第二章植物的繁殖器官种子与果实的发育案例.ppt
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1、种子与果实的发育植物的繁殖器官-(一)种子的发育 被子植物经双受精后,子房内的胚珠发育成种子,包括胚、胚乳和种皮3部分,它们分别由合子(受精卵)、初生胚乳核(受精极核)和珠被发育而来。种子生于果实之内,受到果皮等部分的保护,对于保证其后代的繁衍有重要意义。虽然不同植物种子的大小、形状及内部结构颇有差异,但它们来源于子房内受精后的胚珠,发育过程大同小异。胚珠珠被珠被珠珠心心胚囊中的受精卵胚囊中的受精卵胚囊中的受精中央细胞胚囊中的受精中央细胞珠柄发育成胚乳发育成胚乳发育成种柄发育成胚发育成胚发育成种皮发育成种皮多数被吸收消失,多数被吸收消失,少数形成外胚乳少数形成外胚乳(一)(一)种子的发育过程种
2、子的发育过程种孔种孔种脐:种脐:种子成熟时,从种柄处脱落,在种皮上遗留下的痕迹。种子成熟时,从种柄处脱落,在种皮上遗留下的痕迹。珠孔珠孔胚的发育从合子开始,经过原胚和胚的分化发育阶段,最后达到成熟。合子形成后,首先产生一层纤维素的细胞壁并经过一段休眠期,通过休眠期后,便开始分裂。休眠期间的变化有二:第一,极性加强;第二,细胞质中各细胞器增加。1、胚的发育、胚的发育合子通过休眠期后,便开始分裂。极性化的合子首先进行一次不均等的横裂分裂,成为2细胞的原胚;靠近珠孔端的一个个体较大,称为基细胞靠近合点端的一个个体较小,称为顶细胞。珠孔端珠孔端合点端合点端不均等的横裂分裂不均等的横裂分裂合合子子2细胞
3、的原胚细胞的原胚 基细胞基细胞 顶细胞顶细胞合点端合点端珠孔端珠孔端基细胞:靠近珠孔端,个体 较大,细胞质稀薄、具大的液泡,分裂或不分裂,主要形成胚柄,或部分参加形成胚体;胚柄吸收周围营养物质转运到胚体供其生长发育,另外合成和分泌激素的,调节胚的早期发育,随着胚体发育,胚柄也逐渐被吸收而消失。顶细胞:靠近合点端的,个体较小,细胞质浓、具有胚性;多次分裂而形成胚体。基细胞主要形成胚柄基细胞主要形成胚柄顶细胞主要形成胚体合子合子胚在没有出现分化前的阶段,称为原胚。由原胚发育为胚的过程,双子叶植物和单子叶植物是有差异的。原胚时期原胚时期双子叶植物合子胚的发育双子叶植物胚的发育:一般经过原胚时期;心形
4、胚时期;鱼雷胚时期;成熟胚时期。原胚时期原胚时期心心形形胚胚时时期期鱼鱼雷雷胚胚时时期期成成熟熟胚胚时时期期双子叶植物胚的发育双子叶植物胚的发育荠菜胚发育发育为例1.原胚时期:从受精卵分裂开始到到胚体出现分化之前即产生子叶原基之前的时期,胚由胚柄和球形胚体组成,胚囊内侧周围及胚的周围有许多游离胚乳核.(1)合子不均等的横裂形成1个基细胞和1个顶细胞的二细胞胚。精子精子 +卵细胞卵细胞受精受精合子合子形成纤维形成纤维素的壁素的壁进入进入休眠状态休眠状态休眠解除休眠解除经一次横裂经一次横裂 近珠孔端近珠孔端一个细胞一个细胞近合点端近合点端一个细胞一个细胞基细胞基细胞顶细胞顶细胞合合点点端端珠珠孔孔
