比较被子植物和高等动物受精作用的异同点

被子植物受精作用的分子和细胞生物学机制

植物学通报Chinese Bulletin of Botany 2007, 24 (3): 355－371,

.综述.

被子植物受精作用的分子和细胞生物学机制

彭雄波, 孙蒙祥*

武汉大学生命科学学院植物发育生物学教育部重点实验室, 武汉430072

摘要 被子植物双受精包括精-卵、精子-中央细胞两个融合过程。由于双受精深藏于母体组织中进行, 长期以来一直是植物有性生殖研究中的难点。近年来, 随着各种植物配子体cDNA文库的构建, 各种离体研究系统的建立和突变体分析的兴起, 极大地推动了被子植物受精作用研究的快速发展, 增进了人们对被子植物受精过程的分子和细胞生物学机制的深入了解。本文着重讨论受精作用的若干重要发育事件, 包括受精前卵器细胞对花粉管向胚珠定向生长的近距离引导信号, 精子的靶向运动,精、卵细胞相互作用和配子融合后卵细胞的激活与中央细胞发育的启动等。

关键词 被子植物, 双受精, 卵细胞, 胚乳

彭雄波, 孙蒙祥 (2007). 被子植物受精作用的分子和细胞生物学机制. 植物学通报 24, 355 371.

1 被子植物双受精

被子植物的受精是世代交替的一个转折点, 也是新一代

孢子体发育的

被子植物受精生物学概述

摘要 被子植物有性生殖中,受精始终占有中心位置。受精是一系列精巧有序的发育事态,是十分复杂的自然过程。本文主要对被子植物花粉的发育、胚囊的发育以及精子和卵细胞发生的受精过程进行概述。

关键词 被子植物;受精;雄配子;雌配子

植物的生活周期中,受精与有性生殖联系恒定不变,受精是植物亲代与子代联系的桥梁,在发育和遗传中具有重要作用:激活卵细胞,启动胚胎发生;实现由配子体向孢子体、由单倍体向二倍体之间的世代转换;实现双亲遗传物质的结合。受精是一系列精巧有序的发育事态,是十分复杂的自然过程。被子植物受精作用依赖于单倍体雄配子和雌配子的有序发生和彼此融合。雌雄配子分别是由雄配子体(花粉)和雌配子体(胚囊)产生的。被子植物受精又具有独特的双受精特点。在双受精过程中,一个雄配子与卵细胞融合产生胚,另一个雄配子与中央细胞的极核融合产生胚乳,胚乳提供胚发育所必需的营养物质。

花粉实际上是小孢子和雄配子体的统称。花粉发育的早期阶段为小孢子,小孢子由小孢子母细胞减数分裂而来,是单细胞结构,只有一个细胞核,常称之为单核花粉。小孢子经过有丝分裂第一次产生一个营养细胞和一个生殖细胞,此时进入雄配子体阶段。早期的雄配子体常被称为双核花粉。三细

被子植物受精作用的分子和细胞生物学机制

植物学通报Chinese Bulletin of Botany 2007, 24 (3): 355－371,

.综述.

被子植物受精作用的分子和细胞生物学机制

彭雄波, 孙蒙祥*

武汉大学生命科学学院植物发育生物学教育部重点实验室, 武汉430072

摘要 被子植物双受精包括精-卵、精子-中央细胞两个融合过程。由于双受精深藏于母体组织中进行, 长期以来一直是植物有性生殖研究中的难点。近年来, 随着各种植物配子体cDNA文库的构建, 各种离体研究系统的建立和突变体分析的兴起, 极大地推动了被子植物受精作用研究的快速发展, 增进了人们对被子植物受精过程的分子和细胞生物学机制的深入了解。本文着重讨论受精作用的若干重要发育事件, 包括受精前卵器细胞对花粉管向胚珠定向生长的近距离引导信号, 精子的靶向运动,精、卵细胞相互作用和配子融合后卵细胞的激活与中央细胞发育的启动等。

关键词 被子植物, 双受精, 卵细胞, 胚乳

彭雄波, 孙蒙祥 (2007). 被子植物受精作用的分子和细胞生物学机制. 植物学通报 24, 355 371.

