致花粉败育,甚至出现雄性不育现象。 二、花粉粒的发育和结构 o 小孢子发生 o 雄配子体的形成
o 小孢子发生:花粉母细胞减数分裂形成小孢子。
花粉母细胞的体积较大,初期常呈多边形,细胞核大,细胞质浓,没有明显的液泡。 花粉母细胞经过减数分裂后形成4个染色体数目减半的单核花粉粒,又称为小孢子,它们被共同的胼胝质壁包围——花粉四分体或小孢子四分体。在小孢子之间也有胼胝质壁分隔。 花粉母细胞减数分裂时的胞质分裂有二种方式:
1.连续型:在减数分裂的先后两次核分裂时,均伴随胞质的分裂,即第一次分裂形成2个细胞(二分体),第二次分裂形成了4个细胞(四分体)。四分体中的4个小孢子排列在同一平面上,成为等双面体。
多存在于单子叶植物中。
2.同时型:第一次核分裂时不伴随胞质分裂,仅形成一个2核细胞,不出现二分体阶段;当第二次分裂形成4核之后,才同时发生胞质分裂而形成四分体。这种四分体中的4个小孢子呈四面体形排列。 多见于双子叶植物。 o 雄配子体的形成
随着花药的发育,绒毡层分泌胼胝质酶,将花粉四分体的胼胝质壁溶解,幼期单核花粉从四分体中释放出来,称为单核花粉粒(小孢子)。
小孢子很快变为圆球形。此时的细胞核位于小孢子中央(单核居中期)。小孢子继续从药室取得营养和水分。细胞体积迅速增大,细胞质明显液泡化,逐渐形成中央大液泡,细胞核随之移到一侧(单核靠边期)。
单核花粉充实后,进行一次不均等的有丝分裂,形成两个大小悬殊的细胞。 靠近花粉壁一侧的呈透镜状的小细胞,含少量细胞质和细胞器,为生殖细胞; 另一个则为营养细胞,是包括原来的大液泡以及大部分细胞质和细胞器,并富含营养物质。 2-细胞型花粉
许多植物当花药成熟时,其花粉发育到含营养细胞和生殖细胞时,即散发出花粉进行传粉。 在已研究过的被子植物中,约有70%的种类属于这种类型。 2-细胞型花粉传粉后,生殖细胞在花粉管内分裂形成 2个精子。 3—细胞型花粉
有些植物的花粉,在花药开裂前,其生殖细胞还要进行一次有丝分裂,形成2个精细胞(精子)。
水稻、小麦、油菜、向日葵等。 雄配子体:
成熟的花粉粒(2-细胞花粉粒、3-细胞花粉粒) 雄配子:精子(成熟的精子没有细胞壁,裸露) 成熟花粉粒的结构
2—细胞型花粉粒:外壁、内壁、萌发孔(沟)、营养细胞(1)和生殖细胞(1)
3—细胞型花粉粒: 外壁、内壁、萌发孔(沟) 、 营养细胞(1)和精子(2) 外壁:主要成分:孢粉素
其它成分:纤维素、类胡萝卜素、类黄酮、脂类、外壁蛋白 孢粉素
化学性质极为稳定,具抗高温、抗酸碱、抗酶解特性,故能使花粉外壁及其上的花纹得以长期保存,这对于花粉的鉴别具有重要意义。
内壁的主要成分为纤维素、半纤维素、果胶质及内壁蛋白。 壁蛋白是花粉与雌蕊组织相互识别的物质 外壁蛋白:来自绒毡层细胞 内壁蛋白:由花粉粒自身合成 花粉粒外壁的形态:
光滑、刺状、粒状、瘤状、棒状等各式雕纹。 没有外壁处为萌发孔(沟)
萌发孔或萌发沟的数目: 禾本科植物:1个萌发孔 十字花科植物:3条萌发沟
花粉粒的形状: 圆球形、椭圆形、三角形、四方形、五边形等。
花粉的内含物:以淀粉和脂肪为主,以及糖类、蛋白质、氨基酸和激素贮藏于营养细胞的细胞质中。对花粉的萌发和花粉管生长有重要作用。 第四节 胚珠和胚囊的发育
雌蕊包括柱头、花柱和子房三部分。
柱头:处于雌蕊的顶端,扩展为不同的形状,以利于接受花粉。 花粉与雌蕊组织识别反应的位置 柱头类型
1、湿柱头:柱头表面湿润,表皮细胞分泌水分、糖类、脂类、酚类、激素、酶等物质,可以粘住更多的花粉,并为花粉萌发提供必要的基质。 烟草、百合、苹果、豆科植物 2、干柱头:柱头表面干燥,表皮细胞常形成乳突或毛状物,表皮细胞在传粉时不产生分泌物,但柱头表面存在亲水性的蛋白质薄膜,能从薄膜下角质层的中断处吸收水分。 禾本科植物(水稻、小麦、玉米)等十字花科植物
花柱:连接柱头和子房,是花粉管进入子房的通道。 花柱的结构
开放型花柱:花柱的中央形成一条中空的管道——花柱道 封闭型花柱:花柱的中央分化出引导组织 一、胚珠的发育和结构
成熟胚珠的结构:由珠柄、珠被、珠心、珠孔、合点组成。 胚珠的发育 胚珠的类型 胚珠的发育
首先胎座的部分细胞进行分裂,产生突起,形成胚珠原基。
胚珠原基前端成为珠心,后端分化出珠柄。以后,在珠心基部发生环状突起,逐渐向前扩展并包围珠心,形成珠被。
珠被形成过程中,在珠心最前端的地方留下一条未愈合的孔道,称为珠孔。与珠孔相对的一端,珠被与珠心相连的区域即为合点。 胚珠的类型
