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《植物学》-05、生殖pdf

时间:2019-11-20 04:30 来源:未知 编辑:admin

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  第四章被子植物的有性生殖sect一、花的组成及其类型sect二、花药的发育和花粉粒的形成sect三、胚珠的结构和胚囊的形成sect四、开花、传粉与受精sect五、种子和果实的形成sect六、被子植物生活史的概述繁殖的类型营养繁殖无性生殖mdashmdash孢子有性生殖mdashmdash配子(♀♂)(同配、异配、卵式)一、花的组成及其类型花的形态学本质是被子植物适应于生殖的、节间极度缩短的变态枝条。花柄(花梗)花托花萼(由萼片组成)花冠(由花瓣组成)雄蕊雌蕊花离萼合萼离瓣合瓣花被花丝花药花粉囊花粉粒禾本科植物的小穗和花组成禾本科植物花序的基本单位是小穗。小穗=个颖片~多朵小花小花=外稃内稃个浆片或个雄蕊雌蕊花器官发育研究进展年Coen和Mererowitz在金鱼草和拟南芥中利用一系列与花器官发育有关的突变体开展研究通过遗传学分析和分子生物学研究提出了基因控制花器官形态发生的ABC模型。根据此模型花的萼片、花瓣、雄蕊与雌蕊四轮花部是由组基因共同作用发育而成的。二、花药的发育和花粉粒的形成(一)花药的发育中层药室内壁绒毡层helliphellip消失helliphellip消失纤维层花粉母细胞四分体减数分裂单核花粉粒表皮花粉囊壁(小孢子母细胞)(小孢子)nnn周缘细胞造胞细胞平周分裂原表皮孢原细胞花药原基☆三胞花粉(三核花粉粒)二胞花粉(二核花粉粒)(二)花粉粒的形成过程减数分裂四分体n花粉母细胞n单核花粉粒n精细胞n精细胞n营养细胞n生殖细胞n成熟花粉粒n(雄配子体)(小孢子母细胞)(小孢子)(三)花粉粒的结构外壁孢粉素、识别蛋白、萌发孔(沟)内壁营养细胞生殖细胞精子精子(四)雄性生殖单位与精子异型性雄性生殖单位是指被子植物的有性生殖过程中一对精子与营养核构成的一个功能复合体。精子异型性有的植物(如白花丹、油菜、玉米)中两个精子在大小、形态和细胞器的数量上存在明显的差异。大的精细胞含质体少而含线粒体多受精时与中央细胞融合而小的精细胞含质体丰富而线粒体少与卵细胞受精(趋向性受精现象)。这种来源于同一生殖细胞的一对精细胞之间的差异称为精子异型性。(四)雄性不育雄性不育由于遗传或生理原因花中的雄蕊发育不正常不能形成正常的花粉粒或正常的雄配子但雌蕊发育正常这种现象称为雄性不育。雄性不育原理在作物遗传育种上的应用雄性不育在杂交育种中有重要作用。应用雄性不育系进行杂交育种可节省劳力保证种子纯度。雄性不育资源的研究已成为作物育种的方向之一。三、胚珠的结构和胚囊的形成(一)胚珠的结构胎座的类型成熟胚珠合点珠心珠被珠柄珠孔胚囊(二)胚囊的形成(以蓼型胚囊为例)单核胚囊成熟胚囊次有丝分裂反足细胞(个n)中央细胞(个n)卵细胞(个n)助细胞(个n)珠心孢原细胞周缘细胞珠心的一部分造胞细胞胚囊母细胞四分体平周分裂减数分裂(珠孔端个消失合点端个发育)小麦、水稻(雌配子体)nnnnnnnn(大孢子母细胞)大孢子四、开花、传粉和受精(一)开花当雄蕊中的花粉粒和雌蕊中的胚囊(或二者之一)已经成熟时花萼、花冠即开放露出雄蕊和雌蕊以利传粉这种现象称为开花。各种植物的开花习性各不相同。、开花的年龄、开花的季节、花期(二)传粉花被打开花药开裂成熟的花粉借外力传到雌蕊柱头上的过程称为传粉。从生物进化的观点看异花传粉是进化的传粉方式。自花传粉雄蕊的花粉传到同一朵花的雌蕊柱头上。