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1、第四章被子植物的生殖器官 植物的生命活动 个体生存 种族延续 死亡 延续 繁殖 植物的繁殖方式 营养繁殖 无性生殖 有性生殖 母体的一部分 孢子 雌配子 雄配子 合子 第四章被子植物的生殖器官 第一节花的组成与发生第二节雄蕊的发育与结构第三节雌蕊的发育与结构第四节开花 传粉和受精第五节种子的发育第六节果实的发育 结构和传播第七节被子植物的生活史 第一节花的组成与发生 一 花的概念与花的组成部分二 花芽分化 一 花的概念与花的组成部分 花是适应于生殖的变态短枝 被子植物典型花的组成 一 花梗 pedicel 与花托 receptacle 二 花被 perianth 花萼 calyx 与花冠 co
2、rolla 的总称 三 雄蕊群 androecium 四 雌蕊群 gynoecium 构成花萼 花冠 雄蕊群 雌蕊群的组成单位分别是萼片 花瓣 雄蕊和心皮 它们均为变态叶 柱头花柱子房 花药花丝 花冠 雄蕊 花托 花梗 花萼 雌蕊 花梗 花柄 是花连接枝条的部分 起支持和输导作用 花梗的长短因植物种类而异 花托 其顶端膨大成各种形状 有密集的节 着生花的其它部分 起支持和输导的作用 一 花梗与花托 花萼和花冠总称花被 当花萼和花冠相似不易区分时也统称花被 其每一瓣则称花被片 二 花被 1 花萼 由若干萼片组成 保护幼花 光合作用等 离萼 萼片之间完全分离 合萼 萼片彼此之间基部合生或全部合生
3、萼筒 萼片基部合生部分称萼筒 萼裂片 萼片顶部分离的部分称萼裂片 有的植物在花萼外还有副萼 宿萼 2 花冠 由若干花瓣组成 常呈鲜艳色彩或散发出香气 有保护雌 雄蕊和招引昆虫传粉的作用 离瓣花 花瓣之间完全分离 合瓣花 花瓣彼此基部合生或全部合生 花冠筒 基部合生部分称花冠筒花冠裂片 顶部分离的部分称花冠裂片 两被花 具备花萼 花冠的花 单被花 仅有花萼 或花冠 的花 无被花或裸花 两者皆无的花 雄蕊群 花中所有雄蕊的总称 雄蕊的形态可分为花丝和花药两部分 花药是产生花粉的地方 三 雄蕊群 花丝 花药 成熟花药 四 雌蕊群 雌蕊群 花中所有雌蕊的总称 多数植物的花只有一枚雌蕊 雌蕊由1至多个心
4、皮组成 心皮是组成雌蕊的基本单位 是具有生殖作用的变态叶 心皮有腹缝线 背缝线 胎座等结构 腹缝线 心皮边缘连合的缝线 背缝线 心皮背部相当于叶的中脉部分 胎座 placenta 子房内胚珠着生的部位 心皮是组成雌蕊的基本单位 是具有生殖作用的变态叶 胚珠 背缝线 腹缝线 胎座 柱头 花柱 子房 从形态上雌蕊可分为 从类型上雌蕊可分为 单雌蕊 复雌蕊 合心皮雌蕊 离心皮雌蕊 离生单雌蕊 花中只有一个心皮构成一个雌蕊 花中具有两个以上的心皮 而所有心皮合生形成一个雌蕊 一朵花中的心皮彼此分离单独形成雌蕊 柱头 花柱 子房 单雌蕊 柱头 花柱 子房 复雌蕊 合心皮雌蕊 离心皮雌蕊 离生单雌蕊 具有
5、雌蕊和雄蕊的花称为两性花 仅有二者之一的称单性花 雌花或雄花 雌雄蕊都无或发育不完全的花称中性花 具有花萼 花冠 雄蕊群和雌蕊 群 的花称完全花 缺少其1至3部分的花称不完全花 五 花的类型及花序 辐射对称花和两侧对称花完全花和不完全花两被花 单被花和无被花两性花 单性花和无性花 单生花 在枝顶或叶腋处只着生一朵花 花序 多数被子植物在枝顶或叶腋处着生许多花 并在花轴上按一定的排列顺序着生 称为花序 花序有不同的类型 禾本科植物以小穗为单位组成各种花序 花1至多朵小花小穗2枚颖片 外颖 内颖 小穗梗 雄蕊 3或6枚雌蕊 1枚浆片 2枚 六 禾本科植物的花及小穗 内稃 外稃 水稻的花序 小麦的花
