花藥的發(fā)育和花粉粒的形成

1、花藥的發(fā)育和花粉粒的形成,一、花藥(小孢子囊)的發(fā)育 二、單核花粉(小孢子)的形成 三、花粉(雄配子體)的發(fā)育和形態(tài)結(jié)構(gòu) 四、花粉敗育和雄性不育,花藥的外形,花藥的外形,一、花藥的發(fā)育:,囊壁,藥室內(nèi)壁,纖維層,纖維層,唇細(xì)胞,花藥原始體,(初生壁細(xì)胞),花藥壁,絨氈層 :,細(xì)胞特點(diǎn)：大，胞質(zhì)濃厚，富含RNA、蛋白質(zhì)、油脂、類胡蘿卜素等 變化：早期單核，減數(shù)分裂前后成為2或多核 功能：花粉粒提供營(yíng)養(yǎng)；分泌胼胝質(zhì)酶；合成孢粉素和外壁蛋白；提供花粉壁外脂類物質(zhì),絨氈層,造孢細(xì)胞 多次有絲分裂 花粉母細(xì)胞,單核花粉 減數(shù)分裂 花粉母細(xì)胞,二、小孢子(單核花粉 )的形成:,花粉母細(xì)胞pollen mo

2、ther cell,減 數(shù) 分 裂 meiosis,四分體 tetrad,百合的四分體,棉花的四分體,三、花粉粒的發(fā)育 和形態(tài)結(jié)構(gòu) :,FROM,花粉囊中花粉母細(xì)胞的發(fā)育過(guò)程:,有絲分裂,有絲分裂,精細(xì)胞,二細(xì)胞花粉 三細(xì)胞花粉,兩種雄配子體 :,營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞 :,明顯不同與生殖細(xì)胞： 細(xì)胞核結(jié)構(gòu)松散，細(xì)胞器較多 內(nèi)含大量的淀粉、脂肪、各種酶、維生素、植物激素和無(wú)機(jī)鹽 為花粉管的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng),生殖細(xì)胞:,裸細(xì)胞 核大，染色質(zhì)凝集，具12個(gè)核仁 細(xì)胞質(zhì)少，含線粒體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體、微管等細(xì)胞器，多無(wú)質(zhì)體 微管與細(xì)胞長(zhǎng)軸平行,精細(xì)胞 :,裸細(xì)胞 紡錘形、球形、橢圓形、蠕蟲形、帶狀 細(xì)胞質(zhì)很少

3、，含線粒體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體等細(xì)胞器 精子(Svn)：大，與營(yíng)養(yǎng)核緊密聯(lián)結(jié) 精子(Sua)：小，不與營(yíng)養(yǎng)核聯(lián)結(jié),不同類型的花粉粒,花粉外壁雕紋,sculture,花粉萌發(fā)孔、溝:,花粉粒的形狀、大小及萌發(fā)孔或萌發(fā)溝的數(shù)目、位置、形態(tài)，以及花粉壁上的紋飾均有較明顯的種屬特征，是研究植物系統(tǒng)分類，演化、地理分布和古代氣候的重要依據(jù)。 進(jìn)行花粉研究的學(xué)科稱為孢粉學(xué).,花粉壁 :,外壁： 成分：孢粉素、蛋白質(zhì)、脂類、酶 特點(diǎn)：厚，堅(jiān)硬，抗酸、堿腐蝕和生物分解 內(nèi)壁： 成分：纖維素、果膠質(zhì)、水解酶,花藥發(fā)生、花粉的發(fā)育及形成過(guò)程:,花藥,藥隔及維管束,幼花粉囊,原表皮,孢原細(xì)胞,平周分裂,初生壁

4、細(xì)胞,平周分裂,藥室內(nèi)壁中層 絨氈層,纖維層(花藥開裂),(最后消失),(提供養(yǎng)料,最后消失),花粉囊壁,造孢細(xì)胞,有絲分裂,花粉母細(xì)胞,減數(shù)分裂,四分體,小孢子,營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞,生殖細(xì)胞,有絲分裂,精細(xì)胞 精細(xì)胞,表皮,成熟花粉(雄配子體),3細(xì)胞花粉 2細(xì)胞花粉,營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞,四、花粉敗育和雄性不育,由于種種因素的影響，散出的花粉沒有經(jīng)過(guò)正常的發(fā)育，不能起到生殖的作用，這一現(xiàn)象，稱為花粉敗育. 引起花粉敗育的原因： 減數(shù)分裂不正常 絨氈層失去作用,雄性不育 ：雄蕊的花藥或花粉不能正常地發(fā)育，成為畸形或完全退化的現(xiàn)象。 原因：生理或遺傳造成。 三種類型：花藥退化、無(wú)花粉或花粉敗育。,胚珠的發(fā)育和胚囊的

