第四章第五节开花、传粉和受精介绍

植物学 江苏省木渎高级中学 陈允飞 二OO六年九月 第四章植物的繁殖器官第五节开花 传粉和受精 一 开花1 概念当雄蕊中的花粉粒和雌蕊中的胚囊 或二者之一 已经成熟 花冠 花萼张开 雌雄蕊露出的现象称为开花 2 开花的习性 1 开花年龄从几个月到几十年 不同植物差别很大 多年生植物需达到开花年龄时才开花 并能延续多年 2 开花季节和开花时间开花季节不同的植物差别极大 一个中春夏秋冬均有植物开花 开花时间各种植物每朵花开放的时间及开花的昼夜周期性变化也很大 如小麦的开花时间5 30min 而水稻为1 2小时 每天花朵盛开的时间不同的植物也不同 3 花期是指从第一朵花开放到最后一朵花开放所经历的时间 不同植物花期的长短有很大的中同 开花顺序先叶开花开花在植物长出叶片之间 如腊梅 玉兰等 后叶开花开花在植物长出叶片之后 大多数植物是后叶开花 腊梅 玉兰 二 传粉1 概念花粉囊散出的成熟花粉粒 借助一定的媒介力量 被传送到同一花或另一花的雌蕊柱头上的过程 2 传粉的方式 1 自花传粉 自花传粉的概念花粉从花粉囊散出后 落到同一花的柱头上的传粉现象称为自花传粉 栽培中的大麦 小麦 豌豆 番茄等基本都是自花传粉 在实际应用上 自花传粉的概念还指在果树栽培上同品种间的传粉和在农业上同株异花间的传粉 自花传粉植物花的结构特点1 两性花2 雄蕊的花粉囊和雌蕊的胚囊必须是同时成熟的3 雌蕊的柱头对于本花的花粉萌发和花粉管中雄配子的发育没有任何生理阻碍闭花传粉和闭花受精是一种典型的自花传粉 如豌豆 它的花还未开放 花粉囊中的花粉粒就已经成熟 并直接在花粉囊中萌发 花粉管穿过花粉囊的壁 向柱头生长 将精子送入胚囊 完成受精 2 异花传粉 概念异花传粉是指一朵花的花粉 传送到同一株或不同植株另一朵花的柱头上的过程 如玉米 瓜类 油菜 苹果等 在果树栽培中不同品种间的传粉和农作物栽培上不同植株间的传粉也称为异花传粉 异花传粉植物花的适应性特征1 花单性2 两性花 但雄蕊和雌蕊不同时成熟 在雌 雄蕊异熟现象中 有雄蕊先熟的 如玉米 莴苣等 有雌蕊先熟的 如木兰 甜菜等 3 雌 雄蕊异长或异位 也不能进行自花传粉 如报春花4 自花不孕 花粉在本花柱头上不能萌发 或不能完全发育以达到受精的结果 如荞麦 亚麻 桃 梨 苹果 葡萄等 异花传粉的方式 风媒花依靠风力传送花粉的方式 风媒植物花的特点 1 花多密集成穗状花序 柔荑花序等 能产生大量花粉 同时散放 2 花粉一般质轻 干燥 表面光滑 容易被风吹送 花粉内的营养物质常以淀粉为主 3 花丝特别细长 花药早期就伸出在花外 受风力的吹动 使大量花粉吹散到空气中去 如小麦 水稻等 4 花柱往往较长 柱头往往呈羽毛状 高出花外 增加接受花粉的机会 5 多数风媒植物有先叶开花的习性 避免散出的花粉受枝叶所挡 影响传粉 6 风媒植物常常雌雄异花或异株 花被消失 不具香味和色泽 但这不是没必要的特征 虫媒花靠昆虫为媒介进行传粉方式的花称为虫媒花 虫媒花的结构特征 1 多具有特殊的气味以吸引昆虫 不同植物散发的气味不同 吸收的昆虫种类也不同 2 多半能产蜜汁 蜜腺分布的位置 花的形态结构特征等与传粉昆虫之间常具有相互选择 相互适应 协同进化的特点 3 常常是花大而显著 并有各种鲜艳色彩 白天开放的花多红 黄 紫等颜色 而晚间开放的多纯白色 只有夜间活动的蛾类能识别 帮助传粉 4 花粉粒一般比风媒花大 花粉外壁粗糙 多有刺突 花粉裂开时不为风吹散 而是粘在花药上 花粉中的营养物质多以脂质为主 5 雌蕊的柱头也多有粘液分泌 花粉一经接触即被粘住 6 花粉数量比风媒花少 马兜铃和鼠尾草的传粉特点 其它传粉方式1 水媒水生植物都是借水力来传粉的 如金鱼藻 黑藻 水鳖等 如苦草属植物的传粉方式 见右图 2 鸟媒由一些小型的蜂鸟帮助传粉的现象 此外 蜗牛 蝙蝠等小动物也能传粉 但不多见 3 自花传粉和异花传粉的生态和进化意义异花传粉与自花传粉相比较 是一种进化的方式 长期的自花传粉对植物是有害的 可使后代的生活力逐渐衰退 这在农业生产上已得到证明 农作物的长期连续自花传粉会逐渐衰退而失去栽培价值 