第五章种子植物的繁殖和繁殖器官教案Word文件下载.docx
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植物繁殖无性繁殖
有性生殖
、营养繁殖:
植物营养体的一部分和母体分离,直接成为新个体的繁殖方式。
如很多高等植物的根、茎、叶、芽脱离母体后,具有再生能力,形成不定芽、不定根,并形成新个体,在自然状态下进行营养繁殖的,叫做自然营养繁殖。
有的植物没有自然营养繁殖的能力,需要在人工协助下进行营养繁殖的,叫做人工营养繁殖。
如生产实践中所用的扦插、压条、嫁接等(具体的自己下去看书自学)。
试管苗繁殖:
近些年来又兴起一种用组织培养的方法进行试管苗繁殖,这也属于一种营养繁殖。
即用组织培养方法,将植物的细胞、组织或器官,在无菌条件下接种在盛有培养基的试管或其它玻璃器皿内,置-28℃下进行恒温培养,并加光照,离体的组织在富有营养的培养基及激素的调控下,可形成再生植株,通常叫做试管苗,试管苗长到一定大小即可移栽于土壤中。
植物细胞、组织或器官在离体培养条件下,为什么能发育成新的植物体呢?
这主要是由于植物体中的每个生活细胞具有长成苗的全套遗传信息,在整体情况下未表达出来,当离体培养条件合宜时,这种发育潜能便可诱导出来,这一特性叫做细胞的全能性。
组织培养技术便是根据这一原理设计的。
在组织培养中,被接种的材料(如花药、花序、茎、叶等)叫外植体。
外植体在培养中大多先形成愈伤组织,然后从愈伤组织中产生不定根和芽,从而形成新植物体。
这种由愈伤组织产生根、芽的发育方式叫做器官发生型;
有的愈伤组织不分化根、芽,而是由其中的胚性细胞按合子胚的途径形成胚状体,或不经愈伤组织阶段,而由花粉粒或其它外植体直接发育成胚状体,再由胚状体发育成新植物体,这种发育方式叫做胚胎发生型。
胚状体是类似合子胚的结构,并不是由合子发育而来,只在形态结构上与胚相似。
胚状体具有数量多、繁殖快的特点。
例如在一瓶胡萝卜细胞悬浮液中,可产生近万个胚状体,因而诱导胚状体是进行无性系快速繁殖、工厂化育苗、制造人工种子等新技术的关键和基础,是一种具有惊人前景的繁殖方式。
、无性繁殖:
又叫孢子繁殖,是通过一类称为孢子的无性繁殖细胞,从母体分离后直接发育成为新个体的繁殖方式。
这是藻菌植物、苔藓、蕨类植物重要的一种繁殖方式。
因孢子是无性别的,不经过结合即可自行繁殖,所以叫无性繁殖。
、有性生殖:
由不同性别的两个配子相结合,形成合子或受精卵,再由合子形成新植物体。
有性生殖中结合的配子在各类植物中情况不同。
①同配生殖:
在比较低等的植物中,相结合的两个配子往往形状、大小都相同。
如衣藻。
②异配生殖:
相结合的两个配子形状相似、大小不同。
如空球藻。
③卵配生殖:
相结合的两个配子在大小、形状上均不相同的。
大的叫卵细胞,小的叫精子。
卵式生殖是高等植物普遍的也是最高级的一种有性生殖方式。
被子植物的有性生殖是在特殊的生殖器官—花中进行的,从精、卵的形成,到传粉受精,并由受精卵发育为胚,整个过程都在花里进行。
随着雌、雄配子的形成、发育、成熟,花也发育好了,于是便出现开花,通过传粉花粉到达雌蕊柱头上,之后进入胚囊,与卵结合形成受精卵。
下面我们将详细学习被子植物花的结构及整个有性生殖的过程
第二节:
花
一、花的概念:
花是种子植物重要的生殖器官,从演化方面看,多数植物学家认为花是一个变态的枝条,是节间极短而具变态叶以适应生殖的枝条。
花的各部分如花瓣、花萼、雄蕊、雌蕊均是由叶变化而成的。
种子植物也叫有花植物,不过平常将花作为被子植物的一种重要特征,有花植物通常就只指被子植物。
在这里我们所讲的花实际上就是被子植物的花。
二、花的组成:
典型的被子植物的花由花柄、花托、花萼、花冠、雄蕊、雌蕊组成,在一朵花中,凡具备这几部分的花叫做完全花,缺少某一部分的叫不完全花。
花柄的长短随植物种类而异,花托的形状也随植物种类而异,有的为圆锥形,如草莓,有的凹陷呈杯状,如蔷薇,有的伸长呈棒状,如玉兰,等等。
花萼有离萼的、合萼的、宿存萼等。
花瓣有离瓣花、合瓣花;
花冠的形状多种多样,在鉴定科属分类上有一定价值,如十字花科为十字花冠,蝶形花科为蝶形花冠,唇形科为唇形花冠等等。
又有两被花、单被花、无被花(柳和白杨)、同被花,整齐花、不整齐花等等。
雄蕊和雌蕊是直接与生殖有关的花的组成部分,单核期的花粉(小孢子)和胚囊(大孢子),以及雄性配子(精子)和雌性配子(卵),将由两种花蕊分别产生,并进一步经受精作用,完成花的有性生殖过程。
两种花蕊分别起源于雄蕊原基和雌蕊原基,在经过细胞分裂和一系列生长发育后,形成雄蕊和雌蕊。
