2019-2020年高中生物植物的生殖相關(guān)知識 新人教版必修3 植物的生殖方式可分為無性生殖和有性生殖。 一、無性生殖 無性生殖包括裂殖、出芽生殖、孢子生殖和營養(yǎng)生殖，人們在生產(chǎn)實(shí)踐中常采取分根、扦插、壓條和嫁接等措施進(jìn)行人工營養(yǎng)繁殖。 二、有性生殖 有性生殖最常見的方式是配子生殖，可分為同配生殖(如衣藻)、異配生殖(如空球藻)、卵式生殖(如高等植物、團(tuán)藻等)。下面主要介紹被子植物的有性生殖。 1花的結(jié)構(gòu) 花是被子植物特有的有性生殖器官，它是節(jié)間縮短的變態(tài)枝條，一朵典型的花由花柄、花托、花萼、花冠、雄蕊群和雌蕊群組成，各部分都是變態(tài)的葉(圖1-2-26)。 (1)花柄和花托 花柄是著生花的小枝。花托是花柄頂端著生花萼、花冠、雄蕊、雌蕊的部分，花托的形狀因植物種類而異，女口草莓的花托呈圓錐形并且肉質(zhì)化；蓮的花托呈倒圓錐形，形成蓮蓬；花生的花托在雌蕊基部延伸成短柄狀，稱雌蕊柄，在花完成受精后能迅速伸長，將子房推人士中，發(fā)育成果實(shí)。 (2)花萼和花冠 花萼 位于花的最外輪，由若干萼片組成。萼片各自分離的稱離萼；彼此連合的稱合萼，有些植物的萼筒(合萼下端的連合部分)向一側(cè)延伸成管狀的距，如鳳仙花、旱金蓮、飛燕草等。蒲公英的萼片變成冠毛，有助于果實(shí)的傳播。 花冠 由若干花瓣組成。花冠的類型常見的有以下幾種(圖1227)： 十字形花冠：花瓣4片，呈十字形排列，如蘿卜、白菜等十字花科植物。 蝶形花冠：由五片花瓣組成，包括大型旗瓣1個(gè)和翼瓣、龍骨瓣各2個(gè)，如大豆、槐等。 薔薇形花冠：由5個(gè)(或5的倍數(shù))分離的花瓣排列成，如桃、梨等。 唇形花冠：上唇常2裂，下唇常3裂，如芝麻、薄荷、一串紅等。 筒狀花冠：5片花瓣合生，花冠筒長、管形，如菊花、向日葵的頭狀花序中央的花。 舌狀花冠：5片花瓣合生，花冠筒較短，上部寬大向一邊展開，如向日葵頭狀花序周緣的花。 漏斗狀花冠：如牽牛、甘薯、雍菜等。 鐘狀花冠：與漏斗狀花冠相似，但花冠筒稍短而寬，如番瓜、桔梗等 根據(jù)花冠大小、形狀的對稱情況，又可分為輻射對稱(又稱整齊花，如桃)、兩側(cè)對稱(又稱不整齊花，如大豆)和不對稱(如美人蕉)三類。 花萼和花冠總稱為花被，兩者齊備的花為重被花(如桃、梨)，缺一的為單被花，有的植物花被全部退減，如楊、柳、樺木等，稱為無被花。 花瓣在花芽內(nèi)卷疊排列的方式，主要有三種(圖1-228)。鑷合狀：花瓣或萼片各片的邊緣彼此接觸，但不相互覆蓋；旋轉(zhuǎn)狀：花瓣或萼片每一片的一邊覆蓋著相鄰一片的邊緣，而另一邊又被另一相鄰的邊緣所覆蓋；覆瓦狀：與旋轉(zhuǎn)狀排列相似，但必有一片完全在外，有一片完全在內(nèi)。 (3)雄蕊群 雄蕊群是一朵花中雄蕊的總稱。每一雄蕊包括花藥和花絲兩部分。根據(jù)雄蕊數(shù)目以及花藥與花絲的離合，雄蕊分為離生雄蕊和合生雄蕊。 (4)雌蕊群 雌蕊群是一朵花中雌蕊的總稱。每一雌蕊由柱頭、花柱和子房組成。構(gòu)成雌蕊的基本單位是心皮(具有生殖作用的變態(tài)葉)，雌蕊由一個(gè)或數(shù)個(gè)心皮卷合而成(圖1229)，心皮邊緣相結(jié)合處為腹縫線，心皮中央相當(dāng)于葉片中脈的部位為背縫線。 