植物发育生物学

植物发育生物学————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：植物发育生物学复习资料第一节植物发育生物学概论一、植物发育生物学1、概述：是从分子生物学、生物化学、细胞生物学、解剖学和形态学等不同水平上，利用多种实验手段研究植物体的外部形态和内部结构的发生、发育和建成的细胞学和形态学过程及其细胞和分子生物学机理的科学。

是研究植物生长发育及其遗传控制的学科，即研究植物个体发育规律及其调控机理的学科。

二、植物的生长发育与动物的不同1、植物和动物最早的共同祖先是单细胞的真核生物2、动物在胚胎发育中其组成细胞可移动位置，植物的则不能移动，细胞间彼此联结很紧密。

植物外形的形成依赖于不同位置细胞的分裂速度和伸长方向的差异3、动物细胞通常没有细胞壁，植物则有。

因此植物细胞死后仍保持一定的形态，死细胞和活细胞共同组成植物体。

4、植物细胞比动物细胞更容易表现出全能性，容易在人工培养条件下发育成新的个体。

5、动物胚胎发育完成后几乎是全面地生长，成熟动物体中不在特定部位保留干细胞群，不再增加新的器官和组织。

植物则是在特定部位保留有分生组织细胞群，形成局部生长，一生中不断形成新的器官和组织。

（1）植物发育是连续的；（2）植物具有无限的发育程序6、动物在环境中是可以自由移动的，植物则不能主动移动。

7、动物的减数分裂发生于形成配子体时，只有二倍体的动物体，没有单倍体的动物体，因此没有世代交替。

而高等植物的减数分裂发生于形成孢子时，既有二倍体的体物体，也有单倍体的植物体，两种植物体交互出现形成世代交替。

（1）苔藓植物的生活史1）苔藓植物——是过渡性的陆生植物。

小型的叶状体或有茎叶分化的植物体，具假根；配子体发达，孢子体寄生其上，受精需水。

2）苔藓植物生活史的特点①具有明显的世代交替，配子体发达，孢子体退化，孢子体寄生在配子体上；②合子在颈卵器内发育成下一代植物的雏体（胚），称为有胚植物；③孢子首先萌发形成绿色的原丝体（丝状或片状），然后再发育形成配子体。

（2）蕨类植物的生活史1）蕨类植物——具有根、茎、叶的草本植物（少数木本），有维管系统，孢子体发达，配子体不发达，能独立生活；受精仍需要水。

2）蕨类植物生活史的特点：①有两个独立生活的植物体，具异型世代交替；②合子在颈卵器中发育，孢子体在世代交替中占优势。

（3）裸子植物的生活史1）裸子植物生活史的特点：①孢子体进一步发达，更适应陆地生活；配子体进一步退化，完全寄生在孢子体上；②孢子都有大小之分，形成雌雄配子体；③雄配子体（花粉粒）有花粉管形成，把精子送到雌配子体的颈卵器上完成受精，完全摆脱水因素的限制；④种子的出现。

（4）被子植物的生活史特点：①双受精；②孢子体发达，配子体退化，寄生在孢子体上；③产生真正的花，有花被，有子房及果实的形成※世代交替：是指植物生活史中二倍的孢子体世代与单倍的配子体世代有规律的循环交替的现象。

三、植物发育生物学的核心过程（合子—孢子—配子）两个转折点：配子体世代、孢子体世代（一）动、植物发育的核心过程的异同点：1、相同点：从单细胞的合子开始，并将形成配子。

2、不同点：（1）动物个体发育中，合子与配子单细胞状态之间的转换通过“种系”、或称为“生殖细胞系”细胞来完成。

“生殖细胞系”细胞经减数分裂产生配子。

植物体中，不同单细胞状态之间转换必需以多细胞体作为过渡。

减数分裂在孢子体中进行，产生孢子，发育成能产生配子的结构---配子体。

（2）动物没有世代交替，植物存在世代交替。

四、植物发育生物学的研究范围（一）植物的生长与分化1、生长：细胞数量的增加和体积的增大。

2、分化：产生新的不同于母细胞的新的细胞，如由形成层原始细胞分化成木质部细胞或韧皮部细胞。

实际上，植物体的发育就是各种分生组织不断形成新的器官和新的组织的过程，所以各种分生组织的活动式样及其调控是植物发育生物学研究的主要内容。

（二）植物发育中的一些现象（1）极性1）极性：植物体具有特定的方向性，即具有明显的两极，或者说“轴化”的特性。

2）极性的建立：①极性不是植物固有的特性；②是在不对称环境因素的作用下形成的，如单侧光照、重力或pH梯度等（2）位置效应1）位置效应：细胞或细胞群在整个植物体中的位置就决定了他们在分化中的命运。

