被子植物生殖器官.ppt

第四章被子植物的生殖器官,植物的生命活动,个体生存,种族延续,死亡,延续,繁殖,植物的繁殖方式,营养繁殖,无性生殖,有性生殖,母体的一部分,孢子,雌配子,雄配子,合子,第四章被子植物的生殖器官,第一节花的组成与发生第二节 雄蕊的发育与结构第三节雌蕊的发育与结构第四节 开花、传粉和受精第五节 种子的发育第六节 果实的发育、结构和传播第七节 被子植物的生活史,第一节花的组成与发生,一、花的概念与花的组成部分二、花芽分化,一、花的概念与花的组成部分,花是适应于生殖的变态短枝。被子植物典型花的组成：（一）花梗（pedicel）与花托（receptacle）（二）花被（perianth）:花萼（calyx）与花冠（corolla）的总称。（三）雄蕊群（androecium）（四）雌蕊群（gynoecium）构成花萼、花冠、雄蕊群、雌蕊群的组成单位分别是萼片、花瓣、雄蕊和心皮，它们均为变态叶。,柱头花柱子房,花药花丝,花冠,雄蕊,花托,花梗,花萼,雌蕊,花梗（花柄）：是花连接枝条的部分，起支持和 输导作用。花梗的长短因植物种类而异。花托：其顶端膨大成各种形状，有密集的节，着生 花的其它部分，起支持和输导的作用。,（一）花梗与花托,花萼和花冠总称花被。当花萼和花冠相似不易区分时也统称花被，其 每一瓣则称花被片。,（二）花被,1、花萼,由若干萼片组成，保护幼花，光合作用等。离萼：萼片之间完全分离。合萼：萼片彼此之间基部合生或全部合生。萼筒：萼片基部合生部分称萼筒。萼裂片：萼片顶部分离的部分称萼裂片。有的植物在花萼外还有副萼。宿萼,2、花冠,由若干花瓣组成，常呈鲜艳色彩或散发出香气，有保护雌、雄蕊和招引昆虫传粉的作用。离瓣花：花瓣之间完全分离。合瓣花：花瓣彼此基部合生或全部合生。花冠筒：基部合生部分称花冠筒花冠裂片：顶部分离的部分称花冠裂片。,两被花：具备花萼、花冠的花。单被花：仅有花萼（或花冠）的花。无被花或裸花：两者皆无的花。,雄蕊群：花中所有雄蕊的总称。雄蕊的形态可分为花丝和花药两部分，花药是产生花粉的地方。,（三）雄蕊群,花丝,花药,成熟花药,（四）雌蕊群,雌蕊群：花中所有雌蕊的总称。多数植物的花只有一枚雌蕊。雌蕊由1至多个心皮组成。心皮是组成雌蕊的基本单位，是具有生殖作用的变态叶。心皮有腹缝线、背缝线、胎座等结构。腹缝线：心皮边缘连合的缝线。背缝线：心皮背部相当于叶的中脉部分。胎座（placenta）：子房内胚珠着生的部位。,心皮是组成雌蕊的基本单位，是具有生殖作用的变态叶。,胚珠,背缝线,腹缝线,胎座,柱头,花柱,子房,从形态上雌蕊可分为：从类型上雌蕊可分为：,单雌蕊,复雌蕊(合心皮雌蕊),离心皮雌蕊（离生单雌蕊）,花中只有一个心皮构成一个雌蕊,花中具有两个以上的心皮,而所有心皮合生形成一个雌蕊,一朵花中的心皮彼此分离单独形成雌蕊,柱头,花柱,子房,单雌蕊,柱头,花柱,子房,复雌蕊（合心皮雌蕊）,离心皮雌蕊（离生单雌蕊）,具有雌蕊和雄蕊的花称为两性花；仅有二者之一的称单性花（雌花或雄花）。雌雄蕊都无或发育不完全的花称中性花。具有花萼、花冠、雄蕊群和雌蕊（群）的花称完全花；缺少其1至3部分的花称不完全花。,（五）花的类型及花序,辐射对称花和两侧对称花完全花和不完全花两被花、单被花和无被花两性花、单性花和无性花单生花：在枝顶或叶腋处只着生一朵花。花序：多数被子植物在枝顶或叶腋处着 生许多花，并在花轴上按一定的排列顺 序着生，称为花序。花序有不同的类型。,禾本科植物以小穗为单位组成各种花序。花 1至多朵小花 小穗 2枚颖片（外颖、内颖）小穗梗,雄蕊：3或6枚 雌蕊：1枚 浆片：2枚,（六）禾本科植物的花及小穗,内稃,外稃,水稻的花序,小麦的花序,雄蕊雌蕊内稃浆片外稃退化外稃小穗梗,水稻的小穗,小麦的小花,雌蕊,雄蕊,浆片,内稃,外稃,二、花芽分化,植物经过一定时期的营养生长后，在适宜条件下转为生殖生长，此时茎尖顶端分生组织（生长锥）将不再产生叶原基和腋芽原基，而是分化出花或花序的各部分原基，然后发育形成花或花序，这一过程称为花芽分化。