第五章植物的繁殖

第五章植物的繁殖第一节繁殖的类型繁殖：是指植物生长发育到一定时期，就要由旧个体产生新个体，以延续种族，这种现象称为繁殖。植物繁殖的类型1.营养繁殖2.无性繁殖3.有性繁殖繁殖的意义：扩大植物的生活范围；丰富了后代的遗传性和变异性；在生产实践中，能获得大量的优良品种一、植物的营养繁殖通过植物营养体的一部分从母体分离开去（有时不立即分离），进而直接形成一个独立生活的新个体的繁殖方式。类型：自然营养繁殖：借助块根（甘薯、大丽菊）、鳞茎（洋葱、百合、水仙、蒜、风信子、朱顶红等）、块茎（马铃薯、菊芋、花叶芋等）、球茎（慈姑、荸荠等）、根状茎（竹、藕、姜、白茅等）、根蘖（洋槐、白杨等）、匍匐茎（草莓、狗牙根等）。此外，有些植物的叶也具有营养繁殖的能力，如落地生根。人工营养繁殖：分离繁殖（分株）、扦插、压条、嫁接、植物组织培养等。二、植物的无性生殖植物生活到一定时期能产生一种叫孢子的生殖细胞，孢子离开植物体后，能直接形成一新的植物体，此种生殖方式称为孢子繁殖或无性生殖。产生孢子的结构称孢子囊。孢子繁殖是藻、菌、地衣、苔藓、蕨类等植物的一种普遍存在的繁殖方式。三、植物的有性生殖在形态上、遗传上、或生理上不同的两个称为配子的有性生殖细胞，经过彼此融合的过程，形成合子或受精卵，再由合子或受精卵发育为新个体的繁殖方式。此种方式称有性生殖。同配生殖：大小形态一致，生理上有差异。异配生殖：配子形态一致，大小不一致。卵配生殖：卵细胞和精细胞结合，大小、形态均不一致。四、植物的生活史与世代交替生活史：植物从生长发育的某一阶段开始，经一系列生长发育过程，产生下一代后又重现了该阶段的现象称生活周期或生活史。世代交替：在长期演化过程中，植物生活史中出现两种个体，一种能产生配子，行有性生殖的配子体，配子体由孢子发育形成，为单倍体；另一种是能产生孢子，行无性生殖的孢子体，孢子体由合子发育形成，为二倍体。从合子开始到减数分裂发生，这段时期为无性世代；由孢子开始一直到配子形成，这一时期为有性世代。两个世代有规律地交替出现，称为世代交替。第二节花一、花的概念花：是一节间缩短的枝条，其上着生有变态的叶，它是一个适宜于生殖的变态的短枝。花芽分化：由花原基或花序原基逐渐形成花或花序的过程。双子叶植物的花芽分化生长锥--半球状突起（花序原基）--花序轴伸长、基部半球状突起（花原基分化）--花萼原基分化（K）--花瓣（C）原基分化、顶端生长--雄蕊原基分化（A）--雌蕊和心皮的突起--顶端生长--两心皮愈合--雌雄蕊顶、边、居间生长、花瓣顶、边生长--依次居间生长--花芽生长--开花禾本科植物的花芽分化种子--幼苗--生长锥（半球形--圆球形）--生长锥伸长（花序轴分化）--由下向上：苞叶原基（变态叶）分化（单棱期）--由中间向两端：小穗原基分化（二棱期）--颖片原基（2枚）--由下向上：小花原基--外稃原基（1枚）--内稃原基（1枚）雄蕊原基雌蕊原基由外向内萼片原基花瓣原基--浆片原基（2枚）--雄蕊原基（3）--雌蕊原基（2心皮）二、花的组成（一）花柄和花托花柄：连接茎与花的小枝；支持与运输；果实成熟时称果柄花托：花柄顶端、花各部分着生的部位；有时参与果实的形成。花托的形态变化：突出呈圆柱状突出呈覆碗状凹陷如碗状雌蕊柄雌雄蕊柄花冠柄（二）花被花被：为花的保护结构，是花萼和花冠的总称。两被花、单被花、无被花花萼：最外一轮的变态叶，常绿色，结构与叶相似，无栅栏组织和海绵组织之分。合萼、离萼；整齐萼与不整齐萼；落萼与宿萼；距花冠：位于花萼内轮，由花瓣构成，颜色多样。离瓣花、合瓣花；整齐花与不整齐花；早落冠、落冠、宿冠花冠形状：十字形、漏斗状、蝶形、钟形、唇形等。（三）雄蕊群雄蕊是叶的变态，又称为小孢子叶多数由花丝和花药构成，少数呈片状花药：4个或2个花粉囊，药隔花粉囊开裂方式多样：横裂，纵裂，孔裂，瓣裂等花药在花丝上的着生方式多样：底着药，贴着药，丁字着药雄蕊类型：二强雄蕊、四强雄蕊、单体雄蕊、二体雄蕊、多体雄蕊、聚药雄蕊等。