植物生理学植物的生殖和衰老PPT.ppt

第十二章 植物的生殖与衰老;第十二章 植物的生殖与衰老;本章重点; 植物大多是以种子和果实繁殖后代的，多数作物的生产也是以收获种子和果实为目的的，因此，了解植物生殖器官发育特点、生殖和衰老的生理过程及其影响因素，进而调控其生殖衰老发育进程，无疑是十分重要的。;第一节 受精生理;花粉粒被称为“细胞中有细胞”的雄配子体。 营养细胞主要生理功能:积累与提供营养物质，并在萌发时产生花粉管。 生殖细胞主要生理功能:产生精细胞，参与双受精。 精细胞的特性: 二型性(heteromorphism 或 dimorphism):指两个精细胞在形态、大小及细胞器等方面均有差异； 偏向受精(preferential fertilization): 指在双受精过程中，其中1个精细胞只能与卵细胞融合，而另一个精细胞只能与中央细胞融合的现象。;两个互相连接的精细胞与营养核作为一个功能团，被称为雄性生殖单位(male germ unit，MGU)。 MGU中精细胞具有的二型性和偏向受精的特性，有助于双受精的同步性。; 2.成分* 花粉的化学组成极为丰富，主要成分如下: (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。在各种花粉中已鉴定出80多种酶，主要有水解酶和转化酶，如淀粉酶、脂肪酶、果胶酶和纤维素酶等，这些酶一方面能分解贮藏物供花粉萌发，另一方面能溶解雌蕊组织中妨碍花粉管伸长的障碍物，使花粉管顺利伸入胚囊。花粉中含有组成蛋白质的各种氨基酸，其中游离脯氨酸含量特别高，一般占花粉干重的0.2%～2%，高者可达2.5%以上。它们对维持花粉的活性起重要的作用。;(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。 通常风媒植物的花粉为淀粉型的，虫媒植物的花粉多为脂肪型的。 在淀粉型花粉中，淀粉含量多少可作为判断花粉发育正常与否的指标。例如，水稻、高粱、甘蔗等风媒植物发育正常的花粉粒呈球形，遇碘呈蓝色，未发育的花粉粒为畸型，遇碘不呈色。 蔗糖在花粉中含量很高，一般占可溶性糖的20%～25%。缺乏蔗糖时花粉发育不良，如不育株的小麦花粉中就缺少蔗糖。 (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。例如未授予花粉的雌蕊一般不能生长，这显然与缺少花粉激素的作用有关。 ;(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。不同植物中，精细胞以及花粉管所含的元素种类与含量大体相似，但花粉外壁中的元素组成有较大的差异。 (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。已知维生素E对动物生殖过程有积极意义，同时还具有抗衰老的作用。由于花粉中维生素含量高以及富含蛋白质和糖类，故花粉制品有保健食品之称，开发前景可观。;二、雌蕊的结构*;;三、花粉萌发和花粉管的生长;自花授粉(self-pollination) 异花授粉(allogamy)(同株异花授粉和异株异花授粉) ; ; 花粉管的生长局限于顶端区。顶端区代谢十分旺盛，内含与壁形成密切相关的细胞器，如线粒体、内质网、高尔基体及运送合成壁前体的高尔基体小泡。;生长的花粉管从顶端到基部存在着由高到低的Ca2+浓度梯度。这种Ca2+梯度的存在有利于控制高尔基体小泡的定向分泌、运转与融合，以保持顶端的极性生长。 若破坏这种Ca2+梯度会导致花粉管生长异常或停滞。 雌性生殖单位中的助细胞与花粉管的定向生长有关(花柱与珠孔间也存在Ca2+梯度)。;硼和Ca2+有助于花粉的萌发。 花粉萌发和花粉管生长表现出集体效应(group effect),即在一定面积内，花粉数量越多，萌发和生长越好。这可能是花粉本身带有激素和营养物质的缘故。 ∴人工辅助授粉能提高受精率。;四、双受精;助细胞释放Ca2+可能对细胞融合起重要的作用。 现已从玉米等植物中分离出精细胞和卵细胞，在高Ca2+(5～50 mmol·L-1CaCl２)条件下，可让精细胞和卵细胞在体外发生自动融合。;五、花粉和雌蕊的相互识别;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) 。自交不亲和性可分 孢子体型不亲和性 (sporophytic self -incompatibility,SSI)