上-4、第四章种子植物的繁殖和繁殖器官

1、第四章 种子植物的繁殖和繁殖器官,任何植物，不论是低等的或是高等的，是结构简单的还是复杂的，它们的全部生命活动周期，包含着两个互为依存的方面：一是维持它本身一代的生存；另一个是保持种族的延续。植物在生长发育到一定阶段的时候，就必然通过一定的方式，从它本身产生新的个体来延续后代，这就是植物的繁殖（reproduction）。,植物通过繁殖也大量地增加了新生一代的个体，扩大了植物的生活范围，丰富了后代的遗传性和变异性。,第一节 植物的繁殖,一、繁殖的概念,1、繁殖的定义,2、繁殖的意义,3、繁殖的类型,营养繁殖（vegetative reproduction）,无性繁殖（asexual repro

2、duction）,有性生殖（sexual reproduc- tion）,二、被子植物的营养繁殖,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）,（一）自然营养繁殖,植物体在自然情况下，不经人工辅助，就产生新的植株。,1、定义,2、繁殖器官,多借助于块根、鳞茎、球茎、块茎、根状茎等变态器官来进行。有些长期进行营养繁殖的植物，有性生殖器官退化，不能发生作用。,营养繁殖不仅可以达到繁殖的目的，还能克服种子萌发力弱，寿命短，或是用种子繁殖需要经过较

3、长的幼年期，使开花结实有所推迟等缺点。,3、意义,4、举例,是经过人工的辅助，采取各种方式进行的营养繁殖，如分生繁殖、扦插、压条、嫁接组织培养等。,（二）人工营养繁殖,1、定义,2、方式,3、意义,分离繁殖（division） 扦插（cutting） 压条（layering） 嫁接（grafting）,在加速植物繁殖，改良作物品种，或保存品种的优良特性等方面起了很大的作用，至今仍在农、林、园艺和果树栽培等方面受到重视。,4、举例,三、被子植物的有性生殖,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形式。,1、定义,2、繁殖器官,通过花产生雌、雄两性配子卵和精子，在经过受精作

4、用后来完成繁殖。,合子以及以后发展的新个体，也就包含了两性配子所带来的遗传特性，因此，新的个体更富于生活力，更能适应新的环境条件。,3、意义,第二节 花,花是不分枝的变态的短枝，是种子植物兼行无性生殖和有性生殖的结构，产生大、小孢子和雌雄配子，两性配子受精后，花就发育为果实和种子。,一、花的概念,猫脸,美 女 樱,蒲包花,凤 仙 花,虞美人,紫罗兰,紫茉莉,蜀 葵,百 日 草,半 枝 莲,报 春 花,黑 心 菊,百合,仙客来,球根秋海棠,郁金香,西 班 牙 鸢 尾,大 丽 花,大 岩 桐,大 花 美 人 蕉,萱草,玉 簪,绣球花,棣棠,白丁香,杜鹃,蜡梅,牡丹,蔷薇,无花果,榆叶梅,紫荆,紫叶

5、李,夹 竹 桃,黄 花 夹 竹 桃,倒 挂 金 钟,扶 桑,芙 蓉,白 兰,盛花花坛,立体花坛,一朵完整的花可分为五个部分：花柄、花托、花被、雄蕊群、雌蕊群,二、花的形态与结构,1、完全花和不完全花 2、两性花和单性花，雌花，雄花 3、无性花（或称中性花，不育花） 4、杂性同株 5、雌雄同株 6、雌雄异株,相关概念,花的结构,花蕊,雄蕊：花药和花丝,雌蕊：柱头、花柱、子房,花的主要部分,花被,花萼,花冠,花托,花柄,花的类型,从花蕊的情况看,从花的着生情况看,单性花,两性花,单生花,花序：如头状花序、总状花序,（一）花柄和花托,2、花托：花柄顶端膨大的部分 形状各异：圆柱状（玉兰）、圆锥状（草