例如，胚胎的上端发育成茎叶，下端发育成根。

（3）再生作用1）再生作用：当植物体受伤后，很容易重新生长出失去的部分，或可由植物体的一部分形成完整的植物体。

例如：扦插技术，嫁接技术，组织培养。

（4）相关和对称1）相关：植物生长发育中，各种器官、组织间及各种生理过程间都不是孤立的，而是互相关联的。

如：营养芽和根之间、营养生长和生殖生长之间。

2）对称：无论植物体还是动物体，都有一个对称轴、面或几何中心，其周围的结构都成对称排列。

如：辐射对称、两侧对称、腹背对称。

第二节高等植物的胚胎发育※胚胎发生：指的是从受精卵（合子）发育成胚的过程一、苔藓植物的胚胎发生1、胚胎发生在配子体中进行。

2、多数苔藓植物合子的第一次分裂为横向分裂,并出现极性，位于颈卵器上端（颈部）的为顶细胞（顶极），颈卵器底部的为基细胞（基极）（外向极的）。

3、合子经过细胞分裂,形成多细胞胚体，最后发育成具孢蒴、蒴柄、基足的孢子体。

4、苔藓植物的孢子体不能独立生活，它通过基足伸入配子体组织吸收养分，营寄生生活。

二、蕨类植物的胚胎发生1、内向极的顶细胞在颈卵器底部，基细胞在颈卵器颈部。

顶细胞经过一系列发育成为胚的主体，基细胞以后发育成胚柄三、裸子植物的胚胎发生1、多数裸子植物胚胎发生初期（原胚）具游离核阶段，这是裸子植物的显著特征之一。

游离核的数目各有不同2、合子分裂到2～4游离核时，移到颈卵器的底部，继续分裂形成8个游离核,这时出现细胞壁。

3、这八个细胞分成两个细胞群，上面一层4～6个细胞为开放层，下面的细胞排列不规则，为4～2个，是初生胚细胞群。

4、开放层再分裂一次，形成细胞数目相等的两层。

上面的为上层，原生质仍与卵细胞相通,以后退化。

下层为原胚柄层,细胞和核稍延长。

这些过程都是在颈卵器内进行的，称为原胚发育。

5、幼胚发育：从胚柄细胞的伸长，使胚细胞突破颈卵器逐渐深入雌配子体组织，一直到胚本体的各种器官和组织开始分化,称为幼胚发育。

6、胚胎发生阶段：从合子分裂到种子成熟；7、胚后器官发生阶段：从种子萌发开始到合子形成。

以开花为界可分为营养生长和生殖生长。

四、被子植物的胚胎发生被子植物的胚胎发育与裸子植物不同，一般没有游离核阶段发生过程：一般合子第1次分裂是横向的,形成的顶细胞经多次分裂形成胚体;由基细胞形成胚柄。

（一）双子叶植物胚胎发生合子多次分裂，经原胚、心形胚至成熟胚期。

1、原胚期。

受精卵第一次分裂后形成一个顶细胞和一个基细胞），这就是原胚的开始，由此一直到心形期以前称为原胚期。

2、心形期。

球形胚继续分裂，各部分细胞增生速度不同，在将来形成子叶的位置细胞分裂频率高，出现子叶原基，胚变成心形。

（1）子叶的发生和心形胚的形成1）球形胚体积增大，表皮原细胞进行垂周分裂，逐步发育为原表皮。

原表皮层下面出现平周和垂周分裂，很快在靠近合点端的两侧外细胞分裂的频率进一步增加，不断地垂周分裂使两侧隆起，形成子叶原基。

2）子叶开始发生时，胚胎下部的一列细胞继续分裂和分化，逐步成为胚胎的胚轴或下胚轴，从而形成了心形胚。

3）与子叶原基相对的一段，来自基细胞衍生细胞的胚根原基发生出根皮层原始细胞，与其紧靠的顶细胞衍生细胞开始向最初的原形成层分化，细胞开始伸长，并开始液泡化过程（2）茎端的发生子叶原基发育成幼小的子叶，子叶和将来称作下胚轴的主轴的伸长而形成鱼雷胚，心形胚形成时没有分化的几个细胞恢复分裂，且分裂频率增加，形成胚轴的顶端分生组织。