5、端端2细胞的原胚细胞的原胚胚囊胚囊内内种种皮皮不均等不均等的横裂的横裂极极性性化化的的合合子子2细细胞的原胞的原胚胚的的基基细细胞胞形形顶顶细细胞胞质浓、核大、细胞器丰富、具有胚性。质薄、液泡大、不具有胚性,只具有营养功能。(2)、基细胞连续多次横向分裂后,形成一列由610个细胞组成的胚柄。基细胞基细胞连续多次横向分裂后,形连续多次横向分裂后,形成一列由成一列由610个细胞组成的胚柄个细胞组成的胚柄 4 细胞细胞的原胚的原胚连续多次连续多次横向分裂横向分裂610个细胞的胚柄个细胞的胚柄合合点点端端珠珠孔孔端端基细胞基细胞一次横向分裂一次横向分裂2细胞细胞的胚柄的胚柄基基细细胞胞2细胞的胚柄细胞
6、的胚柄二细胞的胚体二细胞的胚体(3)、顶细胞经纵裂、多次横裂及一次平周分裂后,再进行多次的各个方向分裂,而成为一团细胞 球形胚体。顶细胞分裂形成2细胞的胚体:顶细胞顶细胞一次垂直的一次垂直的纵分裂形成纵分裂形成2细胞的胚体细胞的胚体2细胞的胚柄细胞的胚柄4 细胞细胞的原胚的原胚珠珠孔孔端端顶细胞经一次纵向分裂形成2细胞的胚体 合子合子不均等的横裂不均等的横裂基基细细胞胞极极性性化化的的合合子子基细胞一次横向分裂形成二细胞的胚柄基细胞一次横向分裂形成二细胞的胚柄顶顶细细胞胞合合点点端端2细胞胚体发育成球形胚体后,原胚时期结束,进入心形胚时期一次横向分裂形成8细细胞胞胚体胚体进行多次各方向的分裂球
7、形球形胚体胚体2细胞胚体细胞胚体的细胞的细胞一次横一次横向分裂向分裂形成形成4细胞细胞胚体胚体4细胞胚体细胞胚体细胞细胞一次横一次横向分裂形成向分裂形成8细胞细胞胚体胚体16细胞细胞胚体胚体4细细胞胚胞胚体体2细细胞的胞的胚体胚体每个细胞进行一次平周分裂一次横向分裂8细胞胚体细胞胚体细胞细胞一次横向一次横向分裂形成分裂形成16细胞细胞胚体胚体多次的各个方多次的各个方向分裂,而成向分裂,而成为一团细胞为一团细胞四分体原胚期四分体原胚期四分体原胚期四分体原胚期球形原胚期 胚柄胚柄 胚柄顶端一个细胞也分裂顶细胞 基基细胞横裂形成2个细胞的胚柄胚乳胚乳内种皮内种皮 内种皮内种皮 2个细胞的原胚 3个细
8、胞的原胚顶细胞经一顶细胞经一次纵向分裂次纵向分裂形成形成2细细胞胚体胞胚体胚乳胚乳内种皮内种皮 荠菜胚发育的原胚时期荠菜胚发育的原胚时期 胚乳胚乳 原表皮 珠心组织 具有具有4个细胞的胚柄个细胞的胚柄胚乳胚乳 内种皮内种皮 2细胞胚体细胞胚体胚柄胚柄 具有一个大的基细胞具有一个大的基细胞胚体细胞胚体细胞进行多次进行多次的各个方向分裂,的各个方向分裂,胚柄顶端一个细胚柄顶端一个细胞也分裂,共同胞也分裂,共同形形成成球形胚体。球形胚体。荠菜胚胎发育过程(I)珠心组织珠心组织(核型胚乳)胚柄胚柄 具有一个大的基细胞具有一个大的基细胞胚根胚根内种皮内种皮 心形胚顶端两侧分裂生长快顶端两侧分裂生长快形成
9、形成2突起即子叶原基突起即子叶原基球形胚体 胚乳胚乳 原表皮 珠心组织子叶子叶原形成层原形成层 胚乳胚乳心形胚2.心形胚时期:球形胚体顶端两侧分裂生长较快,形成了两个突起,称为子叶原基,经过初步分化,胚体呈心形,为心形胚时期。游离的胚乳核已逐渐形成胚乳细胞。胚的原球期胚的原球期胚的球形期胚的球形期胚的转心形期胚的转心形期胚的心形期胚的心形期荠菜心形胚时期荠菜心形胚时期心形胚时期心形胚时期3.鱼雷胚时期:心形胚体进一步伸长,分化出胚芽、胚根、胚轴,下胚轴和子叶迅速伸长,胚体呈鱼雷形,胚柄 逐渐退化,胚囊中的 胚乳已减少。心形胚子叶原基子叶原基 逐渐逐渐发育发育 2片子叶片子叶 中间的凹陷部分中间
