生物奥赛3专题三 植物学

专题三植物学•一、植物形态解剖•二、植物分类•三、植物生理（薄壁组织）（厚壁组织）（表皮、周皮）按来源的性质分（1）原分生组织直接由胚细胞保留下来，一般具有持久而强烈的分裂能力，位于根端和茎端较前的部分。（2）初生分生组织由原分生组织刚衍生的细胞组成，细胞在形态上已出现了最初的分化，但仍具有较强的分裂能力。（3）次生分生组织由成熟组织的细胞，经历生理和形态上的变化，脱离原来的成熟状态转变而成原分生组织和初生分生组织合称为顶端分生组织：与根和茎不断生长有关。侧生分生组织属于次生分生组织：与根，茎的加粗生长有关。（侧生分生组织主要存在于裸子植物和木本的双子叶植物）（居间分生组织属于初生分生组织，主要存在于禾本科字物茎的基部和葱，韭，松叶的基部）导管筛管分泌组织：概念：能合成一些特殊的有机物或无机物,并把它们排出体外.细胞外或积累于细胞内的结构。外部的分泌结构：常见的类型有腺表皮、腺毛、蜜腺和排水器（由水孔和通气组织组成）内部的分泌结构：包括分泌细胞、分泌腔或分泌道以及乳汁管.裸子植物针叶的结构的变态一、叶的形态㈠、植物叶的组成叶由叶柄、叶片和托叶三部分组成，叶片扁平、绿色，是叶行使其功能的主要部分。具有叶片、叶柄和托叶三部分的叶称为完全叶，缺少其中任一部分或两部分的称为不完全叶。（二）、植物叶的形状：1、叶形（二）、植物叶的形状：2、叶脉（三）、单叶和复叶单叶：一个叶柄上只生一张叶片。复叶：一个叶柄上生许多小叶。羽状复叶、掌状复叶、三出复叶单身复叶：一个叶轴上只具有一个叶片。单叶和复叶的区别1、叶轴的顶端没有顶芽，小枝常具顶芽；2、小叶的叶腋没有腋芽，小枝的叶腋有腋芽；3、复叶脱落时，先小叶脱离，最后叶轴脱落，小枝上只有叶脱落；4、叶轴上的小叶与叶轴成一平面，小枝上的叶与小枝成一定角度。（叶肉）（叶脉）（上表皮）（下表皮）海绵组织栅栏组织（禾本科）：与叶的伸展卷缩有关无分化角质层气孔下陷表皮细胞多层序二、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）•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）与造孢细胞的形成•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）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：•外壁•a壁内壁•成熟花粉粒b营养细胞（一个）•c生殖细胞（或为二精子）•外壁较厚，硬而缺乏弹性，表面光滑或具各种雕纹，突起棘刺，囊状翅等。有萌发孔和萌发沟。具有一定的色彩（黄、橙黄）•主要成分为孢粉素，还有类胡萝卜素，类黄酮素，类脂及蛋白质。•内壁，柔薄，富弹性，由纤维素，半纤维素，果胶质，蛋白质等组成•花粉粒的形成：4个小孢子（4分体）分离，成单核花粉粒，有丝分裂成2个细胞，大的是营养细胞,小的是生殖细胞（2核花粉粒）有的植物的生殖细胞再进行一次有丝分裂产生2个精子，与营养细胞一起构成3核花粉粒.•花粉粒的形态结构：外壁：光滑；有刺；有沟（萌发沟）内壁营养细胞生殖细胞•花粉粒的化学成分：蛋白，糖类，脂，灰份，水分•花粉败育和雄性不育：败育原因：花粉母细胞不能进行减数分裂花粉粒保持在单核或双核绒毡层作用消失•花粉植物通过利用花药或花粉粒进行离体培养，使之长出愈伤组织(callus)或胚状体(embryoid)，然后由其分化成植株。这些植株就称为花粉植物(Pollenplant)。其主要特点有：★单倍体，故又称单倍体植物；★不能正常开花结实，需经人工或自然加倍，才能正常结实；★通过加倍，可以很快得到纯合二倍体植物(purediploidplant).三、花粉败育和雄性不育•1、花粉败育：•（1）概念：花粉没有经过正常发育，不能起生殖作用。•（2）原因•①花粉母细胞减数分裂不正常•②营养不良•③绒毡层作用无常•④不产生精子•上述现象的发生，常与环境条件相关，如温度过低，干旱等。•2、雄性不育•（1）概念：产生的花药或花粉不能正常地发育，成为畸形或完全退化，雄蕊发育不正常无生育能力•（2）原因•①花药退化•②不生花粉•③花粉败育•生产中应用：杂交育种，可免去人工去雄常用药物杀雄。第四节胚珠的发育和胚囊的形成•一、胚珠的结构及其类型•1、结构•雄蕊花药的花粉囊产生小孢子•雌蕊子房内的胚珠产生大孢子•（1）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。•（2）珠被：二层或一层（前者：小麦，棉花。后者：胡桃，向日葵）。•（3）珠孔：由珠被围成，是珠心与外界相通的孔。•（4）珠柄：连接胚珠与心皮的构造。•（5）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。