第四章 种子植物的繁殖器官

第4章种子植物的繁殖器官繁殖的概念繁殖（propagation）——植物在生长发育到一定阶段的时候，通过一定的方式，由它本身产生新的个体来延续后代的过程。繁殖的意义•增加个体数量，扩大分布范围。•繁殖过程中的遗传变异和选择产生了植物的多样性。•人工繁殖可获得优良品种。繁殖的概念和意义繁殖的类型植物的繁殖方式包括营养繁殖、无性生殖和有性生殖3种方式。营养繁殖：植物营养体的一部分（器官、组织或细胞）从母体分离开去，进而直接形成一个独立生活的新个体，没有生殖细胞产生，亦称克隆生长。自然营养繁殖：细胞分裂；营养体断裂；变态根和茎人工营养繁殖：扦插；压条；嫁接；组织和细胞培养无性生殖（asexualreproduction)：又称孢子生殖（sporereproduction）是指一些具有生殖功能的细胞不经过两性的结合，直接发育成新个体的过程。无性生殖中具有生殖功能的细胞称为孢子。光叶蕨叶背—示孢子体有性生殖(sexualreproduction)：由两个被称为配子的有性生殖细胞，经过彼此融合的过程，形成合子，再由合子发育为新个体的繁殖方式。配子为单倍体，两个配子结合形成二倍体的合子，由合子再发育形成新的个体。同配生殖(isogamy)；异配生殖(heterogamy)；卵式生殖(oogamy)种子植物的有性生殖一、花的结构二、雄蕊的发育三、雌蕊的发育四、开花、传粉与受精五、种子和果实六、被子植物的生活史第1节花的结构1.花的组成与基本结构2.花各部分结构的多样性及其演化3.花序一、花部形态二、花部解剖结构及发育1.花药解剖结构及雄蕊、小孢子的发育2.雌蕊的解剖结构及胚珠和胚囊3.胚和胚乳的发育花柄（花梗）花托——花柄的顶端呈膨大状花萼（由萼片组成）花冠（由花瓣组成）雄蕊雌蕊:柱头、花柱、子房（子房壁、胚珠、胎座）离萼合萼离瓣合瓣花被花丝花药花粉囊花粉粒一、花的组成1．花柄或花梗(pedicel)花器官与植株或枝条连接的柄状结构。2.花托(receptacle)花托类型（玉兰）圆柱状花托3．花被(perianth)：花萼和花冠的总称。由于形态和作用的不同，可以分成内外两部分：花萼、花冠。双被花：有花萼和花冠。单被花：仅有一轮花被。同被花：花被两轮，但无形态、色泽等方面的区分，每一瓣片称为被片。如百合、紫玉兰等。无被花：无花萼和花冠的花，又称裸花。花萼(calyx)类型油菜花的离萼合萼的萼筒和萼裂片副萼：正常花萼外面还有一轮苞片称副萼。萼片脱落：早落萼、落萼、萼宿存、距。花冠的类型（按花瓣离合）合瓣花花冠的形态多样花瓣的排列方式镊合状：花瓣的边缘彼此靠近，但互不遮盖，排列成一圈；旋转状：花瓣的一边覆盖着相邻花瓣的一边，而其另一边则为另一相邻花瓣的一边所覆盖；覆瓦状：和旋转状排列基本上相似，但有一片花瓣完全在外，另有一片花瓣完全在内，或有两片花瓣完全在外．另有两片花瓣完全在内。花药花丝4．雄蕊群(anthroecium)花药着生方式：雄蕊的类型5．雌蕊群(gynoecium)雌蕊是由心皮组成的。心皮是适应于生殖的变态叶，是构成雌蕊的基本单位。子房室胚珠胎座子房壁柱头花柱雌蕊的形态结构柱头为接受花粉的地方外：表皮内：基本组织角质层表膜：蛋白质薄膜（1）雌蕊柱头的形态与结构柱头Stigma湿性柱头：表面湿润，能分泌物质，粘住花粉，为花粉萌发提供营养。如：烟草、百合、苹果、豆科等植物。干性柱头：干燥，表面存在亲水性的蛋白质薄膜。如：十字花科、石竹科植物；禾本科中的水稻、小麦等。（2）花柱的结构B：类型空心花柱：花柱道，如油茶，百合。实心花柱：引导组织，如核桃，烟草。A：结构外：表皮内：基本组织（3）子房子房子房壁胚珠（4）子房的位置和胎座的类型子房的位置上位子房（下位花）：如草莓、蔷薇等上位子房（周位花）：如梅半下位子房（周位花）：如石楠下位子房（上位花）：如黄瓜、梨、苹果等（5）胎座的类型胚珠着生在心皮的腹缝线上，形成的肉质突起叫胎座。