植物的生殖與成熟-受精生理

學習目標掌握受精、雙受精的概念及影響受精的因素；了解花粉的壽命、貯藏及植物受精的方式；了解植物受精引起的代謝變化。主要內(nèi)容植物的花芽分化與性別表現(xiàn)花粉的化學組成花粉的壽命與貯藏柱頭的生活力花粉和柱頭的相互識別受精作用重點和難點重點影響植物受精的因素難點植物受精的過程一、植物的花芽分化與性別表現(xiàn)

1、花芽分化

2、性別表現(xiàn)3、性別表現(xiàn)的調(diào)控①光周期：適宜——雌花；不適宜——雄花②溫周期：低溫,晝夜溫差大——雌花(黃瓜例外)③營養(yǎng)因素：N肥和水分充足——雌花；N少,干旱——雄花；C/N比低——提高雌花數(shù)目④植物激素：IAA,ETH——雌花

GA——雄花二、花粉的化學組成花粉是花粉粒的總稱?；ǚ哿Ｐ《p，數(shù)量大有利于傳粉?；ǚ壑泻写罅繝I養(yǎng)物質(zhì)：壁物質(zhì)（外壁物：纖維素、孢粉素；內(nèi)壁物：纖維素、果膠）水分（15%~30%）、碳水化合物、油脂、蛋白質(zhì)（糖蛋白、80多種酶）、礦質(zhì)元素、氨基酸、植物激素（IAA、GA、CTK）、色素（花色素苷、類胡蘿卜素）、維生素類等。氨基酸中脯氨酸含量最高，與花粉的育性有關(guān)三、花粉的壽命和貯藏1、花粉粒壽命：在自然條件下，成熟的花粉粒從花藥中散出之后維持具有受精能力時間的長短。因植物種類不同而異，一般只幾天或幾周。2、貯藏：一般干燥、低溫、二氧化碳濃度高和氧濃度低時，利于花粉貯藏；1~5℃，6%~40%的相對濕度貯藏花粉最好；禾本科植物的花粉要求40%以上的相對濕度。四、柱頭的生活力柱頭的生活力一般可持續(xù)一周，具體時間長短因植物種類而異雜交時以開花當日授粉為好。五、花粉和柱頭的相互識別

1、花粉壁蛋白質(zhì)（外壁糖蛋白）與柱頭表面蛋白質(zhì)親和：花粉管→角質(zhì)酶，溶解柱頭角質(zhì)層，花粉管生長，受精。不親和：柱頭→胼胝質(zhì)，阻礙花粉管穿入柱頭。2、花粉色素和柱頭特殊酶類有關(guān)。

月見草，在柱頭上30min后（實線：親和，虛線：不親和）連翹槲皮苷蕓香苷自花、異株同型花——不親和

六、受精作用1、概念：雌、雄性細胞，即卵細胞與精細胞相互融合的過程。大多數(shù)農(nóng)作物的經(jīng)濟產(chǎn)量就是受精后發(fā)育成的籽實，所以受精與否直接影響作物產(chǎn)量。2、受精過程花粉管穿過胚囊壁進入個助細胞，將兩個精子和內(nèi)含物(一個營養(yǎng)核、淀粉粒、脂類和多糖等)經(jīng)花粉管頂端的頂孔(如薺菜等)或側(cè)孔(如棉花等)釋放到胚囊中(如下圖)，其中的一個精子與卵細胞結(jié)合形成合子，發(fā)育成胚，另一個精子與極核結(jié)合，發(fā)育成胚乳，完成雙受精作用。3、受精方式1）珠孔受精花粉管到達子房后沿子房內(nèi)壁經(jīng)珠孔進入胚囊2）合點受精花粉管進入于房后沿子房內(nèi)壁表皮經(jīng)合點進入胚珠進行受精3）中部受精花粉管進入于房后經(jīng)珠柄（如黃連木屬）或珠被（如南瓜屬）進入胚珠4、受精作用的特點1）雙親遺傳性受精作用實質(zhì)上是雌、雄性細胞相互同化的復(fù)雜過程。2）精卵選擇性只有一定的花粉粒所產(chǎn)生的精子才能與卵結(jié)合，具有一定的選擇性。3）花粉多重性多數(shù)花粉萌發(fā)，多數(shù)花粉管伸長，多數(shù)精子進入胚囊的現(xiàn)象叫做受精的多重性。5、受精引起的代謝變化1）呼吸速率提高2）內(nèi)源激素含量提高3）生長抑制物下降，物質(zhì)的運輸與轉(zhuǎn)化提高4）整株植物的水分、礦質(zhì)吸收及有機物轉(zhuǎn)化和運輸加快

