李合生植物生理学第十章生殖与衰老演示文稿
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李合生植物生理学第十章生殖与衰老演示文稿
第十章 植物的生殖与衰老
第一节 授粉授精生理 第二节 种子和果实的成熟生理 第三节 植物的休眠 第四节 植物的衰老生理 第五节 器官脱落的生理
本章重点
1. 授粉，授精及克服自交不亲和 2. 种子的形成与成熟，外界条件的影响 3. 果实成熟时生理生化变化 4. 种子休眠原因，解除方法；芽休眠原因和调控 5. 衰老时生理生化变化，解释衰老学说及调控 6. 脱落的细胞学和生物学过程及影响因素
（3）去除识别反应组织
1）组织培养 利用胚珠、子房培养，试管受精。 2）细胞杂交 原生质体融合或转基因技术
3 花粉萌发与花粉管生长
花粉萌发与花粉管生长表现出集体效应（group effect）， 即落在柱头上花粉密度越大，萌发比例越高，花粉管生长越快。 原因：花粉中存在生长素，花粉数量越多，生长素也就越多， 所以促进花粉的萌发和花粉管的生长。
花粉为什么能向着胚囊定向生长？
由花粉管的向化性运动引起的。
雌蕊组织中产生“向化性物质”控制花粉管的可塑性； 同时，雌蕊组织中向化性物质分布的浓度不同，花粉管尖端朝 着向化性物质浓度递增的方向（柱头→胚囊）定向延伸--Ca2+
4 授粉后花粉和柱头代谢变化
授粉后雌蕊中生长素含量急剧增加，其主要原因是：
植物的双受精过程
花粉柱头的亲和性
2）碳水化合物和脂类
淀粉型花粉：风媒传粉植物多为此类；
脂肪型花粉：虫媒传粉植物多为此类。
3）色素
花粉中色素的作用：
防止紫外线对花粉粒的破坏； 吸引昆虫传粉
可能与某些植物的自花授粉不亲和性有关
4）氨基酸 脯氨酸的含量特别高—维持花粉活性。
5）酶类与植物激素 水解酶类，生长素的含量很高。
珠心和珠被生长停止， 营养向种子集中.
图9-2 果实的生长曲线
(二)
1.呼吸跃变(Respiratory Climacteric) 随着果实的成熟，呼吸速率最初降低，到成熟wenku.baidu.com期又急剧
S 基因相同时---不亲和 雌雄双方有
S 基因不同---亲和
自交不亲和性可分 孢子体型不亲和性 (sporophytic self -incompatibility,SSI)
---SSI植物（少）,如十字花科、菊科等， 表现在花粉和雌蕊相互作用 , 阻碍花粉水合作用或 不能形成花粉管。发生在柱头表面，表现为花粉管 不能穿过柱头。
指植物花粉落在同花雌蕊的柱头上不能受精的现象。
自交不亲和--半数以上 ； 被子植物
远缘杂交不亲和性--普遍
受一系列复等位 (multiple alleles) 基因的单一基因座 (S locus) 控制 ,S 基因座在雌雄生殖组织中表达 1 个或多个 S 基因 , 这些 S 基因编码不同的蛋白质（花粉外壁蛋白）是自交不亲和或 亲和的识别基础。
授粉后花粉中的生长素扩散到雌蕊中； 花粉管伸长过程中, 一些将色氨酸转变为生长素的酶系分泌 到雌蕊中，使雌蕊合成大量的生长素。
二 授精生理
1 生理生化变化
呼吸速率提高； 内源激素含量提高;
物质的转化和运输提高;
生长中心转向种子和果实.
2 单性结实（Parthenocarpy）
单性结实——无籽果实
植物不经受精作用而形成无籽果实的现象
天然(natural)
植株或枝条突变： 香蕉，菠萝和某些葡萄，柑橘，黄瓜等
刺激性(stimulative) 环境刺激，如短日照或较低的夜温
人工诱导(induced)
如番茄,茄子—2,4D ；葡萄,枇杷--GA 辣椒--NAA处理
植物已经完成受精作用，由于种种原因，胚发育停 假单性结实 止，而子房或花的其他部分继续发育形成无籽果实 保存----以营养繁殖 果实生长---子房本身产生的生长物质
6）维生素与无机物质 B族维生素较多，维生素E对植物有性过程起重要作用。 主要元素有P、K、Ca、Mg、Na、S等.
