植物繁殖原理和方法.ppt

2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,1,第二章 植物繁殖原理和方法 第一节 植物繁殖原理 1. 植物的生活周期 2. 植物繁殖的细胞学基础 第二节 植物的繁殖方法 1. 有性繁殖 2. 无性繁殖,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,2,第一节 植物繁殖原理 一、植物的生活史 植物的生殖(亦称繁殖)，即植物繁殖后代的现象，是植物的基本特征之一。 植物的生活史(又称生活周期)，是指植物在一生中所经历的生长发育和繁殖阶段的全过程。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,3,繁殖的概念：植物老个体产生新个体的方式。 植物的生殖方式，一般可分为2种，即无性生殖和有性生殖。无性生殖又可分为营养生殖和孢子生殖2种。（营养繁殖；无性生殖；有性生殖）,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,4,营养繁殖是营养体的一部分从母体上分离，形成独立的新个体的繁殖方式。 由植物的根、茎和叶等营养器官形成新个体的一种繁殖方式。一些高等植物具有营养繁殖能力，低等植物的营养体断裂，细胞裂殖以及出芽生殖也应属于营养繁殖之列。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,5,孢子生殖是指植物通过产生无性生殖细胞(即孢子)，生殖细胞不经两性结合，而直接发育成新个体的过程。 植物体上产生一种单倍体或双倍体的无性生殖细胞孢子。孢子不经过配合就能产生一个新个体，此种生殖方式称无性生殖。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,6,有性生殖是指植物产生两种不同性别的单倍体生殖细胞(雄配子和雌配子)，雄配子(精子)和雌配子(卵子)必须经过配合，产生双倍体染色体的合子，由合子发育成新的个体，此种生殖方式称有性生殖。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,7,植物的生活史最终通过植物的生殖而完成。 植物的生活史可以通过营养生殖、孢子 生殖和有性生殖单独完成，也可由孢子生殖和有性生殖两种生殖方式共同完成。这样就形成了不同类型的植物生活史。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,8,1)营养生殖型 生活史中不进行孢子生殖和有性生殖，仅营养生殖，或者在营养条件非常适合的条件下，主要靠一些细胞裂殖或出芽完成，如蓝藻门和裸藻门的多数种类及酵母菌等某些单细胞的植物种类。属于这种类型的植物生活史，其特点是没有减数分裂，所以没有世代交替和核相交替，植物体的核相不发生任何变化 。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,9,2)孢子生殖型 生活史仅由孢子生殖完成，没有有性生殖，或者是在营养非常适宜条件下，主要靠孢子生殖完成。小球藻、栅列藻仅靠孢子生殖完成，而衣藻等在营养条件非常好的情况下，主要是靠孢子生殖完成生活史。属于这种类型植物的生活史，其特点也是没有减数分裂，因此也无核相交替和世代交替。 孢子植物的生活史指从孢子萌发开始，经过生长和发育阶段，最后又产生同一种孢子为止所经历的过程。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,10,3)有性生殖型 生活史仅由有性生殖完成，没有无性生殖。根据减数分裂发生的部位又分为两种，一种是合子减数分裂型，一种是配子减数分裂型。 合子减数分裂型的生活史特点是只有一种单倍体核相的植物体，仅有核相交替，无世代交替，减数分裂发生在合子萌发。如衣藻、水绵和轮藻等由有性生殖完成的生活史。 配子减数分裂型的生活史，其特点是生活史中只有一种双倍体核相的植物体，仅有核相交替，无世代交替，减数分裂发生在配子囊产生配子时。如松藻、鹿角藻和某些硅藻等由有性生殖完成的生活史。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,11,4)孢子减数分裂型(孢子生殖和有性生殖结合型或居间减数分裂型) 生活史是由孢子生殖和有性生殖共同完成的，其特点是其中有两种核相的植物体，一种是单倍体核相，另一种是双倍体核相，既有核相交替，又有世代交替，减数分裂,发生在孢子囊产生孢子时。,世代交替中，双倍体的植物体，又叫孢子体，行无性生殖，经减数分裂产生孢子，这一阶段又叫无性世代。单倍体的植物体又叫配子体，行有性生殖，产生雌、雄配子，这一阶段又称有性世代，许多藻类和高等植物均属这种类型生活史。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,12,世代交替中，双倍体的植物体，又叫孢子体，行无性生殖，经减数分裂产生孢子，这一阶段又叫无性世代。单倍体的植物体又叫配子体，行有性生殖，产生雌、雄配子，这一阶段又称有性世代，许多藻类和高等植物均属这种类型生活史。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,13,在孢子减数分裂型的生活史中，如果配子体和孢子体的形态结构基本上相同，称为同形世代交替，如石莼、刚毛藻、水云和多管藻等。 如果配子体和孢子体的形态和结构不相同，称为异形世代交替，如海带、紫菜及所有的高等植物。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,14,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,15,种子植物 包括被子植物和裸子植物，多为种子繁殖，其生活史属于具有异形世代交替的孢子减数分裂型。 