6、影響受精的因素1）環(huán)境因素①溫度：影響花藥開裂，也影響花粉的萌發(fā)和花粉管的生長25~30℃；40~50℃花藥干枯，柱頭失活，無法受精。②濕度：70%~80%最佳③其他環(huán)境因素：土壤條件、株間的通風、透光等因素、B能促進花粉萌發(fā)和花粉管的伸長。2）自身因素①花粉的活力壽命：水稻：5~l0min，梨、蘋果70～210d。干燥低溫、低氧有利于貯存。②柱頭的活力開花當天最強，以后逐漸下降。學習目標掌握傳粉的類型；掌握雙受精的概念及其生物學意義；了解風媒花與蟲媒花的特征。主要內(nèi)容開花與開花習性；自花傳粉與異花傳粉；雙受精的概念、過程與生物學意義。重點和難點重點雙受精的概念與意義。難點自花傳粉與異花傳粉滿足的條件。一、開花（一）概念當雄蕊中的花粉粒和雌蕊中的胚囊（或二者之一）已經(jīng)成熟時，花冠和花萼張開，雌雄蕊露出的現(xiàn)象稱為開花。（二）開花習性開花年齡：一、二年生植物生長幾個月就開花，一生僅開花一次；多年生植物達到開花年齡后，就能每年到時開花。桃樹3—5年，樺樹10—12年。開花季節(jié)：早春季節(jié)較多。開花期：是指一株植物從第一朵花開放到最后一朵花開畢所經(jīng)歷的時間。各種植物每一朵花開放的時間也有長有短。二、傳粉花粉囊散出的成熟花粉，借助一定媒介力量，被傳送到同一花或另一花的雌蕊柱頭上的過程?；ǚ鄣拿劝l(fā)需要通過柱頭分泌物的刺激作用和物質(zhì)條件。傳粉可分為自花傳粉和異花傳粉。（一）自花傳粉花粉從花粉囊散出后，落到同一花的柱頭上的傳粉現(xiàn)象。必備條件：兩性花雄蕊的花粉囊和雌蕊的胚囊必須同時成熟。柱頭對于本花的花粉萌發(fā)和雄配子體的發(fā)育沒有任何生理阻礙。生產(chǎn)實際中自花傳粉的涵義常被擴大：如農(nóng)作物中的同株異花間的傳粉，果樹栽培中同品種異株間的傳粉，也被稱為自花傳粉。傳粉方式中的閉花傳粉和閉花受精是一種典型的自花傳粉，如碗豆。（二）異花傳粉一朵花的花粉傳送到同一植株或不同植株另一朵花的柱頭上的傳粉方式稱為異花傳粉。在果栽培上，不同品種間的傳粉和作物栽培上不同植株間的傳粉，也稱異花傳粉。

異花傳粉的植物和花，在結(jié)構(gòu)和生理上產(chǎn)生了一些特殊的適應(yīng)性變化，使自花傳粉成為不可能，主要表現(xiàn)在：花單性，而且是雌雄異株植物；兩性花，但雄蕊和雌蕊不同時成熟；雌雄蕊異長或異位；花粉落在本花柱頭上不能萌發(fā)，或不能完全發(fā)育以達到受精的結(jié)果。柳蘭：雄蕊成熟，柱頭未伸出。雄蕊已干癟，柱頭才伸出。（三）傳粉的媒介1.風媒花：靠風力傳送花粉的傳粉方式稱風媒，借助這類方式傳粉的花，稱風媒花。約有1/10之一的被子植物是風媒的，大部分的禾本科植物和木本植物中的楊、柳等都是風媒植物。其適應(yīng)特征：

花被小，或花被退化缺失；花絲細長，易風吹擺動散粉；花粉小、輕、多、外壁光滑。2.蟲媒花：靠昆蟲為媒介進行傳粉方式的稱蟲媒，借助這類方式傳粉的花，稱蟲媒花；多數(shù)被子植物是依靠昆蟲傳粉的。其適應(yīng)特征：

