植物受精
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植物体外受精技术的研究及应用随着科技的不断发展,越来越多的高科技手段被应用在动植物繁殖和育种上。
植物体外受精技术就是其中之一,解决了许多传统育种方法的瓶颈,促进了植物种质资源的保护和利用。
本文将对植物体外受精技术的研究现状和应用进行探讨。
一、植物体外受精技术的原理及方法植物体外受精技术,是指通过离体培养的方式,在人工环境下进行植物雌、雄生殖器官的分离、活化和组合,实现不同个体之间的杂交交配。
它的实施需要经历五个步骤:第一步,将雄花授粉,培育出配子体,并获得配子体的精胞。
第二步,将雌花中的胚珠取出,培育出合适的容器,为配子体提供营养环境。
第三步,配子体向胚珠内部注入精胞,以促进其受精。
第四步,上述胚珠在培养过程中会形成胚后,通过搭接或移植的方式将胚移植回原植株,让其生长并产生后代。
第五步,个体的子代结合之后,继承了不同部分的基因序列,并可获得更多的遗传变异,这种遗传变异是生物进化的基础。
二、植物体外受精技术的应用与意义植物体外受精技术的应用范围十分广泛,它在植物种质资源的保护、育种改良以及实现花卉繁殖异型种间杂交等方面有着重要的作用。
1、植物种质资源的保护植物种质资源的数量不断减少,引起了对其保护的重视。
植物体外受精技术与传统育种不同,能够实现异型杂交和种间杂交,有效拓展了遗传变异的范围,增强了物种适应力和生存能力。
因此,这种技术可用于保护濒危种植物和地方特色植物。
2、植物育种改良植物体外受精技术可实现各种杂交组合,促进了育种的快速迭代。
通过植物体外受精技术,能够获取优良的遗传基因,使植物品种在耐旱性、抗病性、高产性等方面得到改善,并且让植物育种的周期大大缩短,时间上的优势亦十分明显。
3、实现花卉繁殖异型种间杂交花卉品种的繁殖是植物体外受精技术的另一应用领域,该技术不仅能够创造新品种,也能在现有品种之间实现异型繁殖。
这大大丰富了花卉品种的数量和特性,延伸了植物育种的应用领域。
三、植物体外受精技术的发展前景植物体外受精技术创造的生长环境,为植物的繁殖、育种和生长提供了全新的解决方案,其技术的不断深化和发展对植物学研究和应用都具有重要影响。
发现植物的受精和胚胎发育受精和胚胎发育是植物生命周期中至关重要的过程。
在这个过程中,花粉和卵细胞结合,形成受精卵,随后经过胚胎发育阶段,最终形成新的种子。
本文将详细介绍植物的受精和胚胎发育过程。
一、花粉和卵细胞的结合植物的受精过程始于花粉和卵细胞的结合。
花朵是植物进行有性生殖的重要部分,它通常包括花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊等组织结构。
雄蕊是花的雄性生殖器官,包括花药和花丝;而雌蕊则是花的雌性生殖器官,包括子房、花柱和子房中的卵细胞。
花粉是花的雄蕊中产生的生殖细胞。
当花粉发育成熟后,花粉几经风吹或昆虫传播,最终到达雌蕊。
花粉粒经过花粉管的延伸,最终穿过花孔,到达子房中的卵细胞所在地。
卵细胞位于花柱的下端,它们含有女性配子的基因组,等待与花粉结合。
当花粉粒到达花柱后,花粉管将生长并进入子房,最终与卵细胞结合。
此时,受精过程即开始进行。
二、受精与胚胎发育受精过程中,花粉与卵细胞结合,形成受精卵。