2 花粉与柱头的识别反应 识别决定于花粉外壁中的蛋白质(识别蛋白)与柱头乳突表面的
蛋白质膜之间的相互关系，二者是相互识别过程中的感受器。
自交不亲和性 (self-incompatibility) ：
第二节 种子和果实的成熟生理 一、种子的生长和成熟时的生理生化变化
种子发育
受精卵 胚珠 子房壁 子房
胚 种子 果皮 果实
种子成熟
胚从小长大 营养物质在种子中的积累与贮藏
(一)主要有机物质的变化
变化总趋势：
可溶性糖-----转为不溶性糖和脂肪（纤维素、淀粉、油脂）； 氨基酸或酰胺----合成蛋白质； 脂肪变化：糖-----饱和脂肪酸-----不饱和脂肪酸； 非丁(Phytin)的变化：钙、镁和磷离子同肌醇形成非丁。
(二)其它生理生化变化
呼吸作用先升高后降低； 内源激素的变化： CTK-GA-IAA依次出现高峰，脱
落酸在籽粒成熟期含量大大增加。
二、果实的生长和成熟时的生理生化变化
(一)果实的生长
有生长大周期，是S型生长曲线
核果类多呈双“S”型曲线
原因：
在生长中期养分主要向核 内的种子集中，使果实生长 减慢。
在授不亲和花粉的同时，混入一些杀死的亲和花粉，蒙骗柱头， 从而达到受粉的目的。
2）物理化学处理法 采用变温、辐射、激素或抑制剂处理雌蕊组织，以打破不亲和性。
3）重复授粉 超量授粉，干扰识别反应
（2）避开雌蕊中识别物质的活性期
1）蕾期授粉法 雌蕊识别蛋白尚未形成，雄性生殖单位可能成熟 2）延期授粉法 柱头内不亲和物质减少，活性减弱，对花粉萌发， 花粉管生长抑制作用降低
第一节 授粉授精生理
一
1 花粉化学组成
1）壁物质
内壁： 果胶质 + 胼胝质 外壁： 由花粉素（pollenin）、纤维素、角
质构成，其中花粉素是花粉特有的。
内壁与外壁中均含有活性蛋白：
外壁蛋白由绒毡层合成，属于糖蛋白类，具有种的特异性， 授粉时与柱头相互识别，称为识别蛋白；
内壁蛋白是花粉自身合成，主要是一些与花粉萌发和花粉 管在柱头中伸长有关的水解酶类。
配子体型不亲和性 (gametophytic self -incompatibility,GSI) ---GSI植物（多）,如茄科、禾本科等,
不亲和发生在花粉管进入花柱后 , 中途生长停顿、破裂。
生理上克服不亲和性的可能途径：
（1）破坏识别物质或抑制识别反应 1）花粉蒙导 (mentor pollen)法
第十章 植物的生殖与衰老
第一节 授粉授精生理 第二节 种子和果实的成熟生理 第三节 植物的休眠 第四节 植物的衰老生理 第五节 器官脱落的生理
本章重点
1. 授粉，授精及克服自交不亲和 2. 种子的形成与成熟，外界条件的影响 3. 果实成熟时生理生化变化 4. 种子休眠原因，解除方法；芽休眠原因和调控 5. 衰老时生理生化变化，解释衰老学说及调控 6. 脱落的细胞学和生物学过程及影响因素
（3）去除识别反应组织
1）组织培养 利用胚珠、子房培养，试管受精。 2）细胞杂交 原生质体融合或转基因技术
3 花粉萌发与花粉管生长
花粉萌发与花粉管生长表现出集体效应（group effect）， 即落在柱头上花粉密度越大，萌发比例越高，花粉管生长越快。 原因：花粉中存在生长素，花粉数量越多，生长素也就越多， 所以促进花粉的萌发和花粉管的生长。
花粉为什么能向着胚囊定向生长？
由花粉管的向化性运动引起的。
雌蕊组织中产生“向化性物质”控制花粉管的可塑性； 同时，雌蕊组织中向化性物质分布的浓度不同，花粉管尖端朝 着向化性物质浓度递增的方向（柱头→胚囊）定向延伸--Ca2+
4 授粉后花粉和柱头代谢变化
授粉后雌蕊中生长素含量急剧增加，其主要原因是：
植物的双受精过程
花粉柱头的亲和性
2）碳水化合物和脂类
淀粉型花粉：风媒传粉植物多为此类；
脂肪型花粉：虫媒传粉植物多为此类。
3）色素
花粉中色素的作用：
防止紫外线对花粉粒的破坏； 吸引昆虫传粉
可能与某些植物的自花授粉不亲和性有关
4）氨基酸 脯氨酸的含量特别高—维持花粉活性。
5）酶类与植物激素 水解酶类，生长素的含量很高。
珠心和珠被生长停止， 营养向种子集中.