花被大而鮮艷，具蜜腺、芳香或特殊氣味；

花粉粒較大，外壁粗糙而有花紋；蟲媒花的大小、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、蜜腺的位置等，常與昆蟲的大小、形態(tài)、口器的類型等特征相適應(yīng)。三、受精作用（一）概念受精作用：傳粉完成后，花粉便在柱頭上萌發(fā)成花粉管，管內(nèi)產(chǎn)生的雄配子——精子，通過花粉管的伸長，直達胚珠的胚囊內(nèi)部，與卵細胞和極核互相融合。花內(nèi)兩性配子互相融合的過程。（二）受精過程花粉管的生長：一個萌發(fā)孔突出，形成花粉管，頂端3-5μm處生長，通過花柱中的花柱道或引導組織?；ǚ酃苓M入胚囊，再由珠孔進入胚囊，稱珠孔受精有的花粉管經(jīng)胚珠基部的合點而達胚囊，稱合點受精。也有的花粉管穿過珠被，由側(cè)道折入胚囊，稱中部受精。（三）雙受精

1.概念：花粉管中的兩個精子釋放到胚囊中后，2個精子中的1個精子和卵融合，形成受精卵，將來發(fā)育成胚；另一個精子和2個極核融合，形成初生胚乳核，將來發(fā)育為胚乳。

2.雙受精生物學意義：首先，2個單倍體的雌、雄配子融合在一起，成為二倍體的合子，恢復(fù)了植物原有的染色體數(shù)目，保持了物種的相對穩(wěn)定性。其次，雙受精在傳遞親本遺傳性，加強后代的生活力和適應(yīng)性方面具有較大的意義。因為精、卵融合把父、母本具有差異的遺傳物質(zhì)重新組合。形成具有雙受精的極核發(fā)展成的胚乳是三倍體的，同樣兼有父、母本的遺傳特性，生理上更活躍，并作為營養(yǎng)物質(zhì)被胚吸收，使子代的生活力更強，適應(yīng)性更廣。四、受精的選擇性和多精入卵在自然條件下，傳到柱頭上的花粉粒往往是各式各樣的，但經(jīng)過與柱頭相互識別后，生理性質(zhì)上不親和的被排斥，不能萌發(fā)，只有親和的花粉粒才能萌發(fā)形成花粉管。

1、花粉與柱頭的相互識別

2、只有一條生活力最強的花粉管才能進入胚囊，將精子送入胚囊中進行受精3、有時可能有幾條花粉管同時進入一個胚囊中，此時，胚囊中就有2對以上的精子，這稱為多精子現(xiàn)象。但卵細胞總是選擇遺傳上最合適的精子受精，多余的精子被胚及胚乳同化吸收。4、有時可能有兩個以上的精子入卵，稱為多精入卵，但一般也只有一個精子與卵融合，其余的精子被卵同化吸收。外界環(huán)境條件對傳粉受精的影響開花、傳粉和受精過程對外界條件尤其溫度條件表現(xiàn)敏感，低溫、陰雨等不良條件使傳粉受精過程發(fā)生障礙，會導致結(jié)實率降低。五、無融合生殖和多胚現(xiàn)象無融合生殖：有些植物，不經(jīng)過精卵融合，也能直接發(fā)育成胚，這類現(xiàn)象稱作無融合生殖。有孤雌生殖、無配子生殖和無孢子生殖三種類型。孤雌生殖：是由卵細胞不經(jīng)過受精，直接發(fā)育成胚，如蒲公英、早熟禾等。無配子生殖：由助細胞、反足細胞或極核等非生殖性細胞發(fā)育成胚，如蔥、鳶尾、含羞草等。無孢子生殖：由珠心或珠被細胞直接發(fā)育成胚（不定胚）的，如柑橘屬。種子中含有兩個或兩個以上的胚的現(xiàn)象稱為多胚現(xiàn)象。產(chǎn)生多胚現(xiàn)象的原因：1、產(chǎn)生不定胚2、胚囊中卵細胞以外的細胞發(fā)育為胚3、由一個受精卵分裂成幾個獨立的胚4、一個胚珠中發(fā)生多個胚囊學習目標掌握受精、雙受精的概念及影響受精的因素；了解花粉的壽命、貯藏及植物受精的方式；了解植物受精引起的代謝變化。主要內(nèi)容植物的花芽分化與性別表現(xiàn)花粉的化學組成花粉的壽命與貯藏柱頭的生活力花粉和柱頭的相互識別受精作用重點和難點重點影響植物受精的因素難點植物受精的過程一、植物的花芽分化與性別表現(xiàn)

