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1、第一节 受精生理 一、花粉的构造和成分 花粉(pollen)是花粉粒(pollen grain)的总称，花粉粒是由小孢子发育而成的雄配子体。 二细胞花粉:一个营养细胞和一个生殖细胞 三细胞花粉:一个营养细胞和两个精细胞。,第十章 植物的生殖和衰老,1.构造 外壁:主要由纤维素和孢粉素(pollenin)等物质构成。外壁蛋白由绒毡层合成，为孢子体起源。 内壁:基本成分是纤维素和果胶。内壁蛋白由花粉本身的细胞合成，为配子体起源。 活性蛋白质：糖蛋白、酶、应变素、凝集素等。壁蛋白是花粉与雌蕊组织发生相互识别的物质。,2. 成分 水分、蛋白质类、碳水化合物、植物激素、色素、矿质元素、维生素类 。 二、
2、花粉寿命和贮存 贮存条件：干燥、低温、增加空气CO2的浓度,三、雌蕊的结构 柱头、花柱和子房三部分组成。 柱头：表皮覆盖着一层亲水的蛋白质膜。 花柱：引导组织子房：外部为子房壁，内部为子房室，子房室内产生1至多个胚珠，胚珠包括珠心、珠被、珠柄、珠孔和合点。,水稻柱头生活力随开花后时间的变化,四、柱头的生活力,五、花粉和雌蕊的相互识别,识别反应：决定于花粉壁蛋白与柱头乳突细胞表面的蛋白质膜之间的关系。 细胞表面在分子水平上的化学反应和信号传递。,亲和花粉管萌发，穿过柱头，直至受精。 不亲和花粉管生长受阻。 配子体型不亲和GSI 孢子体型不亲和SSI,六、花粉萌发和花粉管的生长,花粉萌发时，磷酸化
3、酶、淀粉酶、转化酶等酶活性剧烈增加。呼吸速率剧增，蛋白质合成加快。 花粉管的定向生长原因： 1.Ca2+起着信号作用 从顶端到基部存在着由高低的 Ca2+浓度梯度。 与助细胞有关，助细胞含有高水平的液泡Ca2+。 2.花粉管可能有向电性生长 花粉萌发和花粉管的生长具有集体效应,花粉管顶端区的结构示意图,七、双受精 一个精细胞与卵细胞融合，另一个精细胞与中央细胞的两个极核。 六、受精对雌蕊代谢的影响 1.呼吸速率的急剧变化 2.生长素含量显著增加,烟草授粉后不同时间雌蕊细胞各部分生长素含量的变化,玉米的双受精,七、影响受精的环境因素 1.温度水稻：25 30 2.湿度 RH 70%80% 3.其
4、他 土壤水肥条件、通风、透光,第二节 种子的发育,种子的发育：胚的发育、胚乳的发育、贮藏物质的积累。,受精,胚胎发生期,细胞分裂,胚胎形成,种子形成期,细胞生长,物质积累,成熟休止期,完熟种子,种子脱水,进入休眠,早熟发芽,胚胎发芽,种子萌发,一、种子的发育 1.胚胎发生期 以细胞分裂为主 2.种子形成期 以细胞扩大为主，物质积累 3.成熟休止期 物质积累逐渐停止，含水量降低。,拟南芥植物野生型的胚胎发育阶段示意图,大豆胚的发育进程,二、贮藏物质的积累 淀粉、蛋白质和脂类 三、环境条件对种子贮藏物质积累的影响 风旱不实现象干燥与热风使种子灌浆不足。 干旱影响籽粒化学成分 温度对油料种子含油量和
5、油分性质的影响。 营养条件对种子化学成分的影响 N、K、P,第三节 果实发育和成熟,果实成熟：是果实充分成熟以后到衰老之间的一个发育阶段。 果实完熟：成熟果实经过一系列的质变，达到最佳食用的阶段。 一、果实的生长 （一）生长模式,单“S”形生长模式：苹果、梨、香蕉、板栗、核桃、柑橘、枇杷、菠萝、草莓等 慢快慢的生长节奏 双“S”形生长模式：桃、李、杏、梅、樱桃等 慢快慢快的生长节奏 缓慢生长期：内果皮木质化、果核变硬、胚迅速生长。 （二）影响果实大小的因子 细胞数目、细胞体积和细胞间隙的大小。,二、单性结实 单性结实：植物不通过受精能形成果实 现象。 （一）天然单性结实 单性结实的果实的生长依
6、靠子房自身产生的生长物质。 天然无籽果实内含较高的IAA和GA。 （二）刺激性单性结实 花粉或花粉浸出液 植物生长调节剂,三、果实的成熟 （一）跃变型果实和非跃变型果实 跃变型果实：乙烯生成有两个调节系统 系统：负责呼吸跃变前果实中低速率的基础乙烯生成。 系统：负责呼吸跃变时成熟过程中乙烯自我催化。,（二）物质的转化 肉质果实成熟时色、香、味的变化 1.果实变甜 成熟后期，淀粉水解转变为可溶性糖蔗糖、葡萄糖、果糖。 2.酸味减少 有机酸来源于碳代谢、三羧酸循环、氨基酸的脱氨等。 合成抑制 转变为糖 用于呼吸消耗 中和,香蕉、苹果、柑橘在完熟过程中糖含量的变化,3.涩味消失 单宁被过氧化物没分解
