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第一节植物的繁殖一、繁殖的概念1、繁殖：是生物孳生后代的现象。是生物有机体的重要生命现象之一。繁殖的意义：增加个体延续种族，发展种族。2、繁殖的方式（1）营养繁殖：植物营养体的一部分，脱离母体后发育成新个体。（2）生殖：由母体产生生生殖细胞，发育为新的植物体（前者为本代，后者为下一代）A、无性生殖（孢子生殖）生殖细胞（孢子）不需要两性结合，直接发育为新的植物体。B、有性生殖：生殖细胞（两性配子或精和卵），彼此融合形成合子（或称受精卵），再由合子（或受精卵）发育为新的植物体。二、被子植物的营养繁殖和有性生殖1、营养繁殖（1）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。如：借助块根（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）（2）人工营养繁殖：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、嫁接等。2、有性生殖被子植物的有性生殖是通过繁殖器官花来完成的，在花中进行着无性和有性的生殖。第二节花一、花的概念和花的组成（一）花的概念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。裸子植物花的结构较简单，无花被，无子房，因此不形成果实。二、被子植物花的组成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（一）花柄和花托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）2、花托：花柄顶端膨大的部分形状各异：圆柱状（玉兰）、圆锥状（覆碗状）（草莓）、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）：花托再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。（二）花被着生于花托下部或外围，为花萼和花冠的总称。作用：保护、传粉。双被花：有花萼和花冠（花生、油菜、桃）单被花：无花萼和花冠的区别，一般指仅有花萼（如桑、板栗、菠菜、荞麦）2无被花（裸花）（如杨、柳）1、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0，宿存萼（萼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。2、花冠由花瓣组成，排成一轮或数轮。（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（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（牵牛花），轮状（辐状）（茄），舌状（向日葵边花）（三）雄蕊群指一朵花中所有的雄蕊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。2、组成：花药和花丝：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。a）花粉囊的数目：4或2b)开裂方式：纵裂（油菜），横裂（木槿），孔裂（茄），瓣裂（樟）c)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d)花药的面向：内向，外向e)离合一般分离，也有合生的。如菊称聚药雄蕊（四）雌蕊群一朵花中雌蕊的总称，位于花中央或花托顶部柱头雌蕊的组成花柱子房1、有关概念心皮：构成雌蕊的单位是具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3单雌蕊：一朵花中的雌蕊由一个心皮构成复雌蕊：一朵花中的雌蕊由2个以上的心皮合生而成合生雌蕊：即上述复雌蕊合生雌蕊有不同程度的合生：①全部合生：即子房，花柱头全部合生②仅子房合生③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柱头2、雌蕊的组成花柱子房（1）柱头位于雌蕊的顶端形态：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。（2）花柱位于柱头和花柱之间实心：为引导组织，形态：一般细长，也有短而不明显的内部构造薄壁细胞排列疏松空心：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。（3）子房雌蕊基部膨大的部分，内部中空称为子房室。其功能是着生和保护胚珠单子房：单雌蕊的子房复子房：复雌蕊的子房①子房室单雌蕊及离生单雌蕊a、子房一室各心皮边缘连合复雌蕊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。②胎座4子房内壁上肉质突起的结构，称为胎座，其上着生胚珠。胎座的类型a、边缘胎座：单子房即一心皮一室子房。