普通生物學(xué)B植物的結(jié)構(gòu)功能和發(fā)育(下)

14.3植物的繁殖植物的繁殖方式包括營養(yǎng)繁殖、無性生殖和有性生殖3種方式。植物營養(yǎng)體的一部分從母體分離開直接形成新個(gè)體的繁殖方式稱為營養(yǎng)繁殖。也有的學(xué)者將營養(yǎng)繁殖歸入無性生殖。植物的無性生殖是指一些具有生殖功能的細(xì)胞不經(jīng)過兩性的結(jié)合，直接發(fā)育成新個(gè)體的過程。無性生殖中具有生殖功能的細(xì)胞稱為孢子。有性生殖是指通過兩性細(xì)胞的結(jié)合形成新個(gè)體的過程。這些性細(xì)胞稱為配子，為單倍體。兩個(gè)配子結(jié)合形成二倍體的合子，由合子再發(fā)育形成新的個(gè)體?，F(xiàn)在是1頁\一共有27頁\編輯于星期三被子植物的生活史和世代更替孢子體世代與配子體世代（無性世代與有性世代）交替出現(xiàn)，這就是植物生活史中的世代交替現(xiàn)象。被子植物的配子體世代（單倍體世代）不發(fā)達(dá)，雌、雄配子體不能獨(dú)立生活，都寄生在孢子體上，且特化成花的一部分?，F(xiàn)在是2頁\一共有27頁\編輯于星期三花的結(jié)構(gòu)花柄的分化被子植物進(jìn)入到生殖生長階段時(shí)，莖的頂端一些分生組織不再形成葉原基和芽原基，轉(zhuǎn)而形成花原基或花序原基。因此，花是一種特化的節(jié)間很短的變態(tài)的枝。現(xiàn)在是3頁\一共有27頁\編輯于星期三典型的花的結(jié)構(gòu)一朵完整的花包括花托、花被、雄蕊群和雌蕊群。完全花、不完全花兩性花、單性花雌雄同株、雌雄異株現(xiàn)在是4頁\一共有27頁\編輯于星期三不同植物花的多樣性是生物多樣性的生動體現(xiàn)現(xiàn)在是5頁\一共有27頁\編輯于星期三傳粉與受精花粉和胚囊的發(fā)育現(xiàn)在是6頁\一共有27頁\編輯于星期三傳粉與受精自花傳粉、異花傳粉受精一個(gè)精子與卵結(jié)合形成受精卵并成為二倍體的合子，合子將來發(fā)育成為產(chǎn)生新個(gè)體的胚；另一個(gè)精子與中央細(xì)胞極核結(jié)合，成為三倍體的受精極核并進(jìn)一步發(fā)育成為胚乳。這種雙受精是被子植物特有的現(xiàn)象，也是植物有性生殖中最進(jìn)化的形式。現(xiàn)在是7頁\一共有27頁\編輯于星期三種子與果實(shí)的形成胚的發(fā)育和種子的形成在胚發(fā)育之前胚乳的發(fā)育便開始了合子通常經(jīng)過一段休眠后開始發(fā)育成胚?，F(xiàn)在是8頁\一共有27頁\編輯于星期三種子與果實(shí)的形成果實(shí)的形成子房發(fā)育成果實(shí)，子房壁成為果皮。被子植物中除子房外，其他部分如花托、花萼等也參與果實(shí)形成。被子植物的傳粉也啟動了包括生長素、赤霉素、細(xì)胞分裂素等植物激素的產(chǎn)生和增加現(xiàn)在是9頁\一共有27頁\編輯于星期三種子與果實(shí)的形成果實(shí)的多樣性根據(jù)花中雌蕊的數(shù)目和花序的情況可以將果實(shí)分為3類現(xiàn)在是10頁\一共有27頁\編輯于星期三14.4植物的生長發(fā)育及調(diào)控植物的生長主要靠細(xì)胞數(shù)目增多、細(xì)胞體積的增大和伸長來完成。而植物的發(fā)育是指植物體的構(gòu)造和機(jī)能由簡單到復(fù)雜的變化過程。植物的生長和發(fā)育是相輔相成的過程。植物體的生長和發(fā)育始終都受到一系列外部和內(nèi)部因素的控制?，F(xiàn)在是11頁\一共有27頁\編輯于星期三種子的萌發(fā)與幼苗的發(fā)育度過休眠且具有生活力的種子在足夠水分與氧氣、一定溫度條件下就開始萌發(fā)。有些種子的萌發(fā)還需要一定的光照條件。種子從萌發(fā)到發(fā)育成幼苗是一個(gè)復(fù)雜的過程現(xiàn)在是12頁\一共有27頁\編輯于星期三