花芽的出现是被子植物从营养生长进入生殖生长的重要转折标志。,各种原基的分化次序，一般是按花萼、花冠、雄蕊、雌蕊的顺序。但也因植物种类不同而有变化。,花芽分化过程,第二节 雄蕊的发育与结构,表皮基本组织：中央有一维管束，上连花 药的药隔，下连花托。,顶端基部,花药花丝,雄蕊,花丝,雄蕊原基,雄蕊原基,第二节 雄蕊的发育与结构,一、花药的发育与结构二、花粉母细胞的减数分裂三、花粉粒的发育与形态结构四、花粉的生活力,一、花药的发育与结构（一）花药的结构,1表皮 药隔薄壁组织2药隔 药隔维管束 表皮 药室内壁 花粉囊壁 中层3花粉囊 绒毡层 花粉囊室：产生花粉,花药的结构,表皮：花药最外一层细胞，细胞扁长形，通常具明显的角质层，起保护作用。药隔：花药中部连接四个花粉囊的部分，含有一个维管束，可为花药发育提供水分和养料。花粉囊：花药通常有两对花粉囊，花药成熟时，每对花粉囊之间的壁破裂（花药开裂），相互连通为一个药室。棉花等少数植物的花药只有2个花粉囊，开裂时形成一个药室。,花粉囊壁的结构,表皮：最外1层细胞，常具角质层，起保护作用。药室内壁：花药接近成熟时，细胞内的贮藏物质消失，细胞径向扩展并产生不均匀的条纹状加厚，加厚物质主要是纤维素，在成熟时略木化。因此药室内壁在发育后期又称为纤维层，其功能与花药开裂有关。中层：13层较小的薄壁细胞，初期含有淀粉等营养物质，在花粉粒发育过程中，逐渐解体和被吸收。因此，成熟花药已不存在中层。绒毡层：最内一层较大的薄壁细胞，初期为单核，后常具双核或多核，含蛋白质、RNA、油脂、类胡萝卜素和孢粉素等物质，对花粉粒的形成和发育起重要的营养和调节作用。当花粉粒成熟时，绒毡层解体消失。,表皮,纤维层,花药室,花粉粒,维管束薄壁组织,药隔,成熟花药的结构,成熟花药的结构,1、表皮 薄壁组织2、药隔 药隔维管束 表皮 药室内壁 纤维层 花粉囊壁 中层 破损、消失3、花粉囊 绒毡层 被吸收、消失 花粉粒,造孢细胞,一、花药的发育与结构（二）花药的发育1,（二）花药的发育2,小孢子,花粉母细胞,二分体,四分体,成熟花粉,幼小的四棱形花药,四个角表皮下,孢原细胞,平周分裂,周缘细胞,平周分裂,垂周分裂,药隔（包括维管束和薄壁细胞）,药室内壁 纤维层中层 消失绒毡层 解体,表皮,造孢细胞,花粉母细胞,小孢子（N）,直接发育,或经过分裂,减数分裂,花药的发育,表皮,花粉囊壁,中部,原表皮,分化产生,有丝分裂,营养细胞生殖细胞,有丝分裂,2个精子（雄配子）,成熟花粉,二、花粉母细胞的减数分裂,减数分裂 是一种特殊的细胞分裂方式，细胞连续分裂两次，而染色体只分裂一次，一个母细胞经减数分裂产生4个子细胞，每个子细胞的染色体数目只有原来母细胞的一半。被子植物中花粉母细胞和胚囊母细胞的分裂方式为减数分裂。分裂过程：分为减数分裂的第一次分裂和减数分裂的第二次分裂。,（一）减数分裂的第一次分裂,分为前期、中期、后期、末期四个时期。前期：分为细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期五个时期。偶线期：发生同源染色体配对（联会）粗线期：非姊妹染色单体片段互换（交叉互换）遗传物质发生重组，为细胞的遗传变异奠定了基础。,细线期,偶线期,粗线期,中期：染色体凝缩至最短最粗。二价体以交叉点 排列在细胞赤道板上，两个着丝点分列于赤道面的 两侧，纺锤体完全形成。,后期I：染色体不分裂而分为两组移向两极，每 一极的染色体数目只有母细胞的一半。,末期I：形成两个子细胞（二分体）或不形成子 细胞而直接进入第二次分裂。,与一般的有丝分裂过程相似，最后形成四个子细胞。