受精卵是双重基因组的初级胚胎,它包含父母亲体的遗传物质,并具有生长为新个体的潜力。
受精卵在结合后,很快进一步发育,形成胚胎。
胚胎发育阶段是植物生命周期中至关重要的阶段之一,它包括原胚、心胚和卵胚等不同的发育阶段。
1. 原胚阶段受精卵结合后的早期发育阶段被称为原胚阶段。
原胚由两个细胞群组成,一个是胚乳细胞,另一个是植物胚细胞。
胚乳细胞是由卵细胞发育而来,它为胚胎提供所需的营养物质。
植物胚细胞则是受精卵直接发育而来,它们将分化为各种不同类型的细胞,为植物的生长和发育奠定基础。
2. 心胚阶段在原胚阶段之后,发育进一步进行并过渡到心胚阶段。
在心胚阶段,原胚开始形成更多的细胞层,并且呈现出胚胎的典型形态。
心胚是由不同类型的细胞组成的,包括外胚乳细胞、胚皮细胞和胚柄细胞等。
这些细胞负责形成植物的不同组织和器官,例如根、茎和叶等。
3. 卵胚阶段随着心胚的进一步发育,胚胎进入卵胚阶段。
在这个阶段,胚胎继续增加细胞数目,并形成进一步的器官。
植物受精作用的过程植物受精作用的过程植物受精是指雄性生殖细胞与雌性生殖细胞结合的过程,结果是形成双倍体有丝分裂起源于受精卵。
这个过程涉及到花药和子房的结构和功能,以及花粉粒和胚珠之间的互动和结合。
植物受精作用的过程可以分为花药发育、花粉粒成熟、授粉和受精等几个阶段。
第一阶段:花药发育花药是植物的雄性生殖器官,由四个花粉袋组成。
花药中的花粉母细胞在发育过程中经历一系列的细胞分裂和分化。
起初,花粉母细胞是细胞核分裂不伴细胞质分裂的大细胞,被称为四分细胞。
随后,四分细胞会发生两次两个细胞的减数分裂,形成四个单核花粉母细胞。
最后,每个单核花粉母细胞发生体细胞质分裂并形成两个细胞核,成为两核花粉粒。
第二阶段:花粉粒成熟花粉粒是植物的雄性生殖细胞,其发育过程包括花粉粒壁的合成和细胞核的成熟。
在花粉粒发育的过程中,四个在花药中形成的花粉粒会逐渐成熟并分裂成两个细胞核,分别是一核生殖细胞和二核绒毡细胞。
此外,花粉粒壁的合成也在进行中。
花粉粒壁主要由内壁、外壁和间壁组成,这些壁层通过细胞分裂和细胞扩张过程逐渐形成。
第三阶段:授粉授粉是指花粉粒从雄蕊传递到雌蕊的过程。
花粉粒通过风力或动物传播,落在雌蕊上的柱头。
花粉粒的粒子结构使得其可以黏附在柱头表面。
授粉后,花粉粒开始萌发。
第四阶段:受精花粉粒在柱头上萌发,并长出花粉管。
花粉管内包含有一核生殖细胞和二核绒毡细胞。
花粉管贯穿着花粉管细胞和花粉管细胞壁,顺着花粉管细胞之间的孔洞向胚珠伸长。
当花粉管接近胚珠时,胚珠会释放出吸引控制花粉管生长的化学物质。
花粉管最终会穿过胚珠的微孔,进入胚囊。
在胚珠内,花粉管会释放出生殖细胞,一核生殖细胞与卵细胞结合形成受精卵,二核绒毡细胞与两个极核结合形成三核胚囊核。
最后,受精卵和胚囊核会融合在一起,形成双倍体的胚胎。
这个胚胎会继续发育,最终形成种子。
种子包含着未来植物的遗传信息,并可以在适当的时候发芽和生长。
总结:植物受精作用的过程是一个复杂的过程,涉及到花药和子房的结构和功能,以及花粉粒和胚珠之间的互动和结合。
植物的受精与胚胎发育在植物生物学中,受精与胚胎发育是植物繁殖的重要过程。
通过受精和胚胎发育,植物能够繁衍后代并保证物种的延续。
本文将通过介绍植物受精与胚胎发育的过程,来探讨这一主题。
一、植物受精的过程植物的受精与动物有所不同,主要分为两种类型:雄配子体和雌配子体的受精。