各種環(huán)境因子對植物生長發(fā)育的影響植物的生長和發(fā)育始終都受到一系列外部和內(nèi)部因素的控制。影響植物生長與發(fā)育的外部環(huán)境因子主要包括溫度、光、水分以及各種刺激等等。溫度是控制植物生長和發(fā)育的重要環(huán)境因子。每一種植物都有適合自己生長發(fā)育的溫度范圍，主要原因是溫度對細(xì)胞內(nèi)酶的活性有極大影響。溫度也會極大影響植物體中蛋白質(zhì)、脂肪和水分的性質(zhì)。植物在整個(gè)生活周期中的最適溫度隨生長發(fā)育階段的改變而變化，此外還需要一定的晝夜溫差。溫度對于植物的生殖生長也具有調(diào)控作用（如春化作用）?，F(xiàn)在是13頁\一共有27頁\編輯于星期三光是控制植物生長發(fā)育的最重要的環(huán)境因子光是光合作用最基本的條件和能量輸入源，同時(shí)光還能控制植物不同發(fā)育階段如種子萌發(fā)、幼苗發(fā)育和開花等形態(tài)發(fā)生過程。光照條件下，胞內(nèi)的原葉綠素酸酯還原成為葉綠素酸酯，后者進(jìn)一步形成葉綠素；黑暗條件下，不能合成葉綠素，表現(xiàn)為植物體黃化?，F(xiàn)在是14頁\一共有27頁\編輯于星期三光是控制植物生長發(fā)育的最重要的環(huán)境因子光是重要的環(huán)境信號，可以調(diào)控組織的分化和器官的發(fā)育。光對植物的成花誘導(dǎo)是最為典型的現(xiàn)象。根據(jù)植物開花的光周期反應(yīng)，可把植物分為3種類型：短日植物、長日植物、日中性植物。長日植物與短日植物的確定取決于對臨界日長的正負(fù)反應(yīng)?，F(xiàn)在是15頁\一共有27頁\編輯于星期三光是控制植物生長發(fā)育的最重要的環(huán)境因子植物開花還同時(shí)受到誘導(dǎo)周期數(shù)的影響。誘導(dǎo)周期數(shù)就是光周期敏感植物開花誘導(dǎo)所需的光周期數(shù)（天數(shù)）。光質(zhì)對開花誘導(dǎo)也有影響。紅光是誘導(dǎo)長日植物開花和抑制短日植物開花最有效的光質(zhì)，同時(shí)，紅光效應(yīng)可以被遠(yuǎn)紅光（紅外光）所逆轉(zhuǎn)?，F(xiàn)在是16頁\一共有27頁\編輯于星期三光是控制植物生長發(fā)育的最重要的環(huán)境因子植物感受光周期刺激的部位是葉片。被誘導(dǎo)的葉片中形成了刺激開花的物質(zhì)。其它環(huán)境因子外部刺激“生物鐘”現(xiàn)象現(xiàn)在是17頁\一共有27頁\編輯于星期三植物激素與生長發(fā)育植物激素是一些在植物體內(nèi)合成的微量的有機(jī)生理活性物質(zhì)，它們能從產(chǎn)生部位運(yùn)送到作用部位，在低濃度（<1mmol/L）時(shí)可明顯改變植物體某些靶細(xì)胞或靶器官的生長發(fā)育狀態(tài)。植物向光性生長與植物激素的發(fā)現(xiàn)很早以前，植物學(xué)家就觀察到，室內(nèi)培育的植物具有向光性。對向光彎曲的燕麥苗解剖觀察發(fā)現(xiàn)，燕麥苗的胚芽鞘背光一側(cè)細(xì)胞的生長要快于向光的一側(cè)。是什么引起了向光性？如何通過實(shí)驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)？現(xiàn)在是18頁\一共有27頁\編輯于星期三19世紀(jì)末，Darwin父子的實(shí)驗(yàn)Darwin父子提出了一種假說：胚芽鞘頂端受光后產(chǎn)生的某種化學(xué)信號被從頂端傳送到下面彎曲的部位，導(dǎo)致胚芽鞘下部細(xì)胞向光的一側(cè)與背光的一側(cè)細(xì)胞生長不均勻。植物向光性生長與植物激素的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在是19頁\一共有27頁\編輯于星期三幾十年后，丹麥科學(xué)家Boysen-Jensen用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了Darwin父子提出的假說。實(shí)驗(yàn)證明了：Darwin父子提出的某種信號是一種可傳輸?shù)幕瘜W(xué)物質(zhì)。植物向光性生長與植物激素的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在是20頁\一共有27頁\編輯于星期三1926年，年輕的荷蘭植物生理學(xué)家Went終于從植物胚芽鞘中發(fā)現(xiàn)了這種化學(xué)物質(zhì)。