第九章植物的生殖和衰老 第一节受精生理 第二节种子的发育 第三节果实的发育和成熟 第四节植物的休眠 第五节衰老与脱落 2007.12.15 魏小红 1
2007.12.15 魏小红 1 第九章 植物的生殖和衰老 第一节 受精生理 第二节 种子的发育 第三节 果实的发育和成熟 第四节 植物的休眠 第五节 衰老与脱落
第一节 受精生理 一、花粉的构造和成分 1.构造 花粉粒通常有两层壁。外壁较坚固，主要由纤维素和孢粉素(pollenin)等 物质构成。内壁的基本成分是纤维素和果胶。 内外壁上均含有活性蛋白质，如糖蛋白、酶、应变素(allergens),与某 些人对花粉敏感有关、凝集素(lectins)等。外壁蛋白由绒毡层合成，为孢子体 起源；内壁蛋白由花粉本身的细胞合成，为配子体起源。 2.成分 (1)水分：花粉粒的含水量一般为15%~30%。干燥花粉仅为6.5%，低的渗 透势有利于花粉的吸水萌发和抗逆性的提高。 2007.12.15 魏小红 2
2007.12.15 魏小红 2 第一节 受精生理 一、花粉的构造和成分 1.构造 花粉粒通常有两层壁。外壁较坚固，主要由纤维素和孢粉素(pollenin)等 物质构成。内壁的基本成分是纤维素和果胶。 内外壁上均含有活性蛋白质，如糖蛋白、酶、应变素(allergens)，与某 些人对花粉敏感有关、凝集素(lectins)等。外壁蛋白由绒毡层合成，为孢子体 起源；内壁蛋白由花粉本身的细胞合成，为配子体起源。 2.成分 (1) 水分: 花粉粒的含水量一般为15%～30%。干燥花粉仅为6.5%，低的渗 透势有利于花粉的吸水萌发和抗逆性的提高
(2)蛋白质类：花粉中蛋白质含量7%~30%，平均20%左右。 (3)碳水化合物：淀粉和脂肪是花粉贮备的主要营养物质，基于两者的相对含量，可分 为淀粉型花粉和脂肪型花粉两类。 (4)植物激素：花粉中含有生长素、赤霉素、细胞分裂素、油菜素内酯和乙烯等植物 激素。这些激素的存在对花粉的萌发，花粉管的伸长以及受精、结实都起着重要的调节 作用。 (⑤)色素：成熟的花粉具有颜色，这是由于花粉外壁中存在花色素苷、类胡萝卜素等色 素的缘故。色素具有招引昆虫传粉，防止紫外光对花粉的伤害等作用。 (6)矿质元素：花粉与其他植物组织一样，含有磷、钙、钾、镁、硫、锰等多种矿质元 素。 (T)维生素类：花粉中含有丰富的维生素E、C、B1、B2等，特别是维生素E含量很高。 2007.12.15 魏小红
2007.12.15 魏小红 3 (2) 蛋白质类：花粉中蛋白质含量7%～30%，平均20%左右。 (3) 碳水化合物 ：淀粉和脂肪是花粉贮备的主要营养物质，基于两者的相对含量，可分 为淀粉型花粉和脂肪型花粉两类 。 (4) 植物激素 ： 花粉中含有生长素、赤霉素、细胞分裂素、油菜素内酯和乙烯等植物 激素。这些激素的存在对花粉的萌发，花粉管的伸长以及受精、结实都起着重要的调节 作用。 (5) 色素 ：成熟的花粉具有颜色，这是由于花粉外壁中存在花色素苷、类胡萝卜素等色 素的缘故。 色素具有招引昆虫传粉，防止紫外光对花粉的伤害等作用。 (6) 矿质元素 ：花粉与其他植物组织一样，含有磷、钙、钾、镁、硫、锰等多种矿质元 素。 (7) 维生素类 ：花粉中含有丰富的维生素E、C、B1、B2等，特别是维生素E含量很高
二、雌蕊的结构 雌蕊(pist训)是由一个或多个包着胚珠的心皮连合而成的雌性。生殖器官。虽然 植物的雌蕊外部形态各异，但其一般都位于花的中央部，都由柱头、花柱和子房三 部分组成 三、花粉萌发和花粉管的生长 授粉(pol1 ination):成熟花粉从花粉囊中散出，借助外力（地心引力、风、动 物传播等)落到柱头上的过程。 授粉是受精的前提，花粉传到同一花的雌蕊柱头上称自花授粉(se1f- pollination),而传到另一花的雌蕊柱头上称异花授粉(allogamy) 由于营养细胞吸胀作用使花粉内壁以及营养细胞的质膜在萌发孔处外突，形成 花粉管的乳状顶端，此过程称为花粉萌发。 2007.12.15 魏小红