,中期II,后期II,末期II,前期II,（二）减数分裂的第二次分裂,胞质分裂,连续型：末期I形成二分体，末期II产生四分体，新细胞壁互相垂直，排成一个平面。胼胝质先在细胞板中央沉积，再向四周扩展，为离心式发育。大多数单子叶植物为连续型。同时型：末期I不产生细胞板，无二分体时期，末期II4个子核同时形成四分体，新细胞壁互相不垂直，排成四面体型。胼胝质从外侧逐渐向四分体中央积累，同时分割形成四个子细胞。大多数双子叶植物为同时型。,图4 23 小孢子母细胞减数分裂的胞质分裂类型A.小麦的连续型胞质分裂(1.减数分裂后期；2.产生分隔壁，形成二分体；3.后期；4.末期；5.四分体形成)；B.蚕豆的同时型胞质分裂(1.减数分裂后期；2.后期；3.末期；4.产生分隔壁；5.四分体形成),（三）减数分裂的意义,减数分裂导致产生单倍体的精子和卵细胞，由受精卵发育形成的胚恢复了二倍体的染色体数目，保持了细胞遗传的相对稳定性。由于同源染色体联会和交叉，遗传物质发生了重组，为细胞遗传的变异性奠定了基础，丰富了植物遗传的变异性。,三、花粉粒的发育与形态结构,（一）花粉粒的发育（二）花粉粒的形态和结构,花粉粒的发育,（一）花粉粒的发育,花粉母细胞,四分体,4个单核花粉粒（小孢子）,营养细胞,生殖细胞,2个精细胞,减数分裂,胼胝质壁溶解,长大、形成大的中央液泡,第一次有丝分裂,（2细胞花粉粒）,（3细胞花粉粒）,花粉母细胞,减数分裂I,减数分裂II（四分体）,4个单核花粉粒（胼胝质壁溶解）,2-细胞花粉,花粉管,精子,营养细胞,生殖细胞,四分体,第二次有丝分裂,营养细胞,营养细胞,3-细胞花粉,营养细胞,精子,（二）花粉粒的形态和结构,成熟花粉由花粉壁和2-3个细胞组成。大多数植物的花粉粒成熟时含有一个营养细胞和一个生殖细胞，称为2-细胞花粉。有的植物的成熟花粉粒含有一个营养细胞和两个精细胞，称为3-细胞花粉。,各式各样的花粉粒外观,1、花粉壁的结构,外壁：外壁较厚、硬而缺乏弹性，有萌发孔（沟）和各种形状的雕纹，主要组成物质有孢粉素及纤维素、类胡萝卜素、类黄酮素、油脂、蛋白质等，常呈黄色并有粘性。内壁：内壁较薄、软而有弹性，主要成分为纤维素、果胶 质、半纤维素和蛋白质。,花粉壁,外壁蛋白质来自绒毡层，在花粉与柱头的相互识别中起作用；内壁蛋白质由花粉粒本身制造，主要是各种水解酶，在花粉粒萌发和花粉管的生长中起作用。,2、营养细胞、生殖细胞和精子,营养细胞：占据花粉粒的绝大部分，包含花粉粒中除生殖细胞以外的所有部分。细胞核结构松散，细胞质中有丰富的细胞器，并富含营养物质。生殖细胞：裸细胞。小，无壁，核大，质少，外有质膜包围。精子：裸细胞。小，无壁，核大，质少。生殖细胞和精子直接参与生殖，营养细胞与花粉管的形成和生 长有关。,营养细胞,生殖细胞,2-细胞花粉粒,成熟花粉是雄配子体，花粉萌发时长出花粉管，带花粉管的花粉粒也叫雄配子体。精子叫雄配子。雄性生殖单位：两个精子和营养核构成的一个功能复合体。对于2-细胞花粉，生殖细胞与营养核的，也被称为雄性生殖单位。其功能是作为传送精子的装置。精子的异型性：一对精子在形态结构和遗传性上存在差异的现象。对白花丹花粉进行三维结构研究，发现2个精子的形状不同，一个较小，没有尾巴状突起，另一个较大，有尾巴状的狭长突起，环绕着营养核。受精时，较小的精子固定地与卵细胞受精，而较大的一个固定地与中央细胞受精。,由孢原细胞形成到雄配子产生的过程概括如下：,幼小花药,原表皮,孢原细胞（2N）,周缘细胞（2N）,造孢 细胞（2N）,表皮药室内壁 纤维层中层 最后消失绒毡层 最后消失,花粉囊壁,小孢子母细胞（2N）,小孢子（N）,营养细胞（N）生殖细胞（N）,2个精子（雄配子）（N）,平周分裂,垂周分裂,有丝分裂或直接发育,减数分裂,平周分裂,有丝分裂,有丝分裂,中部,药隔,四、花粉的生活力,花粉生活力：是花粉维持受精寿命时间长短的能力。