第十二章植物的生殖和衰老s

第十二章植物的生殖和衰老s第1頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二第十二章植物的生殖和衰老第一節(jié)受精生理第二節(jié)種子的發(fā)育第三節(jié)果實(shí)的發(fā)育和成熟第四節(jié)植物的休眠第五節(jié)衰老與脫落小結(jié)第2頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二第一節(jié)受精生理一、花粉和雌蕊的構(gòu)造(一)花粉的構(gòu)造

花粉（花粉?？偡Q）小孢子發(fā)育而成的雄配子體。被子植物的花粉粒外有花粉壁，內(nèi)含一個營養(yǎng)細(xì)胞和一個生殖細(xì)胞，或一個營養(yǎng)細(xì)胞和兩個精細(xì)胞。圖12-1小孢子發(fā)育示意圖第3頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二1.構(gòu)造

外壁:纖維素和孢粉素(耐高溫、高壓)；內(nèi)壁:纖維素和果膠；內(nèi)外壁上均含有活性蛋白質(zhì):糖蛋白、酶、應(yīng)變素(與人對花粉敏感有關(guān))、凝集素等。第4頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二

圖2花粉的內(nèi)壁蛋白和外壁蛋白示意圖外壁蛋白由絨氈層合成；內(nèi)壁蛋白由花粉本身的細(xì)胞合成。壁蛋白是花粉與雌蕊發(fā)生相互識別的物質(zhì)。第5頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二圖12-2白花丹的雄性生殖單位A.示兩個精細(xì)胞間的連接(箭頭處)B.示兩個精細(xì)胞的二型性及其與營養(yǎng)核間的聯(lián)系第6頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二(二)雌蕊的結(jié)構(gòu)雌蕊柱頭、花柱和子房三部分組成。第7頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二二、花粉的萌發(fā)和影響因素具有生活力的花粉粒落到柱頭上后，如果是親和的，花粉粒就會吸水膨脹，使內(nèi)壁經(jīng)外壁上的萌發(fā)孔向外突出形成花粉管，這個過程稱為花粉的萌發(fā)。(一)花粉萌發(fā)和花粉管的定向生長圖12-3雌蕊的結(jié)構(gòu)模式及其花粉的萌發(fā)過程1.花粉落在柱頭上2.吸水3.萌發(fā)4.侵入花柱細(xì)胞5.花粉管伸長經(jīng)珠孔至胚囊第8頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二水稻花粉萌發(fā)和花粉管在柱頭中伸長花柱存在一些特殊的蛋白(引導(dǎo)組織特異糖蛋白和雌蕊類伸展蛋白)與花粉管發(fā)生識別、刺激花粉管生長和引導(dǎo)花粉管向子房定向生長的功能。第9頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二花粉管的生長局限于頂端區(qū)。頂端區(qū)代謝十分旺盛，內(nèi)含與壁形成密切相關(guān)的細(xì)胞器，花粉管的基部則被胼胝質(zhì)堵住，以免內(nèi)含物倒流。圖12-4花粉管頂端區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖第10頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二

熒光顯微觀察水稻花粉粒的生長

花粉管之所以能向胚囊方向定向生長，是由于花粉管的向化性運(yùn)動引起的?；ㄖM織中存在著Ca2+濃度的梯度，即從柱頭到子房的珠孔位置Ca2+濃度呈逐漸升高的趨勢。第11頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二花粉粒的離體培養(yǎng)萌發(fā)

第12頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二(三)影響花粉萌發(fā)的一些因素1.花粉的活力

剛從花藥中散發(fā)出來的成熟花粉活力最強(qiáng)，隨時間延長花粉活力下降。高溫、高濕、高氧條件下花粉易喪失活力。干燥、低溫、低氧有利于花粉貯存。通常相對濕度在6%～40%(禾本科花粉要40%以上)，溫度控制在1～5℃。第13頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二2.糖和有機(jī)物

糖--營養(yǎng)物質(zhì)及能源物質(zhì)，維持花粉管的滲透平衡，防止花粉因過度吸水而破裂。維生素B1、B2、維生素C和胡蘿卜素等都有促進(jìn)花粉萌發(fā)和花粉管生長的作用。3.溫濕度

最適溫度是20～30℃，最適的相對濕度是70%～90%。硼能顯著促進(jìn)花粉萌發(fā)和花粉管的伸長。第14頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二三、雙受精過程及影響因素(一)雙受精過程圖12-5玉米的雙受精第15頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二(二)授粉受精對雌蕊代謝的影響（雙受精過程中雌蕊的生理生化變化）1.呼吸速率急劇變化

