《种子植物的繁殖》PPT课件.ppt

第四章 种子植物的繁殖 和繁殖器官,第一节 植物的繁殖 一、繁殖的概念 从它本身产生新的个体来延续后代，这就是植物的繁殖。 植物的繁殖可以区分为三种类型：营养繁殖，无性繁殖，有性繁殖,二、被子植物的营养繁殖和有性繁殖,（一） 营养繁殖及其生产上的应用 被子植物的营养繁殖是指植物体的营养器官根，茎，叶的某一部分，在脱离母体后，重新长成一个新的植物体的繁殖方式。 类型：1. 自然营养繁殖 2. 人工营养繁殖: （）分离繁殖 （）扦插 （）压条 （）嫁接,自然营养繁殖,自然营养繁殖,人工营养繁殖 1分离（分株）：由植物体的根状茎、根蘖、匍匐茎等长成的新植株，人为地加以分割，使其与母体分离。 2扦插：一般是插枝、此外还有插叶、插根。 3压条：把枝条的一部分埋入土中（这部分枝条切有伤口或剥掉部分树皮）。除此之外，还有高空压条。 4. 嫁接：将一株植物体上的枝条或芽体，移接在另一株带根的植株上，使二者彼此愈合，共同生长在一起。保留根系的、被接的植物称为砧木；接上去的枝条或芽体称为接穗。,人工营养繁殖,嫁接,嫁接,营养繁殖的意义 1能够保持植物亲本的优良品质。 2能够增进植物的抗寒性、抗旱性和抗病虫害的能力。 3可以提早成熟。 4能够解决无效种子或短寿命种子或靠种子繁殖不能起到作用的植物的繁殖。,（二）有性生殖的概念,有性生殖是通过两性配子的融合来完成繁殖的作用，是繁殖方式中的进步。二配子彼此融合（传粉和受精）时，成为一个新生的细胞合子。 是在花的结构里集中体现的。,第二节 花,一、花的概念和花的组成 （一）花的概念 花是种子植物所特有的繁殖器官，通过传粉、受精作用，产生果实和种子，繁衍后代。种子植物花的特化程度不同。其中裸于植物的花较原始、无花被、单性、成雄球花和雌球花，被子植物的花则高度进化，构造也较复杂。一般有花植物是指被子植物，通常所述的花，即是被子植物的花。 花即适应于生殖的、节间极度缩短的不分枝的变态短枝。,（二）花的组成： 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。 花萼：花托上最外层的变态叶（萼片）的总称；常为绿色，结构与叶相似；保护与光合作用。 花冠：花萼内侧变态叶（花瓣）的总称；常具各种色彩和香气；保护和助传粉。 雄蕊群：花冠内侧所有雄蕊的总称；是产生雄配子体的场所。 雌蕊群：花中央所有雌蕊的总称；是产生雌配子体和孕育种子的场所。,花被,雌蕊,雄蕊类型,四强雄蕊 二强雄蕊 单体雄蕊 二体雄蕊 三体雄蕊 多体雄蕊 聚药雄蕊,雌蕊,柱头 花柱 子房,干柱头，如烟草等 柱头 湿柱头，如油菜等,空心型花柱：具花柱道如百合等 花柱 实心型花柱：常有引导组织如棉花等， 也有无引导组织如水稻等,雌蕊的类型,雌蕊是由心皮构成的，心皮是为适应生殖的变态叶。 根据组成雌蕊的心皮的数目可分为： 单雌蕊 离生雌蕊 复雌蕊,花是适应于生殖的变态短枝,花的来源：从枝条 茎（逐渐缩短）花柄， 叶（演变）花萼、花冠、雄蕊、雌蕊。(例如下图),心皮：构成雌蕊的单位，是具生殖作用的变态叶。