植物发育生物学03 (花发育)
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植物花器官发育的分子机理研究进展植物花的发育是植物个体从营养生长向生殖生长转变的结果,相应的分生组织属性也经历了从营养型向生殖型的转变。
首先是花序型的分生组织出现,而后产生苞片原基及花芽。
与花序型分生组织相比,花芽的发育具有决定性,即分生组织的发育最终停止在花器官原基的发育阶段,从此丧失了不断分裂形成新的次生分生组织和新的器官原基的能力。
花器官的分子遗传学主要研究与上述过程有关的一系列调控基因,进而在分子水平上阐明植物花发育的遗传机理。
现就花发育分子模型的发展和完善、不同模型之间的相互关系以及调控基因之间的相互作用等方面,对植物花器官发育的最新研究进展进行综述。
1 花器官发育的ABC模型植物花的发育可以划分为4个阶段:花序的发育、花芽的发育、花器官的发育和花型的发育。
在花发育的分子遗传学研究中,对花器官发育的研究最为深入,并且已有较为成熟的实验模型指导有关的研究工作。
双子叶植物花器官发育的基本单位是轮。
在野生型中,由外向内依次为第1轮萼片、第2轮花瓣、第3轮雄蕊和第4轮心皮。
同源异型突变体通常引起器官的错位发育。
前人通过对拟南芥和金鱼草花的同源异型突变体的研究,提出了“ABC模型”假说。
该模型是20世纪90年代植物发育生物学领域最重要的里程碑,其通俗易懂,并在被子植物中广为应用,使人们能够通过改变ABC 3类同源异型基因的表达而控制花的结构。
ABC模型认为,在花中存在A、B、C 3种类型的器官特异性基因功能区,每个功能区分别控制相邻两轮花器官的发育,即第1轮萼片的特征单独由A功能基因决定,第2轮花瓣的特性由A和B功能基因共同控制,第3轮雄蕊由B和C功能基因共同控制,而第4轮心皮单独由C功能基因决定。
这样,每一个基因或基因对控制花器官相邻两个轮的特征。
据此,ABC模型提出如下假设:(1)出现在每个花器官轮中的同源异型基因的产物相组合,决定该轮器官的发育命运;(2)A和C的功能相互拮抗,即A功能基因能够抑制C功能基因在轮l和轮2中的表达,C功能基因反过来也能抑制A功能基因在轮3和轮4中的表达。
植物花发育和花生物学的研究花是植物界最美丽的产物之一,也是生物学研究中一项十分重要的课题。
植物花发育和花生物学的研究在很大程度上推动着植物学的发展。
本文将从植物花的起源、花的结构、花的发育以及花的遗传和进化等方面,对植物花的研究进行简要介绍。
一. 植物花的起源植物花的起源始于约6亿年前的海藻,当时海藻通过泌孢子繁殖。
随着时间的推移,有些海藻逐渐演化成了陆生植物,其繁殖方式也逐渐发生变化。
约4亿年前,植物界出现了裸子植物,它们通过雄株和雌株繁殖。
约1.4亿年前,植物界才出现正真意义上的花植物。
花植物通过花进行繁殖,这为它们的生存和繁衍带来了极大的便利。
二. 植物花的结构植物花的结构是比较复杂的。
从外观上看,花通常由花托、萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊五部分组成。
其中花托为花的底部,支撑着花瓣、萼片、雄蕊和雌蕊。
萼片和花瓣构成了花的外层,通常被称为花冠。
在花冠内部,雄蕊和雌蕊位于花心中心,起到繁殖作用。
三. 植物花的发育花的发育是植物生长发育的终极过程。
花的发育可分为五个阶段:花原基形成、萼片和花瓣的分化、雄蕊和雌蕊的分化、花的成熟和开花。
花原基的形成是围绕着植物的幼苗一些特殊的细胞不断分裂和繁殖,形成一个花的基础结构。
在花瓣和萼片的分化期间,特定的基因表达控制了花的基本形态的形成。
在雄蕊和雌蕊的分化期间,雌雄两种生殖器官的发育需要经过不同的遗传过程。
花的成熟和开花是植物生长发育的最后一个重要的过程,它涉及着许多生物学分支领域的研究,例如细胞学、分子生物学和遗传学等。
四. 植物花的遗传和进化花的遗传和进化是植物花生物学中的重要内容。
花的形态和功能变化与许多因素有关,例如种间或群体间的环境压力、生活习性、交叉和隔离等。
这些因素在花的遗传和进化中发挥着重要作用。
随着分子生物学、基因工程技术的发展,有关植物花的遗传和进化的研究日益深入,对社会生产和生态环境的影响也日益显现。
五. 结语总之,植物花发育和花生物学的研究是植物学最为重要的研究领域之一。
花的发育知识点总结一、花的形成花的形成是在植物生长发育的特定时间和环境条件下进行的。
花的形成过程中,植物体内的激素和外界环境因素起着重要的调节作用。
花的形成过程如下:1、花原基的形成花原基是花器官的初级形态,它是花器官成熟的基础。
花原基的形成是在植物生长点周围进行的。
生长点是植物生长的中心,在生长点周围进行的生长被称为原基周围生长。
在生长点周围形成的原基称为原基周围原基。
植物的花起源于原基周围原基的细胞分裂和增殖,原基周围原基是植物花的形成过程中的起始点。
2、花蕾的形成花蕾的形成是在花器官的原基基础上进行的。
花蕾的形成包括原基周围生长、原基周围细胞的分化和增殖等过程。
花蕾的形成过程中,植物体内的激素和外界环境因素起着重要的调节作用。