（四）雌蕊群雌蕊：柱头，花柱和子房柱头：位于雌蕊的上部，是承受花粉粒的地方，常呈扩展状。分泌，花粉粒的附着和萌发有一定的作用。花柱：位于柱头和子房之间，花粉管进入子房的通道。子房：是雌蕊基部膨大的部分，由子房室、胚珠、子房壁和胎座构成。心皮：是构成雌蕊的基本单位，它是一变态的叶。胎座胚珠着生在心皮壁上，往往形成肉质的突起，称为胎座单雌蕊，离生雌蕊，合生雌蕊子房的类型：单子房：一心皮一室。复子房：多心皮——单室、多室子房的位置：G、G、G雌蕊的类型：单雌蕊：一心皮构成复雌蕊：多心皮构成离生单雌蕊：一朵花中着生由多个彼此分离的单雌蕊。胎座类型：顶生胎座：胚珠一枚，子房顶部着生。基生胎座：胚珠一枚，子房基部着生。侧膜胎座：多心皮一室，单室复子房。边缘胎座：一心皮一室，单子房。中轴胎座：多心皮多室，多室复子房。特立中央胎座：多心皮一室，单室复子房，具中轴，无隔膜。珠被：内、外珠被，珠孔、合点、珠柄胚珠珠心组织珠心胚囊助细胞（2）卵细胞（1）中央细胞（1）反足细胞（3）胚珠的类型：直立胚珠、弯生胚珠、倒生胚珠、横生胚珠（五）其他概念完全花、不完全花无被花、单被花两性花、单性花、中性花雌雄同株、雌雄异株、杂性同株三、花各部分结构的多样性及其演化（一）花部数目的变化总的趋势是从多而无定数到少而有定数；一般单子叶植物多为3数或3的倍数，双子叶植物多为4数、5数或4，5的倍数；多数植物的雌蕊心皮的数目常较花被少，而雄蕊则比较增多（二）排列方式的变化：螺旋排列、轮状或圆周状（三）对称性的变化：辐射对称、两侧对称、不对称（四）子房位置的变化花托圆柱形——→子房上位——→下位花花托中央凹陷——→子房上位——→周围花子房下位——→上位花花托呈深凹陷的杯状子房半下位——→周围花四、花序花序花在总花柄上的排列方式单生花单独一朵花生在茎枝顶上或叶腋部位，称为单生花花序的类型：无限花序、有限花序花序轴苞片和总苞无限花序特点：1.主轴在开花期间的行为；2.开放次序；3.花序轴无分枝类型：总状花序、伞房花序、伞形花序、穗状花序、葇荑花序、肉穗花序、头状花序、隐头花序复合花序特点：花序轴有分枝，具有简单花充序的其它特点类型：圆锥花序、复穗状花序、复伞形花序、复伞房花序、复头状花序有限花序特点：花序轴、开放顺序类型：单歧聚伞花序、二歧聚伞花序、多歧聚伞花序五、花程式和花图式（一）花程式花程式是用一些字母、符号和数字，按一定顺序列成程式以表述花的特征。棉的花程式为：*K（5）C5A（∞）G（3－5：3－5：∞）表示为辐射对称花，合萼，单体雄蕊，子房上位，由3～5心皮组成，子房3～5室，每室含多数胚珠。大豆的花程式为：↑K（5）C1＋2＋（2）A（9）＋1G1：1：∞表示为两侧对称花，合萼，花瓣是由1枚旗瓣、2枚翼瓣和2枚略为连合的龙骨瓣组成的，二体雄蕊，1心皮1室，每室内着生多个胚珠花被----P萼片----K花冠---C雄蕊群---A雌蕊群---G轮数，用数字表示；联合，用（）表示；子房位置，用—表示（二）花图式花图式是将花的各部分用其横切面的简图来表示其数目、离合状态、排列情况等等。1、用一圆圈表示花轴，2、用空心的弧线表示苞片，3、带有线条的弧线表示花萼，4、实心的弧线表示花冠，5、雌蕊和雄蕊就用子房或花药的切面形状表示。第三节被子植物的生殖结构与发育一、雄性生殖器官的结构与功能（一）花药的发育（小孢子囊形成）初期的结构（未分化的花药）：由花托上雄蕊原基发育而来未分化的花药原表皮（外）基本分生组织（内）分化（1）孢原细胞的出现：四角各出现一列大核细胞（2）周缘细胞（初生壁细胞）与造孢细胞的形成周缘细胞（初生壁细胞）（外）孢原细胞（平周分裂）造孢细胞（内）（3）药隔的形成：药隔维管束中部细胞（分裂分化）药隔薄壁细胞（4）原表皮→表皮花药的发育1、花粉囊壁的发育雄蕊原基花药原始体表皮------破损孢原细胞(4组)初生壁细胞(3-多层)造饱细胞外层为药室内壁---纤维层中层(1-3层)---破坏内层为绒毡层---解体花粉囊壁花粉母细胞花粉粒药隔和维管束减数分裂2、花粉囊壁的结构与功能（1）表皮：外有薄的角质层，有些还有毛绒或气孔。