植物学-植物的繁殖1

第三章植物的繁殖繁殖（Propagation）是指植物产生新个体的现象，繁殖使生命得以延续，是生命最基本的特征生殖（Reproduction）是指生殖细胞发育成为下一代新个体的方式通过繁殖，生物的基本特征信息由亲本传递给子代，这种信息传递称为遗传繁殖过程中，下一代的个体与亲本相比往往有某些方面的差异，这种现象成为变异第一节繁殖的类型植物的繁殖方式营养繁殖：植物营养体的一部分从母体分开或不分开直接形成新个体的繁殖方式无性生殖：指具有生殖功能的细胞不经过两性的结合，直接发育成新个体的过程。无性生殖中具有生殖功能的细胞称为孢子有性生殖：指通过两性细胞的结合形成新个体的过程。这些性细胞称为配子，为单倍体。两个配子结合形成二倍体的合子，由合子再发育形成新的个体草莓的营养繁殖和有性生殖营养繁殖时不产生生殖细胞，是无性的过程，亦称克隆（clone），所产生的后代较少变异，与母体有很相近的遗传性状，可以使母体的优良性状得以保留依据植物营养繁殖的特性及植物细胞的全能性，建立了多种人工营养繁殖技术，如：扦插、压条、嫁接及细胞与组织培养技术植物的无性生殖同样不经过有性过程，其遗传物质来自于单一亲本，子代的遗传信息与亲代基本相同嫁接压条根据产生的两个配子间的差异程度，有性生殖可分为：同配生殖：相互结合的两种配子的形态、结构、大小、运动能力相同，形态上难以区分异配生殖：两种配子形态结构相同，但大小不同，大的为♀配子，小的是♂配子卵式生殖：两种配子在大小、形态、结构、运动能力等方面均不同，♀配子大，卵形，无鞭毛，无运动能力，特称为卵，♂配子小，细长，有些具鞭毛，可运动，特称为精子；精子与卵融合称受精作用，由受精卵发育成植株有性生殖植物的生活史与世代更替孢子体世代与配子体世代（无性世代与有性世代）交替出现，这就是植物生活史中的世代交替现象被子植物的配子体世代（单倍体世代）不发达，雌、雄配子体不能独立生活，都寄生在孢子体上，且特化成花的一部分植物从生殖发育的某一阶段开始，经一系列生长发育过程，产生下一代后又重现该阶段的现象称为生活周期或生活史第二节花花的分化被子植物进入到生殖生长阶段时，茎的顶端一些分生组织不再形成叶原基和芽原基，转而形成花原基或花序原基。因此，花是一种特化的节间很短的变态的枝。一、花的组成与基本结构一朵完整的花包括花柄、花托、花萼、花冠、雄蕊群和雌蕊群等六部分，缺少其中一部分的花叫不完全花其中雄蕊和雌蕊都充分发育的叫两性花，缺少一种或其一种虽有而不完备的花叫单性花，雌蕊和雄蕊都不完备或缺少的叫中性花雌花与雄花生于同一植株的，称雌雄同株；雌花与雄花生于不同植株的，称雌雄异株花的组成1、花柄（pedicel）和花托（receptacle）：花柄（花梗）是着生花的小枝，是花朵与茎相连的短柄。花托是花各部在花柄顶端的着生处，有时花托在雌蕊基部形成膨大的盘状，称为花盘花柄花托几种不同形状的花托2、花萼（calyx）和花冠（corolla）：花萼与花冠合称花被，花萼为多片萼片（sepal）组成，着生于花托边缘或外围，多为绿色，萼片可联合，也可分离花冠为多片花瓣（petal）组成，位于萼片的内侧，多有鲜艳的颜色，花瓣联合的花称合瓣花，花瓣分离的花称离瓣花花萼与花冠分化清楚，且二者均有的称双被花，花被虽有二轮，但内外被片在色泽等方面无区别的，称同被花，仅有一轮花被的花称单被花，花萼与花冠都缺少的花，称无被花花萼花冠离瓣合瓣花被两被花同被花单被花无被花3、雄蕊群（androecium）：雄蕊群是一朵花中雄蕊的总称，雄蕊包括花药与花丝两部分根据雄蕊的连合程度，可分为：离生雄蕊：花中各雄蕊彼此分离，如桃。合生雄蕊单体雄蕊：花药完全分离而花丝联合成一束二体雄蕊：花丝结合成二束多体雄蕊：各雄蕊的花丝结合成三束以上聚药雄蕊：各雄蕊的花丝分离，而花药联合此外，如一朵花中雄蕊的长短不等，则有：四强雄葱：雄蕊6枚，其中4枚花丝较长、2枚较短，如十字花科。