(课件)花药的发育和花粉粒的形成

精细胞 :
• 裸细胞 • 纺锤形、球形、椭圆形、蠕虫形、带状 • 细胞质很少，含线粒体、高尔基体、内质网、 核糖体等细胞器 • 精子Ⅰ(Svn)：大，与营养核紧密联结 • 精子Ⅱ(Sua)：小，不与营养核联结
不 同 类 型 的 花 粉 粒
花 粉 外 壁 雕 纹
sculture
花粉萌发孔、沟:
原因：生理或遗传造成。
三种类型：花药退化、无花粉或花粉败育。
胚珠的发育和胚囊的形成
胚 珠 ——种子的前身
胚 珠
ovule
子房
胚 珠 ——种子的前身
胚珠 子房 豆角
豆子
胎座
苏铁裸露的胚珠
• 胚珠和胎座
胎 座
胚 珠
胚珠的构成:
micropyle outer integument
inter integument megaspore nucellus chalazal funiculus ridge
花粉管顶端孔裂， 精子、营养核和少 量细胞质释放
精子细胞 从卵细胞 和中央细 胞无细胞 壁处进入， 完成双受 精。
双受精过程及其生物学意义：
1、一个精子与卵结合形成受精卵, 并成为二倍体的 合子，合子将来发育成为产生新个体的胚； 2、另一个精子与中央细胞极核结合，成为三倍体 的受精极核并进一步发育成为胚乳。 这种双受精是被子植物特有的现象，也是植物 有性生殖中最进化的形式。
（二）、胚囊的发育和结构
(直生胚珠)
1个
2个
n
4个
3n
直生胚珠: 珠孔端在上, 合点端在下
stamen
pistil petal
antipodal cell
polar nucleus integument
oocyte synergid
calyx receptacle
ovary wall
成熟胚囊的结构与功能
1.自花传粉 :
概念：花粉从花粉囊中散出，落在同一朵花的柱头上的现象 条件：两性花,雌雄蕊同时成熟; 柱头对接受自身的花粉无 生理上的障碍。如大豆、豌豆、大麦、小麦、芝麻等都是 自花传粉
闭花受精 ：一种极端的自花受粉。
异花蓳菜
为什么会闭花受精？
1、达尔文曾指出，闭花受精是自花传粉植物的一种受精方 式。他认为闭花受精能使植物避免大量的花粉被昆虫吃掉， 或者能防止花粉因受潮湿而失去繁殖能力。 2、1980s，美国植物学家敏特和劳德两人，认为植物有花 不开，进行闭花受精，是植物所采取的巧妙的节能“策略”， 并能过实验证明了观点。 3、研究对象是生长在美洲的大花冠洛玛草。既产生能开 的花朵，进行开花受精，同时也产生不开的花朵，而那些 不开的花朵内则进行的是闭花受精,。
丝状器
filiform apparatus
胚囊的发育过程
分裂
周缘细胞
形成珠心的一部分
孢原细胞 造孢细胞
长大
胚囊母细胞
3个消失 减数 3次有 7细胞或 四分体 单核胚囊 分裂 1个发育 丝分裂 8核胚囊
卵细胞1个 助细胞2个 中央细胞1个(含极 核2个或次生核1个) 反足细胞3个或多个
直接发育(水稻、小麦)
营养细胞 :
• 明显不同与生殖细胞： • 细胞核结构松散，细胞器较多 • 内含大量的淀粉、脂肪、各种酶、维生素、 植物激素和无机盐 为花粉管的生长提供营养
生殖细胞:
• 裸细胞 • 核大，染色质凝集，具1~2个核仁 • 细胞质少，含线粒体、高尔基体、内质网、 核糖体、微管等细胞器，多无质体 • 微管与细胞长轴平行
水媒 ：一些水生被子植物。如金鱼藻、水，苦草属植物等。
黄花大苞姜ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ传粉过程
• 黄花大苞姜是我国特有的姜 科多年生宿根草本植物，主 要分布在华南的广东广西， 生长在高度潮湿的林内石壁 或山沟瀑布边石壁上，花果 期为5-8月，花期内，通常每 天每花序只开一朵花，酷似 兰花的黄色花朵在自然状态下开放2天，花在第二 天下午15:00以后开始凋谢，花凋谢后约20天蒴果 即成熟开裂。
植物在其系统发育过程中，产生许多变异，以 适应不断变化的周围环境。 而植物的花，同样产生了许多奇特的变异，从 而保证了物种生存并促进种属的繁衍和发展。 自花传粉就是其中的一种。
三、受 精：
(一)花粉柱头上的萌发
湿润型柱头: 表面的分泌物能 粘住花粉,并为花粉提供营养; 干燥型柱头:花粉通过表面的 蛋白质薄膜和角质层的裂隙 获得水份. 花粉吸水膨胀, 伸出花粉管. 有多个萌发孔的花粉粒, 最终 只有一个花粉管到达胚囊.