1、花芽分化

2、性別表現(xiàn)3、性別表現(xiàn)的調(diào)控①光周期：適宜——雌花；不適宜——雄花②溫周期：低溫,晝夜溫差大——雌花(黃瓜例外)③營養(yǎng)因素：N肥和水分充足——雌花；N少,干旱——雄花；C/N比低——提高雌花數(shù)目④植物激素：IAA,ETH——雌花

GA——雄花二、花粉的化學組成花粉是花粉粒的總稱?；ǚ哿Ｐ《p，數(shù)量大有利于傳粉?；ǚ壑泻写罅繝I養(yǎng)物質(zhì)：壁物質(zhì)（外壁物：纖維素、孢粉素；內(nèi)壁物：纖維素、果膠）水分（15%~30%）、碳水化合物、油脂、蛋白質(zhì)（糖蛋白、80多種酶）、礦質(zhì)元素、氨基酸、植物激素（IAA、GA、CTK）、色素（花色素苷、類胡蘿卜素）、維生素類等。氨基酸中脯氨酸含量最高，與花粉的育性有關(guān)三、花粉的壽命和貯藏1、花粉粒壽命：在自然條件下，成熟的花粉粒從花藥中散出之后維持具有受精能力時間的長短。因植物種類不同而異，一般只幾天或幾周。2、貯藏：一般干燥、低溫、二氧化碳濃度高和氧濃度低時，利于花粉貯藏；1~5℃，6%~40%的相對濕度貯藏花粉最好；禾本科植物的花粉要求40%以上的相對濕度。四、柱頭的生活力柱頭的生活力一般可持續(xù)一周，具體時間長短因植物種類而異雜交時以開花當日授粉為好。五、花粉和柱頭的相互識別

1、花粉壁蛋白質(zhì)（外壁糖蛋白）與柱頭表面蛋白質(zhì)親和：花粉管→角質(zhì)酶，溶解柱頭角質(zhì)層，花粉管生長，受精。不親和：柱頭→胼胝質(zhì)，阻礙花粉管穿入柱頭。2、花粉色素和柱頭特殊酶類有關(guān)。

月見草，在柱頭上30min后（實線：親和，虛線：不親和）連翹槲皮苷蕓香苷自花、異株同型花——不親和

六、受精作用1、概念：雌、雄性細胞，即卵細胞與精細胞相互融合的過程。大多數(shù)農(nóng)作物的經(jīng)濟產(chǎn)量就是受精后發(fā)育成的籽實，所以受精與否直接影響作物產(chǎn)量。2、受精過程花粉管穿過胚囊壁進入個助細胞，將兩個精子和內(nèi)含物(一個營養(yǎng)核、淀粉粒、脂類和多糖等)經(jīng)花粉管頂端的頂孔(如薺菜等)或側(cè)孔(如棉花等)釋放到胚囊中(如下圖)，其中的一個精子與卵細胞結(jié)合形成合子，發(fā)育成胚，另一個精子與極核結(jié)合，發(fā)育成胚乳，完成雙受精作用。3、受精方式1）珠孔受精花粉管到達子房后沿子房內(nèi)壁經(jīng)珠孔進入胚囊2）合點受精花粉管進入于房后沿子房內(nèi)壁表皮經(jīng)合點進入胚珠進行受精3）中部受精花粉管進入于房后經(jīng)珠柄（如黃連木屬）或珠被（如南瓜屬）進入胚珠4、受精作用的特點1）雙親遺傳性受精作用實質(zhì)上是雌、雄性細胞相互同化的復(fù)雜過程。2）精卵選擇性只有一定的花粉粒所產(chǎn)生的精子才能與卵結(jié)合，具有一定的選擇性。3）花粉多重性多數(shù)花粉萌發(fā)，多數(shù)花粉管伸長，多數(shù)精子進入胚囊的現(xiàn)象叫做受精的多重性。5、受精引起的代謝變化1）呼吸速率