6、序 雄蕊雌蕊内稃浆片外稃退化外稃小穗梗 水稻的小穗 小麦的小花 雌蕊 雄蕊 浆片 内稃 外稃 二 花芽分化 植物经过一定时期的营养生长后 在适宜条件下转为生殖生长 此时茎尖顶端分生组织 生长锥 将不再产生叶原基和腋芽原基 而是分化出花或花序的各部分原基 然后发育形成花或花序 这一过程称为花芽分化 花芽的出现是被子植物从营养生长进入生殖生长的重要转折标志 各种原基的分化次序 一般是按花萼 花冠 雄蕊 雌蕊的顺序 但也因植物种类不同而有变化 花芽分化过程 第二节雄蕊的发育与结构 表皮基本组织 中央有一维管束 上连花药的药隔 下连花托 顶端基部 花药花丝 雄蕊 花丝 雄蕊原基 雄蕊原基 第二节雄蕊的
7、发育与结构 一 花药的发育与结构二 花粉母细胞的减数分裂三 花粉粒的发育与形态结构四 花粉的生活力 一 花药的发育与结构 一 花药的结构 1表皮药隔薄壁组织2药隔药隔维管束表皮药室内壁花粉囊壁中层3花粉囊绒毡层花粉囊室 产生花粉 花药的结构 表皮 花药最外一层细胞 细胞扁长形 通常具明显的角质层 起保护作用 药隔 花药中部连接四个花粉囊的部分 含有一个维管束 可为花药发育提供水分和养料 花粉囊 花药通常有两对花粉囊 花药成熟时 每对花粉囊之间的壁破裂 花药开裂 相互连通为一个药室 棉花等少数植物的花药只有2个花粉囊 开裂时形成一个药室 花粉囊壁的结构 表皮 最外1层细胞 常具角质层 起保护作用
8、 药室内壁 花药接近成熟时 细胞内的贮藏物质消失 细胞径向扩展并产生不均匀的条纹状加厚 加厚物质主要是纤维素 在成熟时略木化 因此药室内壁在发育后期又称为纤维层 其功能与花药开裂有关 中层 1 3层较小的薄壁细胞 初期含有淀粉等营养物质 在花粉粒发育过程中 逐渐解体和被吸收 因此 成熟花药已不存在中层 绒毡层 最内一层较大的薄壁细胞 初期为单核 后常具双核或多核 含蛋白质 RNA 油脂 类胡萝卜素和孢粉素等物质 对花粉粒的形成和发育起重要的营养和调节作用 当花粉粒成熟时 绒毡层解体消失 表皮 纤维层 花药室 花粉粒 维管束薄壁组织 药隔 成熟花药的结构 成熟花药的结构 1 表皮薄壁组织2 药隔
9、药隔维管束表皮药室内壁纤维层花粉囊壁中层破损 消失3 花粉囊绒毡层被吸收 消失花粉粒 造孢细胞 一 花药的发育与结构 二 花药的发育1 二 花药的发育2 小孢子 花粉母细胞 二分体 四分体 成熟花粉 幼小的四棱形花药 四个角表皮下 孢原细胞 平周分裂 周缘细胞 平周分裂 垂周分裂 药隔 包括维管束和薄壁细胞 药室内壁纤维层中层消失绒毡层解体 表皮 造孢细胞 花粉母细胞 小孢子 N 直接发育 或经过分裂 减数分裂 花药的发育 表皮 花粉囊壁 中部 原表皮 分化产生 有丝分裂 营养细胞生殖细胞 有丝分裂 2个精子 雄配子 成熟花粉 二 花粉母细胞的减数分裂 减数分裂是一种特殊的细胞分裂方式 细胞连
10、续分裂两次 而染色体只分裂一次 一个母细胞经减数分裂产生4个子细胞 每个子细胞的染色体数目只有原来母细胞的一半 被子植物中花粉母细胞和胚囊母细胞的分裂方式为减数分裂 分裂过程 分为减数分裂的第一次分裂和减数分裂的第二次分裂 一 减数分裂的第一次分裂 分为前期 中期 后期 末期 四个时期 前期 分为细线期 偶线期 粗线期 双线期 终变期五个时期 偶线期 发生同源染色体配对 联会 粗线期 非姊妹染色单体片段互换 交叉互换 遗传物质发生重组 为细胞的遗传变异奠定了基础 细线期 偶线期 粗线期 中期 染色体凝缩至最短最粗 二价体以交叉点排列在细胞赤道板上 两个着丝点分列于赤道面的两侧 纺锤体完全形成
11、后期I 染色体不分裂而分为两组移向两极 每一极的染色体数目只有母细胞的一半 末期I 形成两个子细胞 二分体 或不形成子细胞而直接进入第二次分裂 与一般的有丝分裂过程相似 最后形成四个子细胞 中期II 后期II 末期II 前期II 二 减数分裂的第二次分裂 胞质分裂 连续型 末期I形成二分体 末期II产生四分体 新细胞壁互相垂直 排成一个平面 胼胝质先在细胞板中央沉积 再向四周扩展 为离心式发育 大多数单子叶植物为连续型 同时型 末期I不产生细胞板 无二分体时期 末期II4个子核同时形成四分体 新细胞壁互相不垂直 排成四面体型 胼胝质从外侧逐渐向四分体中央积累 同时分割形成四个子细胞 大多数双子