Went結(jié)論：由胚芽鞘頂端受光產(chǎn)生的化學(xué)信號物質(zhì)可以刺激細(xì)胞生長。他將這種植物激素定名生長素。植物向光性生長與植物激素的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在是21頁\一共有27頁\編輯于星期三植物激素對植物體的生長、細(xì)胞分化、器官發(fā)生成熟和脫落等多方面具有調(diào)節(jié)作用，植物激素對于植物的生長發(fā)育是必不可少的微量化合物；大約有300多種由微生物和植物產(chǎn)生的次生代謝物對植物的生長發(fā)育具有調(diào)節(jié)活性；植物激素的種類和作用公認(rèn)的5大類植物激素包括：生長素、細(xì)胞分裂素、赤霉素、脫落酸和乙烯；在植物體中，5大類激素往往是相互協(xié)調(diào)地共同參與植物生長發(fā)育的調(diào)控。現(xiàn)在是22頁\一共有27頁\編輯于星期三細(xì)胞信號傳導(dǎo)途徑介導(dǎo)的植物對外界刺激的響應(yīng)外部環(huán)境因子和植物激素的作用都是通過細(xì)胞內(nèi)的信號傳導(dǎo)途徑和基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)來實(shí)現(xiàn)的。信號傳導(dǎo)途徑的發(fā)現(xiàn)1990年，美國斯坦福大學(xué)的專家發(fā)現(xiàn)，對擬南芥每天人為地觸摸兩次，實(shí)驗(yàn)組植物體的高度比對照組（未實(shí)施每天人為觸摸的植物）低3～4倍?，F(xiàn)在是23頁\一共有27頁\編輯于星期三信號傳導(dǎo)途徑的發(fā)現(xiàn)研究揭示，物理接觸激活一種特殊的信號傳導(dǎo)途徑，引起核內(nèi)基因組的響應(yīng)，調(diào)控著擬南芥的生長和發(fā)育過程。耶魯大學(xué)科學(xué)家在擬南芥中發(fā)現(xiàn)的稱為cop9信號傳導(dǎo)復(fù)合體是結(jié)構(gòu)和功能縝密的細(xì)胞信號調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的一部分，參與了擬南芥幼苗光調(diào)控的發(fā)育過程。現(xiàn)在是24頁\一共有27頁\編輯于星期三植物細(xì)胞的信號傳導(dǎo)途徑細(xì)胞的信號傳導(dǎo)途徑包括信號接受、信號傳導(dǎo)、誘導(dǎo)應(yīng)答3個(gè)主要步驟。信號接受是指細(xì)胞感受到某種外部環(huán)境因子或激素信號的過程。信號傳導(dǎo)途徑的傳導(dǎo)步驟是指一系列的細(xì)胞信號傳導(dǎo)體將接受到的刺激感應(yīng)放大并轉(zhuǎn)換成可引起細(xì)胞代謝應(yīng)答的化學(xué)形式。最關(guān)鍵的聯(lián)結(jié)點(diǎn)是第二信使（鈣離子、cAMP等）誘導(dǎo)應(yīng)答是指被放大的信號誘導(dǎo)細(xì)胞對刺激的應(yīng)答?，F(xiàn)在是25頁\一共有27頁\編輯于星期三植物細(xì)胞的信號傳導(dǎo)途徑例：生長素誘導(dǎo)的信號傳導(dǎo)途徑現(xiàn)在是26頁\一共有27頁\編輯于星期三花、種子與果實(shí)屬于被子植物的繁殖器官。孢子體世代與配子體世代交替出現(xiàn)是植物生活史的世代交替現(xiàn)象。被子植物的孢子體由種子萌發(fā)而來，是二倍體植物，其配子體世代（單倍體世代）不發(fā)達(dá)，雌雄配子體不能獨(dú)立生活，都寄生在孢子體上，且特化成花的一部分。一朵完整的花包括花托、花被、雄蕊群和雌蕊群幾部分。經(jīng)過傳粉和受精過程，雌雄配子結(jié)合形成二倍體的合子，合子進(jìn)一步發(fā)育成為種子。度過休眠且具有生活力的種子在足夠水分與氧氣、一定溫度條件下就開始萌發(fā)。種子從萌發(fā)到發(fā)育成幼苗是一個(gè)復(fù)雜的過程。

春化作用、光周期現(xiàn)象、“生物鐘”現(xiàn)象等都體現(xiàn)了植物