如水稻、小麦、豆类等。(豌豆的闭花受精是典型的自花传粉。)异花传粉同株或异株的花粉传送到同株或异株的另一朵花的柱头上。根据传粉媒介不同主要有风媒传粉和虫媒传粉以及以水和鸟为媒介传粉。生产上常进行人工辅助授粉。植物适应异花传粉的特征、单性花雌雄同株(瓜类)或雌雄异株(杨、柳)、两性花但雌雄蕊不同时成熟雄蕊先熟mdashmdash向日葵、苹果、梨等雌蕊先熟mdashmdash油菜、木兰、甜菜、玄参等、雌雄蕊异长(报春花等)、雌雄蕊异位(石竹科植物)、自花不孕(桃、葡萄、梨、苹果、烟草等)(三)受精花粉粒与柱头的识别(亲和性?)花粉管的伸长受精方式(根据花粉管进入胚囊的部位有三种类型)珠孔受精(大多数植物)合点受精(柔荑花序类植物)中部受精(葫芦科植物)被子植物的双受精现象花粉管进入胚囊后释放出的两个精细胞一个与卵细胞融合成为合子另一个与极核融合成为受精极核这种受精方式叫做双受精。双受精是被子植物特有的受精方式。精细胞(n)卵(n)合子(n)胚(n)精细胞(n)中央细胞(n)初生胚乳核(n)胚乳(n)双受精的生物学意义、异质的精、卵细胞的融合形成具有双重遗传性的合子(n)既恢复了植物原有的染色体数保持了物种遗传的相对稳定性同时又出现新的遗传性状提供了变异的基础。、精细胞和个极核融合形成了三倍的初生胚乳核(n)结合了父、母本的遗传特性生理上更为活跃作为营养被胚吸收子代的生活力更强适应性也更广。双受精是植物界有性生殖的最进化形式也是植物遗传和育种的重要理论依据。五、种子和果实的形成柱头枯萎雌蕊的结构花柱枯萎子房果实子房壁胚珠种子果皮(一)种子的发育()双子叶植物胚的发育(以荠菜胚为例)合子休眠解除基细胞胚柄顶细胞球形胚心形胚(马蹄形)成熟胚横裂次、胚的发育()单子叶植物胚的发育(以水稻胚为例)横裂次休眠解除基细胞各向分裂侧面(腹面)合子纵裂次四分体梨形胚横裂次顶细胞形成一凹沟顶端区盾片的上部、胚芽鞘的一部分器官形成区胚芽鞘的另一部分、胚芽、胚轴、胚根、胚根鞘、外子叶胚柄区胚柄、盾片的下部(二)胚乳的发育核型胚乳这种核型胚乳形成的方式在单子叶植物和双子叶离瓣花植物中普遍存在(如水稻、小麦、玉米、棉花、油菜、苹果等)是被子植物中最普遍的胚乳发育形式。细胞型胚乳大多数双子叶合瓣花植物如番茄、烟草等其胚乳发育属于这种类型。沼生目型胚乳这种类型的胚乳多限于沼生目种类如泽泻、慈姑等。胚乳mdashmdash由初生胚乳核(受精极核)发育而来(n)。外胚乳mdashmdash由珠心发育而来(n)。(三)种皮的发育胚珠的珠被发育成种皮。若珠被为二层时外珠被发育为外种皮内珠被发育为内种皮。外种皮为厚壁组织组成有保护作用。有的具有发达的表皮毛如棉花种子外面的纤维。内种皮较薄多由薄壁组织组成。有的植物种子还具有假种皮它是由珠柄或胎座发育而成的结构包于种皮之外如荔枝、桂圆等果实中肉质可食部分就是假种皮。(四)无融合生殖和多胚现象无融合生殖有些植物中不经过受精作用产生出有胚的种子这种现象叫做无融合生殖。例如:蒲公英、早熟禾属、玉米等植物卵细胞不经过受精即可发育成胚(孤雌生殖)韭、百合属有的胚囊的助细胞或反助细胞发育成胚柑桔类植物可由珠心或珠被细胞发育成胚(称为不定胚)。被子植物的胚珠一般只有一个胚囊每一胚囊只有一个卵因此受精以后每一个种子中只有一个胚。但在有些植物的种子中常常有两个或更多的胚这种现象叫做多胚现象。(五)果实的发育和结构受精后胚珠发育为种子时能合成吲哚乙酸等植物激素子房内新陈代谢活跃于是整个子房迅速生长发育为果实。如水稻、小麦、玉米、棉花、花生、柑桔等的果实。真果是由子房发育而成。(如豆类、桃、李、油菜等)假果除子房以外大部分由花托、萼筒等甚至是整个花序参与发育而成。