1 被子植物双受精

被子植物的受精是世代交替的一个转折点, 也是新一代

孢子体发育的

第1 节面地上植物的第(课时2

)水绵葫芦 藓肾向蕨 日葵 玉 银杏米

种子物植概念：能 产生够子种并，用且种子 繁后代殖的物.植

西

瓜苹果

白 果

(银)杏松果

球西瓜、苹果

的种 有类子似特的点而，与 树松银杏和的种子不同。 那因为是西和瓜苹属 果被子植于，松树物和 杏银是裸子物植。

被植物子有植物种子外面的果 有包皮被，叫被子着植物。

子植物裸有的物种植是裸露子， 的有果没皮包，叫裸被 子植物。

年今日此去中门人,面花桃相映红。人 面知不何去,处桃依花旧笑东风。 间人月四芳尽，菲 寺山花桃始开。 盛花潭桃水千尺， 深及汪不伦我情送！竹外桃 花三两，枝春江水 暖先知鸭。西塞山前白鹭 飞 ，花流桃鳜鱼水。肥

.观1桃察的形外、茎根叶、花、果、、种实 子成组的官器_:______________________

_2观、察的花要桃：求辨认 瓣花的色颜、数目以及雄蕊和雌蕊

3 观、桃的察果实要求：认桃的果辨可皮为 几部分？分哪部分以可食？

用1、说出“

花”桃结的 构2说、出“子”的结桃

构、完成P394讨论页“”

1

物名植称的中“被 子是指”果 的实皮部果。分核桃 不桃是种子的，而 桃是实果内的皮果

观。几察被种植子物

1、被植物子种子外面果有皮包 被。着2 、子被物由植、根茎

植物学实验(冬) Botanical Experiment

实验十被子植物分科(一) 及花程式、花图式的记录方法 和植物分类检索表的使用

一、花程式、花图式的记录方法

二、植物分类检索表的使用

三、被子植物分科(一)

新鲜材料：1、15科被子植物活体标本。 2、3-6种被子植物的花及植株

花程式、花图式的记录方法 (P190-191)

花程式：——用符号和数字列成公式，表示花的对称性、 性别，各部分的数量、组成、连合情况以及位置 等性状，称为花程式。 排列次序：

对称性、性别；花萼；花冠；雄蕊群；雌蕊群

1、对称性： *:辐射对称。 ↑:两侧对称。 :不对称。 2、性别： ♀:两性花 ♂:雄花 ♀:雌花 ：无性花 ♀:两性花 3、花各组成部分： K :花萼 Ca C :花冠 Co P :花被 A :雄蕊群 G :雌蕊群

4、各部分数量、连合情况：数量：用0~∝表示。 0表示无，∝表示数量多于10或无定数。 合生：用( )表示。 轮、组：用“+”连接。 5、子房位置： G:子房上位； G:子房下位； G:子房半下位 6、心皮、子室和胚珠：

——单雌蕊(离生单雌蕊):用G x:y:z表示。——复雌蕊：用G (x:y:z) 表示。

x—心皮数；y— 子室数；z—每子室中的

被子植物的个体发育

【自学导引】 一、个体发育的起点

对于进行有性生殖的生物来说，个体发育的起点是受精卵。 二、个体发育的过程

被子植物的个体发育过程包括种子形成和萌发、植株的生长和发育等阶段。 1．种子的形成和萌发

3．大豆和花生的种子内是否有胚乳?原因是什么? 答案：无胚乳，胚乳被子叶吸收了。 4．人们吃的豆芽主要由什么发育形成的？ 答案：主要是胚轴。 【学法指导】

1．植物种子的形成

植物的种子由胚、胚乳(双子叶植物的胚乳被子叶吸收)、种皮三部分组成，在学习这部分内容时，需重点理解以下几方面的知识：

(1)植物的子房和胚珠的结构及各部分结构的染色体数目

2．植株的生长和发育

幼苗→具有根、茎、叶的植株→形成花芽，开始生殖生长→生殖器官

由上述结构图可知，果皮、种皮内的染色体均为2N，由于它们不是受精卵或受精极核发育而成的，因此染色体均来自母体。 (2)胚细胞和胚乳细胞的染色体组成

胚是由受精卵发育而来的，受精卵发育成胚时，所进行的分裂都是有丝分裂，因此胚的每个细胞内所含的染色体数目都与受精卵的相同，而受精卵内的染色体一半(N条)来自精子，另一半(N条)来自卵细胞。因此，胚的每个细胞内的染色体数目为2N，且一半来自父方，一半来自母方。