这两种类型的受精遵循不同的受精路径。
1. 雄配子体受精雄配子体受精指的是花粉与雌配子体的结合过程。
首先,花药内生成花粉粒,花粉粒内包含一个生长管细胞和两个雄性配子体细胞。
花粉粒散发到雌蕊的柱头,生长管细胞穿过花柱,进入花药内部。
之后,生长管细胞在花药内生长,最终抵达胚囊。
生长管细胞释放出雄性配子体细胞,其中一个与卵细胞结合形成双受精,形成胚胎,另一个雄性配子体细胞与中央细胞结合形成三重受精,形成胚乳。
2. 雌配子体受精雌配子体受精指的是卵细胞与雄性配子体细胞的结合过程。
卵细胞位于胚囊中,胚囊置于花药内,一般是由子房和花柱构成。
花粉粒在通过花药生长管进入胚囊时,其中一个雄性配子体细胞和卵细胞结合,形成双受精,产生胚胎,另一个雄性配子体细胞与中央细胞结合形成三重受精,形成胚乳。
二、植物胚胎发育的过程胚胎发育是指从受精开始,胚胎在细胞和组织层面上的分化和发育。
植物的胚胎发育主要包括胚珠的形成、受精卵发育、胚乳分化和胚胎的发育等阶段。
1. 胚珠的形成胚珠形成是植物胚胎发育的起点,它通常发生在花药的子房中。
胚珠由胚珠胚囊和外壁细胞组成。
胚囊是一个袋状结构,内部包含一个卵细胞和两个二倍体核的中央细胞,这是植物双受精的前体。
2. 受精卵发育在胚珠形成后,卵细胞会发育成为受精卵。
受精卵通常是胚囊中最大的细胞,它是双受精的一个结果。
当雄性配子体细胞与卵细胞结合时,受精卵就得到了充分的营养,开始分裂和分化。
3. 胚乳分化胚囊结合后,中央细胞与另一个雄性配子体细胞结合形成三重受精,形成胚乳。
胚乳是植物种子胚胎发育过程中重要的存储组织,它可以提供胚胎生长所需的营养物质。
植物受精的过程6步植物受精的过程6步植物受精是指雄性生殖细胞与雌性生殖细胞结合形成受精卵并继续发育的过程。
这个过程可以分为六个步骤。
以下将详细介绍这些步骤。
第一步:花粉产生和传播受壮健花草植物叶片和花苞生长调控的影响,植物雄蕊会产生大量花粉。
花粉是雄性生殖细胞的载体,它在花朵的花药中形成。
花粉的产生是通过细胞分裂和分化过程完成的。
一旦花粉形成并成熟,它就会被风、昆虫、鸟类或其他动物传播到同种植物的雌蕊。
第二步:花粉吸附和花粉管生长一旦花粉被传播到雌蕊的柱头上,它会被花柱头上的粘液吸引和吸附。
被吸附的花粉会发出花粉管,花粉管可以通过孔道或花蕾的细胞之间的空隙向花药外延伸。
花粉管内含有两个细胞核:一个控制生长的细胞核和一个负责受精的细胞核。
第三步:花粉管穿过花丝当花粉管进入花丝时,它会穿过花丝的组织层。
花粉管通过花丝腺体的滞液和周围的组织支持,以确保花粉管的稳定生长。
花粉管通过与花丝内的导管连接,进一步支持花粉管的生长,并向下穿过花丝。
第四步:花粉管精细移动到胚囊一旦花粉管穿过花丝,它会导入子房内,进入胚囊。
胚囊是花的繁殖部分,其中包含了雌性生殖细胞。
花粉管的尾部会扩张成精细囊,这个囊内含有两个控制精子运动的细胞核:一个负责向下运动,另一个负责向上运动。
第五步:受精和胚囊发育当花粉管进入胚囊后,它会释放两个精子细胞核。
一个精子细胞核与卵细胞相结合,形成受精卵,也称为合子。
另一个精子细胞核则与两个中央细胞相结合,形成三合一核体,也称为细胞核一体体。
这三个细胞核会进一步发展和形成胚胎,而成熟的三合一核体则会形成种皮。
第六步:种子的发育受精后,受精卵会发育成种子胚芽。