直生胚珠:珠柄、合点、珠孔在一条直线上。 横生胚珠:胚珠本体与珠柄垂直。 弯生胚珠:珠心弯曲,珠孔弯向下。 倒生胚珠:合点在上,珠孔朝向胎座。 二、胚囊的发育和结构
o 大孢子发生:胚囊母细胞经过减数分裂形成大孢子四分体的过程。 o 雌配子体的形成:功能大孢子发育为成熟胚囊的过程。 o 大孢子发生:
当珠被开始形成时,在珠孔端的珠心表皮下分化出1个体积较大的孢原细胞,其细胞质浓,细胞核较大。 雌配子体的形成 胚囊细胞化:
珠孔端形成1个卵细胞和2个助细胞;合点端形成3个反足细胞。 2个极核所在的大型细胞则称为中央细胞。 7细胞8核的成熟胚囊
这种由近合点端的一个大孢子经三次有丝分裂形成7细胞8核胚囊的过程,首先在蓼科的分叉蓼中描述,所以称为蓼型胚囊。
成熟的卵细胞具明显极性: 珠孔端的壁较厚, 近合点端的区域则逐渐变薄; 细胞核位于合点端。
第五节 开花、传粉和受精 开花:当植物生长发育到一定阶段,雄蕊的花粉粒和雌蕊的胚囊发育成熟,或其中之一成熟,花被展开,雄蕊和雌蕊露出。 传粉方式:
1.自花传粉:花粉传送到同一朵花雌蕊的柱头上。小麦、水稻等(花生、豌豆属于闭花受精,特例)
2.异花传粉:一朵花的花粉传到另一朵花雌蕊的柱头上。玉米、瓜类等
虫媒花:靠昆虫、鸟等传播花粉。具鲜艳的花被,有香气和蜜腺;花粉粒大,表面粗糙,有黏性。
从植物进化的生物学意义分析,异花传粉比自花传粉优越。
虽然自花传粉有害,是一种原始的传粉形式,但自然界还存在不少自花传粉植物。这是因为当异花传粉缺乏必要的传粉条件时,自花传粉则成为保证物种繁衍的特别适应形式。 受精作用
1.花粉粒的萌发2.花粉管的生长3.双受精过程 1.花粉粒的萌发
识别反应:发生在花粉粒和柱头组织间。 花粉粒外壁蛋白是“识别物质”,柱头乳突细胞的角质膜外的一层蛋白质薄膜是识别作用中的“感受器”。
不亲和反应—花粉粒不萌发。
亲和反应—花粉粒萌发(内壁由萌发孔突出伸长,形成花粉管。) 花粉管在花柱中生长
在空心花柱中,花粉管沿花柱道内表面在其分泌液中生长; 在实心花柱中,花粉管常在引导组织的细胞间隙中生长。 最后,从胚珠的珠孔进入胚囊。 3.双受精作用
大多数已研究过的被子植物其精子的核(精核)参与受精, 其细胞质不参与受精! 双受精作用的生物学意义
精子与卵细胞结合,形成二倍体的合子,使植物原有染色体的数目得以恢复,保持了物种的相对稳定性;
通过父、母本具有差异的遗传物质重组,使合子具有双重遗传性,既加强了后代个体的生活力和适应性,又为后代中可能出现新性状、新变异提供了基础。 胚乳同样兼有双亲的遗传性,更适合于作为新一代植物胚胎期的养料,可以使子代的生活力更强,适应性更广。
双受精作用是植物界有性生殖的最进化、最高级的形式,是被子植物在植物界繁荣昌盛的重要原因之一。
第九章 种子和果实 子房-----果实 子房壁----果皮
胚珠 种子 种子由胚、胚乳和种皮三部分组成.
裸子植物:胚珠外面没有子房包被,所以胚珠发育成种子后是裸露的。
被子植物的胚珠包在子房内,卵受精后,子房发育成果实,里面的胚珠发育成种子,所以种子也受到果实的包被。 (一)、胚乳的发育
由初生胚乳核(受精极核)发育而来,是三倍体结构。
胚乳的发育进程较早于胚的发育,为幼胚的发育及时提供必需的营养物质。 胚乳的发育类型 核型胚乳:初生胚乳核的分裂不伴随细胞壁产生。当胚乳游离核达到一定数量时开始细胞化,形成胚乳细胞。
细胞型胚乳:从初生胚乳核开始,每次核的分裂均伴随细胞壁的形成,胚乳始终以细胞形式存在。
外胚乳——由珠心发育来的(2n)(二)、胚的发育和结构
合子形成后,须经过一段时间的“休眠”期。在“休眠”期,极性加强。 成熟胚的结构
一般地,成熟胚包括胚芽、胚轴、胚根和子叶4个组成部分。 禾本科植物在胚芽和胚根之外还有胚芽鞘和胚根鞘的特殊结构。 种子的类型 有胚乳种子:
双子叶植物有胚乳种子(蓖麻)
单子叶植物有胚乳种子(玉米,小麦,水稻) 无胚乳种子:
双子叶植物无胚乳种子(大豆) 单子叶植物无胚乳种子(慈菇) 幼苗的类型 ▲子叶出土的幼苗
在萌发时,下胚轴伸长,将子叶和胚芽推出土面。 ▲子叶留土的幼苗
种子萌发时,下胚轴并不伸长,子叶留在土中,上胚轴伸长。 二、无融合生殖和多胚现象
无融合生殖:胚囊中的细胞(卵细胞、助细胞、反足细胞),不经过雌雄性细胞的融合而产生胚的现象。最终以种子的形式繁殖。
多胚现象:一个胚珠中产生两个或两个以上的胚的现象。