雄蕊(即小孢子叶)是由花丝和花药两部分组成。
花丝与生殖无直接关系,它的作用是将花药托展在空间,以利传粉,同时把营养输送到花药部分,供其发育时用。
花丝的结构一般简单,最外层是一层角质化的表皮细胞,有的还附生毛茸、气孔等,表皮以内是薄壁组织,中央有一条由筛管和螺纹导管组成的维管束贯穿,直达药隔。
花药(即小孢子囊)是雄蕊产生花粉的主要部分,多数被子植物的花药是由个花粉囊组成,分为左、右两半,中间由药隔相连,也有少数种类花药的花粉囊仅个的,同样分列药隔的左、右两侧。
花粉囊外由囊壁包围,内生许多花粉粒。
花药成熟后,药隔每一侧的两个花粉囊之间的壁破裂消失,二花粉囊相互沟通,犹如每侧仅含一个花粉囊,叫药室。
裂开的花粉囊散出花粉,为下一步进行传粉作好准备。
雄蕊的数目和形态随植物而异,也可作为植物分类的形态特征,如十字花科为四强雄蕊,唇形科的为二强雄蕊,锦葵科的为单体雄蕊,还有两体雄蕊(如蚕豆等)、聚药雄蕊(如向日葵等菊科植物)。
花药在花丝上的着生方式也有几种不同情况:
底着药(花丝顶端直接与花药基部相连)、贴着药(花药背部全部贴着在花丝上)、丁字着药(花丝顶端与花药背面的一点相连,犹如丁字形)等等。
雄蕊的数目和形态随植物而异,也可作为植物分类的形态特征,如十字花科为四强雄蕊,唇形科的为二强雄蕊,锦葵科的为单体雄蕊,还有两体雄蕊(如蚕豆等)、聚药雄蕊(如向日葵等菊科植物)。
雌蕊:
由子房、花柱和柱头组成。
组成雌蕊的基本单位是心皮。
心皮是一种变态叶,形态结构与叶很相似,不过以适应生殖而边缘相内卷,两个边缘结合在一起,将胚珠包被其中,被子植物也由此而得名。
一朵花中的雌蕊可由一个心皮或多个心皮组成,由一个心皮构成的雌蕊叫单雌蕊,如蚕豆、大豆等;
由几个心皮合生而成的雌蕊叫复雌蕊,复雌蕊又有离生复雌蕊、合生复雌蕊之分。
子房是雌蕊基部膨大成囊状的部分,外为子房壁,内藏胚珠,由于组成雌蕊的心皮数不同,子房结构也不尽相同。
()子房室:
有一室的,也有多室的。
子房由一心皮组成一个子房室的叫单子房(单室单子房),如大豆等;
子房由多个心皮组成,各心皮以边缘结合,仍为一个子房室的叫单室复子房,如黄瓜等;
子房由多个心皮组成多个子房室的叫多室复子房,如番茄、棉花等。
(多室复子房是各心皮边缘向内弯入,各心皮的边缘在子房中央部分彼此连合,心皮的一部分成为子房的壁,而弯入部分的心皮成为子房内的隔膜)。
心皮边缘相结合的部分叫腹缝线,与腹缝线对应部分的心皮的中脉处为背缝线,胚珠通常着生在腹缝线上。
()胚珠:
被子植物的胚珠包藏在子房内,每一子房内胚珠的数目因植物种类而异。
每一成熟胚珠的结构由珠柄、珠被、珠心等组成。
珠心是胚珠最重要的部分,珠心位居中部,其内有胚囊,珠心外面包有—层珠被,在胚珠顶端珠被并不连合,留有一孔叫珠孔。
珠心基部叫合点,是维管束进入胚珠的地方,也是珠被、珠心、珠柄愈合处,胚珠以珠柄与子房相连。
由于胚珠各部分生长情况不同,胚珠在珠柄上的着生方位也就有所不同,从而形成几种不同类型的胚珠。
由于珠柄和其它各部分生长速度不匀而形成不同类型。
()直生胚珠(大黄,酸模,荞麦)
()倒生胚珠(大多数被子植物)
()横生胚珠(锦葵)
()弯生胚珠(芸苔,豌豆,蚕豆,禾本科)
()拳卷胚珠(仙掌属,漆树)。
()胎座:
胚珠以珠柄着生在子房上,胚珠在子房上着生的位置叫胎座。
由于心皮数目的不同及心皮连合的情况不一样,所以胎座有以下几种主要类型:
边缘胎座
侧膜胎座
中轴胎座
胎座特立中央胎座
顶生胎座
基底胎座
三、花各部分的演化:
每一种植物,花的各部分形态是比较固定的,而花的形态变化又往往与植物的演化有关,因此被子植物的分类很大一部分是由花的形态来决定的,花各部分的演化趋势,主要从以下几个方面表现出来:
、数目的变化:
多而无定数少而有定数
花基数:
花部的相对固定数目称为花基数。
一般单子叶植物的花基数为,即各部分为或的倍数;
双子叶植物的花基数一般为或,即各部分为或,或是或的倍数。
、排列方式的变化:
螺旋排列轮状排列
花部作螺旋排列的花托往往凸起或呈圆柱状,而轮状排列的花托多为平顶或凹顶。
()对称性的变化:
辐射对称的整齐花两侧对称的不整齐花。
(也有完全不对称的花,如美人蕉的花)
()子房位置的变化:
花托形状的演化为:
圆锥体或圆柱形圆顶或扁平状凹顶形
花托形状的变化,改变了花部在花托上的排列地位,特别是子房的位置,出现了以下几种不同的子房位置:
子房上位下位花子房上位周位花子房中位(半下位)周位花子房下位上位花
花的各部分的演化是多方面的,就一朵花来说,演化的趋势也不是各部分同步一致的,这就使花的结构更为复杂而多样化。