花粉粒寿命的长短因植物种类不同而有差异。在自然条件下，绝大多数植物的花粉维持受精的能力是很有限的，只有几小时、几天或几个星期，寿命极短的如水稻花粉只存活几分钟。人工条件可延长花粉的寿命，研究花粉生活力及花粉的贮藏条件，在育种工作中有重要意义。,第三节雌蕊的发育与结构,一、雌蕊的发育和组成二、胚珠的组成和发育三、胚囊的发育与结构,雌蕊由心皮原基分化发育而成，在形态上可分柱头、花柱、和子房三部分。,一、雌蕊的发育和组成,柱头,花柱,子房,（一）柱头：是雌蕊顶端膨大成各种形状的部分，是承受花粉及花粉粒萌发的地方。有干柱头 和湿柱头。（二）花柱：雌蕊中部较细呈柱状的部分，内有 花柱道（空心型）或引导组织（实心型），是花粉粒萌发形成的花粉管进入子房的途径。（三）子房：是雌蕊基部膨大的部分。,子房壁：子房壁有外表皮和内表皮，两层表皮之间 有维管束和薄壁组织。子房 子房室：子房内的1至多个腔室。胎座：胚珠在子房壁上着生的部位称为胎座。胚珠：胚珠是种子的前身，胚珠数目随植物种类不 同差异很大。,子房壁,子房室,胚珠,胎座,腹束,背束,成熟胚珠的结构包括 珠柄、珠心、珠被、珠孔、合点几个部分。珠心是胚珠中最重要 的部分，其中发育出 胚囊并产生卵细胞。,二、胚珠的组成和发育,外珠被,内珠被,胚囊,胚珠的发育,珠柄、珠被、珠心三者连接处为合点,三、胚囊的发育与结构,胚囊是被子植物的雌配子体，是在胚珠的珠心内产生。,成熟胚囊的结构：卵细胞：1个（雌配子）助细胞：2个 反足细胞：3个 中央细胞：1个（含2个极 核或1个次生核）。,（一）胚囊的发育（1）,周缘细胞,造孢细胞,胚囊母细胞(EMC),孢原细胞,形成珠心的一部分,长大,或直接发育,（一）胚囊的发育（2）,胚囊母细胞,减数分裂,四分体,近合点端的1个细胞发育,单核胚囊,近珠孔端的3个细胞退化,（一）胚囊的发育（3）,单核胚囊,八核胚囊,3次有丝分裂,二核胚囊,四核胚囊,八核胚囊,（一）胚囊的发育（4）,成熟胚囊的结构：卵细胞：1个（雌配子）助细胞：2个 反足细胞：3个 中央细胞：1个（含2个 极核或1个次生核）,胚囊的发育,蓼型胚囊的发育过程概括如下：,珠心细胞,孢原细胞,分化,周缘细胞造孢细胞,形成珠心的一部分,平周分裂,胚囊母细胞,长大,分裂,减数分裂,四分体（N）,3个消失,1个发育(近合点端),单核胚囊(N，核增大),3次有丝分裂,卵细胞：1个(N)助细胞：2个(N)反足细胞：3个(N)中央细胞：1个(2N),或直接发育,成熟胚囊：7细胞胚囊或8核胚囊,（二）成熟胚囊的结构,卵器,卵细胞1个,助细胞2个,雌性生殖单位,卵细胞1个助细胞2个中央细胞1个,花药的发育（一）,造孢细胞,花药的发育（二）,小孢子,花粉母细胞,二分体,四分体,花粉,花粉母细胞,表皮,孢原细胞,造孢细胞,表皮,药室内壁,药隔,中层,绒毡层,周缘细胞,3,2,1,4,5,6,花药的发育,花粉母细胞,表皮,纤维层,花粉粒,表皮,纤维层,药室,花粉粒,药隔维管束薄壁组织,药隔,成熟花药的结构,花药原基,四棱形花药雏体,四个角表皮下细胞,孢原细胞,平周分裂,初生周缘细胞,造孢细胞,初生周缘细胞,平周分裂,垂周分裂,药隔,药室内壁 纤维层中层 消失绒毡层 解体,表皮,造孢细胞,花粉母细胞,4个花粉粒（N）,直接,或分裂,减数分裂,花药的发育,表皮,花粉囊壁,胚囊的发育,蓼型胚囊的发育过程概括如下：,珠心细胞,1个孢原细胞,分化,周缘细胞造孢细胞,形成珠心的一部分,平周分裂,胚囊母细胞,长大,分裂,减数分裂,四分体（N）,3个消失,1个发育(近合点端),单核胚囊(N，核增大),3次有丝分裂,卵细胞：1个(N)助细胞：2个(N)反足细胞：3个(N)中央细胞：1个(2N),或直接发育,成熟胚囊：7细胞胚囊或8核胚囊,表皮药隔花粉囊,表皮药室内壁中层绒毡层,