花粉不斷向花柱組織分泌各種酶類，同時雌蕊組織中的糖類和蛋白質(zhì)代謝都明顯加強(qiáng)，授粉后雌蕊的呼吸速率一般要比未授粉時高得多。第16頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二2.生長素顯著增加

授粉后雌蕊中的生長素含量大大增加?；ǚ壑泻写龠M(jìn)吲哚乙酸合成的酶系，引起生長素的大量合成。圖12-6煙草授粉后不同時間雌蕊細(xì)胞各部分生長素含量的變化第17頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二2010年考研題植物傳粉受精后，雌蕊組織的主要生理變化為A.IAA含量增加，呼吸作用增強(qiáng)B.ABA含量增加，呼吸作用降低C.IAA含量增加，呼吸作用降低D.IAA含量降低，呼吸作用增強(qiáng)第18頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二3.物質(zhì)的代謝和運(yùn)輸加快

呼吸速率的增加，促進(jìn)了雌蕊組織內(nèi)物質(zhì)的代謝和運(yùn)輸，增強(qiáng)雌蕊組織吸收水分和無機(jī)鹽的能力。如蘭科植物授粉后雌蕊組織吸水增加了1/3，N、P明顯增多。第19頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二第十二章植物的生殖和衰老第一節(jié)受精生理第二節(jié)種子的發(fā)育第三節(jié)果實(shí)的發(fā)育和成熟第四節(jié)植物的休眠第五節(jié)衰老與脫落小結(jié)第20頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)種子的發(fā)育種子的發(fā)育，主要包括胚和胚乳的發(fā)育，以及種子貯藏物質(zhì)的積累。擬南芥植物野生型的胚胎發(fā)育階段示意圖第21頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二種子的發(fā)育是從受精開始的。一、胚的發(fā)育(一)胚的發(fā)育過程圖9-21擬南芥的胚胎發(fā)生(1)合子；(2)球形胚；(3)心形胚；(4)魚雷形胚；(5)成熟胚第22頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二

水稻等單子葉植物，胚胎發(fā)生則經(jīng)歷合子、球形胚、胚芽鞘分化、幼胚和成熟胚等階段圖9-22水稻的胚胎胚胎發(fā)育圖示A.合子階段，A-1授粉10h后，合子分裂形成；2細(xì)胞的原胚；B.球形胚階段；C.胚芽鞘階段；D.幼胚階段；E.成熟胚階段。第23頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二大豆胚發(fā)育的進(jìn)程，將胚發(fā)育五個階段，前三個階段為胚胎發(fā)生期，階段Ⅳ為種子形成時期，階段Ⅴ為脫水休眠期。

圖大豆胚的發(fā)育進(jìn)程

階段Ⅰ：球形期；階段Ⅱ：心形期；階段Ⅲ：魚雷形期；階段Ⅳ：成熟中期；階段Ⅴ：休眠期最上面一行表示胚和種子在一定發(fā)育時期的外形，但大小不按比例，否則胚胎發(fā)生的早期階段將看不清第24頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二二、胚乳的發(fā)育(一)胚乳的概念和功能受精極核反復(fù)分裂而發(fā)育起來的胚的營養(yǎng)組織，積累貯藏物質(zhì)。胚乳早于胚的發(fā)育。開花后時間(h)244872細(xì)胞(核)數(shù)分裂周期(h)細(xì)胞(核)數(shù)分裂周期(h)細(xì)胞(核)數(shù)分裂周期(h)胚乳游離核13±107.360±58.1224±49.2胚細(xì)胞2.0±024.04.6±1.420.718.7±4.617.0表12-1小麥胚乳游離核和胚細(xì)胞的分裂周期比較第25頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二2011年考研題淀粉類種子在成熟過程中，可溶性糖的含量（）A.逐漸增加B.逐漸減少C.不變D.先減少后增加第26頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二胚的發(fā)育依賴于胚乳細(xì)胞的解體所提供的激素和營養(yǎng)物質(zhì)的哺育。隨胚的生長，胚周圍胚乳細(xì)胞會不斷解體和消亡。圖小麥胚乳細(xì)胞中的蛋白質(zhì)和淀粉體的降解1.未被分解的胚乳細(xì)胞中的淀粉體和蛋白質(zhì)2.在胚的發(fā)育過程中，蛋白質(zhì)首先被水解酶降解，淀粉體尚完整。3.淀粉體開始水解時表面出現(xiàn)小孔。4.處于水解中的淀粉體出現(xiàn)許多大孔。5.處于水解后期的淀粉體收縮和消亡。