,胎座类型,边缘胎座 侧膜胎座 中轴胎座 特立中央胎座 基生胎座 顶生胎座 片状胎座,离萼 合萼 副萼 离瓣 合瓣 无瓣 双被 单被 无被 两性 单性 无性,（三）花各部分演化,数目变化：多而无定数 少而有定数（花基数） 排列方式变化：螺旋排列 轮状排列 对称性变化：辐射对称（整齐花） 两侧对称（不整齐花） 完全不对称花 子房位置变化：子房上位（下位花） 子房半下位（周位花） 子房下位（上位花）,二、禾本科植物的花 颖片（总苞）:外颖,内颖 外稃（苞叶） 小穗 (花序) 稃片 内稃（花被） 能育小花 浆片（花被） 雄蕊群 雌蕊群,不育小花,三、花程式和花图式,为了简单说明一朵花的结构，花的各部分组成，排列位置和相互关系，可以用一个公式或图案把一朵花的各部分表示出来，前者称为花程式，后者称为花图式。 花程式符号： K花萼（kalyx） C花冠（corolla） A雄蕊群（androecium） G雌蕊群 （gynoecium） P花被（perianth） 0缺少某一轮 数目极多 ( )某一部分各单位互相联合 *整齐花 两侧对称花 单性雄花 单性雌花,花图式,是用花的横剖面简图来表示花各部分的数目，离合情况，以及在花托上的排列位置，也就是花的各部分在垂直于花轴平面所作的投影。,四、花序,（一）无限花序类型: 1、简单花序：总状花序,伞房花序,伞形花序,穗状花序,肉穗花序，柔荑花序, 头状花序,隐头花序 2、复合花序: 圆锥花序，复穗状花序，复伞形花序，复伞房花序，复头状花序 （二 ）有限花序类型: 1、二歧聚伞花序 2、 蝎尾状聚伞花序 3、螺状聚伞花序,二歧聚伞花序 蝎尾状聚伞花序 螺状聚伞花序,第三节 花药的发育和花粉粒的形成 雄蕊的结构组成： 花丝：由表皮、基本组织、维管束组成。 雄蕊 花药：由表皮、药隔（药隔基本组织和维管束）和花粉囊组成。,（小孢 子叶）,一、花药的发育：（横切面） 花丝顶端分生组织形成花药原始体。 花药原始体细胞分裂不均使花药呈四裂瓣状。 在花药原始体角隅处表皮下方出现孢原细胞。 花药原始体中部的细胞分化形成药隔。 孢原细胞平周分裂向外产生初生壁细胞，向内产生造孢细胞,6. 初生壁细胞多向分裂形成药室内壁、中层和绒毡层，与表皮合称为花粉囊壁。 7. 造孢细胞分裂几次后形成花粉母细胞。 8. 花粉母细胞减数分裂形成四分体，四分体经花粉粒（小孢子）发育形成成熟花粉粒。 9. 中层、绒毡层相继解体消失，药室内壁细胞的径向、横向及内切向壁有条形增而被称为纤维层。 10. 花粉粒成熟后，花药开裂，花粉粒散出。,药隔,未经 分化花药,表皮,孢原细胞,初生壁细胞,造胞细胞 花粉母细胞 四分体 小孢子 成熟花粉粒,药室内壁 中层 绒毡层,纤维层 消失 消失,表皮,花粉 囊壁,绒毡层的功能：1、提供营养 2、分泌胼胝质酶,减数分裂,二、小孢子的形成,三、花粉粒的发育和形态结构 * 四分体时期：花粉母细胞减数分裂后形成的四个子 细胞包裹在胼胝质壁中。 * 单核早期：四分体解体分离形成小孢子。 * 单核晚期：小孢子内液泡增大，将核挤向细胞边缘。 * 二核早期：小孢子原生质体不均等分裂形成营养细 胞（大）和生殖细胞（小）。 * 二核晚期：生殖细胞进入到营养细胞内。有的植物 其花粉粒此时即发育成熟，可传粉。 * 三核期：营养细胞内的生殖细胞分裂一次产生两个 精细胞（精子）。有的植物此发育时期是 在花粉管中进行的。