普通生物學B植物的結構功能和發(fā)育(下)

14.3植物的繁殖植物的繁殖方式包括營養(yǎng)繁殖、無性生殖和有性生殖3種方式。植物營養(yǎng)體的一部分從母體分離開直接形成新個體的繁殖方式稱為營養(yǎng)繁殖。也有的學者將營養(yǎng)繁殖歸入無性生殖。植物的無性生殖是指一些具有生殖功能的細胞不經過兩性的結合，直接發(fā)育成新個體的過程。無性生殖中具有生殖功能的細胞稱為孢子。有性生殖是指通過兩性細胞的結合形成新個體的過程。這些性細胞稱為配子，為單倍體。兩個配子結合形成二倍體的合子，由合子再發(fā)育形成新的個體。目前一頁\總數二十七頁\編于十九點被子植物的生活史和世代更替孢子體世代與配子體世代（無性世代與有性世代）交替出現，這就是植物生活史中的世代交替現象。被子植物的配子體世代（單倍體世代）不發(fā)達，雌、雄配子體不能獨立生活，都寄生在孢子體上，且特化成花的一部分。目前二頁\總數二十七頁\編于十九點花的結構花柄的分化被子植物進入到生殖生長階段時，莖的頂端一些分生組織不再形成葉原基和芽原基，轉而形成花原基或花序原基。因此，花是一種特化的節(jié)間很短的變態(tài)的枝。目前三頁\總數二十七頁\編于十九點典型的花的結構一朵完整的花包括花托、花被、雄蕊群和雌蕊群。完全花、不完全花兩性花、單性花雌雄同株、雌雄異株目前四頁\總數二十七頁\編于十九點不同植物花的多樣性是生物多樣性的生動體現目前五頁\總數二十七頁\編于十九點傳粉與受精花粉和胚囊的發(fā)育目前六頁\總數二十七頁\編于十九點傳粉與受精自花傳粉、異花傳粉受精一個精子與卵結合形成受精卵并成為二倍體的合子，合子將來發(fā)育成為產生新個體的胚；另一個精子與中央細胞極核結合，成為三倍體的受精極核并進一步發(fā)育成為胚乳。這種雙受精是被子植物特有的現象，也是植物有性生殖中最進化的形式。目前七頁\總數二十七頁\編于十九點種子與果實的形成胚的發(fā)育和種子的形成在胚發(fā)育之前胚乳的發(fā)育便開始了合子通常經過一段休眠后開始發(fā)育成胚。目前八頁\總數二十七頁\編于十九點種子與果實的形成果實的形成子房發(fā)育成果實，子房壁成為果皮。被子植物中除子房外，其他部分如花托、花萼等也參與果實形成。被子植物的傳粉也啟動了包括生長素、赤霉素、細胞分裂素等植物激素的產生和增加目前九頁\總數二十七頁\編于十九點種子與果實的形成果實的多樣性根據花中雌蕊的數目和花序的情況可以將果實分為3類目前十頁\總數二十七頁\編于十九點14.4植物的生長發(fā)育及調控植物的生長主要靠細胞數目增多、細胞體積的增大和伸長來完成。而植物的發(fā)育是指植物體的構造和機能由簡單到復雜的變化過程。植物的生長和發(fā)育是相輔相成的過程。植物體的生長和發(fā)育始終都受到一系列外部和內部因素的控制。目前十一頁\總數二十七頁\編于十九點種子的萌發(fā)與幼苗的發(fā)育度過休眠且具有生活力的種子在足夠水分與氧氣、一定溫度條件下就開始萌發(fā)。有些種子的萌發(fā)還需要一定的光照條件。種子從萌發(fā)到發(fā)育成幼苗是一個復雜的過程目前十二頁\總數二十七頁\編于十九點