被子植物APGIII分类系统

摘要：APG III分类法是被子植物种系发生学组（APG）继1998年APG I及2003年APG II之后，花了6年半修定的被子植物分类法，于2009年10月正式在林奈学会植物学报发表。APG III承认了早前版本的所有45目，并新接受了14个目，共计59目。这个最新的APG III分类系统取得了植物学界的共识。 关键词：APG III分类系统；被子植物 引言

被子植物有Engler系统、Hutchinson系统、Takhtajan系统、Cronquist系统这四个常用的分类系统，但是经过比较认为Engler系统和Hutchinson系统没能正确揭示植物类群间的演化关系, 但因其科的数目较少而仍有使用价值。Takhtajan系统和Cronquist系统比较准确地揭示了植物类群间的演化关系。Takhtajan系统阶层数目太多，在前人系统上增设“超目”一级分类单元，科数达到592个，似乎啰嗦了些，不利于日常使用。Cronquist系统与Takhtajan系统很像，它取消“超目”一级分类单元，压缩科的数目至388个，这样整个系统更加完善，因而这一系统很受欢迎。然而近年来, 随着以DNA测序为基础的分子系统学

被子植物检索表

星期日

2008年5月4日

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第七章

= 植物分类检索表

五、甘肃被子植物分科检索表(中)

被子植物检索表

2.花具花萼也具花冠，或有两层以上的花被片，有时花冠可为蜜腺叶所代替。 128.花冠常为离生的花瓣所组成。

129.成熟雄蕊（或单体雄蕊的花药）多在10个以上，通常多数，或其数超过花瓣的2倍。

130.花萼和1个或更多的雌蕊多少有些互相愈合，即子房下位或半下位。

131.水生草本植物；子房多室………………………………睡莲科Nymphaeaceae 131.陆生植物；子房1至数室，也可心皮为1至数枚。

132.植物体具肥厚的肉质茎，多有刺，常无真正的叶片………仙人掌科Cactaceae 132.植物体为普通形态，不呈仙人掌状，有真正的叶片。

133.草本植物或稀可为亚灌木。

134.花单性，雌雄同株；花鲜艳，多成腋生聚伞花序；子房2—4室…… ……………………………………………………秋海棠科Begoniaceae

134.花常两性。

135.叶基生或茎生，

果实和种子、被子植物的生活史

一、名词解释

1． 外胚乳 2． 单性结实 3． 真果和假果 4． 聚合果和聚花果 5． 颖果 6． 世代交替

二、判断与改错（正确打“√”，错误打“×”） 1．无胚乳种子不形成胚乳。（ ）

2．单子叶植物胚中的外胚叶相当于双子叶植物中的外胚乳。（ ） 3．外胚乳具胚乳的作用，仅见于无胚乳种子。（ ） 4．不受精也能形成种子的现象叫单性结实。（ ）

5．所谓无子结实就是经过单性结实产生的不含种子的果实。（ ） 6．植物的珠被层数与其种皮层数总是相同的。（ ）

7．一串葡萄由一个圆锥花序发育而来，称为聚花果或花序果，也称复果。（ ） 8．种柄是由胚柄发育而来的。（ ）

9．凤梨（菠萝）由花序发育而来，属假果。（ ） 10．桃和梨均具有假果。（ ）

11．被子植物的孢子体极为退化，不能独立生活。（ ） 12．被子植物的孢子体阶段是从合子开始到大孢子母细胞和小孢子母细胞进行减数分裂前为止。（ ） 三、填空 1．胚形成中的第一个细胞是 ，其第一次分裂通常是不均等的 向

常见被子植物分科检索表1

常见被子植物分科检索表

1．子叶2枚；叶脉常网状；花4～5基数(双子叶植物纲

Dicotyledoneae)…………………………………2

1．子叶1枚；无年轮；叶脉常平行；花多3基数，有时4基数(单子叶植物纲

Monocotyledoneae) ……………169 2．花无花冠，花萼有或无，或花萼花瓣

状……………………………………………………………3

2．花具花萼与花

冠………………………………………………………………………………………………48

3．单性花……………………………………………4

3．花两性或单性，不形成柔荑花

序………………………………………………………………………………24

4．柔荑花序，或至少雄花为柔荑花序或头状花序、隐头花

序………………………………………………………5

4．非柔荑花

序……………………………………………………………………………………………………

9 5．上位子

房 …………………………………………………………………………………………………6

5．下位子

房……………………………………………………………………………………………………7 6．常具乳汁；具花萼；聚花果；种子单一，无毛……………………