专题十六：植物的生殖和发育
[竞赛要求]
1．生殖（包括蕨类和苔藓）
无性生殖（无性繁殖系的形成）
有性生殖 2．花的结构 3．传粉 4．双受精
5．种子植物、蕨类和苔藓的世代交替 6．减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ [知识梳理]
生殖的类型：有两大类
一、无性生殖
一切不涉及性别，没有配子参与、没有受精过程的生殖。 这在生物界很普遍。 1．裂殖：细胞一分为二。单细胞生物中常见, 如细菌、草履虫、眼虫等。
2．芽殖：水螅和酵母中常见。母体一定部位出芽，分裂后的子核移入芽中。旺盛生长时,
可成一串。
3．孢子生殖：真菌，藻类营养体产生孢子 → 度过不良环境。
4．再生作用：生物修复损伤的一种生理过程。 再生作用可以产生新的个体。如插条发
育为新植物。
例子:
（1）鞭毛藻：群体鞭毛藻：脱离群体的单个细胞可发育成新群体(脱离后发育程序重新启动)，而失去细胞的群体不能恢复(发育程序已固定)。
（2）伞藻：海生绿藻，单细胞，有假根、茎、叶(伞)三部分组成。核位于假根中。伞藻是细胞学、遗传学、生物化学研究中的一种很好的实验材料。很多基础的遗传学、生物化学研究工作是在其上做的。伞藻的再生能力很强 。独立的根可再生出茎、伞，继续生活，独立的茎可再生出伞和根，但由于缺少细胞核，最终死去。
（3）高等植物的营养生殖：营养体的一部分根、茎或叶来繁殖新个体。有些植物主要靠营养繁殖，如竹子、水仙、马铃薯等。人工繁殖扦插、压条、嫁接等，还有组织培养也属于营养生殖。
二、有性生殖
两个性细胞，即配子（大小相似）或精子（小）和卵（大）融合为一，成为合子或受精卵，再发育成新的一代。
1．减数分裂：配子（或精子和卵）由配子母细胞减数分裂产生。特点是DNA复制一次，而母细胞连续分裂两次，结果产生的细胞是单倍体的。
（1）过程
减数第一次分裂：
前期I：同源染色体配对，形成四分体。每对染色体之间形成一个特殊结构，称为联会丝复合体。染色体缩短变粗后，可看到在同源染色体的非姐妹染色体单体之间形成交叉，发生染色体片段的互换，结果每一条染色单体就不再是原来的染色单体了，而已含有对方的基因成分。随染色体向两端分开，交叉也向两端移动，即端化。同染色体分开时，交叉也消失，核膜、核仁解体，中心粒完成复制，两个中心体分别移向两极。此期持续时间很长，男人精子形成过程中，前期I持续约二十几天。女人降生时初级卵母细胞就已进入前期I，以后停止发育，一直到性成熟时（约14岁）才开始依次完成减数分裂。 中期I：成对的染色体排列在赤道板上。
后期I：同染色体色体分别移向两极，两极各有一个染色体组，其中的染色体是父母双方的染色体随机组合。
末期I：染色体解旋变细，但不完全伸展，仍然保持染色体形态。核膜也不一定全部恢复，只是细胞质分裂而成两个子细胞，然后就进行间期。
减数第二次分裂：
分裂后的两个子细胞中，已无同源染色体，染色体数减少一半。这次分裂类似于有丝分裂，每条染色体的两姐妹染色体单体分裂，DNA分子数也减少一半。 （2）与有丝分裂的比较 有丝分裂 减数分裂 DNA复制一次，细胞分裂一次，形成的DNA复制一次，细胞连续分裂两次，形成的细细胞是双倍体的。 胞是单倍体的。 无“联会” 有联会，因而有交叉、重组等 联会：同源染色体配对成四分体，发生在前期I。 （3）减数分裂发生的时间：有三种情况
终端减数分裂：人；受精卵先发育成二倍体，再减数分裂产生配子。
中间减数分裂：种子植物；孢子母细胞→大小孢子→配子体（花粉和胚囊（n））→精子 和卵→合子→ 孢子体（2 n ） →有丝分裂 始端减数分裂：衣藻；合子→配子体→配子。 （4）减数分裂丰富基因组合
a、染色体交换：交叉、基因重组等。
b、染色体随机分配组合：受精卵含有2组染色体组，来自于 父本和母本。减数分裂的2个同源染色体都是随机分配到2个子细胞中去的，因而减数分裂产生的配子的染色体组
23
合是多种多样的。例如，人有2=8 388 608种组合，精子和卵都如此。
2、性别进化
（1）细菌的有性生殖：
大肠杆菌的遗传学：2个在代谢功能上有缺陷的菌株，分别不能合成甲硫氨酸和生物素、苏氨酸和亮氨酸，假如细菌间无基因交流，在缺少上述四种物质的培养基中培养，则不能生存；而实验结果却相反，出现与野生型相似的大肠杆菌。这说明有基因交流。大肠杆菌F+细菌含F质粒（也称性因子，是小的双链环状DNA分子），而F-细菌不含F质粒，两者结合后，单链质粒进入F-细菌，而留下的单链则复制成双链。细菌的接合表现了初步的性分化。没有繁殖的意义，但有增多变异的作用。 （2）纤毛虫的交配型