（2）药室内壁：在发育晚期形成纤维层。加厚带为纤维素性质的，成熟时含有木质素，在邻近两个花粉囊交界处有裂口。药室内壁具保护和开裂的作用（3）中层：早期分解，吸收，消失（4）绒毡层：由一层细胞组成。细胞较大，细胞质浓厚，含有丰富RNA和蛋白质等。绒毡层对花粉发育提供营养物质，对花粉粒的形成和发育起重要的营养和调节作用。绒毡层发育异常会导致花粉败育。成熟时绒毡层完全解体。可将绒毡层分为分泌绒毡层和变形绒毡层。绒毡层对花粉粒发育的特殊作用1、对花粉母细胞和花粉粒的发育起重要的营养和调控作用。2、合成和分泌胼胝质酶，使单核花粉粒适时分离而正常发育。3、合成和分泌识别蛋白并转移到花粉粒外壁上。平周分裂垂周分裂纤维层平周分裂有丝分裂花粉母细胞RD四分体雄蕊原基幼小花药药隔幼花粉囊原表皮表皮孢原细胞初生周缘细胞初生造孢细胞药室内壁中层绒毡层4、合成和分泌孢粉素并转移到花粉粒外壁上。（二）小孢子的产生（单核花粉粒的形成）未成熟的花粉粒叫小孢子造孢细胞（有丝分裂或不分裂）→花粉母细胞（小孢子母细胞）（减数分裂）→四分体→单核花粉粒（小孢子）从四分体释放的小孢子体积较小，无明显液泡，细胞核位于中央；以后细胞核偏向一侧，产生极性。（三）成熟花粉粒（雄配子体）的发育花药的发育过程示意图单核花粉营养细胞(管细胞)(大)生殖细胞(多为裸细胞)(小)精子精子内层壁薄外层增厚成花纹,具萌发孔2细胞花粉3细胞花粉核第1次分裂壁增厚为2层（四）成熟花粉的结构与功能1、花粉粒的形态形状：一般为圆球形、椭圆形、三角形等大小：一般直径15----50微米，特殊200以上（南瓜）花粉表面光滑或具各种雕纹，突起棘刺，囊状翅等。有萌发孔和萌发沟。具有一定的色彩（黄、橙黄）2、花粉粒的结构（1）花粉壁：分为花粉外壁和花粉内壁两部分。外壁硬而缺乏弹性，主要成分为孢粉素，还有类胡萝卜素，类黄酮素，类脂及蛋白质。内壁柔薄，富弹性，由纤维素，半纤维素，果胶质，蛋白质等组成。（2）营养细胞：成熟花粉营养细胞中贮藏大量淀粉、脂肪等，还有各种酶、维生素、植物激素、无机盐等。（3）生殖细胞：多为纺锤形的裸细胞，具1~2个核仁。药隔及维管束原表皮表皮幼花粉囊药室内壁：纤维层（与花药的开裂有关）中层：最后消失绒毡层：为花粉发育提供营养，最后消失周缘细胞造胞细胞花粉母细胞胞原细胞四分体(n)单核花粉粒小胞子(n)营养细胞(n)生殖细胞（n）二胞花粉粒两个精细胞（n）(三胞花粉粒)花药平周、垂周分裂平周分裂有丝分裂或直接分裂减数分裂花粉囊壁药室花粉囊有丝分裂（4）精子：三胞型花粉中生殖细胞有丝分裂形成一对精子。精子也是裸细胞，有纺锤形、球形、椭圆形、带状等。雄性生殖单位：被子植物在精细胞与营养核之间和一对精细胞之间存在物理上的联结与结构上的连接，将这种结构单位称为雄性生殖单位（MGU）3、成熟花粉的成分花粉粒的化学成分：蛋白，糖类，脂，微量元素、维生素等。花粉营养丰富，可被人类利用做营养品；也有花粉是有毒的，有的花粉有致敏性，如豚草、蒿属的花粉。（五）雄性不育和花粉败育雄性不育植物由于内在生理、遗传的原因，在正常的自然条件下，也会产生花药或花粉不能正常地发育，成为畸形或完全退化的情况，这一现象称为雄性不育花粉败育花药成熟后，由于内在和外在的因素的影响，有时散出的花粉没有经过正常的发育，不能起到生殖的作用，这一现象，称为花粉的败育二、雌性生殖器官的结构与发育（一）胚珠1、胚珠的发育首先，胎座表皮下一层细胞──（平周）突起（胚珠原基）前端──珠心基部──珠柄2、胚珠的结构珠心（大孢子囊）：为主要部分，其内产生大孢子（单核胚囊）进一步产生卵。珠被：二层或一层（前者：