雌蕊的類型 根據(jù)心皮的數(shù)目和離合，雌蕊可形成不同類型：單雌蕊(由一個(gè)心皮構(gòu)成，如大豆、桃)；離生雌蕊(數(shù)個(gè)心皮形成彼此分離的雌蕊，如草莓、薔薇、玉蘭等)；合生雌蕊(數(shù)個(gè)心皮相互連合成的雌蕊，義稱復(fù)雌蕊，如柑橘、茄、油菜等)。 胎座的類型 子房是雌蕊的主要部分，由子房壁、胎座、胚珠組成。胚珠通常著生于心皮的腹縫線上，形成的肉質(zhì)突起稱為胎座。根據(jù)心皮的數(shù)目及連結(jié)情況，胎座可分為以下幾種類型： 邊緣胎座：單子房(由一個(gè)心皮組成)，一室，胚珠著生于腹縫線上，如豆科植物。 側(cè)膜胎座：復(fù)子房(由多個(gè)心皮組成)，一室或假數(shù)室，胚珠著生于腹縫線上，如油菜(假2室)、黃瓜、冬瓜等。 中軸胎座：復(fù)子房，各心皮邊緣內(nèi)卷，聚于中央形成中軸，形成數(shù)室，胚珠著生于中軸上，如柑橘、梨、蘋果等。 特立中央胎座：復(fù)子房，一室，子房的基部向上生長形成一個(gè)短的中軸，胚珠著生于其上，如石竹、報(bào)春花等。 基生胎座：胚珠著生于子房的基部，如向日葵、大黃等。 頂生胎座(懸垂胎座)：胚珠著生于子房頂部，如胡蘿卜、桑等。子房的位置 子房著生于花托上，根據(jù)它與其他部分(花萼、花冠、雄蕊群等)的相對位置不同，通常分為三類(圖1-2-30)： 上位子房：子房僅以底部連生于花托頂端。其中花被、雄蕊著生于子房下方花托四周的花稱下位花，如牡丹、玉蘭等；花被、雄蕊著生于杯狀花托邊緣的花稱周位花，如桃、梨等。 半下位子房：子房下半部陷生于花托，并與其愈合，花的其他部分環(huán)繞子房四周而著生于花托邊緣，這種花也稱周位花，如月季、薔薇、櫻花等。 下位子房：子房全部陷生于深杯狀的花托或花筒中，并與它們的內(nèi)側(cè)愈合，花的其余部分著生于子房以上的花托或花筒邊緣，這種花稱為上位花，如蘋果、梨等。 禾本科植物的花 禾本科植物的花的形態(tài)和結(jié)構(gòu)比較特殊(圖1-2-31)。如小麥的花穗是一個(gè)復(fù)穗狀花序，每一小穗基部有2片堅(jiān)硬的穎片，稱外穎和內(nèi)穎，穎片以內(nèi)有幾朵花，一般基部的兩三朵為能育花，上面的幾朵為不育花，每朵能育花由外稃(1片)、內(nèi)稃(1片)、漿片(2片)、雄蕊(3個(gè))、雌蕊(1個(gè))構(gòu)成。漿片是由花被退化而成。 水稻花與小麥花基本相同，但有6個(gè)雄蕊，且穎片上有硬毛。 2?；ǜ鞑糠值难莼?花的各部分形態(tài)是比較固定的，但在演化過程中，各類植物之間的變化又是很大的，主要有以下幾個(gè)方面：數(shù)目：多而無定數(shù)一少而定數(shù)；排列方式：螺旋排列一輪狀排列；連合：離生一合生；對稱性：輻射對稱一兩側(cè)對稱；花托形狀：圓錐形一圓頂形一平頂形一凹頂形。 3花程序和花圖式 花程序是用一些字母、符號和數(shù)字，按一順序列成程序以表述花的特征。通常用K表示萼片，C表示花冠，A表示雄蕊群，C表示雌蕊群，P表示花被；“”表示數(shù)目多而不定，“0”表示缺少某部分，“()”表示聯(lián)合，“+”表示某部分不止一輪，分別表示子房上位、下位、半下位；“*”表示輻射對稱花，“”表示兩側(cè)對稱花，“”表示雌花，“”表示雄花。