6、莓）、倒圆锥形（莲），凹陷呈碗状（桃）、壶状（月季） 花基：花托在雌蕊基部膨大呈盘状，能分泌蜜汁（如柑橘） 雌蕊柄（子房柄）：花托在雌、雄蕊之间伸长的部分（如花生） 雌雄蕊柄：花托在雌雄蕊与花冠之间伸长的部分（如西番莲苹婆属） 花纤柄：花托在花萼以内的部分伸长而成。,1、花柄（花梗）：着生花的小枝，花后发育为果柄。 不同情况：有、无、长、短、分枝（小梗）,（二）花萼,由萼片组成，一般为绿色，有的大而具色彩（如飞燕草） 类型及特征： 离萼（油菜），合萼（棉、蚕豆、茄子）， 副萼（苞片）（如棉），整齐萼（多数植物），不整齐萼（如唇形科植物），早落萼，比花冠先落（罂栗），落萼（一般植物)，宿存萼（萼

7、片与果一起发育如柿、茄） 距（花萼一边引伸成短小管状突起）如凤仙花，旱金莲。,（三）花冠,（1）类型及特征 离瓣花，合瓣花，整齐花，不整齐花，早落冠（葡萄），落冠（多数植物），宿冠（瓜类） 距（三色堇、来娄斗菜） （2）色、香、味 色：有色体显色：黄，橙黄，橙红， 花青素显色：红，紫，蓝，与酸碱度有关，如牵牛花（早：碱 蓝，上午： 中性 紫，中午：酸性 红） 香：花瓣细胞含各种挥发油类 味：蜜腺分泌蜜汁，有甜味,由花瓣组成，排成一轮或数轮,（3）对称性 辐射对称（桃），两侧对称（蚕豆），不对称（美人蕉) （4）形状 十字形（白菜），唇形（野苎麻），管状（向日葵盘花），钟状（沙参），漏斗状（牵牛

8、花），轮状（辐状）（茄），舌状（向日葵边花）,花萼和花冠合称花被。按花被的数量可将花分为两被花、单被花、无被花。 两被花：有花萼和花冠。单被花:仅有花萼。无被花：无花萼的花。,雄蕊群(androecium)：一朵花内所有雄蕊(stamen)的总称。,1、有关特征： 数目：多数或定数 排列方式：螺旋排列或轮状排列。 着生位置：花被内或上方，通常着生在花托上，也有着生在花冠上。,（四）雄蕊群,2、组成：花药(anther)和花丝(filament) ， 原始类型雄蕊呈薄片状，无花丝与花药之分。 （1）花丝 形状：一般细长形，也有扁平。如带（莲），花瓣状（美人蕉）或消失的（栀子） 长短：一般等长，也

9、有四强或二强 离合：一般分离，也有不同程度结合的。如单体（棉），二体（豌豆），三体（小连翘），多体（金丝桃）,（2）花药：着生花粉囊的结构，分为两半，中间以药隔相连。 花粉囊的数目：4或2 开裂方式：纵裂（油菜），横裂（木槿），孔裂（茄），瓣裂（樟） 着生方式：全着药：花药全部着生于花丝上（莲，玉兰），基底着药：花药基部着生花丝顶（茄），背贴着药：花药背部贴着在花丝上（苹果，油菜），丁字着药：药背中一点着生花丝顶（小麦，水稻），其它 个字着药，广歧着药等 花药的面向：内向，外向 离合：一般分离，也有合生的。如菊称聚药雄蕊,3、 花药的发育和花粉粒的形成,药隔（花药中部，由薄壁细胞构成，内有维管

10、束） 花药 花粉粒 花粉囊（4或2） 表 皮 囊 壁 纤维层 纤维层细胞径向伸长，内切向壁和垂周壁条纹状次生加厚，物质为纤维素，略木质或栓质化。,（1）成熟花药的结构,（2）花药的发育,初期的结构及分化 初期的结构（未分化的花药）（由花托上雄蕊原基发育而来） 原表皮（外） 基本分生组织（内）,未分化的花药,分化,孢原细胞的出现：四角各出现一列大核细胞 周缘细胞（壁细胞）与造孢细胞的形成： 外：周缘细胞（初生壁细胞） 内：造孢细胞 药隔的形成： 药隔维管束 药隔薄壁细胞 表皮的形成： 由原表皮发育而成,孢原细胞（平周分裂）,中部细胞（分裂分化）,花粉囊壁的形成、发育和功能,形成,周缘细胞（初生壁

