生物學(xué)植物的生殖與成熟生理

第一節(jié)花發(fā)育生理分化葉原基的生長(zhǎng)點(diǎn)開(kāi)始形成花原基蒼耳接受短日誘導(dǎo)后生長(zhǎng)錐的變化

形態(tài)變化生理生化變化花芽分化開(kāi)始后，細(xì)胞代謝增高，有機(jī)物轉(zhuǎn)化劇烈?？扇苄蕴前被帷⒌鞍踪|(zhì)核酸的合成速度一、花發(fā)育的遺傳調(diào)控ABC模型典型的花器官具有四輪基本結(jié)構(gòu)，從外到內(nèi)依次為萼片、花瓣、雄蕊和心皮分別由A、AB、BC和C組基因決定?？刂苹ńY(jié)構(gòu)的這些基因按功能可分為三大類(lèi)：心皮A組基因控制第1、2輪花器官的發(fā)育。其功能喪失會(huì)使第1輪花萼變成心皮，第2輪花瓣變成雄蕊。心皮心皮雄蕊雄蕊心皮ABC模型-A組基因B組基因控制第2、3輪花器官的發(fā)育。其功能喪失會(huì)使第2輪花瓣變成萼片，第3輪雄蕊變成心皮。ABC模型-B組基因ABC模型-C組基因C組基因控制第3、4輪花器官的發(fā)育。其功能喪失會(huì)使第3輪雄蕊變成花瓣，第4輪心皮變成萼片。萼片花瓣雄蕊雌蕊

萼片花瓣花瓣萼片2.內(nèi)源激素對(duì)花芽分化的調(diào)控CTK、乙烯、ABA——促進(jìn)花芽分化

GA——抑制多種果樹(shù)花芽分化IAA——低濃度促進(jìn)，高濃度抑制3.環(huán)境因子

光照、溫度、水分、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)花器官形成所需要的條件1.營(yíng)養(yǎng)狀況(二)、花的性別植物性別分化的特點(diǎn)：

性別的差別主要表現(xiàn)在花器官上；

性別分化的多樣化；

性別分化的不穩(wěn)定性，極易受到環(huán)境因素或化學(xué)物質(zhì)的影響。1、植物性別表現(xiàn)類(lèi)型高等植物性別表現(xiàn)的主要類(lèi)型

性別表現(xiàn)類(lèi)型同一植株上可能形成的花型代表植物舉例雌雄同株同花型

兩性花小麥，番茄，擬南芥雌雄同株異花型

雄花和雌花玉米，黃瓜，白麥瓶草雌雄異株型

雄花或雌花菠菜，大麻，楊，柳雌花兩性花同株型

雌花和兩性花金盞菊，灰綠藜雌花兩性花異株型

雌花或兩性花小薊雄花兩性花同株型

雄花和兩性花硬毛茄，槭樹(shù)，元寶楓雄花兩性花異株型

雄花或兩性花柿樹(shù)三性花同株型

雌花和雄花和兩性花番木瓜三性花異株型

雌花或雄花或兩性花番木瓜2、性別分化的調(diào)控性別決定基因基礎(chǔ)性基因ts1與ts2

突變體(1)性別決定的遺傳控制(2)年齡

(3)環(huán)境條件

?光周期?溫周期?營(yíng)養(yǎng)條件

(3)性別表達(dá)的激素調(diào)控

IAA,ETH，CTK——雌花GA——雄花(4)栽培措施煙熏、機(jī)械損傷第二節(jié)雄配子體發(fā)育生理一、花藥的基本結(jié)構(gòu)及發(fā)育過(guò)程植物配子體的發(fā)生與發(fā)育雄配子體發(fā)生與發(fā)育的細(xì)胞生物學(xué)機(jī)制表皮內(nèi)壁層中間層中期花藥絨氈層小孢子母細(xì)胞四分體小孢子減數(shù)分裂Callase花藥原基L1L2L3孢原細(xì)胞三細(xì)胞花粉粒精細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞核花粉壁PollenmitosisII二細(xì)胞花粉粒液泡營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞核生殖細(xì)胞PollenmitosisI單細(xì)胞花粉粒精細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞核花粉管脫水萌發(fā)配子體發(fā)生與發(fā)育小孢子的發(fā)生生殖細(xì)胞分化發(fā)育花粉管micropylepollentubefuniculusovulepollentubemicropyleCentralcellnucleussynergidsfuniculuseggembryosacvacuole花粉粒萌發(fā)花粉管在雌蕊中生長(zhǎng)花粉管被指引向胚珠生長(zhǎng)花粉管進(jìn)入胚囊，釋放精子花粉管生長(zhǎng)是授粉受精必不可少的花粉與柱頭相互作用花粉管的頂端極性生長(zhǎng)花粉管的導(dǎo)向作用花粉管與助細(xì)胞互作調(diào)控機(jī)制花粉粒的結(jié)構(gòu)花粉的內(nèi)壁蛋白和外壁蛋白示意圖外壁——纖維素，角質(zhì)，孢粉素，蛋白質(zhì)（糖蛋白、酶、凝集素）內(nèi)壁——果膠質(zhì)，胼胝質(zhì)，蛋白質(zhì)（水解酶）

