联结子 房雌蕊基部膨大的部分,是雌蕊的主要部分。组成:子房壁(胎座)、子房室(胚珠)。胎座:子房壁上着生胚珠的部位。胎座类型(根据心皮的数目、联合情况以及胚珠着生的部位)分为:边缘胎座、侧膜胎座、中轴胎座、特立中央胎座等。一、胚珠的发育胚珠原基珠被珠孔合点功能大孢子胚珠的结构和组成 合点珠心胚囊内珠被外珠被珠孔珠柄胚珠的类型直生胚珠、横生胚珠、倒生胚珠、弯生胚珠、拳卷胚珠(二)、胚囊的结构和发育类型成熟胚囊的结构与功能成
13、熟胚囊的结构与功能反足细胞:数目不定,通常3个,向胚囊转运物质,受精前后退化中央细胞:体积大,具大液泡,两个极核可形成次生核与一精子结合,发育成胚乳助细胞:极性与卵相反,珠孔端具丝状器,为卵细胞提供营养,受精前后解体消失卵细胞:雌配子,极性明显,液泡在珠孔端,核在合点端,受精后发育成胚丝状器:助细胞的最突出特征,有珠孔端的细胞壁向内形成不规则的片状或指状突起。胚囊的发育过程孢原细胞周缘细胞造孢细胞形成珠心的一部分分裂长大胚囊母细胞减数分裂四分体3个消失1个发育单核胚囊 3次有丝分裂7细胞或8核胚囊卵细胞1个助细胞2个中央细胞1个(含极核2个或次生核1个)反足细胞3个或多个直接发育(水稻、小麦)
14、雌配子体雄配子雄配子精精C C雌配子雌配子 卵卵C C雄配子体雄配子体成熟花粉粒成熟花粉粒雌配子体雌配子体成熟胚囊成熟胚囊小孢子小孢子 单核花粉粒单核花粉粒大孢子大孢子单核胚囊单核胚囊花粉和胚囊的发育一、传粉(pollination)由花粉囊散出花粉借助于一定的媒介力量被送到同花或另一花的柱头,这一过程称为传粉(一)传粉的方式自花传粉自花传粉 异花传粉异花传粉两性花,雌雄蕊同时成熟;柱头对接受自身的花粉无生理上的障碍单性花;若是两性花,雌雄蕊不同时成熟,或自交有生理障碍(二)传粉媒介风媒花穗状或柔荑花序花粉量大,体积轻,表面光滑,少纹饰雌蕊柱头长,常有羽毛先叶开花虫媒花的特征多数有花蜜,有气味
15、花大,具鲜艳的颜色,醒目花粉粒较大,表面有粘液和纹饰,易粘着1、花粉在柱头上的萌发相互识别湿润型柱头:表面的分泌物能粘住花粉,并为花粉提供营养干燥型柱头:花粉通过表面的蛋白质薄膜和角质层的裂隙获得水份花粉吸水膨胀,伸出花粉管有多个萌发孔的花粉粒,最终只有一个花粉管到达胚囊 二 受精作用2、花粉管在雌蕊组织中的生长3、花粉管到达胚珠进入胚囊珠孔受精:多数植物 合点受精:如核桃 中部受精:少数植物花粉管向化性生长,而且雌蕊分泌的向化性物质是热稳定性的,与钙离子浓度有关;助细胞退化,花粉管进入4、双受精双受精:是被子植物花粉粒中的一对精子分别与卵细胞和中央细胞结合的过程。是被子植物所特有的现象花粉管
16、从花粉管从丝状器处丝状器处进入助细进入助细胞胞花粉管顶端孔裂,花粉管顶端孔裂,精子、营养核和少精子、营养核和少量细胞质释放量细胞质释放精子细胞从卵细胞和精子细胞从卵细胞和中央细胞无细胞壁处中央细胞无细胞壁处进入,完成双受精进入,完成双受精传粉与受精双受精过程及其生物学意义一个精子与卵结合形成受精卵并成为二倍体的合子,合子将来发育成为产生新个体的胚另一个精子与中央细胞极核结合,成为三倍体的受精极核并进一步发育成为胚乳这种双受精是被子植物特有的现象,也是植物有性生殖中最进化的形式首先,2个单倍体的雌、雄配子融合在一起,成为二倍体的合子,恢复了植物原有的染色体数目,保持了物种的相对稳定性。其次,双受
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