如苹果、梨的花萼、花冠离生,雄蕊多数,是原始性状,但花托凹陷和子房下位又是进化的。
子房上位下位花:
花托圆柱形或是圆顶、平顶状,花萼、花冠、雄蕊群着生在雌蕊下方的花托四周,雌蕊的位置最高。
子房上位周位花:
花托杯状或盂状,花萼等着生在杯状花托隆起的四周边缘上,雌蕊的子房着生在花托的杯底,花托的壁与子房壁并不相连。
子房中位周位花:
花托呈深陷的杯状,子房着生在花托杯底里,只有子房壁的下半部与花托愈合,其余部分与花托分离,花萼等围生在子房上半部的周围。
子房下位上位花:
花托深陷成杯状,子房着生在花托的杯底里,子房的壁和花托完全愈合,只留花柱和柱头突出在花托外面,花萼等着生在子房上方的花托边缘上,这类花的子房位置最低。
四、禾本科植物的花
禾本科植物的花的形态结构比较特殊,与前面所述的不同。
现以小麦花为例来说明(其它禾本科植物的花也有类似的特征.)
小麦的花集中着生在麦穗上,整个麦穗是小麦的花序,为复穗状花序,麦穗有一根主轴,周围着生许多小穗,每一小穗基部有片坚硬的颖片,分别称内颖和外颖,颖片之内有几朵小花,其中基部的—朵是能正常结实的,上部的几朵往往是发育不全的不育花。
每一朵能育的花外面有片鳞片状薄片包住,分别称外稃和内稃,外稃是花基部的苞片,有的小麦品种,外稃的中脉明显而延长成芒。
内稃里面有片小形囊状突起,称为浆片,内稃和浆片是由花被退化而成。
开花时浆片吸水膨胀,使内外稃撑开,露出花药和柱头。
小麦的雄蕊有个,花丝细长,花药较大,成熟开花时,常悬垂花外,雌蕊一个,有条羽毛状柱头承受花粉。
花柱不显著。
子房一室、上位。
不育花只有内外稃,雌雄蕊不存在。
外颖(第一颖)
小麦小穗的结构
内颖(第二颖)
总苞
——朵花
外稃(苞片)
内稃(小苞片或称外轮花被)
小麦小花的结构
浆片(二个)(花被或称内轮花被)
雄蕊
雌蕊
有二个羽毛状柱头
水稻每一小穗原含朵花,但仅最上一朵两性花发育,下面的朵已经退化,仅存退化成极小的鳞片状外稃位于发育花基部两侧,在两侧外稃稍下方各有个小穗基部退化的外颖及内颖痕迹。
五、花程式和花图式
为了简单地说明一朵花的结构,可以用一个公式或一个图案把花的各个部分表示出来,前者称为花程式(花公式),后者称花图式。
、花程式:
花的各部分用字母代表出来,一般是用每一轮花部拉丁名词的第一个字母来表示:
﹡()5A∞(:
)
、花图式(花图解):
用花的横剖面简图来表示花各部分的数目、离合情况以及在花托上的排列位置。
也就是花的各部分在垂直于花轴平面所作的投影图。
它不但表明各种花的基本特征,也可作为比较各种植物花的形态异同。
六、花序
有些植物的花如玉兰、桃的花是单独生在茎枝顶端,叫单生花。
但大多数植物的花,如油菜、小麦、向日葵、胡萝卜等等,是许多花按照一定的顺序排列在花枝上,形成各种类型的花序。
花序有许多类型,主要可归纳为二大类,一类是无限花序,另一类是有限花序。
无限花序的特点是花序的主轴在开花期间,可以继续生长,向上伸长,不断产生花芽,犹如单轴分枝,所以也称单轴花序。
各花的开花顺序是花轴基部的花先开,然后向上方顺序推进,依次开放。
有限花序也称聚伞类花序,它的特点和无限花序相反,花轴顶端由于顶花先开放,而限制了花轴的继续生长。
各花的开放顺序是由上而下,或由内而外。
无限花序和有限花序又各自分成多种类型。
详见书,下去自学。
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(或)
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
、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)
、分化
()孢原细胞的出现:
四角各出现一列大核细胞
()周缘细胞(壁细胞)、造孢细胞的形成
孢原细胞(平周分裂)外为周缘细胞(初生壁细胞),
内为造孢细胞
()药隔的形成
中部细胞(分裂分化)药隔维管束、
药隔薄壁细胞
()原表皮→表皮
(二)花粉囊壁的形成、发育和功能。
、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)
、发育
()药室内壁→(自半径方向伸长)(垂周,内切向壁增厚)纤维层
()中层:
早期分解,吸收,消失
()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
、功能
()纤维层具保护和开裂的作用
()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)