2007.12.15 魏小红 4 二、雌蕊的结构 雌蕊(pistil)是由一个或多个包着胚珠的心皮连合而成的雌性。生殖器官。虽然 植物的雌蕊外部形态各异，但其一般都位于花的中央部，都由柱头、花柱和子房三 部分组成 三、花粉萌发和花粉管的生长 授粉(pollination)：成熟花粉从花粉囊中散出，借助外力(地心引力、风、动 物传播等)落到柱头上的过程。 授粉是受精的前提，花粉传到同一花的雌蕊柱头上称自花授粉(selfpollination)，而传到另一花的雌蕊柱头上称异花授粉(allogamy) 由于营养细胞吸胀作用使花粉内壁以及营养细胞的质膜在萌发孔处外突，形成 花粉管的乳状顶端，此过程称为花粉萌发
四、双受精 植物的双受精(double fertilization)是在雌、雄性生殖单位间进行的。到达 胚囊的花粉管首先进入一个退化的助细胞，随后花粉管顶端或亚顶端破裂，并 向退化的助细胞内释放出雄性生殖单位和其它内含物，造成助细胞的破裂，使 两个精细胞能够定向转移，其中的一个精细胞与卵细胞融合形成合子。另一个 精细胞与中央细胞的两个极核融合，形成初生胚乳核。 花粉管进入一个退化的助细胞，并向该助细胞内释放出核物质（造成助细胞破裂）， 两个精细胞与一个卵细胞融合，另一个与中央细胞的两极核融合。 2007.12.15 魏小红 J
2007.12.15 魏小红 5 四、双受精 植物的双受精(double fertilization)是在雌、雄性生殖单位间进行的。到达 胚囊的花粉管首先进入一个退化的助细胞，随后花粉管顶端或亚顶端破裂，并 向退化的助细胞内释放出雄性生殖单位和其它内含物，造成助细胞的破裂，使 两个精细胞能够定向转移，其中的一个精细胞与卵细胞融合形成合子。另一个 精细胞与中央细胞的两个极核融合，形成初生胚乳核。 花粉管进入一个退化的助细胞,并向该助细胞内释放出核物质(造成助细胞破裂), 两个精细胞与一个卵细胞融合,另一个与中央细胞的两极核融合
五、花粉和雌蕊的相互识别 中央细胞核 植物通过花粉和雌蕊间的相互识别 中央细胞 来阻止自交或排斥亲缘关系较远的异种、 异属的花粉，而只接受同种的花粉。 (一)相互识别 花粉落到柱头上后能否萌发，花粉 精子核 管能否生长并通过花柱组织进入胚囊受 退化的助细胞 精，取决于花粉与雌蕊的亲和性 (compatibility)和识别反应。自然界中被 子植物估计一半以上存在自交不亲和性 内珠被 花粉管 (self incompatibility,SD,远缘杂交的 不亲和性就更为普遍。 魏小红 玉米的双受精。 6
2007.12.15 魏小红 6 玉米的双受精。 五、花粉和雌蕊的相互识别 植物通过花粉和雌蕊间的相互识别 来阻止自交或排斥亲缘关系较远的异种、 异属的花粉，而只接受同种的花粉。 (一)相互识别 花粉落到柱头上后能否萌发，花粉 管能否生长并通过花柱组织进入胚囊受 精，取决于花粉与雌蕊的亲和性 (compatibility)和识别反应。自然界中被 子植物估计一半以上存在自交不亲和性 (self incompatibility，SI)，远缘杂交的 不亲和性就更为普遍
识别(recognition)是细胞分辩“自己”与“异己”的一种能力，是细胞表面在 分子水平上的化学反应和信号传递。 花粉的识别物质是壁蛋白，而雌蕊的识别物质是柱头表面的亲水蛋白质膜和花柱 介质中的蛋白质。 自交不亲和性是保障开花植物远系繁殖的机制之一，有利于物种的稳定、繁衍和 进化。 (二)克服不亲和的途径 1.遗传上克服不亲和的方法 (1)选择亲和或不亲和性弱的品种进行种间杂交 (2)增加染色体倍数 (3)采用细胞融合法，导入亲和基因。 2007.12.15 魏小红 7