例如：百合的花程序?yàn)?P3+3A3+3G（3：3），表示百合花為整齊花，花被2輪，每輪3片，雄蕊2輪，每輪3枚，雌蕊3個(gè)心皮合生，3室，子房上位。 蠶豆的花程序?yàn)镵5Cl+2(2)A(9)+lG(l：l)，表示蠶豆花為不整齊花；萼片5個(gè)合生；花瓣5片，1枚旗瓣，2枚翼瓣離生，2枚龍骨瓣合生；雄蕊10枚，9枚連合，1枚分離；雌蕊1心皮1室，子房上位。 花圖式是花的各部分垂直投影所構(gòu)成的平面圖。蠶豆的花圖式見圖12-32。 4花序 大多數(shù)植物的花按一定的順序排列在花枝上，形成花序。花序的總花柄或主軸，稱花序軸或花軸。根據(jù)花序軸分枝的方式和開花的順序，花序可分為兩大類：無限花序和有限花序。 (1)無限花序(圖12-33) 開花順序由基部向頂部或由邊緣向中央依次開放。分簡單花序(花軸不分枝，AH)與復(fù)合花序(花軸分枝，每一分枝相當(dāng)于一種簡單花序)。 總狀花序：花序軸較長，上面著生花柄等長的兩性花。如油菜、紫藤。 傘房花序：花軸上的花，花柄長短不等，越近頂部的花柄越短，各花分布近于同一平面上。如蘋果、梨、山楂。 傘形花序：各花自軸頂生出，花柄等長。如韭菜、人參等。穗狀花序：花軸上著生許多無柄的兩性花。如車前子、馬鞭草。 菜荑花序：花軸上著生許多無柄或短柄的單性花(雌花或雄花)，花序常下垂。如楊、柳、楓楊。 肉穗花序：結(jié)構(gòu)與穗狀花序相似，但花軸肉質(zhì)化，著生許多無柄的單性花，如玉米、香蒲的雌花序。馬蹄蓮、芋、半夏、天南星的肉穗花序外包有佛焰苞(大型苞片)，又稱佛焰花序。 頭狀花序：花軸縮短呈球形或盤形，密生許多無柄花。如向日葵、蒲公英、菊(花序邊緣為舌狀花，中央為管狀花)。 隱頭花序：花軸肉質(zhì)并內(nèi)凹成囊狀，無柄單性花隱生于囊體的內(nèi)壁上，雄花在上，雌花在下。如無花果、薜荔。 復(fù)合花序包括：復(fù)總狀花序(又稱圓錐花序，如水稻、丁香、女貞)、復(fù)穗狀花序(如小麥)、復(fù)傘房花序(如花楸、石楠)、復(fù)傘形花序(如胡蘿卜、茴香)、復(fù)頭狀花序(如合頭菊)。 (2)有限花序(聚傘類花序) 開花順序由頂端向基部或中心向邊緣依次開放，花序軸不能繼續(xù)延伸(圖1234)。 單歧聚傘花序：包括螺狀聚傘花序(各級分枝向同一方向生長，如勿忘草)和蝎尾狀聚傘花序(各級分枝左右相間長出，如唐菖蒲)。 二歧聚傘花序：頂花下面兩側(cè)同時(shí)發(fā)育出一對分枝。如石竹，大葉黃楊。 多歧聚傘花序：頂花下面同時(shí)發(fā)育出三個(gè)以亡分枝。如大戟、益母草。 5花藥的發(fā)育 早期花藥為實(shí)心結(jié)構(gòu)，在長大過程中，四角表皮內(nèi)側(cè)分化出一些質(zhì)濃、核大的孢原細(xì)胞，孢原細(xì)胞經(jīng)一次平周分裂，形成外層的周緣細(xì)胞和內(nèi)層的造孢細(xì)胞。周緣細(xì)胞經(jīng)過多次分裂，自外向內(nèi)形成藥室內(nèi)壁、中層和絨氈層(可為花粉粒的發(fā)育提供營養(yǎng)物質(zhì))，連同花藥的表皮構(gòu)成花藥壁。