《植物繁殖生態(tài)學》PPT課件

1、第二章 植物繁殖生態(tài)學,第一節(jié) 無性與有性繁殖 第二節(jié) 自交與異交 第三節(jié) 性別的合與分 第四節(jié) 雄性繁殖適合度 第五節(jié) 花部特征與傳粉者的相互影響 第六節(jié) 生物傳粉與被子植物的多樣性,難點三：出現正相關，而不是預期的負相關 解決：找出被掩蓋的環(huán)境差異和資源總量差異,難點二：確定在什么時間來測量資源分配 解決：選生長末期或成熟期,難點四：多性狀比較時，如何確定關系(G/H) 解決：測定時間會影響權衡關系準確性(多次測量,2-1. 權衡關系測定中的五大難點及解決方法 4-1. 間歇性大量結實的幾種假說,第一章 植物生活史進化,難點一：確定哪種資源是真正起限制作用的資源 解決：以“C”營養(yǎng)做為資源

2、測量標準（干重,難點五：非適應性變異的存在 解決：盡量查找被自然選擇遺漏變異,假說一：資源匹配假說 假說二：傳粉效率假說 假說三：捕食者飽食假說,第二章 植物繁殖生態(tài)學,章節(jié)重點 1-1. 無融合生殖的定義、類型及缺點 1-2. 有性繁殖的特征,經種子進行的無性繁殖 配子體生殖、孢子體生殖、體細胞生殖 優(yōu)越基因無法避免有害基因的不斷積累,第一節(jié) 無性與有性繁殖,第二章 植物繁殖生態(tài)學,章節(jié)重點 1-1. 無融合生殖的定義、類型及缺點 1-2. 有性繁殖的特征,經種子進行的無性繁殖 配子體生殖、孢子體生殖、體細胞生殖 優(yōu)越基因無法避免有害基因的不斷積累,花粉貼現：自體授粉消耗的花粉因失去異交機

3、會而導致的雄性適合度下降 胚珠貼現：自體授粉的胚珠因近交衰退使后代 生存和生育力下降而導致的雌性適合度下降,同型雌雄異位: 柱頭探出式、柱頭縮入式 異型雌雄異位: 異長花柱、鏡像花柱、卷曲花柱,復等位基因控制自交不親和位點，并呈現多態(tài)位性，當受粉植物與授粉植物有相同等位基因時表現不親和。 配子體不親和、孢子體不親和,第一節(jié) 無性與有性繁殖 第二節(jié) 自交與異交 第三節(jié) 性別的合與分 第四節(jié) 雄性繁殖適合度 第五節(jié) 花部特征與傳粉者的相互影響 第六節(jié) 生物傳粉與被子植物的多樣性,卵細胞-胚,傳統(tǒng)研究:與近交衰退有關的交配模式遺傳學問題(種子) 近期研究:繁育系統(tǒng)和傳粉行為(訪花行為/傳粉過程)的結

4、合 自交？異交？異交花粉來源？(花粉利用率0.07-1%) 分子生物學技術,生活史進化：生長、維持和繁殖之間的資源分配問題 繁殖生態(tài)學：有性繁殖過程及生態(tài)學影響 繁殖是進化過程的中心，也是研究任何進化的關鍵 植物固著生長媒介傳粉依賴繁育系統(tǒng) 1.種群是無性繁殖還是有性繁殖的 2.有性繁殖中花的性別特征(性系統(tǒng)) 是什么 3.影響植物自交或異交的花部性狀有哪些,第一節(jié) 無性與有性繁殖 無性繁殖：營養(yǎng)繁殖 無融合繁殖,1.無融合生殖 2.有性繁殖 專性無融合植物存在雄性結構無融合源于有性繁殖 無融合生殖缺點： 優(yōu)越基因無法“擺脫”有害基因不斷積累專性極少見 無融合生殖常見植物：菊科、禾本科、薔薇科

5、 風或昆蟲泛化傳粉 溫帶或草原分布 單種子結實,另一種營養(yǎng)生長方式,經種子進行的無性繁殖(胚囊胚種子,1.孢子體生殖: 二倍孢子體 胚囊不減數分裂,2.配子體生殖: 二倍配子體 卵細胞未受精 雄性配子(花粉,3.體細胞生殖: 珠心或珠被,第二章 植物繁殖生態(tài)學,第二章 植物繁殖生態(tài)學,第一節(jié) 無性與有性繁殖,1.無融合生殖 2.有性繁殖 最重要的特征： 1.通過配子體的有性融合、染色體分離、等位基 因重組等產生了遺傳變異 2.允許基因遷移，從而使得成功的突變能在世代 間、種群間以及種群內運動、擴散 3.可以克服米勒棘齒效應(有害突變積累)，打破 基因連鎖不平衡，使受精卵免受病毒侵染,為有性系提