5、形成,胚 珠 種子的前身,子房,子房,胚珠,胚 珠 種子的前身,豆角,豆子,胚珠和胎座,胎座,蘇鐵裸露的胚珠,胚珠,胎座,胚珠的構(gòu)成:,胎 座,一 胚珠的發(fā)育,胚珠的發(fā)育過(guò)程:外形與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化,胚珠的類型,orthotropous ovule,anatropous ovule,Hemitropous ovule,campylotropous ovule,百合子房橫切: 示兩個(gè)胚珠原基上產(chǎn)生的珠心組織和大孢子(胚囊)母細(xì)胞,（二）、胚囊的發(fā)育和結(jié)構(gòu),(直生胚珠),直生胚珠: 珠孔端在上, 合點(diǎn)端在下,integument,ovary wall,成熟胚囊的結(jié)構(gòu)與功能,反足細(xì)胞3:數(shù)目不定,通常

6、3個(gè), 向胚囊轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì),中央細(xì)胞1:可形成次生核,與一精子結(jié)合,發(fā)育成胚乳,助細(xì)胞2:為卵細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng),受精前消失.,卵細(xì)胞1:雌配子,受精后發(fā)育成胚.,雌性生殖單位:,卵細(xì)胞oocyte :液泡在珠孔端,合點(diǎn)端細(xì)胞壁不連續(xù),細(xì)胞器少,代謝弱.,助細(xì)胞synergid :液泡在合點(diǎn)端,細(xì)胞質(zhì)濃厚,珠孔端壁內(nèi)突生長(zhǎng)形成絲狀器,為卵細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng).,中央細(xì)胞central cell :有時(shí)形成次生核,與卵細(xì)胞和助細(xì)胞有密切聯(lián)系,絲狀器 filiform apparatus,胚囊的發(fā)育過(guò)程,孢原細(xì)胞,周緣細(xì)胞,造孢細(xì)胞,形成珠心的一部分,分裂,長(zhǎng)大,胚囊母細(xì)胞,減數(shù)分裂,四分體,3個(gè)消失1個(gè)發(fā)育,單核

7、胚囊,3次有絲分裂,7細(xì)胞或8核胚囊,卵細(xì)胞1個(gè) 助細(xì)胞2個(gè) 中央細(xì)胞1個(gè)(含極 核2個(gè)或次生核1個(gè)) 反足細(xì)胞3個(gè)或多個(gè),直接發(fā)育(水稻、小麥),雌配子體,胚珠的結(jié)構(gòu)和組成,合點(diǎn),珠心,胚囊,內(nèi)珠被,外珠被,珠孔,珠柄,開花、傳粉與受精,一、開 花:,當(dāng)雄蕊中的花粉和雌蕊中的胚囊達(dá)到成熟的時(shí)期，或者二者之一已經(jīng)成熟，這時(shí)原來(lái)緊包的花被慢慢張開，露出雌、雄蕊，等待傳粉，這一現(xiàn)象稱為開花。,鳶尾花,梔子花,匆忘我,二、傳粉,1.自花傳粉 :,(一)、 自花傳粉和異花傳粉及其生物學(xué)意義,傳粉:花粉囊散出的成熟花粉,借助于一定的媒介力量,被送到同一花或另一花的雌蕊柱頭上的過(guò)程, 稱為傳粉。,概念：花