2007.12.15 魏小红 7 识别(recognition)是细胞分辩“自己”与“异己”的一种能力，是细胞表面在 分子水平上的化学反应和信号传递。 花粉的识别物质是壁蛋白，而雌蕊的识别物质是柱头表面的亲水蛋白质膜和花柱 介质中的蛋白质。 自交不亲和性是保障开花植物远系繁殖的机制之一，有利于物种的稳定、繁衍和 进化。 (二)克服不亲和的途径 1.遗传上克服不亲和的方法 (1) 选择亲和或不亲和性弱的品种进行种间杂交 (2) 增加染色体倍数 (3) 采用细胞融合法，导入亲和基因
2.生理上克服不亲和的方法 (1)避开雌蕊中识别物质的活性期 (2)破坏识别物质或抑制识别反应 (③)去除识别反应的组织 六、受精对雌蕊代谢的影响 1.呼吸速率的急剧变化 受精后雌蕊的呼吸速率一般要比受精前或未受精前高，并有起伏变化。 2.生长素含量显著增加 2007.12.15 魏小红 8
2007.12.15 魏小红 8 2.生理上克服不亲和的方法 (1) 避开雌蕊中识别物质的活性期 (2) 破坏识别物质或抑制识别反应 (3) 去除识别反应的组织 六、受精对雌蕊代谢的影响 1．呼吸速率的急剧变化 受精后雌蕊的呼吸速率一般要比受精前或未受精前高，并有起伏变化。 2.生长素含量显著增加
七、影响受精的因素 (一)花粉的活力 成熟的花粉自花药散发出来，在一定时间内有生命力，即有一定的寿命。一般 刚从花药中散发出来的成熟花粉活力最强，随时间延长花粉活力下降。高温、高湿、 高氧条件下花粉易丧失活力。 (二)柱头的活力 柱头活力关系到花粉落到柱头上之后能否萌发，花粉管能否生长，所以柱头生 活力直接关系到受精的成败。 (三)环境条件 受精是雌雄细胞的结合过程，伴随着雌雄细胞的识别和融合，发生着许多代谢 反应。这些反应除受两者的亲和性和活性影响外，还受着温度、湿度等外界环境条 件的控。15 魏小红
2007.12.15 魏小红 9 七、影响受精的因素 （一）花粉的活力 成熟的花粉自花药散发出来，在一定时间内有生命力，即有一定的寿命。一般 刚从花药中散发出来的成熟花粉活力最强，随时间延长花粉活力下降。高温、高湿、 高氧条件下花粉易丧失活力。 （二）柱头的活力 柱头活力关系到花粉落到柱头上之后能否萌发，花粉管能否生长，所以柱头生 活力直接关系到受精的成败。 （三）环境条件 受精是雌雄细胞的结合过程，伴随着雌雄细胞的识别和融合，发生着许多代谢 反应。这些反应除受两者的亲和性和活性影响外，还受着温度、湿度等外界环境条 件的控制
第二节种子的发育 受精卵 胚 胚珠 种子 种子的发育 子房壁 果皮 子房 果实。 种子的发育，主要包括胚和胚乳的发育， 以及种子贮藏物质的积累。 球形胚期形成的原皮层将来会成为成熟胚的表皮组织。 从球形胚到心形胚期间，靠近胚柄一侧形成胚根原基，而远离胚柄的一侧则 形成子叶原基。 顶端细胞经若干次分裂后形成原胚，再依次经过球形期、心形期、鱼雷形期 和成熟期最终成为成熟胚 2007.12.15 魏小红 10
2007.12.15 魏小红 10 第二节 种子的发育 ♥ 种子的发育，主要包括胚和胚乳的发育，以及种子贮藏物质的积累。 球形胚期形成的原皮层将来会成为成熟胚的表皮组织。 ♥ 从球形胚到心形胚期间，靠近胚柄一侧形成胚根原基，而远离胚柄的一侧则 形成子叶原基。 ♥ 顶端细胞经若干次分裂后形成原胚，再依次经过球形期、心形期、鱼雷形期 和成熟期最终成为成熟胚 胚 珠 种子 子房壁 果皮 受精卵 胚 种子的发育 子 房 果实
