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第十章 植物的生殖和成熟
第十章 植物的生殖与成熟
第一节 花粉生理
一.花粉的化学组成
1.壁物质( 65% )①外壁(厚):纤维素、角质、花粉素(孢粉素)、蛋白质.花粉素:特有成分。性质稳定,吸水性强。外壁蛋白:糖蛋白,由绒毡层合成,有识别作用。
②内壁(薄):果胶质、胼胝质、蛋白质;内壁蛋白:由花粉自身合成,多数是与花粉萌发及花粉管伸长有关的水解酶类。有识别作用。
2.色素:类胡萝卜素、类黄酮等.
作用: (1)吸引昆虫传粉; (2)防止紫外线对花粉粒的破坏; (3)限制自花结实。
3.碳水化合物与脂类淀粉型花粉——风媒传粉脂肪型花粉——虫媒传粉
(1)碳水化合物:淀粉、蔗糖的有无是淀粉型花粉发育程度的指标。
(2)脂类:可作为结构成分和色素溶剂。酯有吸引昆虫的作用.。
4.氨基酸(6%~28%)
脯氨酸含量较高,与育性有关;可提高花粉抗性。
5.酶类水解酶含量高,其最适pH偏酸性,而花粉pH中性或偏碱性,说明授粉后到酸性柱头上才有活性。其中的过氧化物酶和酯酶的同工酶可用作亲缘关系鉴定。
6.植物激素:IAA、GA、CTK、ETH、BR
7.维生素:B、C、E
8.无机物:2.5%~6.5%,含硼。
二.花粉的寿命与贮藏
1.花粉的寿命
(1)因植物种类而异:几分钟~几年不等。
(2)与花粉结构有关:二核花粉寿命长于三核。
(3)与外界条件有关:高温、高湿、高氧、高光强均降低生活力。
2.花粉的贮藏:延长花粉保存期的条件:低温、干燥、低O2、高CO2、避光 。超低温、真空、冷冻干燥可延长寿命。有机溶剂保存:苯、丙酮、石油醚等。
3.花粉生活力测定(1)显色法(TTC显色法)
(2)人工培养法:培养基:蔗糖10%~20%,100~200mg·L-1硼酸。加柱头液。温度:20~30 ℃.保湿。
第二节 授粉生理
授粉:成熟花粉落在
雌蕊柱头上的过程。
一.柱头的受粉能力
1.柱头的生理特点
湿润型:有分泌物,显酸性,粘着花粉,促进花粉萌发和花粉管生长,有识别花粉作用。
干燥型:无分泌物,表皮细胞外表面有蛋白质膜,有识别花粉作用。
2.柱头寿命与授粉能力柱头寿命比花粉寿命长。开花前柱头就有受粉能力,之后加强,到高峰再下降。可维持数天。
二、花粉与柱头的相互识别(亲和力认定)
识别方式:
1.花粉外壁蛋白与柱头外膜蛋白的识别:授粉→花粉吸水→释放外壁蛋白→与柱头表面蛋白识别 。
亲和的,花粉释放角质酶,消化柱头表面的角质层,花粉管沿花柱延伸;
不亲和,花粉角质酶为花柱所抑制,花粉管不能生长;或柱头表面迅速产生胼胝质沉淀,阻止花粉管进入花柱。
2.柱头S-糖蛋白与花粉RNA 的识别
柱头乳突细胞表面及花柱组织中都存在S-基因,其表达物S-糖蛋白,有核酸酶活性,能被不亲和花粉吸收,降解其内的RNA。
3.花粉特定色素与柱头特定酶之间的识别:
连翘的两种花:
雌高雄低,花粉中含有槲皮苷色素,柱头中含有分解芸香苷的酶;
雌低雄高,花粉中含有芸香苷色素,柱头中含有分解槲皮苷的酶。
4.花柱组织对花粉管的识别:不亲和的中途停长。
连翘的两种花
花粉与柱头的多级识别
接受←花粉落到柱头乳突细胞上→排斥
↓ ↓
花粉粒吸水,萌发出花粉管 不被识别,不吸水,不萌发
↓ ↓
接受——————————— → 排斥
↓ ↓
花粉管进入柱头 花粉管不进入柱头
↓ ↓
接受——————————— → 排斥
↓ ↓
花粉管在花柱内生长 花粉管在花柱内生长受阻
↓ ↓
接受——————————— → 排斥
↓ ↓
花粉管进入胚囊———→花粉管不能进入胚囊
↓ ↓
接受——————————— → 排斥
↓ ↓
实现受精,形成合子 不能受精,不能形成合子
※花粉识别机制的意义:远源杂交不孕:保持物种的稳定性。
自交不亲和性:防止退化,增强适应性。
※克服不亲和的方法:
花粉蒙导:在不亲和花粉中混入杀死的亲和花粉,混合授粉,能使不亲和的花粉受精。这种被杀死的亲和花粉起着蒙导作用,称为蒙导花粉。
提前授粉或延期授粉:
破坏有识别能
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