第27頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二胚乳的生長量﹥胚的生長量：有胚乳種子胚乳的生長量﹤胚的生長量：無胚乳種子（子葉所占據(jù)）種子類型代表植物相對數(shù)量1.單子葉有胚乳種子水稻、小麥、大麥、玉米、百合多2.單子葉無胚乳種子慈姑、澤瀉、眼子菜少3.雙子葉有胚乳種子蓖麻、柿、煙草、辣椒、番茄少4.雙子葉無胚乳種子豆類、瓜類、棉花、油菜、柑橘多表12-2被子植物的種子類型第28頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二(二)胚乳的發(fā)育過程

基本類型有核型和細(xì)胞型。谷類作物均屬核型。核期無細(xì)胞壁產(chǎn)生的時期。細(xì)胞期，有細(xì)胞壁。

第29頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二由于灌漿物質(zhì)中的一些礦質(zhì)、脂類等物質(zhì)就積累在胚乳外層細(xì)胞中，胚乳外層細(xì)胞因積聚礦質(zhì)、脂類以及蛋白質(zhì)等物質(zhì)而轉(zhuǎn)化成糊粉層細(xì)胞。圖版Ⅱ小麥糊粉層的形成1～6分別為花后7d、9d、13d、20d、25d、30d的穎果橫斷面切片

灌漿物質(zhì)進(jìn)入小麥胚乳的穎果示意圖a.氨基酸；ADPG.腺苷二磷酸葡萄糖；f.脂質(zhì)；F.果糖；G.葡萄糖；m.礦質(zhì)；s.蔗糖；st.淀粉；p.蛋白質(zhì)。

第30頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二三、種子發(fā)育和貯藏物質(zhì)的積累(一)種子的發(fā)育多數(shù)種子的發(fā)育可分為以下三個時期圖12-9種子發(fā)育過程示意圖第31頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二2DAF-8DAF:胚分化與快速細(xì)胞增殖階段8DAF-12DAF:細(xì)胞增大形成正常的庫啟動淀粉合成14DAFon:淀粉的快速合成與積累水稻種子發(fā)育王臺提供第32頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二1.胚胎發(fā)生期

從受精開始到胚形態(tài)初步建成為止，細(xì)胞分裂為主。2.種子形成期

細(xì)胞擴(kuò)大生長為主，淀粉等物質(zhì)大量積累，迅速生長。早熟發(fā)芽或胚胎發(fā)芽簡稱胎萌。發(fā)生在禾本科植物上則稱為穗發(fā)芽或穗萌。3.成熟休止期

物質(zhì)積累逐漸停止，含水量降低，溶膠狀態(tài)變?yōu)槟z狀態(tài)，呼吸速率逐漸降低到最低水平，胚進(jìn)入休眠期。完熟種子之所以能耐脫水，這與LEA基因的表達(dá)有關(guān)。LEA基因在種子發(fā)育晚期表達(dá)，其產(chǎn)物被稱為胚胎發(fā)育晚期豐富蛋白(LEA)。第33頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二(二)種子發(fā)育過程中含水量和呼吸速率的變化水稻種子發(fā)育過程中含水量和呼吸速率的變化A.生長曲線B.呼吸速率變化曲線C.含水量變化曲線D.過氧化氫酶活性變化曲線

第34頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二(三)貯藏物質(zhì)的積累淀粉、蛋白質(zhì)、脂類和礦質(zhì)分別貯藏在不同組織的細(xì)胞器中。貯藏物質(zhì)名稱主要貯藏組織細(xì)胞器或顆粒名稱淀粉(直鏈淀粉、支鏈淀粉)胚乳或子葉淀粉體蛋白質(zhì)(谷蛋白、球蛋白等)子葉、盾片蛋白體脂類(主要為甘油三脂)子葉、盾片、糊粉層圓球體礦質(zhì)(主要為植酸鹽)糊粉層、子葉、盾片糊粉粒表12-4種子中貯藏物質(zhì)的種類和場所第35頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二1.淀粉的合成與積累

在種子發(fā)育過程中，合成淀粉的場所是淀粉體，合成的原料來自ADPG，而ADPG是由運(yùn)進(jìn)胚乳或子葉中的蔗糖或己糖等可溶性糖轉(zhuǎn)化來的。水稻成熟過程中穎果內(nèi)淀粉和可溶性糖含量的變化第36頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二2.蛋白質(zhì)的合成與積累

貯藏蛋白基因大量在種子