孢子体特别发达，有根、茎、叶的分化，结构复杂而完善，适应性强，在生活周期中占绝大部分时间。 而配子体极为退化，结构简单，雄配子体仅有23个细胞组成，雌配子体也只有几个细胞组成，均不能独立生活，必须依附在孢子体上，生活时间很短。 种子植物的生活史是指从种子开始经萌发产生幼苗、成年植株、开花、受精到果实形成，直至种子成熟为止的过程。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,16,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,17,蕨类植物 生活史属于具异形世代交替的孢子减数分裂型，孢子体世代发达，配子体世代退化。绿色植物均为孢子体。 与种子植物不同的是：配子体(原叶体)尽管微小，结构简单，但却有一段很短暂的独立生活阶段。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,18,1.孢子的萌发 2.配子体 3.配子体切面 4.颈卵器 5.精子器 6.雌配子(卵) 7.雄配子(精子) 8.受精作用 9.合子发育成幼孢子体 10.新孢子体 11.孢子体12.蕨叶一部分 13.蕨叶上孢子囊群 14.孢子囊群切面 15.孢子囊 16.孢子囊开裂及孢子散出,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,19,苔藓植物 具异形世代交替的孢子减数分裂型，由孢子萌发成原丝体，原丝体上产生配子体，配子体发达，孢子体退化，孢子体寄生于配子体上，平时看到的绿色植物是配子体。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,20,藓纲植物的生活史,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,21,真菌 真菌可以通过孢子生殖或营养繁殖完成生活史，也可通过有性生殖完成生活史。 凡是通过有性生殖完成的生活史，有点类似于合子减数分裂型。担子菌生活史中，最大的特点是有一个较长的双核阶段。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,22,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,23,藻类植物 藻类生活史类型比较复杂，包含了前边所述的所有类型。 蓝藻和裸藻等多为营养生殖型， 小球藻、栅列藻等为孢子生殖型，衣藻和水绵等为合子减数分裂型， 松藻、鹿角菜、硅藻等为配子减数分裂型， 石莼、刚毛藻、水云和多管藻等为具有同形世代交替的孢子减数分裂型， 海带、紫菜等为具有异形世代交替的孢子减数分裂型。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,24,植物生殖方式的演化是沿着营养生殖、孢子生殖、有性生殖的方向发展。因此植物生活史的演化顺序则对应是营养生殖型、孢子生殖型、有性生殖型、孢子减数分裂型。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,25,二、植物繁殖的细胞学基础细胞学 18381839年,施旺(Schwann),施莱登 (Schleiden)提出:一切植物,动物都是由细胞组成的,细胞是一切动植物的基本结构单位.这就是著名的“细胞学说“.它是最早的生物科学概念,对生物学的发展具有重要的指导意义.,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,26,现代完整的细胞学说的内容包括: (1)细胞是多细胞生物的最小结构单位,对单细 胞生物来说,一个细胞就是一个个体; (2)多细胞生物的每一个细胞为一个代谢活动单位,执行特定的功能; (3)细胞只能通过细胞分裂而来.,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,27,繁殖是生物的基本属性之一, 个体的繁殖是建立在细胞的繁殖基础上.所谓细胞的繁殖就是细胞分裂. 单细胞生物的细胞分裂也就是个体的繁殖,而多细胞生物的细胞分裂只是增加个体的细胞数目,使个体不断发育长大.,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,28,细胞分裂可分为三类不同的方式:无丝分裂,有丝分裂和减数分裂. (一)无丝分裂这是较原始的一种细胞分裂方式,由于细胞分裂时不伴随染色体和纺锤丝的出现,故称无丝分裂或直接分裂. (二)有丝分裂是多细胞有机体细胞增殖的主要方式.因分裂过程中有纺锤丝及染色质的形态变化而得名.又称为间接分裂或体细胞分裂。 (三)减数分裂这是发生在生物有性生殖时生殖细胞成熟时的一种特殊有丝分裂,又称成熟分裂.,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,29,一个生物体是来自一个受精卵的生长发育.一靠受精卵的分裂增加细胞数目,二靠细胞分裂过程中细胞的分化增加细胞的种类. 细胞分化是指同源细胞(如受精卵)通过细胞分裂,发生结构,功能,乃至生命特征稳定差异的过程.,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,30,生物繁衍种族是通过各种生殖方式.单细胞生物一般通过细胞分裂来繁殖自己,多细胞生物则无性繁殖和有性繁殖都有. 无论是哪种生殖方式,都是保证生命在世代间的延续,这种世代间的延续就称为“遗传“.,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,31,有性生殖从精卵结合形成受精卵开始.有一定遗传结构的受精卵从细胞外部吸收物质,在细胞内发生一系列的代谢变化,结果导致细胞的生长、分化和增殖. 