(梨、苹果、瓜类、菠萝等)果实的类型肉质果:浆果、核果、梨果、柑果、瓠果单果裂果:荚果、角果、骨突果、蒴果干果闭果:瘦果、颖果、坚果、翅果、分果(双悬果)聚合果聚花果(复果)单性结实有一些植物可以不经过受精作用也能结实这种现象叫单性结实。营养单性结实:子房不经过传粉或任何其他刺激便可形成无籽果实。如柑桔、柠檬、香蕉的某些品种。刺激单性结实:子房必须经过一定的刺激才能形成无籽果实。如以马铃薯的花粉刺激番茄花的柱头或用苹果的某些品种的花粉刺激梨花的柱头都可以得到无籽果实。单性结实产生无籽果实但并非所有的无籽果实都是单性结实的产物。(六)果实和种子的传播风力传播槭树、榆树的果实柳、杨的种子水力传播莲、苋属、藜属的果实人类和动物活动传播鬼针、苍耳的果实番茄种子果实弹力传播大豆、绿豆、凤仙花等的种子六、被子植物生活史的概述ldquo从种子到种子rdquo这一整个生活历程称为被子植物的生活史。在被子植物的生活史中都要经过两个基本阶段:从合子开始到胚囊母细胞和花粉母细胞减数分裂前细胞内的染色体的数目为二倍(n)称为二倍体阶段(或称孢子体阶段)从胚囊母细胞和花粉母细胞经过减数分裂到形成成熟胚囊(雌配子体)和花粉粒(雄配子体)细胞内染色体的数目是单倍(n)的称为单倍体阶段(或称配子体阶段)。在被子植物的生活史中这两个世代交替出现称为世代交替现象。被子植物的整个生活史的过程单倍体阶段极短二倍体阶段较长。单倍体阶段不能独立生活必须寄养于二倍体上以获得营养物质。减数分裂和受精作用是被子植物生活史中的重要环节和转折点。蕨类植物的无性繁殖mdashmdash孢子繁殖梅花牡丹菊花仙露蟠桃金背大红帅旗雪涛麻姑献瑞乾坤带旭日东升棕掸拂尘兰花月季杜鹃茶花荷花桂花(木犀)凌波仙子水仙风信子百合郁金香报春花仙客来倒挂金钟世界上ldquo第一朵花rdquomdashmdashldquo孙革花rdquo中华古果返回花的组成双叶叶植物的花基数为:或花的组成单叶叶植物的花基数为:草莓属草莓FragariaananassaDuch草莓聚合果示萼与副萼(宿存)、花托膨大草莓花纵切,示雌蕊多数离生瘦果小(左下)右下为:内果皮、种皮及胚花托的形态与变化花萼的形态与变化两性花与单性花玉米的雌雄同株花冠的类型(离瓣花)花冠的类型(合瓣花)雌蕊的组成与类型雌蕊是由心皮组成的。心皮是适应于生殖的变态叶是构成雌蕊的基本单位。单雌蕊(只有个心皮)雌蕊类型离生心皮雌蕊(个以上心皮离生)复雌蕊(个以上心此合生)柱头雌蕊的结构花柱子房果实花的类型及花序单被花根据花被两被花无被花(裸花)两性花雄花根据雄蕊和雌蕊单性花雌花无性花(修饰花)无限花序(由下向上或由外向内开花)花序有限花序(由上向下或由内向外开花)雄蕊的类型心皮豌豆的豆荚雌蕊的类型花的类型禾本科植物的小穗与花基因控制花器官形态发生的ABC模型返回突变体的基因表达花器官特征及图解花药的发育花药与花粉粒百合花药(减数分裂)百合花药(四分体)绒毡层对花粉粒发育的特殊作用、对花粉母细胞和花粉粒的发育起重要的营养和调控作用。、合成和分泌胼胝质酶使单核花粉粒适时分离而正常发育。、合成和分泌识别蛋白并转移到花粉粒外壁上。、合成和分泌孢粉素并转移到花粉粒外壁上。花粉粒的形状与类型花粉粒的形态与类型双子叶植物:孔(沟)及衍生类型单子叶植物:单孔(沟)及衍生类型细胞花粉粒的电镜图(绣球百合)生殖细胞营养核白花丹(Plumbagozeylanica)的雄性生殖单位(Russell等)精子精子营养核返回花粉粒的发育和花粉管的形成雄性不育的类型雄性不育的形态:花药退化型、花粉败育型和无花粉型。雄性不育遗传性的非遗传性的细胞核雄性不育细胞质雄性不育核质互作型雄性不育返回(如:太谷核不育小麦)生态遗传雄性不育理论的基本原理雄性不育作为一个植物性状必然既受遗传影响又受生态条件的制约。