被子植物的生殖和生殖器官

第二节被子植物的生殖和生殖器官一、几个概念：•1、繁殖：被子植物个体生长、发育到一定阶段，由它本身个体产生以延续后代的现象称为繁殖。种子植物的繁殖有营养繁殖、无性生殖和有性生殖三种类型。•2、营养繁殖：植物体的营养器官－－根茎叶的一部分和母体分离或不分离，重新长成一株新植物的繁殖方式。如分离、扦插、压条和嫁接等。•3、无性生殖：植物体产生无性生殖细胞－－孢子，孢子再发育成新个体。种子植物在无性生殖中，产生大、小孢子，然后分别发育成雌雄配子体。配子体生活期短，而且只能营寄生生活。•4、有性生殖：由两种有性生殖细胞－－雌、雄配子（卵细胞和精子）彼此融合成合子（受精卵），再由合子发育成新个体－－孢子体的繁殖方式。•被子植物开花、传粉、受精及种子成熟的过程，包含着无性生殖和有性生殖两个过程。二、花的结构：•典型的被子植物的一朵花是由花萼、花冠、雄蕊和雌蕊组成的。•具有上述4部分的花称为完全花，如桃、梅等；缺少其中一部分的花称为不完全花，如桑、榉等。从进化角度来分析，花实际上是一种适应于生殖的变态短枝，而花萼、花冠、雄蕊和雌蕊是变态的叶。•1．花梗和花托•花梗（柄）是花与茎的连接部分，主要起支持和输导作用。花梗的顶端是着生花的花托。花托的形状因植物种类的不同而各式各样，如玉兰的花托呈圆锥形，蔷薇花托呈杯状等等。•2．花被•花被是花萼和花冠的总称。（1）花萼位于花的外侧，通常由几个萼片组成。有些植物具有两轮花萼，最外轮的为副萼，如木槿、扶桑等。花萼随花脱落的称为早落萼，如桃、梅等；花萼在果实成熟时仍存留的称为宿存萼，如石榴、柿子等。各萼片完全分离的称离萼，如玉兰、毛茛等；花萼连为一体的称合萼，如石竹等。（2）花冠位于花萼内侧，由若干花瓣组成，排列为一轮或数轮，对花蕊有保护作用。由于花瓣中含有色素（存在于液泡中）并能分泌芳香油与蜜汁，所以花冠颜色艳丽，具有芳香，能招引昆虫，起到传粉作用。花冠形态因植物种类的不同而千姿百态，按花瓣离合程度，花冠可分为离瓣花冠与合瓣花冠两类（如下图所示）。①离瓣花冠：花瓣基部彼此完全分离，这种花冠称为离瓣花冠，常见有以下几种：蔷薇型花冠：由5个（或5的倍数）分离的花瓣排列成，如桃、梨等。十字型花冠：由4个花瓣十字型排列组成，如二月兰、桂竹香等。②合瓣花冠：花瓣全部或基部合生的花冠称为合瓣花冠，常见有以下几种：辐状花冠：茄科植物花冠为辐状花冠。漏斗状花冠：花冠呈漏斗状，如牵牛等。钟状花冠：花冠短而阔，形似钟，如倒挂金钟、桔梗等。舌状花冠：花冠下部筒形，上部呈扁平舌状，如菊科花序边缘的花。唇形花冠：花冠裂片分开似唇形，如薄荷、一串红等。管状花冠：花冠筒较长，上下均匀，花冠裂片向上伸展，如菊科等A—十字形花冠；B—蝶形花冠；C—管状花冠；D一舌状花冠；E—唇形花冠；F—有距花冠；G一喇叭状花冠；H—漏斗状花冠（A、B为离瓣花；C～H为合瓣花）l一柱头；2—花柱；3—花药；4一花冠；5一花丝；6一冠毛；7—胚珠；8一子房•3．雄蕊（是一种特化的叶）•雄蕊位于花冠之内，是花的重要组成部分之一，由花丝和花药两部分组成。花丝细长，一端生于花托之上，另一端连着花药，具有输导和支持花药的作用。花药膨大呈囊状，位于花丝顶端，常分为两个药室，每个药室具一个或两个花粉囊，花粉成熟时，花粉囊开裂，散出大量花粉粒。•一朵花中所有雄蕊组成雄蕊群，推蕊的数目因植物种类而异。如兰科植物只有一个雄蕊，木犀科2个雄蕊，蝶形花科10个雄蕊，而桃花有很多雄蕊但没有定数。根据推蕊数目以及花丝与花药的离合，雄蕊分为离生雄蕊和合生雄蕊（如下图所示）•（1）离生雄蕊•花中雄蕊各自分离，有以下几种类型：•二强雄蕊：花中雄蕊4枚，二长二短，如凌霄、泡桐等。•四强雄蕊：雄蕊6枚，四长二短，如十字花科植物等。•（2）合生雄蕊•花中雄蕊全部或部分合生，有以下几种类型：•单体雄蕊：花丝下部连合成筒状，花丝上部和花药仍分离，如木芙蓉、木槿等。•二体雄蕊：花丝连合成两组，如有些豆科植物雄蕊10个，其中9个花丝连合，另一个分离，如蚕豆等。