造孢細(xì)胞經(jīng)分裂產(chǎn)生大量的花粉母細(xì)胞或小孢子母細(xì)胞(2n)，小孢子母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生4個(gè)小孢子(n)，花藥又稱小孢子囊。每一小孢子經(jīng)一次有絲分裂形成一個(gè)大的營養(yǎng)細(xì)胞(n)和一個(gè)小的生殖細(xì)胞(n)，生殖細(xì)胞再經(jīng)一次有絲分裂形成2個(gè)精子(雄配子)，這樣就形成了一個(gè)含有3個(gè)細(xì)胞的花粉粒，即雄配子體，如小麥、水稻、玉米等。但棉花、百合、桃等的花粉粒只有2個(gè)細(xì)胞，它們的生殖細(xì)胞要在花粉粒萌發(fā)成的花粉管中才分裂成2個(gè)精子。綜合如下： 6胚珠的發(fā)育和胚囊的形成 胚珠的發(fā)育，先在胎座上產(chǎn)生一個(gè)突起，叫胚珠原基。胚珠原基前端成為珠心，后端分化出珠柄。珠心外包一層或兩層珠被，留一小孔，為珠孔。珠心的基部與珠被匯合的部位叫合點(diǎn)。由胎座經(jīng)珠柄而人的維管束經(jīng)合點(diǎn)進(jìn)入胚珠。由于胚珠發(fā)育時(shí)，各部分生長速度的不同，形成直生胚珠、倒生胚珠(大多數(shù)被子植物是這種類型)、橫生胚珠等。 當(dāng)珠被形成時(shí)，在近珠孔端的珠心表皮下分化出一個(gè)質(zhì)濃、核大的孢原細(xì)胞。孢原細(xì)胞直接或間接地發(fā)育為大孢子母細(xì)胞(胚囊母細(xì)胞)，大孢子母細(xì)胞(2n)經(jīng)減數(shù)分裂形成四個(gè)大孢子(n)，近珠孔的三個(gè)退化，僅一個(gè)大孢子(又稱單核胚囊)連續(xù)進(jìn)行三次核有絲分裂，最終形成7個(gè)細(xì)胞或8個(gè)核的成熟胚囊，又稱雌配子體，占據(jù)整個(gè)珠心，近珠孔端含1個(gè)卵細(xì)胞，即雌配子(圖1235)。綜合如下： 7傳粉 傳粉是有性生殖過程的重要環(huán)節(jié)，有自花傳粉(雄蕊的花粉落到同一花中雌蕊的柱頭上，如小麥、大豆等)和異花傳粉(一朵花的花粉傳到另一花的柱頭上，如水稻等多數(shù)被子植物)兩種方式。其中自花傳粉是一種原始的傳粉方式。異花傳粉主要有風(fēng)媒傳粉(如稻、玉米)和蟲媒傳粉。 值得注意的是，楊與柳同屬楊柳科，同為無被花，而楊為風(fēng)媒，柳為蟲媒。鼠尾草等唇形科植物花中的杠桿系統(tǒng)是由雄蕊藥隔的一部分變態(tài)而成的。 8雙受精及種子、果實(shí)的形成 被子植物具有獨(dú)特的雙受精現(xiàn)象，即兩個(gè)精子分別與卵細(xì)胞和極核結(jié)合，形成受精卵和受精極核。受精后，花的各部分都發(fā)生顯著的變化。現(xiàn)將受精后花或花序發(fā)育成果實(shí)和種子的過程綜合如下：有些植物不經(jīng)受精，子房也能發(fā)育成果實(shí)，這種現(xiàn)象稱為單性結(jié)實(shí)，其果實(shí)為無籽果實(shí)，如香蕉、柑橘。 9果實(shí)的類型 果實(shí)的類型有好幾種劃分方法。只由子房發(fā)育而成的，稱為真果，如桃等多數(shù)植物的果實(shí)。除子房外還有其他部分(如花托、花序軸等)參與組成的，稱為假果，如蘋果、梨、石榴、瓜類。 根據(jù)果實(shí)是由單花或花序形成來分，可分為單果、聚合果和復(fù)果三類。