（3）根端的发生部分基细胞衍生细胞和顶细胞近基端的部分衍生细胞共同发生根端，随着子叶及其以下部分未来的下胚轴的伸长，来自基细胞衍生细胞的细胞逐步分化成根管——表皮原，然后进一步分化出根冠和根的表皮；而来自顶细胞衍生细胞的则为根端。

3、成熟期。

一个具有子叶、胚芽、胚轴、胚根的胚便形成了。

但在成熟的荠菜种子中,子叶弯曲而与胚胎的中轴平行成马蹄形。

（二）单子叶植物胚胎发生胚细胞经2、4细胞原胚后，细胞分裂不规则，形成多细胞梨形胚。

之后，胚两侧细胞分裂不均等，在其一侧（腹面）出现一个凹沟，凹沟上方的细胞发展为盾片（即子叶），凹沟向胚芽生长将胚芽包围起来，形成胚芽鞘，在胚芽相对一端分化出胚根及胚根鞘。

胚芽鞘和胚根鞘是禾本科胚的特殊器官。

此外在盾片的对应侧有一退化的子叶，叫外胚叶。

此时，胚中各器官形态上的分化已完成，至于胚柄一般只进行少数几次分裂，活动一段时间便消失了。

第三节植物营养器官的发育营养器官：根、茎、叶繁殖器官：花、果实、种子一、植物根的发育根是植物在长期适应陆生生活过程中发展起来的器官，其外形一般呈圆柱形，在土壤中生长愈向下愈细，并分枝形成复杂的根系。

根的细胞中一般不含叶绿体，不分节与节间，不生叶、芽和花。

1、主根：由胚根生长出来、植物个体发育中最早出现的根。

【种子萌发后，胚根的顶端分生组织中的细胞经过分裂、生长、分化，形成主根。

】2、侧根：由主根长出的根（1）侧根的发生：主要起源于中柱鞘，内皮层也参与。

（2）侧根发生于根的内部组织的这种方式称为——内起源（3）侧根形成过程①中柱鞘细胞恢复分裂能力，先进行几次平周分裂，产生向外的突起，随后进行平周和垂周等各个方向的分裂，使原有的突起继续生长，形成侧根的根原基②根原基分裂、生长，逐渐分化出顶端分生组织和根冠③进一步生长、分化逐渐伸入皮层，此时，根冠分泌含酶的物质将皮层和表皮溶解，最后伸出母根形成侧根（4）侧根的构造：侧根的解剖构造与主根相同，中柱各部分与主根互相连通，形成整体的输导系统。

3、不定根：由茎叶或老根上长出的根4、根生理功能：吸收、固着、输导、合成、储藏、繁殖5、根经济利用：食用、药用、工业原料（一）顶端分生组织1、顶端分生组织：是维管植物根和茎顶端的分生组织。

包括长期保持分生能力的原始细胞及其刚衍生的细胞。

植物体其他各种组织和器官发生，均由它的细胞增生和分化而来。

2、原始细胞：经过不断更新始终保留在分生组织中具分生能力的细胞。

3、种子植物中，根的顶端分生组织，在结构上有两种主要类型：第一种：封闭型第二种：开放型根尖:是指根的最顶端至着生根毛部分的这一段。

根尖是根中生命活动最旺盛、最重要的部分。

根的伸长、对水分和养料的吸收、根内组织的形成主要是在根尖进行的。

1、根冠（1）位置：根的尖端（2）形态：一般为圆锥形（3）组成：排列不规则的薄壁细胞组成（4）作用：保护根的顶端分生组织和帮助正在生长的根较顺利的穿越土壤并减少损伤（5）根冠中淀粉体的作用：平衡石的作用，使根垂直生长2、分生区（1）长1-2mm，大部分被根冠包围，是分裂产生新细胞的主要地方（2）作用：不断进行细胞分裂增生细胞（3）向前方：形成根冠细胞（4）向后方：经过细胞的生长、分化、逐渐形成根的各种结构。