,花粉粒的结构： 二细胞花粉粒： 外壁：厚硬，有萌发孔，孢粉素、纤维素。 花粉粒壁 内壁：薄软，纤维素、半纤维素、果胶质、蛋白质。 营养细胞：大，核结构松，质丰富。 生殖细胞：小，无壁，在营养细胞内。 三细胞花粉粒： 花粉粒壁 营养细胞 精细胞1 精细胞2,20世纪80年代以来的两个重要发现,雄性生殖单位：成熟的花粉粒中二精子和营养核或生殖核和营养核之间在生理和结构上有联系。 精子的二型性：两个精子大小、形状不同和细胞器（线粒体和质体）在含量上的差异。,花粉败育： 花药成熟后，一般都能散放正常发育的花粉粒。由于种种内在和外界因素的影响，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的现象。 雄性不育： 由于生理、遗传上的原因，在正常自然条件下，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现象。 雄性不育的类型：1、花药退化 2、花药内不产生花粉 3、产生花粉败育,花粉败育和雄性不育,第四节 胚珠的发育和胚囊的形成,子房结构与类型 子房壁 ： 内外的表皮 子房室 ： 数目因种类、心皮数、连合方式而不同 胎座 ：着生胚珠处的心皮壁形成肉质突起,一、胚珠的发育,胚珠的结构,胚珠的类型,不同植物的胚珠，在生长发育时，由于胚珠各组成部分生长速度上的差异，从而形成不同的胚珠类型： 1、直生胚珠 2、倒生胚珠（最基本类型） 3、弯生胚珠 4、横生胚珠 5、拳卷胚珠,基本类型,直生胚珠 倒生胚珠,横生胚珠 弯生胚珠,二、胚囊的发育 和结构,* 胚囊的结构 蓼形胚囊：胚囊是从1个大孢子发育而成的，称单孢型，由于在蓼科植物中发现这种类型的胚囊，因而也称蓼形胚囊。小麦、水稻、油菜均为这种胚囊。 卵细胞（1个，n） 8核7个细胞胚囊 助细胞（2个，n） 中央细胞（1个，含2极核，2n） 反足细胞（3个,n）,卵器,卵细胞特点： (1)高度极性，近珠孔壁厚，合点薄（甚至消失，如棉花）胞质趋向合点，液泡趋向珠孔。 (2)细胞核大，核仁，DNA量高，有大液泡，胞器少，代谢低。 助细胞特点： 与卵细胞呈三角，胞器丰富，代谢强，高度极性。胞器集中珠孔端，珠孔端壁上有丝状器结构（壁向内延伸突起，指状），大大增加表面积，可能与功能有关。 功能：(1) 合成、分泌趋化性物质引导花粉管；(2)花粉管进入，释放内容物场所。 寿命短，常在受精前有一退化。,中央细胞特点 细胞最大，高度液泡化。有丰富胞质，细胞壁与卵器只有质膜，与反足细胞有指状突起。 极核（次生核）常悬挂细胞中间或位于近卵器的胞质中，极核大 反足细胞特点： (1) 变异大，不仅数目可变，结构也可变。 (2) 胞器丰富，含大量糖、脂、蛋白质，代谢活跃。 (3) 功能：一般认为与胚囊的营养吸收有关 。 (4) 寿命短，多数受精前、后退化,第五节 开花、传粉、受精 一、开花 、概念：花粉粒，胚囊（或二者之一）成熟时，K、C开放 露出A、G的现象称开花。 开花期的研究对农作物栽培、育种、杂交有意义 、开花习性：不同植物有差异。 、开花季节：与遗传，环境（光周期，温度，水分）有关。 四季都有，以早春、春夏、秋为多。