單果是由一朵花中單個(gè)雌蕊發(fā)育而成，如花生、桃。聚合果是由一朵花中許多離生雌蕊，形成許多小果聚集在同一花托上，如草莓、懸鉤子、蓮。聚花果是由整個(gè)花序發(fā)育而成，又稱花序果或復(fù)果，如桑葚、無花果、菠蘿。 果實(shí)的分類主要還是根據(jù)果皮的性質(zhì)及成熟后是否開裂來劃分，分為肉果和干果兩大類。肉果的果皮肉質(zhì)化，分漿果(其中瓜類特稱為瓠果，柑橘類特稱為柑果)、核果和梨果。 干果的果皮干燥，分裂果和閉果，裂果包括莢果(豆科植物特有，由一個(gè)心皮發(fā)育成，果皮兩 面開裂)、角果(十字花科植物特有，二心皮一室子房發(fā)育成，具假隔膜)、蒴果(合生心皮發(fā)育 成)、瞢莢果(一心皮或離生心皮發(fā)育成，單側(cè)開裂)；閉果包括瘦果、穎果、堅(jiān)果、翅果、雙懸果等。 不同果實(shí)的可食部分也有很大的不同，如表1-2-1所示。 果實(shí)和種子的散布，主要依靠風(fēng)力(如蒲公英、槭、鐵線蓮的果實(shí)，棉的種子)、水力、動物和人類的攜帶(如蒼耳、鬼針草的果實(shí))以及果實(shí)本身所產(chǎn)生的機(jī)械力量(如鳳仙花、噴瓜的果實(shí))。 三、世代交替 在植物的生活史中，有性世代和無性世代相互交替的現(xiàn)象稱為世代交替。無性世代(孢子體世代)是指從合子開始，發(fā)育成孢子體，到減數(shù)分裂形成孢子前這段二倍體時(shí)期(2n)；有性世代(配子體世代)是指從孢子開始，發(fā)育成配子體，到配子形成這段單倍體時(shí)期(n)。根據(jù)孢子體和配子體植物在形態(tài)、構(gòu)造上相同與否，分同形世代交替(如綠藻中的石莼)和異形世代交替(如海帶、萱藻)。 1苔蘚植物的世代交替 葫蘆蘚為陰濕陸生蘚類，有莖、葉的分化，有假根，莖、葉和假根中均無輸導(dǎo)組織。葫蘆蘚雌雄同株，雌枝頂端有若干雌性生殖器官，稱頸卵器，內(nèi)生一卵。雄枝頂端有多個(gè)精子器，精子有2根鞭毛。春季，精子在雨水中游人頸卵器與卵結(jié)合，合子在頸卵器中發(fā)育成胚，胚發(fā)育成孢子體(2n)。孢子體分孢蒴、蒴柄、基足三部分，基足伸人母體吸收營養(yǎng)；孢蒴(2n)外附有蒴帽(n)，蒴帽是被撕裂的頸卵器，是配子體的一部分。孢蒴壁內(nèi)層分化出孢子母細(xì)胞，孢子母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成孢子(n)，成熟孢子散落土中，萌發(fā)成原絲體，原絲體發(fā)育成新的葫蘆蘚。具體過程如下： 苔蘚植物的配子體發(fā)達(dá)，孢子體寄生在配子體上。受精過程離不開水。 2蕨類植物的世代交替 蕨類植物的孢子體發(fā)達(dá)，植物體具有根、莖、葉，配子體(原葉體)不發(fā)達(dá)，但兩個(gè)世代都能獨(dú)立生活。受精過程離不開水。具體過程如下： 3裸子植物的世代交替 裸子植物的孢子體發(fā)達(dá)，配子體寄生在孢子體上，且保留著結(jié)構(gòu)較簡單的頸卵器。具體過程如下： 4被子植物的世代交替 被子植物的孢子體高度發(fā)達(dá)，具有真正的花，胚珠有子房壁包被。配子體更簡化，終生寄生在孢子體上。具體過程如下：