高中生物竞赛辅导：专题(16)《植物的生殖与发育》专题讲析及答案

专题十六：植物的生殖和发育[竞赛要求]1．生殖（包括蕨类和苔藓）无性生殖（无性繁殖系的形成）有性生殖2．花的结构3．传粉4．双受精5．种子植物、蕨类和苔藓的世代交替6．减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ[知识梳理]生殖的类型：有两大类一、无性生殖一切不涉及性别，没有配子参与、没有受精过程的生殖。

这在生物界很普遍。

1．裂殖：细胞一分为二。

单细胞生物中常见, 如细菌、草履虫、眼虫等。

2．芽殖：水螅和酵母中常见。

母体一定部位出芽，分裂后的子核移入芽中。

旺盛生长时, 可成一串。

3．孢子生殖：真菌，藻类营养体产生孢子→度过不良环境。

4．再生作用：生物修复损伤的一种生理过程。

再生作用可以产生新的个体。

如插条发育为新植物。

例子:（1）鞭毛藻：群体鞭毛藻：脱离群体的单个细胞可发育成新群体(脱离后发育程序重新启动)，而失去细胞的群体不能恢复(发育程序已固定)。

（2）伞藻：海生绿藻，单细胞，有假根、茎、叶(伞)三部分组成。

核位于假根中。

伞藻是细胞学、遗传学、生物化学研究中的一种很好的实验材料。

很多基础的遗传学、生物化学研究工作是在其上做的。

伞藻的再生能力很强。

独立的根可再生出茎、伞，继续生活，独立的茎可再生出伞和根，但由于缺少细胞核，最终死去。

（3）高等植物的营养生殖：营养体的一部分根、茎或叶来繁殖新个体。

有些植物主要靠营养繁殖，如竹子、水仙、马铃薯等。

人工繁殖扦插、压条、嫁接等，还有组织培养也属于营养生殖。

二、有性生殖两个性细胞，即配子（大小相似）或精子（小）和卵（大）融合为一，成为合子或受精卵，再发育成新的一代。

1．减数分裂：配子（或精子和卵）由配子母细胞减数分裂产生。

特点是DNA复制一次，而母细胞连续分裂两次，结果产生的细胞是单倍体的。

（1）过程减数第一次分裂：前期I：同源染色体配对，形成四分体。

每对染色体之间形成一个特殊结构，称为联会丝复合体。

染色体缩短变粗后，可看到在同源染色体的非姐妹染色体单体之间形成交叉，发生染色体片段的互换，结果每一条染色单体就不再是原来的染色单体了，而已含有对方的基因成分。

随染色体向两端分开，交叉也向两端移动，即端化。

同染色体分开时，交叉也消失，核膜、核仁解体，中心粒完成复制，两个中心体分别移向两极。

此期持续时间很长，男人精子形成过程中，前期I持续约二十几天。

女人降生时初级卵母细胞就已进入前期I，以后停止发育，一直到性成熟时（约14岁）才开始依次完成减数分裂。

中期I：成对的染色体排列在赤道板上。

后期I：同染色体色体分别移向两极，两极各有一个染色体组，其中的染色体是父母双方的染色体随机组合。

末期I：染色体解旋变细，但不完全伸展，仍然保持染色体形态。

核膜也不一定全部恢复，只是细胞质分裂而成两个子细胞，然后就进行间期。

减数第二次分裂：分裂后的两个子细胞中，已无同源染色体，染色体数减少一半。

这次分裂类似于有丝分裂，每条染色体的两姐妹染色体单体分裂，DNA分子数也减少一半。

（3）减数分裂发生的时间：有三种情况终端减数分裂：人；受精卵先发育成二倍体，再减数分裂产生配子。

中间减数分裂：种子植物；孢子母细胞→大小孢子→配子体（花粉和胚囊（n））→精子和卵→合子→孢子体（2 n ）→有丝分裂始端减数分裂：衣藻；合子→配子体→配子。

（4）减数分裂丰富基因组合a、染色体交换：交叉、基因重组等。

b、染色体随机分配组合：受精卵含有2组染色体组，来自于父本和母本。

减数分裂的2个同源染色体都是随机分配到2个子细胞中去的，因而减数分裂产生的配子的染色体组合是多种多样的。

例如，人有223=8 388 608种组合，精子和卵都如此。

2、性别进化（1）细菌的有性生殖：大肠杆菌的遗传学：2个在代谢功能上有缺陷的菌株，分别不能合成甲硫氨酸和生物素、苏氨酸和亮氨酸，假如细菌间无基因交流，在缺少上述四种物质的培养基中培养，则不能生存；而实验结果却相反，出现与野生型相似的大肠杆菌。