可分为：边缘胎座、侧膜胎座、中轴胎座、特立中央胎座、顶生胎座、基生胎座等。单雌蕊（只有1个心皮）（6）雌蕊类型离生心皮雌蕊（2个以上心皮离生）复雌蕊（2个以上心皮合生）禾本科植物的花小麦：复穗状花序颖片内颖外颖外稃内稃小穗第一朵小花浆片：2雄蕊：3雌蕊：第二朵花根据一朵花中雌雄蕊的有无，将花分为：两性花、单性花和无性花三种类型南瓜、玉米的雌雄同株花的类型总结2）异被花（同被花）、单被花、无被花1）不完全花、完全花3）两性花、单性花、无性花4）合瓣花、离瓣花二、花程式和花图式1.花程式:用符号和数字列成公式来表示花的形态结构。K(kalyx)—花萼C(corolla)—花冠P(perianth)—花被A(androecium)—雄蕊群G(gynoecium)—雌蕊（群）﹡—整齐花↑—不整齐花，两侧对称♂—单性雄花♀—单性雌花数字：各轮的实际数目0：缺少∞：数目极多（）：联合＋：花部排列为多轮G：子房上位G：子房下位蚕豆花：↑K（5）C5A（9）+1G1∶1∶∞蚕豆花是不整齐花，两侧对称；花萼5片，萼片合生；花冠由5片花瓣组成，旗瓣、翼瓣离生，龙骨瓣2片合生；雄蕊群有雄蕊10枚，其中9枚合生，内轮的一枚分离；子房一心皮一室，上位。百合花为整齐花，花被6数，2轮，各轮3片；雄蕊群6枚。2轮排列，各为3枚；雌蕊群3心皮组成，合生，子房3室，上位。百合：*P3+3A3+3G（3：3）桃花：*K5C5A∞G（1：1）苹果：*K（5）C5A∞G（5：5）豌豆：↑K（5）C5A（9）+1G（1：1）柳：♂↑K0C0A2♀*K0C0G（2：1）2.花图式把花的各部分用其横切面的简图表示其数目、离合、排列等。三、花序是花在花序轴(总花柄)上有规律的排列方式。1.花序的概念2.花序的类型（1）有限花序（2）无限花序开花期间,因花轴顶端的芽先发育成顶花,限制了花轴继续伸长的花序。各花开放的顺序是花轴顶端的花先开,依次向下推进。指在开花期内，可随花序轴的生长，不断向心地产生花芽，或重复地产生侧枝，每一侧枝顶上分化出花。有限花序类型及图解单歧聚伞花序、二歧聚伞花序、多歧聚伞花序、轮伞花序无限花序类型及图解伞房花序伞形花序穗状花序桤木的柔荑花序翠菊的头状花序无花果的隐头花序肉穗花序复伞形花序第2节雄蕊的发育和花粉粒的形成雄蕊的形态1.花药的发育初生壁细胞花粉母细胞花粉母细胞四分体花粉母细胞经减数分裂，生成染色体数目减半的集合在一起的4个花粉细胞（小孢子）——四分体绒毡层的细胞特征及作用细胞特征：1.体积大；2多核；3.含有较多的RNA、蛋白质、油脂和类胡萝卜素，具分泌细胞的特征。功能：1.为花粉发育提供营养（两种情况）；2.合成和分泌胼胝质酶。四分体时期百合花粉囊壁结构药室内壁2.花粉粒的形成过程及花粉粒的发育小孢子母细胞经减数分裂后胞质分裂的类型花粉粒的发育：营养细胞生殖细胞成熟花粉粒（雄配子体）单核花粉（小孢子）花粉壁Mitosis精子Mitosis外壁内壁•生殖细胞：2细胞型的花粉仅1个生殖细胞，将来萌发后在花粉管中分裂为2精子；3细胞型的花粉在花粉成熟前即分裂产生1对精子。•绒毡层、中层解体，药室内壁转化为纤维层，在不加厚的细胞处开裂，释放出花粉落到柱头上，进而萌发。•精子1+卵种子•精子2+极核胚乳花粉粒生殖细胞营养细胞纤维层成熟期的花粉囊二细胞花粉、三细胞花粉营养细胞核营养细胞核生殖细胞核生殖细胞核成熟花粉粒的形态萌发孔：单沟（孔）花粉三沟（孔）花粉多沟（孔）花粉纹饰：由花粉外壁突起形成，类型多样。营养：糖类、脂肪、蛋白质、维生素等。刺五加芝麻鸢尾科植物花药药隔及维管束雄蕊原基原表皮孢原细胞平周分裂初生壁细胞平周分裂药室内壁中层绒毡层纤维层(花药开裂)(最后消失)(提供养料,最后消失)花粉囊壁造孢细胞有丝分裂花粉母细胞减数分裂四分体小孢子营养细胞生殖细胞有丝分裂精子细胞精子细胞表皮花粉(雄配子体)花药发生及花粉的发育形成过程3.