植物体内的激素是植物生长发育的调节因素,如植物体内的赤霉素可以促进花蕾的形成,植物体内的生长素可以抑制花蕾的形成。
二、花蕾的分化花蕾的分化是指在花蕾形成过程中,原基周围细胞的分化和增殖。
花蕾的分化过程中涉及到植物体内的激素、光照和温度等因素。
花蕾的分化包括内外花被片的分化、雄蕊的分化和子房的分化等过程。
1、内外花被片的分化内外花被片是花器官的一部分,它们是花的保护层和吸引传粉昆虫的主要部分。
内外花被片的分化是在花蕾形成过程中进行的,分化过程中植物体内的激素和外界环境因素起着重要的调节作用。
2、雄蕊的分化雄蕊是花的雄性生殖器官,它是花生殖的重要部分。
雄蕊的分化是在花蕾形成过程中进行的,分化过程中植物体内的激素和外界环境因素起着重要的调节作用。
3、子房的分化子房是花的雌性生殖器官,它是花生殖的重要部分。
子房的分化是在花蕾形成过程中进行的,分化过程中植物体内的激素和外界环境因素起着重要的调节作用。
三、花蕾的生长花蕾的生长是在花蕾形成和分化的基础上进行的。
花蕾的生长包括内外花被片的增长、雄蕊的伸长和子房的扩大等过程。
花蕾的生长过程中,植物体内的激素、光照和温度等因素起着重要的调节作用。
植物花发育过程的机理09生本3班林良茂摘要:植物花的发育是植物从营养体生长向生殖生长的结果,分生组织属性也经历从营养型向生殖型的转变相应。
首先植物要经过一段营养生长时期,然后在一系列的内、外因素的作用下完成花诱导过程,然后形成花序分生组织、花芽分生组织,最后产生花器官原基并逐步分化为花器官。
本文就花序的发育、花芽的发育、花器官的发育以及花型的发育四个方面浅论花的发育过程的机理。
关键词:植物花发育过程机理前言花器官的正常发育是植物赖以繁衍的基础I1I,一直以来,人们都在寻求揭示植物开花的奥秘,而花发育的研究多限于形态以及开花生理方面。
20世纪80年代以来,随着分子遗传学手段的运用,借助于现代生物技术结合模式植物拟南芥和金鱼草的花发育突变体,花发育的研究在短短十几年内获得了突飞猛进的进展.成为为发育生物学研究中最引入瞩目的热点[21。
随着发育分子遗传学的研究,人们慢慢的知道花发育的过程的机理。
1.花序发育的机理花序的发育是花发育的第一步,标志着植物个体从营养生殖向生殖生长的转变[3]。
植物生理学研究表明,花序的发育一般需要有一定的外界因子诱导,如光照长短、光质、温度、土壤水分等等。
在一定的诱导条件下,营养型顶端分生组织属性发生渐变,到诱导结束,营养型分生组织发生不可逆转的变化,成为花序分生组织。
许多研究表明,植物个体可用不同的部位感知不同的环境因子,然后导致成花。
这表明植物内在存在不同遗传机理来感知不同的环境因子。
相对应基因的突变能使个体对外界因子的感应能力发生改变,因而导致花序的发育时间有所变化。
研究表明Emf、Tfl1和Cen基因直接与植物花序发育的遗传机理有关,对顶端分生组织的属性起着决定的作用。
在前期, Emf突变,功能丧失后,个体发育仅有生殖发育,它对花序的发育有抑制作用,因为突变体表现花序发育的前体。
在后期,当花序顶端分生组织发育后,Tfl1和Cen基因一样,都起着维持花序型顶端分生组织属性的作用。
从营养生长到开花的转变发生在茎尖分生组织(Simpson et al. 1999;Parcy 2005)。
花诱导引起根尖分生组织产生花,花由一系列复杂的专门植物组成结构(Zeevaart 1976;伯尼尔1998)。
开花受信号的调节内源性和外源性。
内生信号包括昼夜节律,发育阶段和激素,而外部信号包括白天长度和温度。
有充分的证据表明,花的刺激是从树叶中转移过来的(加纳和阿拉德1920年;埃文斯1971;Yanovsky和凯2002;Searle and Coupland 2004)。
内生和外部信号使植物的生殖发育与外部信号同步环境(图10.1)。
形态学的变化首先发生在转变过程中从植物人到生殖阶段(Lang 1952;魏盖尔1995)。
当生殖发育启动,营养分生组织转化为原花序分生组织,依次产生拉长的花序轴具茎叶和花。
茎叶的腋芽发育分为次级花序分生组织。
花序分生组织不发达生长不稳定。
花的分生组织产生花,它们是由确定的生长形成的。
图10.1拟南芥开花的遗传途径。
箭头表示积极的交互作用和t线负交互作用10.2花器官发育的调控花分生组织产生四种不同类型的花器官,即萼片,花瓣,雄蕊和心皮。
在野生型拟南芥花中,这些器官是四个连续的轮生,第一个轮生有四个萼片,四个花瓣第二轮,第三轮六个雄蕊,第四轮两个心皮。
10.2.1与花发育相关的基因已经确定了三种调节花发育的基因。
这些包括分生组织鉴定基因、花器官鉴定基因和地籍鉴定基因(McSteen等人,1998年)。
分生组织标识和花器官标识基因编码转录因子(Busch et al. 1999)。
这些蛋白质控制的形成花器官。
地籍基因是花器官识别基因的调控因子。
分生组织身份基因作用于未成熟的原基上,形成花分生组织(西蒙等人,1996年)。
金鱼草属植物分生组织鉴定基因的突变(FLO)导致了没有产生的花序的形成说明FLO基因控制了花分生组织的测定的身份。
拟南芥中已鉴定出几种花分生组织同源基因;这些基因抑制了CONSTANS 1 (SOC1)、APETALA1 (AP1)和叶(LFY)。