10、的凹陷部分逐渐分化出逐渐分化出 胚芽胚芽心形胚的基部心形胚的基部胚柄顶端一个细胞顶端一个细胞分裂形成的细胞分裂形成的细胞(胚根与胚芽之间)(胚根与胚芽之间)共同发育成胚根鱼鱼雷雷胚胚中部部分中部部分 发育成发育成胚轴胚轴,胚鱼鱼雷雷胚胚胚乳细胞核胚囊胚囊,。胚根胚根原形成层原形成层 胚乳胚乳心形胚荠菜鱼雷胚时期鱼雷胚时期鱼雷胚时期4.马蹄形胚时期:胚体在进一步发育过程中,子叶和胚轴不断延长,胚根形成。由于胚珠内空间的局限,子叶弯曲,使胚体呈马蹄铁形,称为马蹄形胚,至此,成熟而完整 的胚体就形成了,胚柄已 基本消失,胚乳 和珠心组织几乎 全被胚吸收,珠 被发育成种皮。进一步发育形成 无胚乳种子。
11、成熟胚时期成熟胚时期(马蹄形)马蹄形)成成熟熟胚胚时时期期荠菜成熟胚阶段原胚鱼雷胚心形胚手杖胚球形胚荠菜胚的发育荠菜胚的发育和部分胚根、胚轴原胚时期原胚时期心形胚时期心形胚时期鱼雷胚时期鱼雷胚时期马蹄形胚时期马蹄形胚时期菜豆胚的发育菜豆胚的发育 单子叶胚的发育单子叶胚的发育以水稻为例精子精子+卵细胞卵细胞 受精 形成合子形成纤维素的壁进入 休眠状态纵分裂一次 横分裂一次休眠解除后经一次横分裂或斜分裂 细胞进行各方向多 次分裂形成基细胞顶细胞四1)原胚期:精卵经过一次横向分裂(也有斜向分裂),形成近珠孔端的基细胞,远离珠孔端的顶细胞。接着,顶细胞进行一次纵向分裂,基细胞进行一次横向分裂,形成4细
12、胞原胚。四四细细胞胞原原胚胚近合点端一个细胞近珠孔端一个细胞梨形胚梨形胚 凹沟胚凹沟胚2)梨形胚期:原胚继续分裂,体积增大而呈梨形,称为梨形胚3)凹沟胚期:梨形胚的细 胞经分裂生长,在胚的一侧 (腹面)出现一个凹沟,使胚 的两侧表现出不对称状态。在形态上胚可以区分为三个 区,即顶端区、器官形成区 和胚柄细胞区。4细胞原胚期细胞原胚期顶端区顶端区器器官官形形成成区区胚胚柄柄细细胞胞区区成熟胚期:凹沟胚的顶端区:形成盾片上半部和胚芽鞘的一部分;器官形成区:形成胚芽鞘的另一部分和胚芽、胚轴、胚根、胚根鞘和外胚叶等;胚柄细胞区:主要形成盾片的小半部和胚柄。至此,水稻胚中各器官在形态上的分化已全部完成。
13、凹沟胚的凹沟胚的顶端区发育顶端区发育胚胚柄柄细细胞胞区区发发育育器器官官形形成成区区发发育育胚柄细胞区胚柄细胞区发育发育小麦胚的发育小麦胚发育过程图解小麦胚发育过程图解5.子子叶(盾片)叶(盾片);6.胚芽鞘胚芽鞘;7.第一幼叶第一幼叶;8.胚芽生长锥胚芽生长锥;9.胚根胚根;10.胚根鞘胚根鞘;11.外外子叶子叶小麦胚的发育过程与水稻相似,水稻合子的第一次为横向分裂,而小麦为斜向分裂,整个发育时间较水稻长 ,经历了以下几个时期:2-细胞胚期(B-C)棒状胚期(D-G)梨形胚期(I)凹沟胚期(J-K)成熟胚期(L-M)小麦胚发育的纵切片小麦胚发育的纵切片,示示发育各期发育各期;顶细胞顶细胞基细
14、胞基细胞原胚阶段梨形胚梨形胚期期凹沟胚凹沟胚期期成成熟熟胚胚期期不定胚除合子胚外,珠心或珠被细胞等形成的胚,位置、数目不固定,称为不定胚,与合子胚相比,位置略偏一侧,不具胚柄,形状不规则,通常为二倍体,后代可育。2、胚乳的发育、胚乳的发育极核极核 初生胚乳核初生胚乳核 胚乳胚乳 被子植物的胚乳是由受精的中央细胞发育而成的,具有三倍染色体。受精的中央细胞的两个极核或次生核受与精核融合后形成初生胚乳核。初生胚乳核通常不经过休眠,就开始发育而形成胚乳。所以,胚乳比胚的发育时间早,这有利于给胚的发育提供营养。胚乳的发育方式一般有三种类型:核型,最为普遍,细胞型,较为普遍沼生目型,比较少见。受精受精立即