胚珠沿复缝线排列b、侧膜胎座：单室复子房，胚珠生于多条复缝线上c、中轴胎座：多室复子房，胚珠沿中轴排列d、特立中央胎座：单室复子房，胚珠沿中央短柱分布e、基生胎座：单室复子房，胚珠着生子房底部f、顶生胎座：单室复子房，胚珠着生于子房顶部g、片状胎座：多室复子房，胚珠着生于隔膜的各面（五）与花的组成相关的概念（200面）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、雌雄异株三、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：上→中→下子房的位置是根据子房与花托愈合程度不同而区别的（1）子房上位，花下位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5（2）子房上位花周位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，花上位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，花周位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。三、禾本科植物的花以小麦为例麦穗：为复穗状花序。由许多小穗组成（1）穗组成小穗：由2——5朵花组成，基部2——3朵为发育完全的花外颖（第一颖）小穗的结构由颖（第二颖）总苞2——5朵花外稃（苞片）内稃（小苞片或称外轮花被）花的结构浆片（二个）（花被或称内轮花被）雄蕊3雌蕊1有二个羽毛状柱头四、花程式和花图式（在下册被子植物分类中介绍）（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6百合：蚕豆：柳：苹果：（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。五、花序单生花：单独生在花茎上的花花序：多数的花在花轴上（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。（一）无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7（2）复穗状花序（小麦（3）复伞房花序（花楸）（4）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。第三节花药的发育和花粉粒的形成一、成熟花药的结构药隔（花药中部，由薄壁细胞构成，内有维管束）花药花粉粒花粉囊（4或2）囊壁表皮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。二、花药的发育（一）初期的结构及分化1、初期的结构（未分化的花药）（由花托上雄蕊原基发育而来）未分化的花药原表皮（外）8基本分生组织（内）2、分化（1）孢原细胞的出现四角各出现一列大核细胞（2）周缘细胞（壁细胞）造孢细胞的形成孢原细胞（平周分裂）外周缘细胞（初生壁细胞）内造孢细胞（3）药隔的形成中部细胞（分裂分化）药隔维管束药隔薄壁细胞（4）原表皮→表皮（二）花粉囊壁的形成，发育和功能。1、形成周缘细胞（初生壁细胞）→（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）2、发育（1）药室内壁→（自半径方向伸长）（垂周，内切向壁增厚）纤维层（2）中层：早期分解，吸收，消失（3）绒毡层→（核型）多核↗（壁溶）原生质团→胶体溶液↘（壁不溶内面物质渗出3、功能（1）纤维层具保护和开裂的作用（2）绒毡层：对花粉粒的形成和发育起重要的营养和调节作用三、花粉粒的发育和形态结构通常所讲的花粉粒实际包括两种状态。未成熟的花粉粒叫小孢子，成熟的花粉粒叫雄配子体。（一）小孢子（单核花粉粒）的形成造孢细胞→（分裂）（或不分裂）花粉母细胞（小孢子母细胞）→（减分）单核花粉粒（小孢子）9减数分裂包括二次连续的核分裂1、第一次分裂四个时期：前、中、后、末前期Ⅰ比有丝分裂时间长，分5个阶段（1）细线期：核内出现细线状染色体（2）偶线期：同源染色体两两配对同源染色体：来自父本和母本的相似染色体，即具有相同形态和相似的基因（3）粗线期：染色体缩短变粗，同源染色体中每条染色体形成两染色单体，但着丝点仍相连，此时在非姐妹染色体的染色单体之间发生交叉交换遗传物质（片段互换、基因互换）（4）双线期：染色体继续螺旋缩短，紧密配对的同源染色体开始相互分离，但在发生交换的地方，仍连在一起，呈现X、V、O、8等形状。（5）终变期：染色体更为缩短，此时易于计数，核仁、核膜消失，纺锤丝出现：中期Ⅰ：各成对染色体（同源染色体）移向细胞中央（赤道面上）纺锤体形成。后期Ⅰ：同源染色体分离，分别移向两极，每一极的染色体数目减半末期Ⅰ：染色体解螺旋，形成染色质，核膜、核仁出现，子核形成。子核为单倍体。2、第二次分裂：为染色体的分离，分裂过程为前、中、后、末各期，整个分裂的结果，产生四个子细胞，暂时不分开，称四分体。子细胞即为小孢子。（二）雄配子体（成熟花粉粒）及雄配子（精子）的形成营养细胞精子小孢子（单核花粉粒）有丝分裂生殖细胞————精子一个成熟的花粉粒即为雄配子体，有两种情况：（二核花粉粒、三核花粉粒）（三）成熟花粉粒的形态结构1、形状：一般为圆球形、椭圆形、三角形等2、大小：一般直径15----50微米，特殊200以上（南瓜）3、结构：10外壁壁内壁成熟花粉粒营养细胞（一个）生殖细胞（或为二精子）外壁较厚，硬而缺乏弹性，表面光滑或具各