图9-2 果实的生长曲线
(二)
1.呼吸跃变(Respiratory Climacteric) 随着果实的成熟，呼吸速率最初降低，到成熟wenku.baidu.com期又急剧
S 基因相同时---不亲和 雌雄双方有
S 基因不同---亲和
自交不亲和性可分 孢子体型不亲和性 (sporophytic self -incompatibility,SSI)
---SSI植物（少）,如十字花科、菊科等， 表现在花粉和雌蕊相互作用 , 阻碍花粉水合作用或 不能形成花粉管。发生在柱头表面，表现为花粉管 不能穿过柱头。
指植物花粉落在同花雌蕊的柱头上不能受精的现象。
自交不亲和--半数以上 ； 被子植物
远缘杂交不亲和性--普遍
受一系列复等位 (multiple alleles) 基因的单一基因座 (S locus) 控制 ,S 基因座在雌雄生殖组织中表达 1 个或多个 S 基因 , 这些 S 基因编码不同的蛋白质（花粉外壁蛋白）是自交不亲和或 亲和的识别基础。
授粉后花粉中的生长素扩散到雌蕊中； 花粉管伸长过程中, 一些将色氨酸转变为生长素的酶系分泌 到雌蕊中，使雌蕊合成大量的生长素。
二 授精生理
1 生理生化变化
呼吸速率提高； 内源激素含量提高;
物质的转化和运输提高;
生长中心转向种子和果实.
2 单性结实（Parthenocarpy）
单性结实——无籽果实
植物不经受精作用而形成无籽果实的现象
天然(natural)
植株或枝条突变： 香蕉，菠萝和某些葡萄，柑橘，黄瓜等
刺激性(stimulative) 环境刺激，如短日照或较低的夜温
人工诱导(induced)
如番茄,茄子—2,4D ；葡萄,枇杷--GA 辣椒--NAA处理
植物已经完成受精作用，由于种种原因，胚发育停 假单性结实 止，而子房或花的其他部分继续发育形成无籽果实 保存----以营养繁殖 果实生长---子房本身产生的生长物质
6）维生素与无机物质 B族维生素较多，维生素E对植物有性过程起重要作用。 主要元素有P、K、Ca、Mg、Na、S等.
2 花粉与柱头的识别反应 识别决定于花粉外壁中的蛋白质(识别蛋白)与柱头乳突表面的
蛋白质膜之间的相互关系，二者是相互识别过程中的感受器。
自交不亲和性 (self-incompatibility) ：
第二节 种子和果实的成熟生理 一、种子的生长和成熟时的生理生化变化
种子发育
受精卵 胚珠 子房壁 子房
胚 种子 果皮 果实
种子成熟
胚从小长大 营养物质在种子中的积累与贮藏
(一)主要有机物质的变化
变化总趋势：
可溶性糖-----转为不溶性糖和脂肪（纤维素、淀粉、油脂）； 氨基酸或酰胺----合成蛋白质； 脂肪变化：糖-----饱和脂肪酸-----不饱和脂肪酸； 非丁(Phytin)的变化：钙、镁和磷离子同肌醇形成非丁。
(二)其它生理生化变化
呼吸作用先升高后降低； 内源激素的变化： CTK-GA-IAA依次出现高峰，脱
落酸在籽粒成熟期含量大大增加。
二、果实的生长和成熟时的生理生化变化
(一)果实的生长
有生长大周期，是S型生长曲线
核果类多呈双“S”型曲线
原因：
在生长中期养分主要向核 内的种子集中，使果实生长 减慢。
在授不亲和花粉的同时，混入一些杀死的亲和花粉，蒙骗柱头， 从而达到受粉的目的。
2）物理化学处理法 采用变温、辐射、激素或抑制剂处理雌蕊组织，以打破不亲和性。
3）重复授粉 超量授粉，干扰识别反应
（2）避开雌蕊中识别物质的活性期
1）蕾期授粉法 雌蕊识别蛋白尚未形成，雄性生殖单位可能成熟 2）延期授粉法 柱头内不亲和物质减少，活性减弱，对花粉萌发， 花粉管生长抑制作用降低
第一节 授粉授精生理
一
1 花粉化学组成
1）壁物质
内壁： 果胶质 + 胼胝质 外壁： 由花粉素（pollenin）、纤维素、角
质构成，其中花粉素是花粉特有的。
内壁与外壁中均含有活性蛋白：
外壁蛋白由绒毡层合成，属于糖蛋白类，具有种的特异性， 授粉时与柱头相互识别，称为识别蛋白；
内壁蛋白是花粉自身合成，主要是一些与花粉萌发和花粉 管在柱头中伸长有关的水解酶类。
配子体型不亲和性 (gametophytic self -incompatibility,GSI) ---GSI植物（多）,如茄科、禾本科等,
不亲和发生在花粉管进入花柱后 , 中途生长停顿、破裂。
生理上克服不亲和性的可能途径：
（1）破坏识别物质或抑制识别反应 1）花粉蒙导 (mentor pollen)法