7、或凝结成不溶性的单宁盐 4.香味产生 酯、醇、酸、醛和萜烯类。 5.由硬变软 细胞壁物质降解。 原果胶果胶果胶酸半乳糖醛酸 6.色泽变化 叶绿素消失，呈现类胡萝卜素和花色素的颜色,转反义ACC合成酶基因的番茄(左)和其亲本(右),第四节 植物的休眠,休眠：植物的整体或某一部分生长暂时停顿的现象，是植物抵制不良自然环境的一种自身保护性的生物学特性。 生理休眠：适宜条件下，植物自身原因造成的休眠。 强迫休眠：由于不利于生长的环境条件引起的植物休眠。,一、种子休眠 （一）种子休眠的原因 1.胚未成熟 （1）胚未完成发育 （2）胚形态发育完全，生理未成熟。 后熟作用：在休眠期内发生生理、生化的过程。
8、2.种皮（果皮）限制 种皮不能透水或透水性弱硬实种子 种皮不透气 胚不能突破种皮 3.抑制物质的存在,（二）种子休眠的调控 1.种子休眠的解除 （1）机械破损 （2）清水漂洗 （3）层积处理 （4）温水处理 （5）化学处理 （6）生长调节剂处理 （7）光照处理 （8）物理方法,二、芽休眠 芽休眠的原因 1.日照长度 2.休眠促进物,第五节 衰老与脱落,一、植物的衰老 植物的衰老：是指一个器官或整个植株生理功能逐渐恶化，最终自然死亡的过程。 类型： 整体死亡、地上部分衰老、落叶衰老、顺序衰老。,（1）配子体形成包括胚囊形成； （2）胚的发育；（3）种子和果实组织的退化； （4-6）组织器官的发育
9、； （7）组织器官的衰老； （8-9）植物体对环境信号和病原体（菌）的反应。,（一）衰老时的生理生化变化 1.光合色素丧失 2.核酸的变化 RNA总量下降，与RNA合成能力降低有关。 3.蛋白质的变化 蛋白质水解是衰老的第一步，可溶性蛋白和膜结合蛋白同时降解。 下降的原因： （1）蛋白质合成能力减弱 （2）蛋白质分解加快,离体叶片衰老过程中叶绿素、蛋白质和氨态氮的变化,叶肉细胞叶绿素分解代谢亚细胞分区中-去镁叶绿酸酯分解途径,4.呼吸速率下降 叶片衰老时，呼吸速率迅速下降，后来又急剧上升，再迅速下降，有呼吸骤变，与乙烯出现高峰有关。 衰老时呼吸底物是氨基酸，氧化磷酸化逐步降解解偶联，ATP产生
10、量少，能量供应不足。 5.植物激素 ABA ETH含量增加 6.细胞结构的变化 叶绿体解体，核糖体核粗糙内质网量减少；线粒体变形。,（二）有关衰老的学说 1.自由基损伤学说,自由基,氧化生物分子 破坏膜结构,衰老,活性氧清除系统,酶：超氧化歧化酶（SOD）、POD、CAT,抗氧化剂：GSH、类胡萝卜素、Vc,增加植物体细胞内活性氧种类浓度的环境因素,2.蛋白质水解学说 未衰老细胞：蛋白质水解酶和蛋白质分开。 3.激素平衡学说 植物体内或器官内各种激素的相对水平不平衡引起。,二、植物器官的脱落 脱落：指植物细胞、组织或器官脱离母体的过程。 正常脱落：衰落或成熟引起的脱落 生理脱落：生理活动引起的
11、脱落 胁迫脱落：逆境引起的脱落,（一）脱落的细胞学及生物化学 1.脱落的细胞学 离区：细胞体积小，排列紧密。细胞壁薄，原生质浓厚有较多的淀粉粒 离层：内质网、高尔基体和小泡增多，小泡聚集在质膜，释放酶到细胞壁和中胶层，致使离层细胞分离。,双子叶植物叶柄基部离区结构示意图,2.脱落的的生物化学 激素含量变化 合成RNA 翻译成蛋白质 呼吸加强 纤维素酶、果胶酶、过氧化物酶 （二）影响脱落的内外因素 1.植物激素与脱落 （1）生长素 “生长素梯度”学说,IAA促进与延迟洋紫苏外植体脱落和乙烯生成的关系,（2）乙烯 引起脱落的机理： 1）诱导离层果胶酶和纤维素酶的合成，增加膜透性。 2）促进生长素钝化和抑制生长素向离层运输，使离层生长素含量减少。 （3）脱落酸 ABA促进分解细胞壁的酶的分泌，抑制叶柄内生长素的传导，促进器官脱落。,2.影响脱落的外界因素 （1）光 （2）温度 （3）水分 （4）氧气 （5）矿质营养,