8、粉從花粉囊中散出，落在同一朵花的柱頭上的現(xiàn)象,條件：兩性花,雌雄蕊同時(shí)成熟; 柱頭對(duì)接受自身的花粉無(wú)生理上的障礙。如大豆、豌豆、大麥、小麥、芝麻等都是自花傳粉,閉花受精 ：一種極端的自花受粉。,異花蓳菜,3、研究對(duì)象是生長(zhǎng)在美洲的大花冠洛瑪草。既產(chǎn)生能開的花朵，進(jìn)行開花受精，同時(shí)也產(chǎn)生不開的花朵，而那些不開的花朵內(nèi)則進(jìn)行的是閉花受精,。,1、達(dá)爾文曾指出，閉花受精是自花傳粉植物的一種受精方式。他認(rèn)為閉花受精能使植物避免大量的花粉被昆蟲吃掉，或者能防止花粉因受潮濕而失去繁殖能力。,2、1980s，美國(guó)植物學(xué)家敏特和勞德兩人，認(rèn)為植物有花不開，進(jìn)行閉花受精，是植物所采取的巧妙的節(jié)能“策略”，并能過(guò)

9、實(shí)驗(yàn)證明了觀點(diǎn)。,為什么會(huì)閉花受精？,開放的花,閉花,數(shù)量減少,水分充足,干 旱,干 旱,數(shù)量增多,水分充足,水分充足,脫落酸增加,那缺水水分時(shí)，植物體內(nèi)脫落酸增加，使植物閉花受精。而水分充足時(shí)，植物體內(nèi)赤霉素增加，使植物開花受精,赤霉素增加,2、異花傳粉 ：,條件：?jiǎn)涡曰?; 兩性花 : 雌雄蕊不同時(shí)成熟 自花受粉有生理障礙 雌、雄異長(zhǎng)、異位，不能進(jìn)行自花傳粉。,概念：一朵花的花粉傳到同一植株或不同植株的另一朵花的柱頭上。,柱頭顯出。,避免自花傳粉的機(jī)制,兩種傳粉方式的比較:,自花傳粉 :的植物因?yàn)榇菩蹆煞竭z傳性非常相似，所以其后代必然會(huì)缺少適應(yīng)環(huán)境的能力，是一種原始的傳粉方式。但自花傳粉能

10、避免花粉受到一些傷害，比如昆蟲的吞食。在條件不適于異花傳粉時(shí)，植物通過(guò)自花傳粉就可以完成生殖過(guò)程。這是進(jìn)化過(guò)程中形成的適應(yīng)現(xiàn)象。,異花傳粉:.的因雌雄生殖細(xì)胞來(lái)源于不同的個(gè)體，遺傳差異大，后代往往具有強(qiáng)大的生活力和廣泛的適應(yīng)性。因此，在進(jìn)化過(guò)程中逐漸被選擇并得到發(fā)展，成為大多數(shù)被子植物的傳粉方式，但其傳粉效果應(yīng)受傳粉媒介的影響。,（二）、 風(fēng)媒花和蟲媒花：,1、風(fēng)媒花 ：以風(fēng)力傳送花粉的方式稱為風(fēng)媒。 大部分禾本科都是風(fēng)媒植物，另如楊樹、櫟樹、樺木及等。,特 征：,1、植物體先葉開花，多為穗狀花序或葇荑花序。 2、花被不顯著，沒有鮮艷的顏色，也沒有香氣和蜜腺， 3、雌蕊為增加接受花粉的機(jī)會(huì)，它

11、的柱頭擴(kuò)展非常顯著突出。 4、雄蕊的花絲比較長(zhǎng)，花藥懸垂在花外，可隨風(fēng)傳播。 5、花粉干燥、輕小、量多，便于被風(fēng)吹送，更多地保證了傳粉的機(jī)會(huì)。,M. Pollan,自然選擇設(shè)計(jì)了花來(lái)與其它的物種溝通，發(fā)展出了一系列令人吃驚的精巧的東西 ， 視覺的、嗅覺的和觸覺的， 來(lái)捕捉某些昆蟲和鳥類，甚至是一些哺乳動(dòng)物的注意力。,2 、蟲媒花：,蟲媒花 的特征：,多數(shù)有花蜜, 有氣味; 花大,具鮮艷的顏色,醒目; 花粉粒較大,表面有粘液和紋飾,易粘著,旱金蓮科,蔓生草本,是圍繞著提高生殖效率,避免自花授粉,有著精確的時(shí)、空規(guī)律的，含有深刻生物學(xué)意義的花結(jié)構(gòu),3 、其它的傳粉方式：,水媒 ：一些水生被子植物。