•多体雄蕊：花丝基部合生成几束，如金丝桃、银树等。•聚药雄蕊：花丝分离而花药合生，如向日葵、凤仙花等。二强雄蕊单体雄蕊多体雄蕊四强雄蕊二体雄蕊聚药雄蕊（花药相连包围花柱下部花丝分离）•4．雌蕊（特化的叶）•雌蕊位于花的中央，是花的另一个重要组成部分，由柱头、花柱和子房3部分组成的。不同种类的植物其雌蕊的类型、子房的位置、胎座的类型常有不同。•（1）雌蕊的类型•雌蕊是由变态叶卷合而成的，这种变态叶称为心皮。心皮的边缘连接处叫腹缝线，它的背部（相当于叶的中脉处）称背缝线。根据雌蕊心皮的数目和离合，雌蕊可分为以下类型（如下面两图所示）。•单雌蕊：一朵花中只有一个雌蕊，此雌蕊只由一个心皮构成称单雌蕊，如桃、李等。•合生雌蕊：一朵花中只有一个雌蕊，此雌蕊由2个以上的心皮卷合而成，称为合生雌蕊，又称复雌蕊，如柑橘等。•离生雌蕊：一朵花中有数个彼此分离的雌蕊称为离生雌蕊，如木兰、毛茛等。A．离生雌蕊，各心皮完全分离，着生在同一花托之上；B—D．合生雌蕊（B．子房连合，柱头和花柱分离；C．子房和花柱连合，柱头分离；D．子房、花柱和柱头全部连合A、B、C．表示由一片张开的心皮逐步内卷，边缘进行愈合的程序1．心皮；2．心皮上着生的胚珠；3．心皮的侧脉；4．心皮的背脉；5背缝线；6．腹缝线•（2）子房的位置•根据子房在花托上着生位置及花托的连合程度，子房分为以下几种类型：•子房上位：子房仅以底部与花托相连，叫子房上位。子房上位分为两种情况：如果子房仅以底部与花托相连，而花被、雄蕊着生底部子房叫子房上位下位花，如玉兰、紫藤等。如果子房仅以底部和杯状花托的底部相连，花被与雄蕊着生于杯状花托的边缘叫子房上位周位花，如桃、李等。•子房半下位：又叫子房中位。子房的下半部陷于花托中，并与花托愈合，子房上半部仍露在外，花的其余部分着生在花托边缘，故也叫周位花，如接骨木、忍冬等。A．子房上位（下位花）；B、C．子房中位或半下位（周位花）；D、E．子房下位（上位花）•（3）胎座的类型•胚珠通常沿心皮的腹缝线着生于子房上，着生的部位叫胎座。胎座的类型如下图所示。•边缘胎座：单雌蕊，子房一室，胚珠着生于腹缝线上，如豆类。•侧膜胎座：合生雌蕊，子房一室或假数室，胚珠着生于心皮的腹缝线上，如冬瓜等。•中轴胎座：合生雌蕊，子房数室，各心皮边缘聚于中央形成中轴，胚珠着生于中轴上，如柑橘等。•特立中央胎座：合生雌蕊，子房一室或不完全的数室，子房室的基部向上有一个短的中轴，但不到达子房顶，胚珠着生于此轴上，如石竹等。•基生胎座和顶生胎座：胚珠着生于子房的基部或顶部，前者有菊科植物，后者如胡萝卜等。A．单雌蕊，单子房，边缘胎座；B．离生雌蕊，单子房，边缘胎座；C．合生雌蕊，单室复子房，侧膜胎座；D、E．合生雌蕊，多室复子房，中轴胎座；F．合生雌蕊，子房一室，特立中央胎座三、花粉粒的产生•（1）从孢原细胞到小孢子四、胚囊的形成（1）从孢原细胞到大孢子：近珠孔的珠心顶端为孢原细胞(核大,质浓)，直接发育成或分裂，上面的细胞参与到珠心组织的形成中，下面的细胞发育成大孢子母细胞，经减数分裂，形成四个细胞，近珠孔三个退化，一个发育成大孢子(每一胚珠仅有一个大孢子)。（2）从大孢子到胚囊：大孢子进行三次分裂，一个大孢子形成8核，组成7个细胞。成熟胚囊的组成：珠孔端有一个卵细胞和两个助细胞。助细胞能分泌向化性物质，引导花粉管生长。中央是有两个极核的中央细胞，它受精后发育胚乳。另一端是三个反足细胞。它们可能有运输营养物质入胚囊的作用。五、开花与传粉•传粉是指花粉传递到柱头上的过程。（1）自花传粉和异花传粉：豌豆是闭花受精。单性花进行异花传粉，有利于基因交换。农业上把作物同株异花间传粉和同一品种内不同植株间的传粉也叫自花传粉。一般认为异花传粉有益，自花传粉有害；异花传粉是进化的，自花传粉是原始的。（2）风媒和虫媒：•风媒花：结构简单,节省资源。产生大量花粉，柱头大，而且结构特殊,花粉小而轻，常有翅。