少数夏（莲）初冬（茶、油菜、枇杷） 园艺植物变化大（月季四季开） 先花后叶：如早春的梅、腊梅、玉兰、迎春。 先叶后花：绝大多数 、开花期：指一株植物从第一朵花开到最后一朵毕生经历的时间。长短与品种、营养、环境有关。 如：早稻57天，晚稻910天，小麦36天。 每朵花开放时间：小麦12分钟，南瓜早开午闭。棉花早开晚闭。,二、传粉 概念： 成熟的花粉粒借外力传到雌蕊柱头上的过程。 1. 自花传粉：花粉落到同一花的柱头上。 广义：农作物的同株异花间，果树的同品种异株间传粉。 最典型的自花传粉为闭花受精。如豌豆、花生。 2、异花传粉 一朵花的花粉传到另一朵花的柱头上（普遍方式）。 * 自花传粉不足：变异率低，一些性状退化，植株矮小，结实率低，抗逆性 差，有的失去栽培价值，后代适应力低。 *异花传粉有利。,植物对自花传粉的适应,两性花 同时成熟 相互识别、亲和,植物对异花传粉的适应 、各种适应 (1)单性花 (2)G、A异熟 (3) A、G异长或异位 同种植株的不同个体，产生23种类型两性花，其花中A、G长度不等 ，或称花柱异长。 * 报春花：两型花柱植物; * 荞麦：1种花G花柱高于花药，另1种花药 高于花柱，传粉时 高传高，低传低 (4) 自花不孕 ：花粉落到同一朵花或同一植株异花的柱头上不能结实。 a、花粉不能萌发，向日葵、荞麦、黑麦等 b、花粉能萌发，但花粉管生长不如异花，如玉米、蕃茄,2、异花传粉的媒介 (1) 风媒花 ：靠风力为媒介传播花粉。 常见：禾本科、栎、杨、桦、桑等木本。约占被子植物1/10 特点：花多，花被退化，不具艳色，无蜜腺，香气， 花粉粒多，小、轻、外壁光，G柱头大，羽毛状，伸出花被。 (2)虫媒花 ：靠昆虫传粉，大多数植物。 特点：花冠大，鲜艳、具特殊气味，产蜜。花粉大，外壁纹饰、粘、含蛋白、糖多。 * 虫媒花的大小、形态、结构、蜜腺位置、植物分布、开花季等与昆虫的分布活动、大小、形态、口器的相关性。长期适应的结果。 生物学意义：进化方式，异花传粉优于自花传粉，后代生活力强，适应性大，花多。结实率高。抗逆性强（变异多）。,3. 自花传粉、异花传粉的优缺点、意义 异花不利：如遇大风、大雨，或A、G异熟的差较远，花期不遇。所以二者常可互变。有些异花的有时可自花，反之也然。 自花有利：有纯化一面，人工育种中常培育自交系，人工自交，45代。优良自交系杂交，优势大。 * 虫媒、风媒也非绝对，柳属有些因昆虫减少而转变为风媒。 4. 农业上对传粉规律的利用、控制 (1)人工辅助传粉： * 异花传粉受外界环境影响大。（直接、间接） * 人工喷施花粉 ；在田间放蜂 (2)自花传粉利用： * 选择优良性状的单株，进行人工自花传粉培育自交系。 * 在玉米的杂交育种中，培育自交系是重要的一环。,三、受精 概念：G、A性细胞（即卵、精细胞）互相融合过程。 （一）花粉粒的萌发和花粉管生长 1、花粉粒萌发 花粉与柱头的相互识别：成熟花粉粒传到柱头上，经识别，亲和的从柱头上 吸水，花粉粒的内壁和里面的一部分物质从1个萌发孔外突形成花粉管 。,柱头表面有亲水性的蛋白质薄膜；花粉内壁、外壁上有活性蛋白，特别是外壁上有绒毡层分泌的活性蛋白质层（内有角质酶的前身）。,2 . 花粉管萌发与生长： * 萌发：从萌发孔或沟处长出花粉管,*生长： （1）花柱中空：沿花柱道向下生长伸长。 （2）花柱实心：中间为引导组织或一般薄壁细胞所充填，花粉管生长时需经酶作用将中层果胶质溶解，沿细胞间隙向下生长。 （3）雄配子体变化：3-细胞型花粉粒（1个营养细胞、2个精子）全部进入花粉管中；2-细胞型花粉粒，当营养细胞和生殖细胞移入花粉管以后，生殖细胞在花粉管中分裂形成2个精子。 （4）花粉管进入胚囊的时间、位置： 珠孔受精：花粉管从珠孔进入胚囊。（最常见） 合点受精：花粉管经胚珠基部的合点进入胚囊。（榆、胡桃） 中部受精：花粉管从中间（珠柄、珠被）进入胚囊。（南瓜） * 正常多在1248h，但水稻仅2030分， * T：2530度为好。群体效应。,（二）双受精过程及特点 1、双受精过程 (1) 花粉管穿过胚囊壁，从已退化的助细胞的丝状器直入助细胞 (2) 在花粉管前端开孔将2精细胞等内容物释放到胚囊。 (3) 受精开始，1精细胞在合点端无壁区与卵接近融合，另1精细胞也在无壁区与中央细胞接近融合。 (4) 核融合 受精完成 合子。,2、双受精特点及意义 (1) 精子与卵细胞融合速度比与极核慢，所以完成较迟。 * 如棉花4h，小麦3.54.5h（受精卵） 融合晚历时短，如棉花1h，小麦12h（受精极核） (2) 被子植物特有，是进化上高度发展标志 a、精卵结合把父、母本具有差异的遗传物质重新组合，形成了兼有父母本双重遗传性的合子。 (1)恢复了植物原有的染色体数，保持的物种的相对稳定性 ；(2)形成新的遗传性状为产生新变异提供物质基础 。 b、精子、极核结合，形成三倍体的初生胚乳核，同样兼有父、母本的遗传特性，生理上更活跃，发育成的胚乳作为营养物质供胚发育之用。 * 双受精完成后，合子进入休眠期（合子发生一系列变化，为分裂作准备而初生胚乳核只有短暂休眠（小麦、棉花）或无休眠（水稻）即进入第一次分裂。,外界环境对传粉、受精影响 内因：雄性不育，遗传不亲合，营养不良。 外因：气候（温度最主要，适宜2530度，各植物不等；湿度 、水分其次。） 栽培措施（土壤条件、施N肥多少）,（三）无融合生殖和多胚现象 1无融合生殖：胚囊里形成胚的过程不需精卵结合就能发育成胚 孤雌生殖：卵细胞不经过受精直接发育成胚。 无配子生殖：由助细胞、反足细胞或极核发育成胚。 无孢子生殖：由珠心或珠被细胞直接发育成胚。 2多胚现象：在某些植物的种子常常有个或更多个胚。 多胚现象原因： 无融合生殖是产生多胚现象原因之一。 1个受精卵发育成胚的过程中分裂成几个胚。 1个胚珠中有多个胚囊，每个胚囊中有个卵细胞， 有几 个胚囊就有几个胚。,第六节 种子和果实 一、种子的形成 （一） 胚的发育,休眠,不均等的横分裂,基细胞：近珠孔端，较大，细胞质稀薄，形成胚柄。,顶细胞：合点端，较小，细胞质浓，分裂形成胚体。,1、双子叶植物胚的发育（荠菜胚） 1） 原胚时期：是胚还没有分化出各种器官的原始时期。从两个细胞的胚到球形胚时期。,胚柄的功能：固着，支持胚体，经伸展，将胚推向胚囊中；吸收营养，供胚体发育。胚柄是短命的，当胚长成退化，成熟胚仅留痕迹。,合子,胚开始分化出各种器官直到这些器官分化完全之前。包括心形胚和鱼雷胚。球形胚两侧分裂生长较快形成二个突起（子叶原基）（心形胚）,两子叶凹陷处分化出胚芽；胚柄与球形胚体连接的细胞分裂分化形成胚根；胚根与胚芽之间的部分分化出胚轴。