6、供進化潛能,但有能源浪費,有性孢子繁殖和種子繁殖,章節(jié)重點 2-1. 植物繁殖的各種花部機制及適應意義 2-2. 花粉貼現和胚珠貼現 2-3. 種群內雌雄異位類型 2-4. 自交不親和的機制和類型 2-5. 自交的遺傳學后果,第二章 植物繁殖生態(tài)學,第二節(jié) 自交與異交,胚珠貼現：自體授粉的胚珠因近交衰退使后代生 存和生育力下降而導致的雌性適合度下降,機制(適應意義)：避免自交、避免雌雄干擾雙方面 雌雄空間分離不能太大影響傳粉者訪花、降低異交,豌豆花,第二節(jié) 自交與異交 自交：雌雄同體生物的自體受精。 自花授粉、同株異花授粉,第二章 植物繁殖生態(tài)學,1.影響植物繁殖格局的各種花部機制,一)同株異

7、花授粉-雌雄異位 取決:傳粉者的覓食行為(與訪花數量正相關) 同株同時開放的花朵數量(飽和效應內與數量正相關) 種群內開花個體的密度(負相關) 代價:花粉輸出下降的雄性適合度降低(花粉貼現) 干擾結實產生的雌性適合度降低(近交衰退/胚珠貼現) 花粉貼現：自體授粉消耗的花粉因失去異交機會 而導致的雄性適合度下降自然選擇壓力增加,被子植物兩性(完全)花；很多自交親和-潛在的自交者 但完全自交的植物很少，即使是閉花授粉,二)時間上的性別分離-雌雄異熟,Bertin 密度低傳染病少, 暴食影響小,第七節(jié) 結語 花-被子植物繁殖器官-相對最高變異性 林 奈：以植物性器官變異作為分類基礎 達爾文：三部動植

8、物繁殖生物學巨著 Fisher：種群遺傳學,植物進化生物學研究熱點： 種子植物中被子植物為什么有如此多種(100倍,第二章 植物繁殖生態(tài)學,第六節(jié) 生物傳粉與被子植物的多樣性,其它觀點：被子植物更成功的原因 生長型、生境類型、資源利用方式、繁殖類型 繁育系統(tǒng)等五方面具有更大的可塑性,附錄 傳粉媒介與傳粉綜合征,第二章 植物繁殖生態(tài)學,章節(jié)重點 1. 傳粉媒介、泛化傳粉、特化傳粉、傳粉綜合征 2. 風媒植物的形態(tài)學特點 3. 生物傳粉植物的形態(tài)學特點,生物傳粉植物形態(tài)學適應： 花的大部分構造都是為了吸引傳粉者， 花粉量小，個體大 花粉外壁有雕紋或粘性(成塊) 雄蕊有特定位置，而不是暴露在風中,二

9、、生物媒介(蜂、蝶、蛾、蠅、其它昆蟲、鳥、蝙蝠) 泛化傳粉: 植物能吸引多種不同的傳粉者(傘形科) 特化傳粉: 植物只有單一的傳粉者,一、非生物媒介(風、水) 1.風媒：非生物傳粉的重要類型(禾本科、莎草科，裸子植物) 特點：不具方向性，效率低下 風媒植物形態(tài)學適應：花粉粒小但量大, 干燥時開放 花粉粒光滑且無粘性 花絲長,花柱大而分叉,被片退化 綠/暗褐/微紅色苞片和花被片 花位于葉冠層上方且先花后葉,附錄 傳粉媒介與傳粉綜合征,傳粉媒介:幫助植物傳播花粉的生物或非生物體,2.水媒：非生物傳粉中罕見的類型(少數水生植物) 多為靜水，花粉漂浮于水面，雌花挺出受粉,優(yōu)勢: 在多種生境中生存，缺少

10、傳粉者時仍可生存 問題: 需要面對大量的其它物種花粉, 存在干擾,優(yōu)勢: 傳粉機制精巧甚至奇異，但非常有效 問題: 需要與傳粉者同時出現(共生關系,苦草屬植物，整個雄花浮在水上 雌花低于水面，形成下凹,花蜜: 糖液, 植物在葉、莖或其它非花部位也有密腺 針對性：對傳粉者是雞尾酒，對其它可能是毒藥 產量是關鍵因子：多-采蜜者不會訪問其它植物 小-采蜜者拒絕訪問(效率) 濃度差：鳥類傳粉-稀(20-30%)，便于鳥類取食 蜂類傳粉-稠，蜂自己能稀釋,脂肪油(甘油脂): 雌蜂采集，和花粉混在一起喂幼蟲 雌蜂腿上有特化的絨毛-收集、運輸并臨時存儲,花粉: 營養(yǎng)物質豐富均衡(蛋白/淀粉/糖/脂/礦質/抗