异花传粉:.的因雌雄生殖细胞来源于不同的个体，遗传差异大， 后代往往具有强大的生活力和广泛的适应性。因此，在进化 过程中逐渐被选择并得到发展，成为大多数被子植物的传粉 方式，但其传粉效果应受传粉媒介的影响。
（二）、 风媒花和虫媒花：
1、风媒花 ：以风力传送花粉的方式称为风媒。
大部分禾本科都是风媒植物，另如杨树、栎树、桦木及等。
花药发生、花粉的发育及形成过程:
药隔及维管束
花药 原表皮 表皮
幼花粉囊
孢原细胞
药室内壁 纤维层(花药开裂) 平周 中层 (最后消失) 花粉 平周 初生壁细胞 分裂 绒毡层 分裂 (提供养料,最后消失) 囊壁 造孢细胞 有丝 减数 花粉母细胞 四分体 分裂 分裂 营养细胞 精细胞 精细胞
3细胞花粉
小孢子
胎座
placenta
一 胚 珠 的 发 育
• 胚珠的发育过程:外形与内部结构的变化
胚 珠 的 类 型
orthotropous ovule
anatropous ovule
Hemitropous ovule
campylotropous ovule
百合子房横切: 示两个胚珠原基上产 生的珠心组织和大孢子(胚囊)母细胞
特 征：
1、植物体先叶开花，多为穗状花序或葇荑花序。 2、花被不显著，没有鲜艳的颜色，也没有香气和蜜腺， 3、雌蕊为增加接受花粉的机会，它的柱头扩展非常显著突出。 4、雄蕊的花丝比较长，花药悬垂在花外，可随风传播。 5、花粉干燥、轻小、量多，便于被风吹送，更多地保证了传粉 的机会。
自然选择设计了花来与其它 的物种沟通，发展出了一系 列令人吃惊的精巧的东西 ， 视觉的、嗅觉的和触觉的， 来捕捉某些昆虫和鸟类，甚
反足细胞3:数目不定,通常3 个, 向胚囊转运物质 中央细胞1:可形成次生核, 与一精子结合,发育成胚乳 助细胞2:为卵细胞提供营 养,受精前消失. 卵细胞1:雌配子,受精后发 育成胚.
雌性生殖单位:
中央细胞central cell :有 时形成次生核,与卵细 胞和助细胞有密切联 系 助细胞synergid :液泡在 合点端,细胞质浓厚,珠 孔端壁内突生长形成 丝状器,为卵细胞提供 营养. 卵细胞oocyte :液泡在珠 孔端,合点端细胞壁不 连续,细胞器少,代谢弱.
花药的发育和花粉粒的形成
一、花药(小孢子囊)的发育 二、单核花粉(小孢子)的形成 三、花粉(雄配子体)的发育和形态结构 四、花粉败育和雄性不育
花药的外形
花药的外形
一、花药的发育:
thinwalled containers epidermis connective vascular bundle clinandrium
至是一些哺乳动物的注意力。
M. Pollan
2 、虫媒花：
虫媒花 的特征：
• 多数有花蜜, 有气味; • 花大,具鲜艳的颜色,醒目; • 花粉粒较大,表面有粘液 和纹饰,易粘着
旱金莲科,蔓生草本,是围绕着提高生殖效率,避免自花授粉,有着 精确的时、空规律的，含有深刻生物学意义的花结构
3 、其它的传粉方式：
花粉粒的形状、大小及萌发孔或萌发沟 的数目、位置、形态，以及花粉壁上的 纹饰均有较明显的种属特征，是研究植 物系统分类，演化、地理分布和古代气 候的重要依据。 进行花粉研究的学科称为孢粉学.