11、细胞）,平周，垂周分裂,（外）药室内壁（一层大型细胞）,（中）一层或几层细胞,（内）绒毡层（一层大型细胞）,发育,药室内壁,自半径方向伸长,垂周壁、内切向壁增厚,纤维层,中层：早期分解，吸收，消失,绒毡层 （最初为单核）,双核或多核,壁溶,多核原生质团渗入发育中的花粉母细胞中,功能,纤维层：具保护和开裂的作用,绒毡层：对花粉粒的形成和发 育起重要的营养和调 节作用,花粉粒的发育和形态结构,花粉粒（雄配子体）的形成,造孢细胞,分裂或不分裂,花粉母细胞 （小孢子母细胞）,减数分裂,4分体 （4个小孢子）,分离,单核花粉粒 （小孢子）,有丝分裂,营养细胞（大）,生殖细胞（小）,（2核花粉粒）,有丝分

12、裂,2个精子,（3核花粉粒）,成熟花粉粒的形态结构,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） 结构： 外壁（较厚，硬而缺乏弹性，含脂类物质和色素，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） 内壁（柔薄，富弹性，主要由纤维素、果胶质等组成） 营养细胞（一个） 生殖细胞（或为二精子）,壁,成熟花粉粒,（五）雌蕊群,雌蕊群(gynoecium)：一朵花中雌蕊的总称，位于花中央或花托顶部,1、组成：,（1）柱头(stigma),位于雌蕊的上部，是承接花粉粒的地方，常有 各种形状。,（2）花柱(style),位于柱头和子房之间，其长

13、短随各种植物而不同，是花粉萌发后，花粉管进入子房的通道。,（3）子房(ovary),雌蕊基部膨大的部分,子房壁：发育为果皮,子房室：发育为果实,胚 珠：发育为种子。,2、构成单位： （心皮：具有生殖作用的变态叶）,复缝线：心皮边缘愈合部分形成的一条缝线 背缝线：心皮中脉处的一条缝线 单雌蕊：一朵花中的雌蕊由一个心皮构成 复雌蕊（合生雌蕊）：一朵花中的雌蕊由2个以上的心皮合生而成 全部合生：即子房，花柱头全部合生 仅子房合生 子房花柱合生 离生雌蕊（离生心皮）：一朵花中有二个以上离生的心皮,空心型花柱,半封闭型花柱,实心型花柱,形态：实心：为引导组织，一般细长，也有短而不明显的内部构造薄壁细 胞

14、排列疏松 空心：花柱道 功能：花粉管的通道，能提营养和某些趋化物质，有利花粉进入胚囊。,花柱,单子房：单雌蕊的子房 复子房：复雌蕊的子房 子房室 a、子房一室 单雌蕊及离生单雌蕊 复雌蕊 各心皮边缘连合 由多室的隔膜消失而成 b、子房多室：由复雌蕊形成，各心皮向内卷入在子房中彼此连合，卷入的部分成为隔膜。 胎座 子房内壁上肉质突起的结构，称为胎座，其上着生 胚珠。,子房,边缘胎座：单子房。胚珠沿复缝线排列 侧膜胎座：单室复子房，胚珠生于多条复缝线上 中轴胎座：多室复子房，胚珠沿中轴排列 特立中央胎座：单室复子房，胚珠沿中央短柱分布 基生胎座：单室复子房，胚珠着生子房底部 顶生胎座：单室复子房，

