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时间:2017-11-12
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1、第十章植物的生殖和衰老Reproduction,SenescenceofPlant第一节授粉和受精PollinationandFertilization一、花粉 pollen花粉虽小,但它携带遗传信息,肩负完成种的延存的重要使命。1. 花粉粒的构造 structureofpollengrain 花粉有各种形状,多半是园型,最外面是壁,常有凹陷与各种突出。外壁——纤维素,角质,孢粉素(pollenin),蛋白质(糖蛋白、酶、凝集素)内壁——纤维素,果胶质,胼胝质,蛋白质(水介酶)外壁上有萌发孔,有一定的透水
2、性,所以花粉放在水中就会吸水以至破裂。萌发孔处的内壁蛋白特别丰富。孢粉素是一种类胡萝卜素氧化产物的聚合物,性质极为稳定,能耐高温,高压、酸、碱与有机溶剂,(各植物的成分不大相同,如黑麦的为C90H134O31,松树C90H158O44)有保护作用。外壁的蛋白质主要是糖蛋白,起识别作用内壁的蛋白质主要是各种水介酶花粉内部是营养细胞(营养核),生殖细胞(生殖核)游离在其中。所以花粉粒又称为细胞中有细胞,2. 化学成分 chemicalcomposition① 碳水化合物糖——核糖、葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉②
3、色素 虫媒花粉中,特别富含色素,主要是胡萝卜素和花青素,这些色素可吸引昆虫,还可防止紫外光对花粉粒的破坏作用。③ 含N化合物 在花粉中,一个生物化学特点就是含可溶性N多,有大量的游离氨基酸:自然界中存在二十多种氨基酸在花粉中都有,尤其是脯氨酸含量特别高,而在不育花粉中则几乎没有这种氨基酸。花粉还有游离的腺嘌呤、鸟便嘌呤等。正常花粉中DNA和RNA也比不育花粉含量高。④ 蛋白质和酶在花粉的外壁上有与糖结合的糖蛋白:花粉由壁及花粉中富含酶类,特别是各种水解酶,淀粉酶、转化酶、查胶酶和过氧化氢酶等。这些酶在花粉
4、中并不活跃,因为花粒PH为中性或偏碱性,而这些酶的最适PH都偏酸性,只有在传粉时,花粉落在柱头上,遇到酸性环境,这些酶才活跃起来。⑤ 激素和维生素 花粉中含有大量生长素,也有赤霉素,乙烯等(柑桔),还有大量维生素,如大量Vc、VB1、VB2等。⑥ 水分和矿质在花粉中,各种矿质元素都有,较多的是Ca、B。这两种元素与花粉黄的生长有关。173. 花粉生活力受精过程能否顺利进行与花粉的生活力有密切关系,在自然条件下,各种植物花粉生活力不同。水稻小麦玉米棉花果树(10-15分)(30分)(5-6小时)(1-2天)
5、(几周-几月)较低的温度和湿度,较低的光强度和O2含量以及较高的CO2浓度,都能降低花粉的代谢强度,从而降延长其寿命。① 湿度的影响 对于大多数花粉来说:6-40%的相对湿度,对花粉贮藏较合适,但禾本科花粉要求较高的温度,40%以上。② 温度的影响一般认为1-5℃是花粉贮藏的最适温度,小麦花粉在20℃时只能生活15分钟,而在0℃可保枝两昼夜,花粉在贮藏期间,泛酸含量大大下降,而泛酸是辅酶A的成分,在植物的呼吸及其它代谢中起重要作用,所以泛酸含量降低,会导致花粉生活力的降低。雄配子体发育过程小孢子——产生液
6、泡核移到靠壁的地方——核分裂成为营养细胞及其包围的生殖细胞——开始是二层质膜分开的,后来沉积胼胝质——生殖细胞脱离花粉的壁,游离在营养细胞的细胞质中一些物质消失,或一裸细胞浸没在营养细胞中,它的核大,有稀少的较透明的细胞质——生殖细胞再次分裂成为二个精子(有的在花粉粒中,有的在萌发后的花粉管中)。花粉壁(图)具覆盖层外壁具基柱外壁图花粉萌发的集体效益的原因:在较密的花粉在一起时,花粉有相互刺激作用,花粉粒本身分泌出对花粉萌发有效的物质,一般叫“花粉生长要素”(pollengrowthfactor,简称PG
7、F),这是一种高度扩散性的水溶性物质。(胡适宜著:被子植物胚胎学)。花粉生活力水稻小麦玉米棉花果树几分钟几小时1-2天几周-几月较低的温度、湿度有利于花粉贮藏高CO2、低O2黑暗利于保存可采取真空干燥法,贮存很多年二、雌蕊pistil由一个或多个包着胚珠的心皮连合成为雌性生殖器官。一般由柱头、花柱和子房三部分组成。柱头表面(图)柱头表面大部分呈乳头状突起,也有的呈毛状、羽状,表皮细胞外是角质层,角质层外又有一层由糖蛋白组成的连续的表膜,它是在柱头发育时,从孔头突起细胞内分泌出来的,这层膜是柱头的感受器。与
8、花粉发生识别反应,叫识别蛋白。17成熟的柱头可分为湿润型和干燥型两类。湿润型柱头表面有由表皮细胞分泌的脂肪酸、糖、硼酸等分泌物,呈酸性。这些分泌物可粘着花粉,促进花粉萌发和花粉管生长,也有对花粉识别的作用。干燥型柱头不产生分泌物,由其表皮细胞外表面的蛋白质膜对花粉起识别作用。柱头生活力比花粉长,水稻6-7天,小麦9天。授粉时,花粉与柱头同时处于高度活力状态,有利于植物顺利完成授粉、识别、受精过程。三、授粉受精授粉受精过程是植物
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