这说明有基因交流。

大肠杆菌F+细菌含F质粒（也称性因子，是小的双链环状DNA分子），而F-细菌不含F质粒，两者结合后，单链质粒进入F-细菌，而留下的单链则复制成双链。

细菌的接合表现了初步的性分化。

没有繁殖的意义，但有增多变异的作用。

（2）纤毛虫的交配型也称接合。

不同交配型的细胞结合（初步的性别分化）。

大核退化，小核减数分裂，接着三小核退化，剩一小核分裂一次，形成静止核和迁移核→迁移→合子→分裂（接合体分开）→八核→核分化→四大核，四小核→细胞分裂→四个纤毛虫。

（3）配子生殖性别分化完善。

配子是单倍体的有性生殖细胞。

根据配子的形态和功能分化水平，配子生殖分成三类：同配生殖：两配子大小、形态相似，都有纤毛，能运动。

异配生殖：两配子大小不等，但形态相似，都有纤毛，能运动。

卵配生殖：配子特化为精子和卵。

精子形小，有鞭毛，能运动；卵形大，无鞭毛，不能运动，其内储藏有大量的营养物质。

3．雌雄同体虽然有雌雄两性的分化，生物体却不一定都分为雌性个体和雄性个体，很多生物是雌雄同体的。

植物界雌雄同体比较普遍，如两性花；雌雄同株如南瓜。

无脊椎动物如虫、蚯蚓等是雌雄同体。

生物体的性别一般是由基因决定的，如人类，男性XY、女性XX。

但有些动物的性别是由环境决定的。

如后缢，雌虫有吻，长约1米，自由生活。

雄虫无吻，长约1-3厘米，栖居于雌虫的子宫或体腔中，器官大多退化。

这种生殖方式比较经济，有利于受精及繁殖后代。

4．孤雌生殖定义：卵不必受精就可发育成成虫。

无脊椎动物中的轮虫、甲壳类动物，某些昆虫。

在环境恶化时，才有雄虫出现，产生精子，精卵融合产生带厚壳的受精卵。

蜜蜂孤雌生殖产生雄峰。

由它产生精子，完成有性生殖。

（三）高等植物的生殖和发育：以被子植物为例1．花：花是被子植物的生殖器官，是一变态的枝条。

（1）花柄：花柄是节间缩短的枝条。

（2）花托：花托是花柄顶端膨大的部分。

它的形态多变，如草莓的花托为圆锥状。

（3）花被：花萼：多为绿色。

有离萼、合萼，早落萼（虞美人）、宿存萼（柿、茄）、落萼。

花冠：比较艳丽。

色彩是薄壁细胞中两个结构所致。

一是质体，含胡萝卜素，呈橙色；二是液泡含花青素，呈紫、红、蓝等颜色，随pH值变化而变化。

（4）雄蕊群：雄蕊的总称。

雄蕊也是特化的叶，或称小孢子叶。

雄蕊的数目可变。

雄蕊，花丝有分离（桃）、单体（锦葵）、二体（豆）、多体（金丝桃）等类型。

花药二或四个花粉囊，花粉在此产生。

（5）雌蕊群：雌蕊的总称。

雌蕊的组成单位称心皮，是特化的叶，也称大孢子叶。

一个雌蕊可能只有一个心皮，也可能由多个心皮组成。

有合生雌蕊、离生雌蕊。

雌蕊的柱头是接受花粉的地方。

花柱中有花粉管的通道。

子房一室或多室，内有胚珠，珠被由一层或两层细胞。

子房内壁着生胚珠的地方称胎座。

在形态上，胚珠可分为直生、侧生、横生。

子房在花托上的着生部位有三种形式：a、子房上位：原始形式。

如樱桃、李等。

b、子房半下位或称子房周位：花托中部凹陷，包围子房，但不与子房壁愈合。

如蔷薇、月季。

c、子房下位：子房壁与花托愈合。

苹果、南瓜（吃的部分主要是花托）等。

二被花：油菜；单被花：百合；无被花：杨；花的形态多变：离瓣花：玉兰；合瓣花：牵牛；辐射对称：牵牛；两侧对称：紫藤。

（6）花序少数植物是独生花（郁金香）或单生花（紫玉兰），但更多的植物，花以一定的方式排列在花序轴上，这种形式称花序。

样式很多，书上有图解。