15、发育立即发育 .核型胚乳核型胚乳初生胚乳核先进行多次连续的核分裂而不进行细胞质的分裂,形成多个游离胚乳核分散于中央细胞的细胞质中,呈现出一种多核的现象,当核分裂进行到一定时期后,进行细胞质分裂,便在各游离的胚乳核之间形成细胞壁,形成了一个个胚乳细胞,合称为胚乳。如单子叶(如小麦)及双子叶离瓣花类。由边缘逐渐向中部由边缘逐渐向中部逐渐产生胚乳细胞逐渐产生胚乳细胞胚乳发育完成,胚乳发育完成,胚在继续发育胚在继续发育初生胚乳核开始分裂 胚囊周边产生许多游离核,同时受精卵开始发育 游离核更多,由边缘逐渐向中部分布 核型胚乳核型胚乳胚囊周边产生许多游离核,游离核更多,由边缘逐渐向中部分布 形成胚乳形成胚
16、乳细胞细胞胚乳胚乳发育完成,发育完成,胚在继续胚在继续发育发育初生胚初生胚乳核乳核游离胚游离胚乳核乳核受精卵开始发育受精卵原胚原胚原胚原胚原胚原胚原胚原胚原胚原胚原原原原原原受精的中受精的中央细胞央细胞.细胞型胚乳细胞型胚乳胚乳的形成始终以细胞的形式进行,不出现游离核时期,即每次初生胚乳核分裂后立即进行细胞质的分裂形成两个细胞。如大多合瓣花类 植物。细胞型胚乳(茄属)多细胞发育阶段的胚乳二细胞阶段的胚乳二细胞阶段的胚乳受精卵受精卵 原原胚胚受精的中受精的中央细胞央细胞受精卵受精卵.沼生目型胚乳沼生目型胚乳沼生目型胚乳沼生目型胚乳是介于核型胚乳与细胞型胚乳之间的类型。多限于单子叶沼生目(如慈姑)
17、及少数双子叶植物(如虎耳草属)。初生胚乳核第一次分裂形成2个细胞,分别为合点初生胚乳细胞与珠孔初生胚乳细胞。合点初生胚乳细胞的核保持不分裂或只进行极少次数的分裂,始终是游离核状态成为共核细胞。珠孔初生胚乳细胞较大,进行多次游离核分裂,在发育的后期形成细胞壁。初生胚乳初生胚乳细胞核经细胞核经第一次分第一次分裂,形成裂,形成2个细胞个细胞珠孔初生胚乳细珠孔初生胚乳细胞产生游离核胞产生游离核合点初合点初生胚乳生胚乳细胞细胞的的核分裂核分裂产生游产生游离核离核始终为共始终为共核细胞核细胞合合子子后期形成后期形成细胞壁细胞壁从发育的过程讲多数被子植物的胚乳细胞核或游离核是三核融合的产物,它含有三倍数的染
18、色体,由母本提供2组,父本提供1组,它同样具有父本和母本的双重遗传性。三倍体的胚乳给胚的发育提供了重要的营养保障,后代受到了双亲的哺育。虽然雄配子只有一个核参与 融合形成胚乳,但因胚囊类型不同,也可使成熟胚乳成为混倍体。如在待宵草胚囊中只有一个极核,形成二倍体胚乳;在贝母型胚囊中的二个极核中,一个是单倍体,另一个是三倍体,受精后发育的胚乳是五倍体,如百合的胚乳。胚乳的发育胚乳的发育核型:最普遍核型:最普遍受受精精极极核核核分裂核分裂游游离离核核中央液中央液泡出现泡出现到到胚胚囊囊边边缘缘游游离离核核被被挤挤核分裂不核分裂不断进行断进行整整个个细细胞胞腔腔游游离离核核充充满满细胞壁细胞壁形成形成
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