15、胚珠着生于子房顶部 片状胎座：多室复子房，胚珠着生于隔膜的各面,单雌蕊(simple pistil),离心皮雌蕊群(apocarpous gynoecium),复雌蕊(compound pistil)：又名合心皮雌蕊(syncarpous p- istil),形态：一般膨大，有的扩展成各种形状，常有各种分泌物：水、脂类、酚类，糖类、酶、激素等。 功能：接受，识别和促进花粉萌发。,柱头,3、胚珠的结构及其类型：,（1）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：小麦，棉花。 后者：胡桃，向日葵）。,珠孔：由珠被围成，是珠心与外界相通的孔。

16、,珠柄：连接胚珠与心皮的构造。,合点：胚珠基部珠被，珠心和珠柄愈合的部分，即维管束进入胚珠的点。,胚囊：由珠心中产生的胚囊母细胞减分而来。,直生胚珠：（大黄，酸模，荞麦） 倒生胚珠：（大多数被子植物） 横生胚珠：（锦葵） 弯生胚珠：（芸苔，豌豆，蚕豆，禾本科） 拳卷胚珠：（仙掌属，漆树）,由于珠柄和其它各部分生长速度不匀而形成不同类型。,（2）类型,4、胚囊的发育和结构,孢原细胞：在珠孔端珠心表皮下开始发生一个大的细胞，核大，质浓。,孢原细胞,周缘细胞（成为珠心细胞）,造孢细胞,平周分裂,长大,胚囊母细胞,减数分裂,4个大孢子 （排成纵行）,珠孔端的三个退化,远珠孔端一个发育,单核胚囊,三次有

17、丝分裂,七细胞胚囊,反足细胞（ 3个）转运物质进入胚囊,中央细胞（2个核，称极核）受精后发育为胚乳,助细胞（2个） （1）诱导花粉管进入胚囊 （2）分泌酶类物质，促进花粉管末端溶解 （3）转运珠心物质进入胚囊,卵细胞（1个）受精后发育为胚,丝状器：是助细胞壁向内生长伸向助细胞中间的不规则的片状或指状突起，大大增加了质膜的表面积，有利于增进营养物质的运转。,单孢型（蓼型）,八核胚囊,胞质分裂,孢原细胞,周缘细胞（成为珠心细胞）,造孢细胞,平周分裂,长大,胚囊母细胞,减数分裂,2孢子胚囊 （2个核）,反足细胞（ 3个）,中央细胞（2个核）,助细胞（2个 ）,卵细胞（1个 ）,贝母型,两次有丝分裂,

18、八核胚囊,七细胞胚囊,胞质分裂,第一极体退化,孢原细胞,周缘细胞（成为珠心细胞）,造孢细胞,平周分裂,长大,胚囊母细胞,减数分裂,4孢子胚囊 （4个核）,反足细胞（ 3个3N）,中央细胞（2个核， 1个3N，1个2N ）,助细胞（2个2N ）,卵细胞（1个2N ）,葱型,两次有丝分裂,3核所形成的纺锤体、染色体合并、分裂,八核胚囊 （4个3N，4个2N）,七细胞胚囊,胞质,分裂,（六）花各部分的演化趋势,1、数目：多而不定数少而定数 2、排列方式：螺旋排列轮状排列 3、花部离合：离生合生 4、对称性：辐射对称两侧对称和不对称，整齐花不整齐花 5、子房位置的变化：（根据子房与花托愈合程度不同而区

19、别）上中下,（1）子房上位，下位花 子房仅以底部着生在花托上，花的其余部分着生在子房下或周围的花托上。 （2）子房上位，周位花 子房仅以底部着生在花托上，花的其余部分着生于花托周围隆起的边缘上。 （3）子房下位，上位花 整个子房埋生于下陷的花托中，并与之愈合，花的其余部分生于子房上的花托边缘 （4）子房半下位，周位花 子房下半部陷生于在花托中，并与花托愈合，上半部仍露在外面，花的其余部分着生于子房周围的花托边缘。,子房上位 （下位花）,子房上位 （周位花）,子房半下位 （周位花）,子房下位 （上位花）,子房位置的变化,桃花花芽分化：茎尖顶端稍有伸长，基部加宽，呈圆锥形茎尖。顶端渐呈宽圆锥形，顶