(二)雄配子体(成熟花粉粒)及雄配子(精子)的形成
营养细胞
小孢子(单核花粉粒)
有丝分裂
生殖细胞———精子
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
、形状:
一般为圆球形、椭圆形、三角形等
、大小:
一般直径微米,特殊以上(南瓜)
、结构:
壁外壁
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
总结:
花药发育,花粉粒形成及成熟花药的结构简表。
三、花粉败育和雄性不育
、
花粉败育:
()概念:
花粉没有经过正常发育,又能起生殖作用。
()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。
雄性不育
雄蕊发育不正常无生育能力
花药退化
不生花粉
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
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
一、胚珠的结构及其类型
、胚珠的结构
见图所示
()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。
()珠被:
二层或一层(前者:
小麦,棉花。
后者:
胡桃,向日葵)
()珠孔:
由珠被围成,是珠心与外界相通的孔。
()珠柄:
连接胚珠与心皮的构造
()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
()胚囊:
由珠心中产生的胚囊母细胞减分而来。
、类型:
()拳卷胚珠(仙掌属,漆树)
、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。
二、胚囊的发育和结构
(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。
、大孢子母细胞的形成
孢原细胞→(直接发育)胚囊母细胞
孢原细胞
→周缘细胞
(平周分裂)↘造孢细胞→(长大)胚囊母细胞
、大孢子的形成(单孢型或称蓼型胚囊)
胚囊母细胞→(减数分裂)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)
、成熟胚囊(雌配子体)的形成和结构
)形成:
大孢子(单核胚囊)→(三次有丝分裂)八核胚囊
)结构和功能
反足细胞个
结构:
细胞核或核
极核个(中央细胞)
助细胞个
卵一个
功能:
卵:
受精后发育为胚
助细胞:
诱导花粉管进入胚囊
分泌酶类物质,促进花粉管末端溶解
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。
成熟胚囊
单核胚囊
胚珠、胚囊的发育过程及结构简表
第五节
开花,传粉与受精
一、开花
、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。
、开花的习性
()开花年龄,几个月至几十年。
()开花的季节和一天中开花时间
()花期的长短
每株几天至终年
每朵几分钟至天
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。
、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,包括农作物中同株异花的传粉,果树栽培中同品种异株间的传粉。
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。
、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。
使后代有较强的生活力和适应性。
、风媒花和虫媒花
()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:
花序:
柔荑,产生大量花粉
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。
开花习性:
先叶开花
()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。
虫媒花的特点:
色,香,味。
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。
()其它传粉方式:
水媒,鸟媒等
三、受精
花内卵细胞和精细胞互相融合的过程