所谓雄性不育不过是不育基因在一定的生态条件下的表达不育基因在足以使其得到表达的条件下表现为不育反之可育。何觉民(湖南农业大学):《生态遗传雄性不育理论与两系杂交作物》湖南科技出版社返回雄性不育与杂交育种年德国学者Kolreuter观察到植物雄性不育现象。年达尔文也报道植物雄性不育现象。年Owen:玉米雄性不育现象。年Stephens:高梁的雄性不育现象。年木原均:小麦的雄性不育现象。年日本将野生稻的细胞质转入日本栽培稻中发现花粉不育现象。下一页杂交水稻的研制年湖南省黔阳农校在大田中发现水稻雄性不育株年开始研究多年难以找到保持系。年在海南岛发现花粉败育的野生稻(ldquo野败rdquo)为我国利用水稻杂种优势打开了突破口。年以ldquo野败rdquo为材料用回交法转育了第一批野败型二九南一号、二九矮四号、珍籼等不育系和保持系。年在广泛测交的基础上选得IR、IR和泰引一号等恢复系。至此我国杂交水稻ldquo三系rdquo配套获得成功。年全国种植杂交水稻面积万亩。下一页二九南一号不育系和保持系的选育过程野败times杂种一代times二九南一号自交杂种一代times二九南一号自交回交一代times二九南一号自交回交二代times二九南一号自交回交三代times二九南一号自交回交四代times二九南一号自交二九南一号times二九南一号不育系保持系株完全不育无分离与父本一致(年月)(年月)共株育性分离选倾向父本的全不育株(年月)共株完全不育选性状似父本的(年月)共株完全不育选性状似父本的(年月)共株完全不育株与父本基本相同(年月)共株完全不育选性状倾向父本的(年月)下一页杂交水稻的制种不育系保持系times不育系times不育系保持系保持系不育系恢复系timesF杂交种子(用于生产)恢复系times繁殖田制种田下一页杂交水稻恢复系的选育返回开花先花后叶、花叶同期与先叶后花紫荆玉兰桃花返回植物的花期紫薇昙花返回风媒传粉下一页虫(鸟)媒传粉下一页风媒花与虫媒花的适应性特征风媒花花小、花被无鲜艳的颜色或不具花被无香味和蜜腺花粉光滑干燥而轻花粉量多柱头常呈羽毛状。水稻、玉米、杨树等是风媒植物。虫媒花花大花被具有鲜艳的颜色有香味和蜜腺花粉体积大、表面粗糙具有突起或刺有粘性有的植物形成花粉块(如兰花)。桃、李、杏、柳等是虫媒植物。返回南瓜、玉米的雌雄同株下一页垂柳的雌雄异株返回雌雄蕊异长花的种内亲和性千屈菜返回子房的类型油菜的子房上位(下位花)桃的子房上位(周位花)苹果的子房下位(上位花)胎座的类型胚珠的结构与类型胚囊的形成蓼型胚囊图解卵器胚囊(雌配子体)的类型矮牵牛湿柱头图解花柱的类型与花粉管通过的途径受精类型双受精的过程双子叶植物胚的发育单子叶植物胚的发育核型胚乳初生胚乳核游离核胚乳核分裂产生细胞壁细胞型胚乳初生胚乳核胚乳细胞伴随核分裂随即产生细胞壁沼生目型胚乳桂圆的假种皮返回一粒小麦AAn=n=AegelopsspeltoidesBBn=(Triticumurartu)n=二粒小麦AABBn=x=n=方穗山羊草DDn=n=普通小麦AABBDDn=x=n=胚乳:n=x=天然杂交自然加倍天然杂交自然加倍小麦种的起源小黑麦的人工育成普通小麦n=x=n=AABBDD黑麦n=n=RR小黑麦n=x=n=胚乳:n=xAABBDDRR人工杂交染色体加倍Fn=x=n=ABDR桃的果实发育:真果下一页苹果果实的发育:假果萼筒下一页南瓜和丝瓜的假果瓠hu果返回果实和种子的传播(一)果实和种子的传播(二)返回被子植物的生活史

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