自花传粉是一种原始的传粉方式 对后代也不能受益 但自然界中却保留了这种传粉方式 说明这种传粉方式对某些植物来说仍然是有利的 即在异花传粉时 由于缺少某些必要的条件而不传粉时 自花传粉就可弥补这一不足 异花传粉是一种进化的方式 使后代的遗传物质来自双亲 从而使后代具有更大的生活力和变异性 4 人工传粉 三 受精1 概念植物的雌 雄配子 即卵细胞和精子相互融合的过程 叫做受精作用 被子植物的受精 依靠花粉管将2牧精子送入胚囊中进行 包括一牧精子和卵细胞融合 以及另一牧精子与极核 或次生核 融合 这种现象是被子植物所特有的双受精现象 2 花粉粒的萌发落在柱头上的花粉粒内壁在萌发孔处向外突出并继续伸长形成花粉管的过程称为花粉粒的萌发 花粉落在柱头上后 必须经柱头识别认可后 才能萌发 识别反应的物质基础是位于花粉壁上和壁内的蛋白质和柱头表面蛋白质表膜 柱头分泌的分泌物对同种花粉粒是最适的 有利于花粉粒的萌发和发育 花粉粒的萌发和花粉管的发育 3 花粉管的发育和生长 花粉管的发育萌发出的花粉管在酶的作用下 穿过柱头表面的角质膜 进入已局部溶解的胞间层 沿梯状细胞间隙或细胞内部 进入花柱 当花粉管在花柱中生长时 一方面利用花粉本身贮存的营养物质 另一方面 从花柱组织中吸取养料 用于花粉管的生长和管壁的建成 花粉到达子房内壁或胎座继续生长 直达胚珠 经珠孔到达胚囊 花粉管穿过花柱的方式在中空的花柱中 花粉管沿花柱道表面的分泌物中生长 在实心的花柱中溶解引导组织 或薄壁细胞 的中层 在细胞之间通过 花粉管进入胚囊途经 与助细胞有一定关系 从卵和助细胞之间进入 穿过一个助细胞 破坏一个助细胞进入 水稻花粉粒萌发和花粉管生长过程示意图 小麦的传粉和受精过程示意图 4 双受精过程 1 精子进入胚囊花粉管到达胚囊后 由一个退化的助细胞的丝状器基部进入 另一个助细胞退化 随后花粉管顶端或亚顶端的一侧形成一小孔 释放出营养核 两个精细胞和花粉管物质 2 受精过程一个精细胞与卵细胞融合 中一个精细胞与中央细胞的两个极核融合 此双受精现象为被子植物所特有 精细胞与卵细胞和中央细胞接触的位置是在无壁区 接触处的质膜融合 两个精核就分别进入卵细胞和中央细胞 精核与卵核融合的速度较慢 精核与极核融合的速度较快 被子植物双受精作用中精细胞转移至卵细胞和中央细胞的图解 被子植物双受精过程示意图 棉花双受精作用的几个时期 精子 5 受精的选择作用柱头对花粉粒的萌发以及胚囊对精子细胞的进入 都具有选择能力 即只有有能力和柱头的生理 系列化作用相协调的花粉粒才能萌发 卵细胞也只能和生理 生化相适应的精子融合在一起 6 双受精的生物学意义 通过精 卵结合 恢复了各种植物体原有的染色体数目 保持了物种的稳定性 将父母本具有差异的遗传物质组合在一起 形成具有双重遗传性的合子 既加强了后代个体的生活力和适应性 又为由合子发育成的新一代植株可能出现某些新性状 新变异提供了基础 受精的极核发育成三倍体的胚乳 同样兼有父母本的遗传性 作为新一代植物胚期的养料 可以使子代的生活力更强 适应性更广 四 无融合生殖和多胚现象 1 无融合生殖有些植物的胚囊中可以不经过雌 雄性细胞融合的受精过程而直接产生胚的现象 1 孤雌生殖由卵细胞不经过受精直接发育成胚的现象 胚是单倍体的 在玉米 小麦等植物中有上此现象 2 无配子生殖是由胚囊内的助细胞或反足细胞直接发育成胚的现象 胚是单倍体的 如葱 鸢尾 含羞草等 3 二倍体无融合生殖其胚囊是由未经减数分裂的孢原细胞 胚囊母细胞或珠心细胞直接发育而成的 这种胚囊中的成员都是二倍体的 同样可以出现孤雌生殖或无配子生殖 如芸苔属 蒲公英等 4 无孢子生殖由珠心中珠被细胞直接发育成胚的 如柑橘属中的一些植物 2 多胚现象在一个胚珠中产生两个或两个以上的胚 称为多胚现象 正常的胚是由受精卵发育而成的 一个受精卵发育成两个胚的现象称为裂生多胚现象 孤雌生殖 无配子生殖 无孢子生殖等均可使一个胚珠中形成多胚现象 不定胚一般是指由胚囊外面的珠心或珠被细胞直接进行细胞分裂形成的胚 也称为珠心胚 珠心胚无休眠期 出苗快 比合子胚优先利用种子的营养物质 因而由珠心胚长成的珠心苗比