植物發(fā)育的特點(diǎn)優(yōu)秀公開課

植物發(fā)育的特點(diǎn)植物和動物的發(fā)育都是從單個細(xì)胞開始合子合子植物和動物的早期發(fā)育都具有形似的規(guī)律合子合子細(xì)胞分裂模式和器官建成分化與生長合子合子動物發(fā)育的研究---從胚胎學(xué)入手植物發(fā)育的研究---從種子萌發(fā)開始植物發(fā)育問題的提出動物發(fā)育的研究---個體形態(tài)建成的原因—內(nèi)因植物發(fā)育的研究---外部環(huán)境對個體發(fā)育的影響植物發(fā)育的研究始于20世紀(jì)初植物開花的研究來自于農(nóng)業(yè)的需求---希望找到控制開花的方法植物形態(tài)建成—量變到質(zhì)變的過程C/N光周期現(xiàn)象開花素春化植物發(fā)育問題研究歷史的特點(diǎn)

1、強(qiáng)調(diào)階段性而忽視整體性

2、強(qiáng)調(diào)外因而忽視內(nèi)因1植物發(fā)育的特點(diǎn)GoldbergRB.Plants:noveldevelopmentalprocesses.Science.

1988;240(4858):1460-7.植物的特點(diǎn)植物是一種形態(tài)學(xué)上簡單的有機(jī)體植物細(xì)胞具有全能型植物發(fā)育的塑性全能性--單細(xì)胞的再生植株外界環(huán)境因子對植物發(fā)育進(jìn)程、形態(tài)的影響。植物既可以利用孢子繁殖也可以利用配子繁殖孢子----植物所產(chǎn)生的一種有繁殖或休眠作用的細(xì)胞，能直接發(fā)育成新個體。孢子一般微小，單細(xì)胞。“無性孢子”，如分生孢子、孢囊孢子、游動孢子等；“有性孢子”，如接合孢子、卵孢子、子囊孢子、擔(dān)孢子等；孢子有性別差異時，兩性孢子有同形和異形之分。前者大小相同；后者在大小上有區(qū)別，分別稱大、小孢子，并分別發(fā)育成雌、雄配子體，這在高等植物較為多見。配子是動植物進(jìn)行有性生殖所產(chǎn)生的一種特殊細(xì)胞，如精子/卵細(xì)胞。

卵細(xì)胞助細(xì)胞極核反足細(xì)胞受精卵受精極核高等植物具有雙受精現(xiàn)象植物胚胎發(fā)生完成于休眠種子的形成胚胎形成后，植物發(fā)育有一個停滯的階段。休眠--有生活力的種子由于內(nèi)在原因，在適宜的環(huán)境條件下仍不能萌發(fā)的現(xiàn)象。休眠是植物在長期系統(tǒng)發(fā)育過程中獲得的一種抵抗不良環(huán)境的適應(yīng)性。具有休眠特性的農(nóng)作物種子在高溫多雨地區(qū)可防止穗發(fā)芽；某些沙漠植物的種子可以休眠狀態(tài)度過干旱季節(jié)，以待合適的萌發(fā)條件。植物胚胎發(fā)生完成于休眠種子的形成植物胚胎的結(jié)構(gòu)與成體有明顯的區(qū)別高等植物的胚具有兩個不同發(fā)育命運(yùn)的器官系統(tǒng)植物發(fā)育是連續(xù)的

分生組織的長期存在、器官數(shù)目的不斷增加。動物胚胎發(fā)育完成后幾乎是全面的生長，不再增加新的器官和組織。植物則是在特定部位保留分生組織細(xì)胞群，形成局部生長，一生中不斷形成新的器官和組織。植物具有無限的發(fā)育程序植物的形態(tài)建成在沒有細(xì)胞移動的情況下進(jìn)行植物細(xì)胞不能遷移.植物外形的形成依賴于不同位置細(xì)胞的分裂速度和伸長方向的差異植物也具有三個基本的組織系統(tǒng)：表皮、基本組織、維管束，但是不存在原腸作用。多次分裂分裂植物的形態(tài)建成在沒有細(xì)胞移動的情況下進(jìn)行向光性環(huán)境因子在植物發(fā)育過程中扮演主要角色向光性與生長素有關(guān)向重性根冠細(xì)胞內(nèi)有平衡石-----造粉體RootcapfromArabidopsis