二强雄蕊：雄蕊4枚，2长2短，如唇形科单体雄蕊二体雄蕊多体雄蕊聚药雄蕊离生雄蕊二强雄蕊四强雄蕊4、雌蕊群（gynoecium）：一朵花中雌蕊（pistil）的总称（1）心皮（carpel）：组成雌蕊的单位，是具有生殖作用的变态叶单雌蕊：仅由单一心皮所构成的雌蕊离生雌蕊：由几个心皮构成的雌蕊，且各心皮彼此分离，每一心皮两侧边缘愈合合生雌蕊：由几个心皮构成的雌蕊，各心皮互相联合，不同心皮的两侧边缘愈合心皮边缘愈合之处的缝线称腹缝，心皮中肋处称为背缝心皮单雌蕊、离生雌蕊、合生雌蕊(复雌蕊)（2）雌蕊结构：柱头、花柱和子房A、柱头（stigma）：位于雌蕊顶端，多有一定膨大，为接受花粉的部位，可分为湿型和干型湿型：柱头表面产生分泌物，可以粘住花粉，并为花粉萌发提供基质。干型：不产生分泌物B、花柱（style）：连接柱头与子房的部分，分为空心（中央为花柱道）和实心两类（中央为引导组织）C、子房（ovary）：雌蕊基部膨大部分，着生在花托上，由子房壁、子房室、胎座和胚珠构成单雌蕊和离生雌蕊的子房只一室，合生雌蕊的子房可有一室或多室，多室的子房其子房室的数目与心皮的数目相同子房室内心皮腹线处或中轴处着生胚珠，胚珠由胚柄、珠被、珠心和胚囊组成，珠心相当于大孢子囊，内生大孢子，大孢子发育为胚囊子房：一室或多室4、胎座（placenta）及其类型：胚珠在子房内着生的部位称胎座。特立中央胎座中轴胎座侧膜胎座胎座类型心皮类型子房室数胚珠着生位置例子边缘胎座marginalplacenta单心皮1室腹缝线豆科侧膜胎座parietalplacenta合生心皮1室相邻2心皮腹缝线葫芦科中轴胎座axialplacenta合生心皮多室心皮边缘向子房中央愈合的中轴上百合科芸香科特立中央胎座free-centralplacenta合生心皮1室残留的柱状突起石竹科基生胎座basalplacenta单心皮或合生心皮1室1枚，着生于子房室底部蓼科菊科顶生胎座epicalplacenta单心皮或合生心皮1室1枚，着生于子房室顶部桑科二、花各部分结构的多样性及其演化1、花部数目的变化：从多而无定数到少而有定数双子叶植物多为４数，５数，或者４、５的倍数；单子叶植物多为３数或３的倍数。花被相对稳定的数目称为花基数２、排列方式的变化：螺旋排列（原始）；轮状或圆周排列（进化）３、对称性的变化：辐射对称（整齐花）两侧对称（不整齐花）4、子房位置的变化：子房上位（下位花）子房上位（周位花）子房半下位（周位花）子房下位（上位花）子房上位周位花子房下位三、花序（inflorescence）：花在总花柄上的排列方式，称为花序。花序的总花柄或主轴称为花序轴。每一花的花柄或花序轴基部生有苞片根据花的开放顺序，可将花序分为无限花序（indefiniteinflorescence）和有限花序（definiteinflorescence）两类1、无限花序：花序的主轴在开花时，可以继续生长，不断产生花芽，各花的开放顺序是由花序轴的基部向顶部依次开放、或由花序周边向中央依次开放。它又可分为以下几种类型：总状花序：花轴单一，较长，上面着生花柄长短近于相等的花，开花顺序自下而上，如油菜伞房花序：同总状花序，但上面着生花柄长短不等的花，越下方的花，其花梗越长，使花几乎排列于一个平面上，如苹果伞形花序：花轴短缩，大多数花自花轴顶端生出，各花的花柄近于等长，如葱、人参穗状花序：花轴直立，较长，上面着生许多无柄的两性花，如车前柔夷花序：花轴上着生许多无柄或短柄的单性花，常下垂，一般整个花序一起脱落，如杨、柳肉穗花序：同穗状花序，但花轴肥厚肉质，如玉米。当肉穗花序外面有一大型苞片包被时，又称佛焰花序，其苞片称为佛焰苞，如半夏头状花序：花轴短缩而膨大，花无梗，各花密集于花轴膨大的顶端，呈头状或扁平状，如菊科隐头花序：花轴特别膨大，中央部分向下凹陷，其内花着生许多无柄的花，如无花果等圆锥花序：即复总状花序，在长花轴上有许多小枝，每一小枝又自成一总状花序，如紫丁香复伞房花序：花轴上的分枝成伞房状排列，每一分枝又自成一伞房花序，如花楸属复伞形花序：花轴顶端丛生若干长短相等的分枝，每分枝各自成一伞形花序，如伞形科植物复穗状花序：花轴分枝1或2次，每小枝自成一个穗状花序（也称小穗）如小麦、大麦复头状花序：头状花序轴具分枝，每分枝各自成一个伞形花序，如合头菊各种花序类型桤树的柔荑花序半夏的佛焰花序无花果的隐头花序2、有限花序：也称聚伞类花序，开花顺序为花序轴顶部花先开放，再向下或向外侧依次开花。