化學(xué)組成

?

色素——類(lèi)胡蘿卜素、類(lèi)黃酮等?碳水化合物?氨基酸和酰胺，脯氨酸?礦質(zhì)元素?脂類(lèi)和維生素?內(nèi)源激素?

酶（水解酶、轉(zhuǎn)化酶

）水稻花粉：10～15分鐘；小麥花粉：幾小時(shí)內(nèi)活力開(kāi)始下降；玉米花粉：約1～2天；某些果樹(shù)：幾周到幾個(gè)月；向日葵：可達(dá)1年；薔薇科的某些果樹(shù)：幾年中保持活力。采用超低溫、真空和冷凍干燥技術(shù)貯藏花粉花粉生活力第三節(jié)雌配子體發(fā)育生理(一)雌蕊和胚珠的結(jié)構(gòu)與發(fā)育過(guò)程二、雌蕊

由一個(gè)或多個(gè)包著胚珠的心皮連合成為雌性生殖器官。由柱頭、花柱和子房組成。水稻：約6～7天；小麥：麥穗完全抽出后第3天玉米：花絲抽齊后1～5天柱頭生活力第四節(jié)授粉受精生理三、授粉與受精（一）授粉授粉：發(fā)育成熟的花粉落在雌蕊柱頭上的過(guò)程。?自花授粉?異花授粉花粉與柱頭的識(shí)別作用識(shí)別

是一類(lèi)細(xì)胞與另一類(lèi)細(xì)胞在結(jié)合過(guò)程中通過(guò)物理、化學(xué)的信息交流，發(fā)生特殊反應(yīng)。

?花粉外壁蛋白?柱頭乳突細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)表膜2.花粉萌發(fā)花粉萌發(fā)：花粉粒在柱頭上經(jīng)過(guò)識(shí)別，從柱頭的分泌物中吸收水分而水合，其內(nèi)部壓力增大，花粉粒內(nèi)壁從外壁上的萌發(fā)孔向外突出形成花粉管。

雌蕊的結(jié)構(gòu)模式及花粉的萌發(fā)過(guò)程1.花粉落在柱頭上；2.吸水；

3.萌發(fā)；4.侵入花柱細(xì)胞；

5.花粉管伸長(zhǎng)至胚囊

3.花粉管的生長(zhǎng)花粉管頂端區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖

花粉管的生長(zhǎng)局限于頂端區(qū)域；花粉管生長(zhǎng)的趨化性；（二）受精雙受精受精作用

卵細(xì)胞與精子相互融合的過(guò)程。

高等植物的雙受精：精子+卵細(xì)胞→合子→胚精子+極核→胚乳玉米的雙受精2.受精后的生理生化變化?大量物質(zhì)運(yùn)輸?呼吸強(qiáng)度明顯提高?生長(zhǎng)素含量增加3.自交不親和性的分子基礎(chǔ)自交不親和性

許多植物的花粉落在同花的雌蕊柱頭上不能成功受精的現(xiàn)象。遺傳學(xué)上自交不親和性是受一系列復(fù)等位S基因所控制。

自交不親和分為配子體型(GSI)和孢子體型(SSI)兩類(lèi)。孢子體型自交不親和由花粉親本的S等位基因控制，基因產(chǎn)物存在于花粉外壁；識(shí)別在柱頭上進(jìn)行，即花粉外壁蛋白與柱頭表膜蛋白的識(shí)別，花粉不萌發(fā)。SSI存在于少數(shù)幾種植物內(nèi)，如十字花科、菊科等。配子體自交不親和由花粉本身的S基因產(chǎn)物控制；花粉可以在柱頭上萌發(fā)，但是在花柱中花粉管破裂或生長(zhǎng)停頓；GSI