平衡石2植物的生活史動物沒有世代交替，植物存在世代交替。基本概念：核相交替：生物生活史中出現(xiàn)減數(shù)分裂和生殖細(xì)胞的結(jié)合，單倍體核相細(xì)胞與二倍體核相細(xì)胞交替配子體：由單倍體細(xì)胞構(gòu)成的結(jié)構(gòu)孢子體：由二倍體細(xì)胞構(gòu)成的結(jié)構(gòu)配子體世代：配子體的形成過程被稱為配子體世代孢子體世代：孢子體的形成過程被稱為孢子體世代世代交替：整個生活周期的完成過程中配子體世代與孢子體世代交替出現(xiàn)。生活史的類型SpermsFertilization合子減數(shù)分裂型：減數(shù)分裂發(fā)生在合子萌發(fā)時，生活史中只有一種單倍體核相的生物體，如衣藻、水綿和輪藻；配子減數(shù)分裂型：減數(shù)分裂發(fā)生在配子囊產(chǎn)生配子時，生活史中只有一種雙倍體核相的生物體，如松藻、鹿角藻和某些硅藻、動物；生活史的類型孢子減數(shù)分裂型：減數(shù)分裂發(fā)生在孢子產(chǎn)生時，兩種核相的植物體，有世代交替。3植物發(fā)育的核心過程減數(shù)分裂受精第一，在整個植物界，從藻類到被子植物，它們的生活周期完成過程中，都有3種單細(xì)胞的存在狀態(tài)——合子、孢子和配子，以及兩個在單細(xì)胞水平發(fā)生的重要事件——減數(shù)分裂和受精。兩個轉(zhuǎn)折點(diǎn)：配子體世代孢子體世代受精作用減數(shù)分裂第二，如果我們以二倍體的合子作為生活周期的起點(diǎn)，那么各種植物的生活周期的完成過程都是從合子發(fā)育開始形成孢子體，經(jīng)過孢子作為中間環(huán)節(jié)，經(jīng)配子體到形成配子作為終點(diǎn)的單向過程。當(dāng)新的合子通過受精形成之時，那已經(jīng)是新一代的生活周期的起點(diǎn)。孢子體孢子囊孢子母細(xì)胞孢子(同型或異型)精子雄配子體卵雌配子體減數(shù)分裂孢子體世代配子體世代世代交替合子受精作用(胚)減數(shù)分裂受精植物發(fā)育的基本模式第三．在各種多細(xì)胞的植物類群中，在生活周期完成過程中的3種單細(xì)胞存在狀態(tài)之間，都存在多細(xì)胞化過程和少細(xì)胞過程。合子與孢子、孢子與配子之間的轉(zhuǎn)化，正是通過從多細(xì)胞化到少細(xì)胞化這樣的過程來相互連接，而其中發(fā)育所構(gòu)成的各種形態(tài)結(jié)構(gòu)則構(gòu)成了各種植物類型。動、植物發(fā)育的核心過程的異同點(diǎn)：相同點(diǎn)：從單細(xì)胞的合子開始，并將形成配子。不同點(diǎn)：1、動物個體發(fā)育中，合子與配子單細(xì)胞狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換通過“種系”、或稱為“生殖細(xì)胞系”細(xì)胞來完成?！吧臣?xì)胞系”細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生配子。植物體中，不同單細(xì)胞狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換必需以多細(xì)胞體作為過渡。減數(shù)分裂在孢子體中進(jìn)行，產(chǎn)生孢子，發(fā)育成能產(chǎn)生配子的結(jié)構(gòu)---配子體。2、動物沒有世代交替，植物存在世代交替。4植物發(fā)育的基本問題4.13種核心細(xì)胞（孢子、配子、合子）的分化特點(diǎn)以及減數(shù)分裂、受精的分子機(jī)理；4.2頂端生長點(diǎn)的形成機(jī)理，無生長點(diǎn)的有限生長模式與頂端生長點(diǎn)加側(cè)生器官的無限生長模式之間的區(qū)別孢子體的形態(tài)建成：苔蘚植物：無生長點(diǎn)、有限生長蕨類—種子植物：頂端生長、側(cè)生生長、持續(xù)生長4.3側(cè)生器官的形成與不同側(cè)生器官之間的轉(zhuǎn)換，及隨著植物的進(jìn)化植物的側(cè)生器官種類為什么會增加隨著進(jìn)化，植物的側(cè)生器官漸趨復(fù)雜蕨類植物：營養(yǎng)葉、孢子葉（區(qū)分或者不區(qū)分大?。┞阕又参铮鹤尤~、營養(yǎng)葉、大小孢子葉被子植物：子葉、營養(yǎng)葉、大小孢子葉、萼片、花瓣藻類植物：孢子在孢子體上隨機(jī)產(chǎn)生苔蘚植物：孢子在孢子體的孢蒴中產(chǎn)生蕨類-種子植物：孢子在特定的側(cè)生器官中產(chǎn)生4.4多細(xì)胞化與少細(xì)胞化的啟動與調(diào)控；少細(xì)胞化：配子體簡化多細(xì)胞化：孢子體復(fù)雜4.5分枝與生活周期核心單元的聚生；分枝—側(cè)生器官由于分枝的存在，使植物體可以看做是多個可以獨(dú)立完成生活周期核心過程的單元所構(gòu)成的集合體，因此理解分枝的產(chǎn)生極為重要。4.6配子傳遞與物種傳播藻類植物：孢子、配子都能進(jìn)行物種的傳播，以單細(xì)胞的形式進(jìn)行；苔蘚、蕨類植物：以孢子（單細(xì)胞）進(jìn)行物種的傳播，配子只在受精過程中移動；種子植物：物種的傳播、配子的傳遞以多細(xì)胞進(jìn)行。5生活周期的核心過程與目前植物發(fā)育研究中的若干問題5.1關(guān)于“胚胎發(fā)生”的問題植物胚胎發(fā)生是從合子到種子的形態(tài)建成過程，類似于動物胚胎發(fā)生，奠定了植物體今后形態(tài)建成的模式。胚胎就其本意而言僅指被包裹的結(jié)構(gòu)。從苔蘚到被子植物都有胚胎，但只有種子植物具有種子5.2關(guān)于“開花”與“花發(fā)育”的問題開花與葉片的生長是發(fā)育過程中截然不同的兩個階段花器官與葉片之間，不同的花器官之間可能出現(xiàn)過渡形態(tài)。這些器官之間的變化更可能是連接合子與孢子的多細(xì)胞體中的不同器官類型之間的順序變化。5.3關(guān)于“植物不同發(fā)育命運(yùn)的器官系統(tǒng)”的問題從種子開始的植物的發(fā)育分為地下部分的根和地上部分的莖兩個系統(tǒng)；從生活周期完成的核心過程來看，莖主要在不同的側(cè)生器官之間起分隔和支撐的作用，而根的作用更為間接。從演化的角度看，根的存在與否并不是生活周期完成的必要條件，它只是植物