•虫媒花：有吸引昆虫的结构和物质，如艳丽花被，有蜜腺分泌蜜（可作昆虫的食物），发出香味或特殊之味能吸收昆虫的物质。•开花后,花粉和胚囊成熟,花药破裂,花粉粒有由风力、昆虫等传递到柱头上六、花粉的发育和受精•花粉传到柱头上后,就能被柱头细胞分泌的一层亲水蛋白粘住。同种花粉萌发,异种花粉则不能。存在花粉和柱头的识别作用,保证了植物种的稳定性。•识别机制是亲和力：花粉壁上有绒毡层分泌的糖蛋白质分子，柱头表面有一薄层蛋白质,其上有特异的受体部位(蛋白质分子)，能与同种植物花粉的识别分子相结合。结合后，柱头分泌某些激活物质，促进花粉萌发。花粉萌发时，从萌发孔处长出花粉管，花粉管穿过柱头、花柱、珠孔，经助细胞进入胚囊,在此期间两个精子或生殖细胞移入花粉管（生殖细胞在花粉管进入胚囊前分裂成两个精子），营养细胞消失。接着释放精子，进行双受精。（即一个精子与卵细胞结合成受精卵，另一个精子与两个极核结合成受精极核）受精卵发育为胚。受精的中央细胞发育为胚乳(三倍体)，为胚的发育提供养料。七、胚的发育受精后,子房和胚珠继续发育成果实和种子,其他部分则枯萎。3n的胚乳核立即进行连续分裂发育成胚乳，胚乳含大量营养物质,供胚发育之用。受精卵一般经过一段时间休眠后，受精卵就分裂、生长,最终分化成胚。双子叶植物的胚由子叶、胚芽、胚轴、胚根等部分。单子叶植物的胚一般较小，仅具一子叶，另一退化，胚乳丰富。其中禾本科植物的子叶特化为盾片。蚕豆、大豆等我们食用的是子叶，而谷物则为胚乳。八、果实的类型•果实的类型可以从不同方面来划分：•按果实的来源分为真果和假果：•①果实的果应由子房发育而成的，称真果，多数植物的果实是这一情况。•②除子房外，还有其他部分参加果皮组成的，如花被、花托以至花序轴，这类果实称为假果，如苹果、瓜类、凤梨（菠萝）等。•另外，一朵花中如果只有一枚雌蕊，以后只形成一个果实的，称单果。如果一朵花中有许多离生雌蕊，以后每一雌蕊形成一个小果，相聚在同一花托之上，称为聚合果，如莲、草莓、玉兰等。如果果实是由整个花序发育而来，花序也参与果实的组成部分，这就称为聚花果（复果），如桑、凤梨（菠萝）、无花果等。•按果皮的性质分有肉果和干果：•肉果的果皮肉质化，肥厚多汁，十、种子的休眠和萌发•种子有一定的寿命,一般2年。少数植物则特别长,如睡莲,在二次大战中,一次大英博物馆被炸,消防队用水救火后,发现数百年前的种子萌发了。•种子成熟,有的可立即萌发,如水稻,如阴雨连绵,在稻穗上就会萌发,造成损失。但多数种子要经过一段时间休眠后,才能萌发。休眠原因是需低温或种子中有抑制萌发的物质要降解以及种皮不透气、不吸水或过于坚硬或结构和生理上未成熟等。•在沙漠中，被子植物的种子只在大的降水后才萌发，这是对此环境的适应。如条件合适：有适宜的温度、湿度、足够的氧气和度过休眠期等,种子开始萌发。吸水膨胀,呼吸作用加强,胚细胞开始活跃分裂。胚根一般先突破种皮，发育成根系，胚芽发育成茎和叶。至此一株独立生活的幼苗形成。十一、被子植物的生活史•1、个体发育：从受精卵开始到植株衰老死亡的全过程，称为个体发育。可分为胚胎时期，幼苗时期，营养生长时期，生殖生长时期，衰老时期。•2、生活史：在被子植物的个体发育中，经历了从种子萌发到种子形成的过程，称为植物的生活史。•3、世代交替：即孢子体世代与配子体世代的交替出现，实现世代交替的关键是减数分裂和受精作用。•4、孢子体世代：从受精卵开始，经种子阶段发育成植株即孢子体，孢子体在生殖生长过程中发育出雌、雄蕊，最后雌、雄蕊中的大小孢子母细胞进行减数分裂形成大孢子和小孢子。孢子体世代的植物体是二倍体，所以孢子体世代属二倍体植物阶段。孢子体通过减数分裂形成大、小孢子，属无性生殖，所以孢子体世代又称无性世代。•5、配子体世代：从孢子开始，继续发育出配子体，雌、雄配子体有丝分裂产生雄配子和雌配子，雌雄配子经受精作用形成合子，开始新一代孢子体阶段。配子体世代的植物体为单倍体，所以配子体世代属单倍体植物阶段。配子体产生的有性生殖细胞－－雌雄配子结合成