•（6）胚囊：由珠心中产生的胚囊母细胞减分而来。2、类型：•由于珠柄和其它各部分生长速度不匀而形成不同类型。•（1）直生胚珠（大黄，酸模，荞麦）•（2）倒生胚珠（大多数被子植物）•（3）横生胚珠（锦葵）•（4）弯生胚珠（芸苔，豌豆，蚕豆，禾本科）•（5）拳卷胚珠（仙掌属，漆树）。3、胚珠的形成•胚珠是在心皮内侧沿复缝处的胎座上发展起来的，最初产生的一团突起是胚珠的珠心，由珠心基部外围的细胞加速分裂形成珠被，在顶端留下一个小孔，即为珠孔。•一层珠被（胡桃，向日葵，银莲花）•二层珠被（较多，如小麦，水稻，油菜，棉，百合）二、胚囊的发育和结构（一）大孢子（单核胚囊）的发生(二)、成熟胚囊（雌配子体）形成和结构（一）大孢子（单核胚囊）的发生•在珠孔端珠心表皮下开始发生一个大的细胞，核大，质浓-------称为孢原细胞。•1、大孢子母细胞的形成•①孢原细胞→（直接发育）胚囊母细胞•②孢原细胞→周缘细胞•（平周分裂）↘造孢细胞→（长大）胚囊母细胞•2、大孢子的形成（单孢型或称蓼型胚囊）•胚囊母细胞→（减数分裂）4个大孢子→（三个退化）（远珠孔端一个发育）大孢子（排成纵行）•（单核胚囊）(二)、成熟胚囊（雌配子体）形成和结构•1）形成：•大孢子（单核胚囊）→（三次有丝分裂）八核胚囊•2）结构和功能•反足细胞3个•结构：7细胞8核或7核极核2个（中央细胞）•助细胞2个•卵1个功能卵：受精后发育为胚助细胞：•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•中央细胞：发育为胚乳，贮藏营养•反足细胞：转运物质进入胚囊•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。第五节开花，传粉与受精一、开花•1、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。•2、开花的习性•（1）开花年龄：几个月至几十年。•（2）开花的季节和一天中开花时间•（3）花期的长短：每株几天至终年•每朵几分钟至80天二、传粉•概念：成熟的花粉粒借外力传送到雌蕊柱头上的过程称为传粉。•1、自花传粉：花粉从花粉囊中散出后，落到同一花的柱头上的现象称自花传粉（如大麦，小麦，豌豆，香茄等）•实际应用中其概念常被扩大•农作物中同株异花的传粉•果树栽培中同品种异株间闭花传粉和闭花受精（豌豆，苕子，落花生）是典型的自花传粉（实际上不存在传粉）•意义：保证了在不利条件下的传粉受精。•2、异花传粉：•一朵花的花粉传送到同一植株或不同植株，另一朵花的柱头上的传粉方式。•异花传粉比较普遍地存在，与自花传粉相比，是一种进化的方式。•意义：使后代有较强的生活力和适应性。•传粉：成熟的花粉粒借外力传到雌蕊柱头上的过程。也称授粉(pollination)。自花传粉(self-pollination)：成熟的花粉粒传到同一朵花的雌蕊柱头上的过程。异花传粉(cross-pollination)：一朵花的花粉粒传到另一朵花的柱头上的过程。•植物的异花传粉适应：单性花(unisexualflower)雌雄蕊异熟(dichogamy)：一株植物或一朵花上的雌、雄蕊成熟时间不一致。雌雄蕊异长(heterogony)雌雄蕊异位(herkogamy)：同种个体只产生一种两性花，但花中雌雄蕊的空间排列不同，可避免自花传粉。自花不孕(self-sterility)：花粉落到同一朵花或同一植株上不能结实的一种现象。•传粉的方式•昆虫传粉•风传粉•鸟传粉•水传粉•动物传粉•人工辅助传粉鸟传粉3、风媒花和虫媒花•（1）风媒花•风媒：靠风力传送花粉的方式称风媒。•风媒花：借风媒传粉的花。•风媒花的特点：•①花序柔荑，产生大量花粉。•②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。•（2）虫媒花•虫媒：靠昆虫为媒介的传粉方式。•虫媒花：借虫媒传粉的花。•特点：•①色，香，味。•②特殊的适应结构•例：马兜铃的花，花筒长，雌先熟，倒毛。鼠尾草属（丹参）的花。•（3）其它传粉方式：水媒，鸟媒等三、受精•概念：花内卵细胞和精细胞互相融合的过程。•1、花粉粒的萌发：•经过柱头的识别作用，被接受的花粉粒吸收水分，内壁在萌发孔处向外突出，并继续生长，形成花粉管。2、花粉管的生长（1）管内的变化：花粉细胞的物质全部进入花粉管，生殖细胞（二核花粉粒）分裂为二精子。（2）穿过花柱•①在中空的花柱中，花粉管沿花柱道表面的分泌物中生长。•②在实心的花柱中溶解引导组织（或薄壁细胞）的中层，在细胞之间通过。（3）穿过子房并沿子房内壁和胎座，进入胚珠•三种方式•①珠孔受精（一般如此）•②合点受精（少见如榆，胡桃）•③中部受精（极少如南瓜等）3、被子植物双受精过程及生物学意义•概念：•双受精：花粉管中的两个精子释放到胚囊中后，2个精子中的一个与卵融合，形成受精