20、部增宽，渐趋平坦。生长锥的周围产生5个萼片原基。相继出现5个花瓣原基。内方出现雄蕊原基。茎尖近中央的周围部分不断凹入，外侧 的托杯部分伸长或升高外轮雄蕊原基的下方，继续分化数轮雄蕊原基生长锥中央逐渐向上突起，形成雌蕊原基。,三、禾本科植物的花（以水稻小麦穗为例）,稻穗：为复穗状花序。由许多小穗组成。,浆片（2）（花被或称内轮花被） 雄蕊（ 6 ） 雌蕊（1） 有二个羽毛状柱头,外颖（第一颖） 小穗的结构 内颖（第二颖）,总苞,1多数小花,外稃（苞片）,内稃（小苞片或称外轮花被）,小花,四、两性花(bisexual flower)与单性花(unisexual flower),兼有雄蕊和雌蕊的花。

21、,仅有雄蕊或雌蕊的花。,五、花程式和花图式,（一）花程式： 用字母、符号和数字表明花各部分组成，排列，位置以及相互关系的公式 例 百合、蚕豆、柳、苹果。 豌豆花：K(5) C5 A (9)_+1G1:1 百合花： *P 3+3 A 3+3 G(3:3),其中： 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：,用花的横切面简图表明上述内容的叫花图式。能补充花程式不能完全显示的构造特征。 图解符号，见书205面，外围的圆点为花轴。 花图式：用图形表示花的结构,六、花 序,单生花：单独生在花茎上的花 花序：多数的花在花轴上

22、（总花柄，花序轴）有规律的排列方式，花轴上无典型的营养叶着生，在花粉苞片的花轴基部有苞片着生有的苞片密集于花序之下组成总苞。 根据花在花轴上的排列方式，开放顺序等情况，可将花序分为无限花序和有限花序。,花轴在干花期，可以继续生长，不断形成新的花。由下而上或由边缘向中心陆续开放,1、总状花序 2、伞房花序 3、伞形花序 4、穗状花序 5、肉穗花序 6、柔荑花序 7、头状花序 8、隐头花序 9、简单花序：花轴不分枝,（一）无限花序,复 合 花 序,花轴分枝，每一分枝上呈现上述一种花序（与分枝形式相同的花序） （1）圆锥花序（复总状花序）玉米 （2）复穗状花序（小麦 （3）复伞房花序（花楸） （4）

23、复伞形花序（胡萝卜） （5）复头状花序（合头菊）,（二）有限花序,开花期花轴不伸长，开花顺序是由上而下或由内向外。,1、单歧聚伞花序 （1）蝎尾状单歧聚伞花序（委陵菜，？尾） （2）螺状聚伞花序（勿忘草，附地菜） 2、二歧聚伞花序（大叶黄叶，石竹） 3、多歧聚伞花序（泽漆，大戟） 花序类型比较复杂上述是些模式实际情况要复杂一些，有的甚至无限，有限花序混生，如葱是伞形花序但中间的花先开，是有限花序的特征。,一、开花,（一）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。,（二）开花习性及开花期,开花年龄：几个月至几十年,开花的季节和一天中开

24、花时间：不同植物不同,2、开花期,1、开花习性,不同植物开花期不同；从植株的第一朵花开到最后一朵花开的时间。,第三节 开花，传粉与受精,二、传粉,（一）概念,成熟的花粉粒借外力传送到雌蕊柱头上的过程。,（二）类型,1、自花传粉,（1）意义：,（2）适应自花传粉的特征：,保证了在不利条件下的传粉受精。,两性花 花粉粒和胚囊同时成熟,单性花 雌、雄蕊异熟 雌、雄蕊异长或异位 自交不亲和,2、异花传粉,（1）意义：,（2）适应异花传粉的特征：,昆虫传粉 风传粉 水传粉 动物传粉 人工辅助传粉,（3）方式：,使后代有较强的生活力和适应性。,（三）风媒花和虫媒花,（1）花序：柔荑，产生大量花粉。 （2）