12、如金魚藻、水，苦草屬植物等。,黃花大苞姜的傳粉過(guò)程,黃花大苞姜是我國(guó)特有的姜科多年生宿根草本植物，主要分布在華南的廣東廣西，生長(zhǎng)在高度潮濕的林內(nèi)石壁或山溝瀑布邊石壁上，花果期為5-8月，花期內(nèi)，通常每天每花序只開一朵花，酷似,蘭花的黃色花朵在自然狀態(tài)下開放2天，花在第二天下午15:00以后開始凋謝，花凋謝后約20天蒴果即成熟開裂。,大約早上6:00-6:30時(shí)，黃花大苞姜的花開放，花藥的花粉囊同時(shí)開裂.剛開裂時(shí)，油質(zhì)液漿狀的花粉從花粉囊溢出成球形，然后很快鋪滿于花藥面，慢慢流向柱頭，約在當(dāng)天下午15:00開始到第二天早上7:30間，花粉陸續(xù)流到柱頭的喇叭口，實(shí)現(xiàn)自花傳粉。,該植物自花傳粉行為最

13、難以置信的一點(diǎn)是，雄蕊竟以完全主動(dòng)，不借助重力、風(fēng)力的方式(甚至在兩次向上彎曲的過(guò)程中還逆重力 做功)完成整個(gè)授粉行為，堪與動(dòng)物之間的交配相比。,植物在其系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程中，產(chǎn)生許多變異，以適應(yīng)不斷變化的周圍環(huán)境。 而植物的花，同樣產(chǎn)生了許多奇特的變異，從而保證了物種生存并促進(jìn)種屬的繁衍和發(fā)展。 自花傳粉就是其中的一種。,(一)花粉柱頭上的萌發(fā),濕潤(rùn)型柱頭: 表面的分泌物能粘住花粉,并為花粉提供營(yíng)養(yǎng);干燥型柱頭:花粉通過(guò)表面的蛋白質(zhì)薄膜和角質(zhì)層的裂隙獲得水份. 花粉吸水膨脹, 伸出花粉管. 有多個(gè)萌發(fā)孔的花粉粒, 最終只有一個(gè)花粉管到達(dá)胚囊.,三、受 精：,花粉與柱頭的相互識(shí)別：,只有兩親本在遺傳

14、上較為接近,差異既不過(guò)大,也不過(guò)小,才能完成受精作用. 細(xì)胞生物學(xué)的研究表明,花粉與柱頭間的識(shí)別反應(yīng)決定于花粉壁上和壁內(nèi)的蛋白質(zhì)和柱頭表面蛋白質(zhì)膜之間的相互關(guān)系。,（二）、花粉管的生長(zhǎng)：,中空花柱道: 通道細(xì)胞，如百合 閉合型花柱: 引導(dǎo)組織，如白菜,(三)、被子植物受精過(guò)程及其生物學(xué)意義：,珠孔受精: 多數(shù)植物; 合點(diǎn)受精:如核桃; 中部受精: 少數(shù)植物,花粉管向化性生長(zhǎng),而且雌蕊分泌的向化性物質(zhì)是熱穩(wěn)定性的,與鈣離子濃度有關(guān); 助細(xì)胞退化,花粉管進(jìn)入.,雙受精 :是被子植物花粉粒中的一對(duì)精子分別與卵細(xì)胞和中央細(xì)胞結(jié)合的過(guò)程. 是被子植物所特有的現(xiàn)象,花粉管從絲狀器處進(jìn)入助細(xì)胞,花粉管頂端孔

15、裂，精子、營(yíng)養(yǎng)核和少量細(xì)胞質(zhì)釋放,精子細(xì)胞從卵細(xì)胞和中央細(xì)胞無(wú)細(xì)胞壁處進(jìn)入，完成雙受精。,1、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(lái)發(fā)育成為產(chǎn)生新個(gè)體的胚； 2、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。,雙受精過(guò)程及其生物學(xué)意義：,恢復(fù)了植物原有的染色體數(shù)目，保持了物種的相對(duì)穩(wěn)定性。 雙受精傳遞了親本不同的遺傳性，加強(qiáng)了后代的生活力和適應(yīng)性; 由受精的極核發(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，其作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被胚吸收，使子代的生活力更強(qiáng)，適應(yīng)性更廣。,（四）、 受精的選擇作用：,被子植物受精過(guò)程有兩個(gè)層次的選擇作用： 柱頭對(duì)花粉粒的選擇 胚囊對(duì)精子細(xì)胞的選擇 這種選擇性保