（实际比书上画的多的多）。

2．花粉粒的产生（1）从孢原细胞到小孢子花粉壁上有萌发孔，有利于花粉萌发。

花粉的形态多样, 而且不易腐烂，因此在古植物学、气候、地层等研究中很有用。

花粉营养丰富, 但壁不易消化, 因此加工技术很重要。

3．胚囊的形成（1）从孢原细胞到大孢子：近珠孔的珠心顶端为孢原细胞(核大, 质浓)，直接发育成或分裂，上面的细胞参与到珠心组织的形成中，下面的细胞发育成大孢子母细胞，经减数分裂，形成四个细胞，近珠孔三个退化，一个发育成大孢子(每一胚珠仅有一个大孢子)。

（2）从大孢子到胚囊：大孢子进行三次分裂，一个大孢子形成8核，组成7个细胞。

成熟胚囊的组成：珠孔端有一个卵细胞和两个助细胞。

助细胞能分泌向化性物质，引导花粉管生长。

中央是有两个极核的中央细胞，它受精后发育胚乳。

另一端是三个反足细胞。

它们可能有运输营养物质入胚囊的作用。

4．开花及传粉传粉是指花粉传递到柱头上的过程。

（1）自花传粉和异花传粉：豌豆是闭花受精。

单性花进行异花传粉，有利于基因交换。

（2）风媒和虫媒：风媒花：结构简单, 节省资源。

产生大量花粉，柱头大，而且结构特殊, 花粉小而轻，常有翅。

虫媒花：有吸引昆虫的结构和物质，如艳丽花被，有蜜腺分泌蜜（可作昆虫的食物），发出香味或特殊之味能吸收昆虫的物质。

开花后, 花粉和胚囊成熟, 花药破裂, 花粉粒有由风力、昆虫等传递到柱头上。

5．花粉的发育和受精花粉传到柱头上后, 就能被柱头细胞分泌的一层亲水蛋白粘住。

同种花粉萌发, 异种花粉则不能。

存在花粉和柱头的识别作用, 保证了植物种的稳定性。

识别机制是亲和力：花粉壁上有绒毡层分泌的糖蛋白质分子，柱头表面有一薄层蛋白质, 其上有特异的受体部位(蛋白质分子)，能与同种植物花粉的识别分子相结合。

结合后，柱头分泌某些激活物质，促进花粉萌发。

花粉萌发时，从萌发孔处长出花粉管，花粉管穿过柱头、花柱、珠孔，经助细胞进入胚囊,在此期间两个精子或生殖细胞移入花粉管（生殖细胞在花粉管进入胚囊前分裂成两个精子），营养细胞消失。

接着释放精子，进行双受精。

受精卵发育为胚。

受精的中央细胞发育为胚乳(三倍体)，为胚的发育提供养料。

6．胚的发育受精后, 子房和胚珠继续发育成果实和种子, 其他部分则枯萎。

3n的胚乳核立即进行连续分裂发育成胚乳，胚乳含大量营养物质, 供胚发育之用。

受精卵一般经过一段时间休眠后，受精卵就分裂、生长, 最终分化成胚。

双子叶植物的胚由子叶、胚芽、胚轴、胚根等部分。

单子叶植物的胚一般较小，仅具一子叶，另一退化，胚乳丰富。

其中禾本科植物的子叶特化为盾片。

蚕豆、大豆等我们食用的是子叶，而谷物则为胚乳。

7．果实的类型果实的类型可以从不同方面来划分：按果实的分为真果和假果：①果实的果应由子房发育而成的，称真果，多数植物的果实是这一情况。

②除子房外，还有其他部分参加果皮组成的，如花被、花托以至花序轴，这类果实称为假果，如苹果、瓜类、凤梨（菠萝）等。

另外，一朵花中如果只有一枚雌蕊，以后只形成一个果实的，称单果。

如果一朵花中有许多离生雌蕊，以后每一雌蕊形成一个小果，相聚在同一花托之上，称为聚合果，如莲、草莓、玉兰等。

如果果实是由整个花序发育而来，花序也参与果实的组成部分，这就称为聚花果（复果），如桑、凤梨（菠萝）、无花果等。

按果皮的性质分有肉果和干果：肉果的果皮肉质化，肥厚多汁，依果皮和性质不同又分为：①浆果，由一个或几个心皮形成的果实，如葡萄、番茄、柿等，葫芦科植物的果实是浆果的另一种，一般称为瓠果。