各種環(huán)境因子對植物生長發(fā)育的影響植物的生長和發(fā)育始終都受到一系列外部和內部因素的控制。影響植物生長與發(fā)育的外部環(huán)境因子主要包括溫度、光、水分以及各種刺激等等。溫度是控制植物生長和發(fā)育的重要環(huán)境因子。每一種植物都有適合自己生長發(fā)育的溫度范圍，主要原因是溫度對細胞內酶的活性有極大影響。溫度也會極大影響植物體中蛋白質、脂肪和水分的性質。植物在整個生活周期中的最適溫度隨生長發(fā)育階段的改變而變化，此外還需要一定的晝夜溫差。溫度對于植物的生殖生長也具有調控作用（如春化作用）。目前十三頁\總數二十七頁\編于十九點光是控制植物生長發(fā)育的最重要的環(huán)境因子光是光合作用最基本的條件和能量輸入源，同時光還能控制植物不同發(fā)育階段如種子萌發(fā)、幼苗發(fā)育和開花等形態(tài)發(fā)生過程。光照條件下，胞內的原葉綠素酸酯還原成為葉綠素酸酯，后者進一步形成葉綠素；黑暗條件下，不能合成葉綠素，表現為植物體黃化。目前十四頁\總數二十七頁\編于十九點光是控制植物生長發(fā)育的最重要的環(huán)境因子光是重要的環(huán)境信號，可以調控組織的分化和器官的發(fā)育。光對植物的成花誘導是最為典型的現象。根據植物開花的光周期反應，可把植物分為3種類型：短日植物、長日植物、日中性植物。長日植物與短日植物的確定取決于對臨界日長的正負反應。目前十五頁\總數二十七頁\編于十九點光是控制植物生長發(fā)育的最重要的環(huán)境因子植物開花還同時受到誘導周期數的影響。誘導周期數就是光周期敏感植物開花誘導所需的光周期數（天數）。光質對開花誘導也有影響。紅光是誘導長日植物開花和抑制短日植物開花最有效的光質，同時，紅光效應可以被遠紅光（紅外光）所逆轉。目前十六頁\總數二十七頁\編于十九點光是控制植物生長發(fā)育的最重要的環(huán)境因子植物感受光周期刺激的部位是葉片。被誘導的葉片中形成了刺激開花的物質。其它環(huán)境因子外部刺激“生物鐘”現象目前十七頁\總數二十七頁\編于十九點植物激素與生長發(fā)育植物激素是一些在植物體內合成的微量的有機生理活性物質，它們能從產生部位運送到作用部位，在低濃度（<1mmol/L）時可明顯改變植物體某些靶細胞或靶器官的生長發(fā)育狀態(tài)。植物向光性生長與植物激素的發(fā)現很早以前，植物學家就觀察到，室內培育的植物具有向光性。對向光彎曲的燕麥苗解剖觀察發(fā)現，燕麥苗的胚芽鞘背光一側細胞的生長要快于向光的一側。是什么引起了向光性？如何通過實驗來發(fā)現？目前十八頁\總數二十七頁\編于十九點19世紀末，Darwin父子的實驗Darwin父子提出了一種假說：胚芽鞘頂端受光后產生的某種化學信號被從頂端傳送到下面彎曲的部位，導致胚芽鞘下部細胞向光的一側與背光的一側細胞生長不均勻。植物向光性生長與植物激素的發(fā)現目前十九頁\總數二十七頁\編于十九點幾十年后，丹麥科學家Boysen-Jensen用實驗驗證了Darwin父子提出的假說。實驗證明了：Darwin父子提出的某種信號是一種可傳輸的化學物質。植物向光性生長與植物激素的發(fā)現目前二十頁\總數二十七頁\編于十九點1926年，年輕的荷蘭植物生理學家Went終于從植物胚芽鞘中發(fā)現了這種化學物質。Went結論：由胚芽鞘頂端受光產生的化學信號物質可以刺激細胞生長。他將這種植物激素定名生長素。植物向光性生長與植物激素的發(fā)現目前二十一頁\總數二十七頁\編于十九點植物激素對植物體的生長、細胞分化、器官發(fā)生成熟和脫落等多方面具有調節(jié)作用，植物激素對于植物的生長發(fā)育是必不可少的微量化合物；大約有300多種由微生物和植物產生的次生代謝物對植物的生長發(fā)育具有調節(jié)活性；植物激素的種類和作用公認的5大類植物激素包括：生長素、細胞分裂素、赤霉素、脫落酸和乙烯；在植物體中，5大類激素往往是相互協(xié)調地共同參與植物生長發(fā)育的調控。目前二十二頁\總數二十七頁\編于十九點細胞信號傳導途徑介導的植物對外界刺激的響應外部環(huán)境因子和植物激素的作用都是通過細胞內的信號傳導途徑和基因的轉錄表達來實現的。信號傳導途徑的發(fā)現1990年，美國斯坦福大學的專家發(fā)現，對擬南芥每天人為地觸摸兩次，實驗組植物體的高度比對照組（未實施每天人為觸摸的植物）低3～4倍。目前二十三頁\總數二十七頁\編于十九點信號傳導途徑的發(fā)現研究揭示，物理接觸激活一種特殊的信號傳導途徑，引起核內基因組的響應，調控著擬南芥的生長和發(fā)育過程。耶魯大學科學家在擬南芥中發(fā)現的稱為cop9信號傳導復合體是結構和功能縝密的細胞信號調節(jié)網絡的一部分，參與了擬南芥幼苗光調控的發(fā)育過程。目前二十四頁\總數二十七頁\編于十九點植物細胞的信號傳導途徑細胞的信號傳導途徑包括信號接受、信號傳導、誘導應答3個主要步驟。信號接受是指細胞感受到某種外部環(huán)境因子或激素信號的過程。信號傳導途徑的傳導步驟是指一系列的細胞信號傳導體將接受到的刺激感應放大并轉換成可引起細胞代謝應答的化學形式。最關鍵的聯(lián)結點是第二信使（鈣離子、cAMP等）誘導應答是指被放大的信號誘導細胞對刺激的應答。目前二十五頁\總數二十七頁\編于十九點植物細胞的信號傳導途徑例：生長素誘導的信號傳導途徑目前二十六頁\總數二十七頁\編于十九點花、種子與果實屬于被子植物的繁殖器官。孢子體世代與配子體世代交替出現是植物生活史的世代交替現象。被子植物的孢子體由種子萌發(fā)而來，是二倍體植物，其配子體世代（單倍體世代）不發(fā)達，雌雄配子體不能獨立生活，都寄生在孢子體上，且特化成花的一部分。一朵完整的花包括花托、花被、雄蕊群和雌蕊群幾部分。經過傳粉和受精過程，雌雄配子結合形成二倍體的合子，合子進一步發(fā)育成為種子。度過休眠且具有生活力的種子在足夠水分與氧氣、一定溫度條件下就開始萌發(fā)。種子從萌發(fā)到發(fā)育成幼苗是一個復雜的過程。

春化作用、光周期現象、“生物鐘”現象等都體現了植物體的