这些变化在时间和空间上有相当严密的程序,从而保证了受精卵沿着一定的途径发育成一定的个体,具有一定的结构和功能,并与外界环境保持一定的关系.,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,32,细胞的全能性,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,33,作物的繁殖方式可分为两类： 第一类为有性繁殖。 凡由雌雄配子结合，经过受精过程，最后形成种子繁衍后代的，统称为有性繁殖。 根据雌雄配子来自同一植株或不同植株，又可将有性繁殖分为自花授粉、异花授粉和常异花授粉。 此外，有性繁殖还包括两种特殊的形式:自交不亲和性和雄性不育性。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,34,第二类是无性繁殖。 凡不经过两性细胞受精过程的方式繁殖后代的统称为无性繁殖。 无性繁殖又分为植株营养体繁殖和无融合生殖无性繁殖。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,35,一：有性繁殖： 花器构造： 两性花：又称完全花，雌雄同花。 单性花：雌雄同株异花;雌雄异株,雌雄蕊异长，如棉花雌蕊柱头高于雄蕊； 雌蕊有蜜腺或有香气，能引诱昆虫传粉； 花粉粒轻小，寿命长，容易借风力传播； 完全花雄蕊瘦小，花粉发育不良而败育； 自交不亲和。 特殊花器构造有利于异花授粉。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,36,开花习性: 闭花受精，是典型的自花授粉。 有些作物，如棉花等，一般是在花冠张开后 才散粉，因而增加了异花授粉的机会，属于常异花授粉。 有些作物，虽然具有完全花，但雌雄蕊异熟,有利于异花授粉。 此外，开花时间长或开张角度大有利异交，开花时间短或开张角度小可减少异交。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,37,有性繁殖植物的主要授粉方式： 1.自花授粉 同一朵花的花粉传到同一朵花的雌蕊柱头上，或同株的花粉传播到同株的雌蕊柱头上，都称为自花授粉。通过自花授粉方式繁殖后代的作物称为自花授粉作物。 2.异花授粉 雌蕊柱头接受异株或异花花粉授粉的称为异花授粉。通过异花授粉方式繁殖后代的作物称为异花授粉作物。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,38,有性繁殖植物的主要授粉方式：,3.常异花授粉 一种作物同时依靠自花授粉和异花授粉两种方式繁殖后代的称为常异花授粉作物。常异花授粉作物通常仍然以自花授粉为主要繁殖方式，同时存在一定比例的自然异交，是自花授粉作物和异花授粉作物的过渡类型。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,39,1.自交不亲和性： 自交不亲和性指具有完全花并可形成正常雌、雄配子，但缺乏自花授粉结实能力的一种自交不育性。具有自交不亲和性的作物有甘薯、黑麦、白菜型油菜、向日葵、甜菜、白菜、甘兰等。,两种特殊的有性繁殖方式：,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,40,具有自交不亲和性的植物通常表现出雌蕊排斥自花授粉的行为，使自花的雄配子在受精的不同阶段受阻：有的自花花粉在雌蕊柱头上不能发芽，有的花粉管不能穿透柱头表面，或在花柱内生长缓慢，落后于异花花粉，或不能到达子房，不能进入珠心，或进入胚囊后不能与卵细胞结合完成受精过程。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,41,自交不亲和性是一种受遗传控制、提高植物自然异交率的特殊适应性。 在杂种优势利用中, 可以利用自交不亲和性植株作为母本，通过异花授粉生产大量的F1杂交种子，降低制种成本，提高制种效率，因而是一种有实用价值的有性繁殖方式。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,42,2.雄性不育性： 植株的雌蕊正常而花粉败育，不产生有功能的雄配子的特性称为雄性不育性。雄性不育性广泛存在于水稻、玉米、高粱、油菜、大麦、小麦、棉花、向日葵等作物中，有的已用于配制杂交种。 植株受遗传控制的雄性不育性分为两大类：受核基因控制的细胞核雄性不育性和细胞质细胞核互作性雄性不育性。后一种不育性又简称为细胞质雄性不育性，是由于细胞质不育基因（S）与细胞核中相对应的不育基因（rf）的互作而产生的雄性不育性。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,43,二、无性繁殖 （一）营养体繁殖： 许多植物的植株营养体部分都具有再生繁殖能力，如植株的根、茎、叶、芽等营养器官及其变态部分如块根、球茎、鳞茎、匍匐茎、地下茎等，都可利用其再生能力，采取分根、扦插、压条、嫁接等方法繁殖后代。 主要利用营养体繁殖后代的作物称为无性繁殖作物。 无性繁殖作物有甘薯、马铃薯、木薯、蕉芋、甘蔗、蓖麻等。 大部分果树和花卉也是采用营养体繁殖后代。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,44,由营养体繁殖的后代称为无性系，它来自母本的营养体，都保持其母体的性状而不发生或极少发生性状分离现象。 因此，一些不易进行有性繁殖而又需保持品种优良性状（如杂种的优势）的作物，可利用无性系保持种性。,2019/5/19,作物种苗生产（第二章）,45,（二）无融合生殖： 植物的雌雄性细胞甚至雌配子体内的某些单、二倍体细胞，不经过正常受精和两性配子的融合过程而直接形成种子以繁衍后代的方式，称为无融合生殖。 无融合生殖有多种类型： 1.无孢子生殖：大孢子母细胞或幼胚败育，而由胚珠体细胞进行有丝分裂直接形成二倍体胚囊，最后形成种子。,2019/5/19,作物种苗