12、叶植物为同时型 图4 23小孢子母细胞减数分裂的胞质分裂类型A 小麦的连续型胞质分裂 1 减数分裂后期 2 产生分隔壁 形成二分体 3 后期 4 末期 5 四分体形成 B 蚕豆的同时型胞质分裂 1 减数分裂后期 2 后期 3 末期 4 产生分隔壁 5 四分体形成 三 减数分裂的意义 减数分裂导致产生单倍体的精子和卵细胞 由受精卵发育形成的胚恢复了二倍体的染色体数目 保持了细胞遗传的相对稳定性 由于同源染色体联会和交叉 遗传物质发生了重组 为细胞遗传的变异性奠定了基础 丰富了植物遗传的变异性 三 花粉粒的发育与形态结构 一 花粉粒的发育 二 花粉粒的形态和结构 花粉粒的发育 一 花粉粒的发育 花
13、粉母细胞 四分体 4个单核花粉粒 小孢子 营养细胞 生殖细胞 2个精细胞 减数分裂 胼胝质壁溶解 长大 形成大的中央液泡 第一次有丝分裂 2细胞花粉粒 3细胞花粉粒 花粉母细胞 减数分裂I 减数分裂II 四分体 4个单核花粉粒 胼胝质壁溶解 2 细胞花粉 花粉管 精子 营养细胞 生殖细胞 四分体 第二次有丝分裂 营养细胞 营养细胞 3 细胞花粉 营养细胞 精子 二 花粉粒的形态和结构 成熟花粉由花粉壁和2 3个细胞组成 大多数植物的花粉粒成熟时含有一个营养细胞和一个生殖细胞 称为2 细胞花粉 有的植物的成熟花粉粒含有一个营养细胞和两个精细胞 称为3 细胞花粉 各式各样的花粉粒外观 1 花粉壁的
14、结构 外壁 外壁较厚 硬而缺乏弹性 有萌发孔 沟 和各种形状的雕纹 主要组成物质有孢粉素及纤维素 类胡萝卜素 类黄酮素 油脂 蛋白质等 常呈黄色并有粘性 内壁 内壁较薄 软而有弹性 主要成分为纤维素 果胶质 半纤维素和蛋白质 花粉壁 外壁蛋白质来自绒毡层 在花粉与柱头的相互识别中起作用 内壁蛋白质由花粉粒本身制造 主要是各种水解酶 在花粉粒萌发和花粉管的生长中起作用 2 营养细胞 生殖细胞和精子 营养细胞 占据花粉粒的绝大部分 包含花粉粒中除生殖细胞以外的所有部分 细胞核结构松散 细胞质中有丰富的细胞器 并富含营养物质 生殖细胞 裸细胞 小 无壁 核大 质少 外有质膜包围 精子 裸细胞 小 无
15、壁 核大 质少 生殖细胞和精子直接参与生殖 营养细胞与花粉管的形成和生长有关 营养细胞 生殖细胞 2 细胞花粉粒 成熟花粉是雄配子体 花粉萌发时长出花粉管 带花粉管的花粉粒也叫雄配子体 精子叫雄配子 雄性生殖单位 两个精子和营养核构成的一个功能复合体 对于2 细胞花粉 生殖细胞与营养核的 也被称为雄性生殖单位 其功能是作为传送精子的装置 精子的异型性 一对精子在形态结构和遗传性上存在差异的现象 对白花丹花粉进行三维结构研究 发现2个精子的形状不同 一个较小 没有尾巴状突起 另一个较大 有尾巴状的狭长突起 环绕着营养核 受精时 较小的精子固定地与卵细胞受精 而较大的一个固定地与中央细胞受精 由孢
16、原细胞形成到雄配子产生的过程概括如下 幼小花药 原表皮 孢原细胞 2N 周缘细胞 2N 造孢细胞 2N 表皮药室内壁纤维层中层最后消失绒毡层最后消失 花粉囊壁 小孢子母细胞 2N 小孢子 N 营养细胞 N 生殖细胞 N 2个精子 雄配子 N 平周分裂 垂周分裂 有丝分裂或直接发育 减数分裂 平周分裂 有丝分裂 有丝分裂 中部 药隔 四 花粉的生活力 花粉生活力 是花粉维持受精寿命时间长短的能力 花粉粒寿命的长短因植物种类不同而有差异 在自然条件下 绝大多数植物的花粉维持受精的能力是很有限的 只有几小时 几天或几个星期 寿命极短的如水稻花粉只存活几分钟 人工条件可延长花粉的寿命 研究花粉生活力及花粉的贮藏条件 在育种工作中有重要意义 第三节雌蕊的发育与结构 一 雌蕊的发育和组成二 胚珠的组成和发育三 胚囊的发育与结构 雌蕊由心皮原基分化发育而成 在形态上可分柱头 花柱 和子房三部分 一 雌蕊的发育和组成 柱头 花柱 子房 一 柱头 是雌蕊顶端膨大成各种形状的部分 是承受花粉及花粉粒萌发的地方 有干柱头和湿柱头 二 花柱 雌蕊中部较细呈柱状的部分 内有花柱道 空心型 或引导组织 实心型 是