花粉壁 :
• 外壁： 成分：孢粉素、蛋白质、脂类、酶 特点：厚，坚硬，抗酸、碱腐蚀和生物 分解 • 内壁： 成分：纤维素、果胶质、水解酶
营养细胞 有丝 生殖细胞 分裂
2细胞花粉
成熟花粉(雄配子体)
四、花粉败育和雄性不育
• 由于种种因素的影响，散出的花粉没有经过 正常的发育，不能起到生殖的作用，这一现 象，称为花粉败育. • 引起花粉败育的原因： 减数分裂不正常 绒毡层失去作用 雄性不育 ：雄蕊的花药或花粉不能正常地发 育，成为畸形或完全退化的现象。
囊壁
(初生壁细胞)
花药 原始 体
花 药 壁
药室内壁
唇细胞 纤维层
绒毡层 :
• 细胞特点：大，胞质浓厚， 富含RNA、蛋白质、油脂、 类胡萝卜素等 • 变化：早期单核，减数分 裂前后成为2或多核 • 功能：花粉粒提供营养； 分泌胼胝质酶；合成孢粉 素和外壁蛋白；提供花粉 壁外脂类物质 绒毡层
造孢细胞
开放的花
水分充足
赤霉素增加
数量增多
脱 落 酸 增 加
干 旱 水分充足 数量减少
干 旱
闭花
那缺水水分时，植物体内脱落酸增加，使植物闭花受精。而 水分充足时，植物体内赤霉素增加，使植物开花受精
2、异花传粉 ：
概念：一朵花的花粉传到同一植株或不同 植株的另一朵花的柱头上。 条件：单性花 ; 两性花 : ①雌雄蕊不同时成熟 ②自花受粉有生理障碍 ③雌、雄异长、异位，不能进行 自花传粉。
珠孔受精: 多数植物;
合点受精:如核桃; 中部受精: 少数植物
花粉管向化性生长,而且雌蕊分泌的向化性物质是热 稳定性的,与钙离子浓度有关; 助细胞退化,花粉管进 入.
双受精 :是被子植物花粉粒中的一对精子分别与卵细胞
和中央细胞结合的过程. 是被子植物所特有的现象
花粉 管从 丝状 器处 进入 助细 胞
百合的四分体
棉花的四分体
三、花粉粒的发育 和形态结构 :
二细胞花粉
三细胞花粉
FROM
花粉囊中花粉母细胞的发育过程:
tetrad pollen mother cell dyad
生殖细胞 有丝分裂 有丝分裂
精细胞
sporule microspore
有丝分裂 有丝分裂
两种雄配子体 :
二细胞花粉
三细胞花粉
柱头显出。
避免自花传粉的机制
两种传粉方式的比较:
自花传粉 :的植物因为雌雄两方遗传性非常相似，所以其后代 必然会缺少适应环境的能力，是一种原始的传粉方式。但自 花传粉能避免花粉受到一些伤害，比如昆虫的吞食。在条件 不适于异花传粉时，植物通过自花传粉就可以完成生殖过程。 这是进化过程中形成的适应现象。
• 大约早上6:00-6:30时， 黄花大苞姜的花开放，花 药的花粉囊同时开裂.刚 开裂时，油质液浆状的花 粉从花粉囊溢出成球形， 然后很快铺满于花药面， 慢慢流向柱头，约在当天 下午15:00开始到第二天 早上7:30间，花粉陆续流 到柱头的喇叭口，实现自 花传粉。
该植物自花传粉行为最难以置信 的一点是，雄蕊竟以完全主动， 不借助重力、风力的方式(甚至在 两次向上弯曲的过程中还逆重力 做功)完成整个授粉行为，堪与动 物之间的交配相比。
恢复了植物原有的染色体数目，保持了物种的 相对稳定性。 双受精传递了亲本不同的遗传性，加强了后代 的生活力和适应性; 由受精的极核发展成的胚乳是三 倍体的，同样兼有父、母本的遗传特性，生理上更 活跃，其作为营养物质被胚吸收，使子代的生活力 更强，适应性更广。
花粉与柱头的相互识别：
只有两亲本在遗传上较为接近,差异既不过大,也不过小,才能完
成受精作用.
细胞生物学的研究表明,花粉与柱头间的识别反应决定于花粉
壁上和壁内的蛋白质和柱头表面蛋白质膜之间的相互关系。
（二）、花粉管的生长：
中空花柱道: 通道细胞，如百合 闭合型花柱: 引导组织，如白菜
(三)、被子植物受精过程及其生物学意义：
雌配子体
胚 珠 的 结 构 和 组 成
合点 珠心 胚囊 内珠被 外珠被 珠孔 珠柄
开花、传粉与受精
一、开 花:
当雄蕊中的花粉和雌蕊中的胚囊达到成熟的 时期，或者二者之一已经成熟，这时原来紧包的花 被慢慢张开，露出雌、雄蕊，等待传粉，这一现象 称为开花。
鸢尾花
栀子花
匆忘我
二、传粉
传粉:花粉囊散出的成熟花粉,借助于一定的媒 介力量,被送到同一花或另一花的雌蕊柱头上 的过程, 称为传粉。 (一)、 自花传粉和异花传粉及其生物学意义
多次有丝分裂
花粉母细胞
connective thinwalled containers vascular bundle epidermis clinandrium
单核花粉
减数分裂
花粉母细胞
二、小孢子(单核花粉 )的形成:
花粉母细胞
pollen mother cell
减 数 分 裂 meiosis
四分体 tetrad