25、花：花被消失或单被，花丝长，花粉轻，小，多，干燥，光滑，花柱长，柱头膨大或为羽毛状。 （3）开花习性：先叶开花。,1、风媒花,（1） 色，香，味。 （2） 特殊的适应结构,2、虫媒花,鼠尾草雄蕊的杠杆雄蕊,马兜铃花筒内壁的倒毛结构,花粉粒,落到柱头上 受粘液的刺激,形成花粉管并不断伸长 （生殖细胞分裂为2个精细胞）,穿过花柱,到达胚囊,（一）概念,（二）过程,花粉管顶端破裂 （释放出2个精子）,1个精细胞与卵细胞相融合形成受精卵（2N）,1个精细胞与中央细胞（极核）相融合形成受精极核（3N）,三、受精,花内卵细胞和精细胞互相融合的过程。,（三）受精方式,花粉管到达子房以后，或者直接伸向珠孔，进

26、入胚囊（直生胚珠），或者经过弯曲，折入胚珠的珠孔口（倒生、横生胚珠），再由珠孔进入胚囊。（A）,花粉管经胚珠基部的合点而达胚囊的，称为合点受精，如榆、胡桃的受精。（B）,穿过珠被，由侧道折入胚囊的，称中部受精，如南瓜的受精。（C）,1、珠孔受精,2、合点受精,3、中部受精,（1）恢复了染色体的数目。 （2）合子具有双亲的遗传特性，增强了后代的生活力、适应性及变异性，使物种得到发展。,2、意义,（四）被子植物的双受精及生物学意义,花粉管中的两个精细胞释放到胚囊中后，一个与卵细胞融合，形成受精卵，另一个与中央细胞融合，形成初生胚乳核，卵细胞和中央细胞同时与2个精细胞融合的过程，称为双受精。,1、概

27、念,（五）受精的选择作用,（1）柱头对花粉的选择,（2）卵细胞对精细胞的选择,克服自交及近亲受精的害处，得到异体受精的好处。,1、选择类型,2、意义,（六）无融合生殖和多胚现象,是被子植物生殖过程中的一种进化形式,1、无融合生殖,（1）概念：,不经过精卵融合，直接由某种细胞发育为胚的现象。,（2）类型：,A、孤雌生殖：卵细胞（蒲公英，早熟禾） B、无配子生殖：助细胞，反足细胞，极细胞（葱，鸢尾，含羞草） C、无孢子生殖：珠心，珠被（柑橘）,（3）意义：,A、无融合生殖 B、受精卵分裂,2、多胚现象,（1）概念：,有些植物的种子中有两个或多个胚的现象。,（2）原因：,第四节 种子和果实,一、种子

28、的形成,胚,胚乳,种皮,种子,（一）胚的发育,1、双子叶植物胚的发育（以荠菜为例）,受精卵,横分裂,顶细胞,（有极性）,基细胞,几次横裂,胚柄（6-10细胞） （顶端一细胞参与胚生长）,二次纵裂,一次横裂,八分体,一次 平周分裂,多次 各方向分裂,球形胚体,分裂分化,胚,2、单子叶植物胚的发育（以小麦为例）,受精卵,横分裂,2个细胞,（斜向）,一次斜裂,4细胞原胚,各方向 分 裂,棒状胚体,（周围由一层原表皮细胞所包围）,胚,分裂分化,上部膨大，为胚体前身,下部细长，分为胚柄,（二）胚乳的发育,核型 细胞型 沼生目型,由初生胚乳核发育而来，与胚的发育同时进行，有三种发育方式:,1、核型胚乳的发育 （离瓣花植物和单子叶植物）,受精极核,核裂,多有丝少无丝,游离核,质裂，壁成,胚乳细胞,即核分裂后即行细胞质的分裂和新壁的形成，不出现游离核时期。,2、细胞型胚乳的发育 （大多数合瓣花植物）,由珠心或珠被发育而成。 只有外胚乳：苋属，石竹属，甜菜属 兼有胚乳和外胚乳：胡椒，姜等。,4、无胚乳种子,在种子的形成过程中，胚乳细