花粉败育和雄性不育（1）花粉败育的概念败育的因素（2）雄性不育的概念类型（花药中无花粉、花粉败育和不裂药）第3节雌蕊的发育胚珠的结构和组成合点珠心胚囊内珠被外珠被珠孔珠柄胚珠的类型胚囊的发育过程孢原细胞大孢子母细胞成熟胚囊胚囊的发育过程---单孢型单核胚囊（大孢子）二核胚囊四核胚囊八核胚囊成熟胚囊的结构与功能反足细胞:数目不定,通常3个,向胚囊转运物质，受精前后退化中央细胞:体积大，具大液泡，两个极核可形成次生核与一精子结合,发育成胚乳助细胞:极性与卵相反，珠孔端具丝状器，为卵细胞提供营养,受精前后解体消失卵细胞:雌配子,极性明显，液泡在珠孔端，核在合点端，受精后发育成胚花粉和胚囊的发育图解第4节开花、传粉与受精当雌雄蕊成熟后，花被张开、雌雄蕊露出，这一现象称开花。一、开花（anthesis）开花习性：植物在演化过程中，长期适应当地气候条件所形成的开花特性。表现为：(1)开花年龄(2)开花季节(3)先叶开花(4)花期开花先花后叶、花叶同期与先叶后花植物的花期昙花紫薇二、传粉Thetransferofpollenfrommicrosporangiatothestigmainangiospermsortodirectlytotheovuleingymnosperms.由花粉囊散出的成熟花粉，借助于一定的媒介力量被传送到同花或另一花的雌蕊柱头上，这一过程称为传粉。传粉与受精(一)传粉的方式自花传粉:花粉从花粉囊散出后，落到同一花的柱头上的传粉现象。（豌豆的闭花受精是典型的自花传粉）适应自花传粉的花特点：两性花,雌雄蕊同时成熟;柱头对接受自身的花粉无生理上的障碍闭花受精柔毛淫羊藿异花传粉同株或异株的花粉传送到同株或异株的另一朵花的柱头上。根据传粉媒介不同，主要有风媒传粉和虫媒传粉，以及以水和鸟为媒介传粉。生产上常进行人工辅助授粉。1、单性花，雌雄同株（瓜类）或雌雄异株（杨、柳）2、两性花，但雌雄蕊不同时成熟雄蕊先熟——向日葵、苹果、梨等雌蕊先熟——油菜、木兰、甜菜、玄参等3、雌雄蕊异位（石竹科植物）4、自花不孕（桃、葡萄、梨、苹果、烟草等）传粉媒介——风媒花•穗状或柔荑花序•花粉量大，体积轻，表面光滑，少纹饰•雌蕊柱头长,常有羽毛•先叶开花虫媒花的特征•多数有花蜜，有气味•花大，具鲜艳的颜色，醒目•花粉粒较大，表面有粘液和纹饰，易粘着•结构上常与传粉昆虫相互适应。虫媒花结构与昆虫之间的适应关系杠杆雄蕊水媒花：水生被子植物如苦草人工辅助授粉花粉在柱头上的萌发相互识别湿润型柱头:表面的分泌物能粘住花粉,并为花粉提供营养干燥型柱头:花粉通过表面的蛋白质薄膜和角质层的裂隙获得水份花粉吸水膨胀,伸出花粉管有多个萌发孔的花粉粒,最终只有一个花粉管到达胚囊三、受精作用花粉管到达胚珠进入胚囊珠孔受精:多数植物合点受精:如核桃中部受精:葫芦科植物双受精双受精：卵细胞和极核同时和两个精子分别完成融合的过程。被子植物所特有的现象花粉管从丝状器处进入助细胞花粉管顶端孔裂，精子、营养核和少量细胞质释放精子细胞从卵细胞和中央细胞无细胞壁处进入，完成双受精双受精生物学意义1、异质的精、卵细胞的融合，形成具有双重遗传性的合子(2n)，既恢复了植物原有的染色体数，保持了物种遗传的相对稳定性，同时又出现新的遗传性状，提供了变异的基础。2、精细胞和2个极核融合，形成了三倍的初生胚乳核（3n），结合了父、母本的遗传特性，生理上更为活跃，作为营养被胚吸收，子代的生活力更强，适应性也更广。双受精是植物界有性生殖的最进化形式，也是植物遗传和育种的重要理论依据。无融合生殖无融合生殖：不经精卵融合直接发育成胚的现象单倍体无融合生殖孤雌生殖：卵不经受精而发育成单倍体植株，如蒲公英、早熟禾无配生殖：助细胞和反足细胞或极核等非生殖细胞直接发育成植株，如葱、鸢尾雄核发育：精子核进入卵后，卵核消失，雄核发育为个体二倍体无融合生殖大孢子母细胞（孢原细胞、胚囊母细胞）不经减数分裂，产生二倍体孢子，形成二倍体配囊无孢子生殖：珠心细胞发育形成二倍体配囊，如柑桔被子植物的胚珠，一般只有一个胚囊，每一胚囊只有一个卵，