11、氧化劑/維生素) 花粉產量非常高，滿足傳粉者的食用 為減少損失，有些植物在同一花內產生兩類花粉,三、傳粉者的報酬和誘物 (形式多樣-動物的不同感知) 天下沒有免費的午餐，對植物也是一樣,還有熱量、飼養(yǎng)場所、逆境保護等,鴨跖草-特殊報酬，雄蕊6，后3枚退化，前3枚發(fā)育；以鮮黃色的乳汁替代花粉,七葉樹-花蜜濃度70,誘物: 顏色、大小、形狀和氣味 花色-植物葉泡中的色素花色素苷(藍色-紅色) 黃酮(乳白-黃色) 葉綠素(綠色) 胡蘿卜素(橙色-黃色,氣味：許多傳粉者嗅覺很敏感特化傳粉,花恒定性: 傳粉者僅對一個植物種的花表現出的忠誠度 對于植物：避免把花粉浪費在其它物種上 對于傳粉者: 能以最大效

12、率和速度在植物的花上覓食,第二章 植物繁殖生態(tài)學,第二章 植物繁殖生態(tài)學,附錄 傳粉媒介與傳粉綜合征,傳粉媒介:幫助植物傳播花粉的生物或非生物體,傳粉綜合征: 植物花適應傳粉者而分化的不同特征組 (一)蜂類傳粉 （蜜蜂和熊蜂-傳粉者中的高智商者） 蜜蜂：10萬朵花/天只， 29公斤花粉/年只 蜂媒花的特點； 白天開放，薄荷香味，以花蜜或花粉為報酬 不會是紅色(蜂三色視覺-綠/藍/紫外) 以寬闊的下緣為蜂類提供著陸平臺(兩側對稱) 花粉粒有粘性，有刺或雕紋，便于附著,二)蝴蝶傳粉 蝴蝶取食時喜歡停住不動 蝶媒花的特點； 白天開放，花蜜豐富，具細長的管或距 花紅色或白色 (蝶感知光譜很寬) 以平頂

13、花序為蝶類提供落下和走動的平臺,三)鳥類傳粉 食蜜鳥高度特化，幾乎不取食其他食物 鳥媒花的特點； 全天開放，花蜜量很高 沒有氣味，花冠管狀較堅硬 顏色豐富，以紅色為主 雄蕊數量眾多，伸出花外，花粉囊多爆破式,四)蠅類和甲蟲傳粉 食腐性，無進化適應-被騙者 訪花的目的：食物、產卵 蠅媒花的特點； 花色暗淡，花很大且敞開(柵欄) 具有獨特的腐爛腥臭等難聞氣味,五)螞蟻傳粉 一直被認為是盜蜜/粉者 與花共生關系 蟻媒花的特點； 花小，蜜腺小(表現出最小限度的視覺吸引力) 花粉粘性很小，不會引起螞蟻的自我清潔 生境干熱，群聚著生,六)胡蜂傳粉 很大且高度特化的類群，攻擊蜂蝶 典型；榕樹和榕小蜂,七)蛾

14、類傳粉 天蛾也是飛行中取食，食量較大-特化 蛾媒花的特點； 夜間開放，非常芬芳，雪白或淺色、短冠筒,八)蝙蝠傳粉 傳粉蝙蝠-花朵動物，色盲，嗅覺靈敏 花的特點；寬口鐘型、大而強健、花色單調,章節(jié)重點 1-1. 無融合生殖的定義、類型及缺點 1-2. 有性繁殖的特征 2-1. 植物繁殖的各種花部機制及適應意義 2-2. 花粉貼現和胚珠貼現 2-3. 種群內雌雄異位類型 2-4. 自交不親和的機制和類型 2-5. 自交的遺傳學后果,章節(jié)重點 3-1.植物的性系統(tǒng) 3-2.為什么植物存在雌雄同體 3-3.性二態(tài)的進化途徑及原因 3-4.雄全同株植物的優(yōu)點 3-5.雌全同株的選擇優(yōu)勢,章節(jié)重點 4-1. 雄性適合度 4-2. 雄性資源投入有哪些 4-3. 評估雌雄繁殖成效的考查內容,第二章 植物繁殖生態(tài)學,章節(jié)重點 5-1. 植物花部特征包括哪些 5-2. 花部設計與傳粉者覓食行為的協(xié)同 進化,章節(jié)重點 1.泛化傳粉、特化傳粉 2.風媒植物的形態(tài)學特點 3.評生物傳粉植物的形態(tài)學