也称接合。不同交配型的细胞结合（初步的性别分化）。大核退化，小核减数分裂，接着三小核退化，剩一小核分裂一次，形成静止核和迁移核?迁移?合子?分裂（接合体分开） ?八核?核分化?四大核，四小核? 细胞分裂?四个纤毛虫。 （3）配子生殖
性别分化完善。配子是单倍体的有性生殖细胞。
根据配子的形态和功能分化水平，配子生殖分成三类： 同配生殖：两配子大小、形态相似，都有纤毛，能运动。
异配生殖：两配子大小不等，但形态相似，都有纤毛，能运动。
卵配生殖：配子特化为精子和卵。精子形小，有鞭毛，能运动；卵形大，无鞭毛，不能运动，其内储藏有大量的营养物质。
3．雌雄同体
虽然有雌雄两性的分化，生物体却不一定都分为雌性个体和雄性个体，很多生物是雌雄同体的。植物界雌雄同体比较普遍，如两性花；雌雄同株如南瓜。无脊椎动物如虫、蚯蚓等是雌雄同体。生物体的性别一般是由基因决定的，如人类，男性XY、女性XX。但有些动物的性别是由环境决定的。如后缢，雌虫有吻，长约1米，自由生活。雄虫无吻，长约1-3厘米，栖居于雌虫的子宫或体腔中，器官大多退化。这种生殖方式比较经济，有利于受精及繁殖后代。
4．孤雌生殖
定义：卵不必受精就可发育成成虫。无脊椎动物中的轮虫、甲壳类动物，某些昆虫。在
环境恶化时，才有雄虫出现，产生精子，精卵融合产生带厚壳的受精卵。蜜蜂孤雌生殖产生雄峰。由它产生精子，完成有性生殖。
（三）高等植物的生殖和发育：以被子植物为例
1．花：花是被子植物的生殖器官，是一变态的枝条。 （1）花柄：花柄是节间缩短的枝条。 （2）花托：花托是花柄顶端膨大的部分。 它的形态多变，如草莓的花托为圆锥状。 （3）花被：
花萼：多为绿色。有离萼、合萼，早落萼（虞美人）、宿存萼（柿、茄）、落萼。
花冠：比较艳丽。色彩是薄壁细胞中两个结构所致。一是质体，含胡萝卜素，呈橙色；二是液泡含花青素，呈紫、红、蓝等颜色，随pH值变化而变化。
（4）雄蕊群：雄蕊的总称。雄蕊也是特化的
叶，或称小孢子叶。雄蕊的数目可变。雄蕊，花丝有分离（桃）、 单体（锦葵）、二体（豆）、多体（金丝桃）等类型。花药二或四个花粉囊，花粉在此产生。
（5）雌蕊群：雌蕊的总称。雌蕊的组成单位称心皮，是特化的叶，也称大孢子叶。一个雌蕊可能只有一个心皮，也可能由多个心皮组成。有合生雌蕊、离生雌蕊。雌蕊的柱头是接受花粉的地方。花柱中有花粉管的通道。子房一室或多室，内有胚珠，珠被由一层或两层细胞。子房内壁着生胚珠的地方称胎座。在形态上，胚珠可分为直生、侧生、横生。 子房在花托上的着生部位有三种形式： a、子房上位：原始形式。如 樱桃、李等。
b、子房半下位或称子房周位：花托中部凹陷，包围子房，但不与子房壁愈合。如蔷薇、月季。
c、子房下位：子房壁与花托愈合。苹果、南瓜（吃的部分主要是花托）等。 二被花：油菜；单被花：百合；无被花：杨；
花的形态多变：离瓣花：玉兰；合瓣花：牵牛；辐射对称：牵牛；两侧对称：紫藤。 （6）花序
少数植物是独生花（郁金香）或单生花（紫玉兰），但更多的植物，花以一定的方式排列在花序轴上，这种形式称花序。样式很多，书上有图解。（实际比书上画的多的多）。 2．花粉粒的产生
（1）从孢原细胞到小孢子
花粉壁上有萌发孔，有利于花粉萌发。花粉的形态多样, 而且不易腐烂 ，因此在古植物学、气候、地层等研究中很有用。花粉营养丰富, 但壁不易消化, 因此加工技术很重要。
3．胚囊的形成
（1）从孢原细胞到大孢子：近珠孔的珠心顶端为孢原细胞(核大, 质浓)，直接发育成或分裂，上面的细胞参与到珠心组织的形成中，下面的细胞发育成大孢子母细胞，经减数分裂，形成四个细胞，近珠孔三个退化， 一个发育成大孢子(每一胚珠仅有一个大孢子)。
（2）从大孢子到胚囊：大孢子进行三次分裂，一个大孢子形成8核，组成7个细胞。 成熟胚囊的组成：珠孔端有一个卵细胞和两个助细胞。助细胞能分泌向化性物质，引导花粉管生长。中央是有两个极核的中央细胞，它受精后发育胚乳。另一端是三个反足细胞。它们可能有运输营养物质入胚囊的作用。 4．开花及传粉
传粉是指花粉传递到柱头上的过程。
（1）自花传粉和异花传粉：豌豆是闭花受精。单性花进行异花传粉，有利于基因交换。 （2）风媒和虫媒： 风媒花：结构简单, 节省资源。产生大量花粉，柱头大，而且结构特殊, 花粉小而轻，常有翅。 虫媒花：有 吸引昆虫的结构和物质，如艳丽花被，有蜜腺分泌蜜（可作昆虫的食物），发出香味或特殊之味能吸收昆虫的物质。
开花后, 花粉和胚囊成熟, 花药破裂, 花粉粒有由风力、 昆虫等传递到柱头上 。 5．花粉的发育和受精
花粉传到柱头上后, 就能被柱头细胞分泌的一层亲水蛋白粘住。同种花粉萌发, 异种花粉则不能。存在花粉和柱头的识别作用, 保证了植物种的稳定性。
高中生物竞赛辅导：专题(16)《植物的生殖与发育》专题讲析及答案 - 图文