由于胚轴和子叶的伸长使胚呈鱼雷状（鱼雷胚）,子叶进一步伸长，并顺着胚囊弯曲，形成马蹄形 的成熟胚。,2）分化胚时期：,3）成熟胚时期：,在原胚以前（器官分化前）的细胞分裂无根本区别，但从原胚分化为成熟胚时，只形成一片子叶。,合子,斜向分裂,2个细胞,斜向分裂,4个细胞 的原胚,各个方向分裂,棍棒形或倒梨形胚 （16-32细胞）,顶端区（凹沟上面）：形成盾片主要部分和胚芽鞘一部分 器官形成区（凹沟胚的中间部分）：细胞较小，形成胚芽鞘其余部分和胚芽、胚轴、胚根、胚根鞘，外胚叶等。 胚柄细胞区（凹沟胚的基部）：形成盾片下部和胚柄。,2、单子叶植物胚的发育（小麦）,胚腹面出现凹沟（凹沟胚）,（进入新发育期）形态上可分为：,（二） 胚乳的发育 1、核型：受精极核先进行核分裂产生多个游离核后，再逐渐形成细胞壁产生胚乳细胞。（单子叶植物和双子叶离瓣花植物中普遍，水稻，玉米，棉花，油菜，苹果等）被子植物最普遍的方式 2、细胞型：受精极核进行核分裂后，即形成 细胞壁产生胚乳细胞。合瓣花类植物多是这类胚乳（如蕃茄、烟草） 3、沼生目型：介于核型和细胞型之间。主要存在于单子叶植物沼生目，如泽泻、慈姑等。 外胚乳：厚珠心的胚珠的珠心发育形成外胚乳。,（三）种皮的形成,珠被,外珠被 外种皮 内珠被 内种皮,一层 种皮（向日葵、胡桃）,两层,种皮（大豆、蚕豆）,种皮（水稻、小麦）,（油菜、蓖麻）,1、种皮的来源：,2、种皮的结构,二、果实的形成和类型 （一）果实的形成 1、果实的形成 传粉、受精后，花的各部分发生显著的变化。花萼、花冠一般枯萎。雄蕊和雌蕊的柱头和花柱也都凋谢。剩下的只有子房。这时胚珠发育成种子，子房发育成果实。 2、果实的结构 外果皮 果皮 中果皮 果实 内果皮 胎座 胚珠,（严格地说，果皮是指成熟的子房壁，如果果实的组成部分除了心皮外，还有其他附属部分，则果皮的含义也扩大到非子房壁的附属结构和组织。）,3、单性结实和无子果实： 被子植物在双受精以后，能够形成果实，这是一种正常的生理现象。但也有子房不经过受精作用形成果实的，这种现象叫单性结实。 1） 自发单性结实：子房不经过传粉或任何其他刺激，便可形成无籽果实 ，如香蕉、葡萄、柿以及柑橘的某些品种。 2） 诱导单性结实: 另一种是子房必须经 过一定的刺激才能形成果实 。如用两者亲缘关系较近的植物的花粉刺激柱头；用生长激素诱导等。,（二）果实的类型 真果：指全部由子房发育而来的果实。 假果：指由子房和子房周围的结构共同发育而来的果实。 如花被、花托、花序轴等（梨、苹果、瓜类、菠萝等）参与发 育形成果实。 如：梨、苹果主要食用部分是花筒，子房占很小比例。南瓜、冬 瓜主要食用部分是果皮。西瓜食用部分为胎座，均有花托部分参与发育。 单果: 每朵花仅一个子房形成的果。 聚合果：一朵花中的离生心皮发育形成的果实群。 聚花果：整个花序发育形成的果实。,聚合果,聚花果,果实的类型 肉果:浆果（柑果、瓠果）、核果、 梨果 裂果：荚果、骨葖果、蒴果、角果 干果 闭果： 瘦果、颖果、翅果、坚果、双悬果、胞果,A,B,1,2,浆果：有一个或多个心皮形成的果实一般柔嫩，肉质而多汁，内含多数种子。,瓠果,葫芦科植物的果实，是浆