可分为以下几种类型：单歧聚伞花序：花序轴顶端先生一花，其下生出一个侧枝，然后在侧枝顶端又生一花，如此反复，整个花序为一个合轴分枝。有2种类型：螺状聚伞花序：各分枝从同一侧生出侧枝，如勿忘草蝎尾状聚伞花序：两侧交互出现侧枝，如唐菖蒲二歧聚伞花序：在花序轴顶端形成一花后，其下两侧分出两个侧枝，每个侧枝顶端形成一花，如此反复，如繁缕多歧聚伞花序：与二歧聚伞花序相似，但花序轴顶花下分出三个以上侧枝，如此反复，如泽漆轮伞花序：由许多无柄的花聚伞状排列在茎节的叶腋内，外形呈轮状排列，如益母草各种花序类型不同植物花的多样性是生物多样性的生动体现第三节雄蕊的发育与结构一、雄蕊的组成雄蕊由花药和花丝组成。雄蕊是由雄蕊原基发育而来的，经顶端生长和原基上部有限的边缘生长后，原基迅速伸长，上部逐渐增粗，不久即分化出花药和花丝两部分二、花药的发育与结构花药由4个花粉囊组成，分左右两半，中间由药隔相连，花药囊外由囊壁包围，内生花粉粒（一）花药的发育花粉的发育过程1、花粉囊壁的发育及结构功能（1）表皮：花粉囊壁的最外一层，细胞长方形，行保护功能，外壁具明显的角质层。（2）药室内壁（endothecium）：表皮下的一层细胞，体积较大，花粉成熟时，细胞在垂周和内切向壁上出现不均匀的次生加厚，并栓质化或木质化，又称纤维层药室内壁开裂，花粉散出的过程：开花时，花药暴露在空气中，表皮细胞由于蒸腾而失水，并从下层的药室内壁细胞中吸取水分。由于细胞水分减少，细胞液泡内细胞液的内聚力增加，使细胞径向壁间产生拉力。同时两个花粉囊连接处的花药壁细胞上无带状加厚，也是抗拉力的薄弱处。当细胞进一步失水后，花粉囊便在此处破裂，花粉囊相通。此时，由于药室内壁细胞无带状加厚的外切向壁的收缩和向内下陷，整个花粉囊裂开，花粉散出。花药表皮及药室内壁（3）中层（middlelayer）：由1-2层较小的细胞组成，初期含有淀粉及其它贮藏物。花药发育后期，中层细胞逐渐解体，并被吸收（4）绒毡层（tapetum）：花药最里层，细胞大，胞质浓厚，富含RNA、蛋白质、油脂等物质，双核或多核。可分为分泌绒毡层和变形绒毡层两类功能：提供营养；分泌胼胝质酶；合成孢粉素；合成外壁蛋白；提供花粉壁外脂类物质花药绒毡层细胞（二）小孢子的形成孢原细胞造孢细胞小孢子母细胞平周分裂有丝分裂减数分裂小孢子四分体分离白菜四分体小孢子（三）花粉粒的发育和形态结构花粉囊中花粉母细胞的发育过程二细胞花粉、三细胞花粉形成大液泡时的花粉粒二胞花粉花药发生及花粉的发育形成过程花药药隔及维管束幼花粉囊原表皮孢原细胞平周分裂初生壁细胞平周分裂药室内壁中层绒毡层纤维层(花药开裂)(最后消失)(提供养料,最后消失)造孢细胞有丝分裂花粉母细胞减数分裂四分体小孢子营养细胞生殖细胞有丝分裂精细胞精细胞表皮花粉(雄配子体)（四）成熟花粉的形态与功能1、花粉粒的形态花粉粒的形状、大小及萌发孔或萌发沟的数目、位置、形态，以及花粉壁上的纹饰均有较明显的种属特征，是研究植物系统分类，演化、地理分布和古代气候的重要依据各种类型花粉花粉外壁雕纹花粉萌发孔、沟2、花粉粒的结构（1）花粉壁：外壁和内壁外壁：质地坚硬，含有孢粉素，吸收了绒毡层解体时生成的类胡萝卜素、类黄酮、脂类和蛋白质等物质。内壁：柔薄，由纤维素、果胶质、半纤维素和蛋白质组成（2）营养细胞：明显不同于生殖细胞，细胞核结构松散，细胞器较多，内含大量的淀粉、脂肪、各种酶、维生素、植物激素和无机盐等，为花粉管的生长提供营养（3）生殖细胞：裸细胞，核大，染色质凝集，具1~2个核仁，细胞质少，含线粒体、高尔基体、内质网、核糖体、微管等细胞器，多无质体三胞花粉（4）精子裸细胞，纺锤形、球形、椭圆形、蠕虫形、带状，细胞质很少，含线粒体、高尔基体、内质网、核糖体等细胞器精子Ⅰ(Svn)：大，与营养核紧密联结精子Ⅱ(Sua)：小，不与营养核联结来自同一生殖细胞的一对姐妹精细胞之间的差异称为精子异型性（5）雄性生殖单位（malegermunit）：被子植物在精细胞与营养核之间和一对精细胞之间存在物理上的连接与结构上的连接，就称为雄性生殖单位。其作用可能是作为传递精细胞的装置，使精细胞准确地到达雌性靶细胞