在这个过程中,细胞分裂和组织分化会发生,新的根、茎和叶会形成。
同时,一层称为种皮的保护层会形成在胚胎周围,起到保护和保持胚芽的作用。
种子发育结束后,它会被种果或种荚所包裹,在适当的时间和条件下,可以散播到外部环境,在适合的地方生长。
总结起来,植物受精的过程包括花粉产生和传播、花粉吸附和花粉管生长、花粉管穿过花丝、花粉管精细移动到胚囊、受精和胚囊发育以及种子的发育。
植物受精的过程
植物受精是指植物生殖过程中的一个重要环节,它是植物繁殖后代的关键步骤。
植物的受精过程与动物有所不同,它涉及花粉和雌蕊的结合,经过一系列复杂的步骤才能完成。
下面将介绍植物受精的过程:
1. 传粉
传粉是植物受精的第一步,它是指花粉从花的雄蕊传递到雌蕊的过程。
花粉通
过风力或昆虫等中介物传播到雌蕊上,这个阶段被称为传粉。
2. 授粉
当花粉传到雌蕊上之后,就发生了授粉的过程。
授粉是指花粉的花粒与雌蕊中
的胚珠结合的过程,这一过程是受精的前提。
3. 退化核授精
雌蕊接受花粉后,花粉管会长到雌蕊的卵器中,形成花粉管。
花粉管内含有两
个精细胞,其中一个退化,另一个继续向卵器内发育。
4. 同体授精
一旦花粉管到达雌蕊的卵器,精细胞就会与卵细胞结合,形成受精卵。
这个过
程叫做同体授精,也是植物受精的关键过程。
5. 胚胎发育
一旦受精卵形成,它会继续发育成为胚胎。
胚胎会逐渐发育成为种子,最终将
植物的遗传信息传递给新的一代。
通过以上的步骤,植物完成了受精的过程,继而进入种子成熟和播种的阶段。
植物受精是植物生命周期中至关重要的一部分,也是植物多样性和繁衍的基础。
分析讨论植物离体受精在育种中优势。
植物离体受精是一种常用的育种技术,具有一些优势:
1. 节省时间和成本:植物离体受精可以绕过植物的生命周期,快速获得大量的种子或幼苗。
相比于传统的育种方法,节省了大量的时间和成本。
2. 提高遗传纯度:通过离体受精,可以避免授粉过程中不可避免的杂交和自交,保持目标基因型的纯度。
可以更准确地确认所选种质的遗传背景。
3. 提高育种效率:离体受精可以在控制环境条件下进行,可以更好地控制授粉和受精的时间和条件,提高雄性和雌性配偶之间的有效交互,从而提高受精率和种子发育率。
4. 扩大育种范围:离体受精可以跨越物种、属和单系间的杂种隔离,扩大了育种的范围和可能性。
可以利用离体受精进行远缘杂交,跨越自然界存在的生物学壁垒,创造新的种质资源。
总体来说,植物离体受精在育种中具有一系列的优势,可以加快育种进程,提高遗传纯度,增加育种范围和效率。
但是也需要注意其操作风险和技术要求,以确保育种过程的成功。
植物的受精与种子发芽植物是生命的一部分,通过受精和种子发芽来完成繁衍和生长。
本文将介绍植物的受精过程以及种子发芽的过程,并探讨它们在植物生命周期中的重要性。
一、受精过程受精是指花药中的花粉与花蕊中的胚珠结合,形成受精卵的过程。
一般来说,受精分为两个阶段:传粉和授精。
1. 传粉传粉是指花粉从雄蕊传到雌蕊的过程。
主要有两种传粉方式:风媒传粉和昆虫传粉。
风媒传粉是指花粉通过风的力量传播,风吹散的花粉会飘到其他花朵的柱头上实现传粉。
而昆虫传粉是指昆虫在采蜜过程中,会将体表附着的花粉带到下一朵花中,完成传粉。
2. 授精授精是指雄性生殖细胞与雌性生殖细胞结合形成受精卵的过程。
当花粉落在花蕊的柱头上,花粉管开始向胚珠的卵细胞生长。
在花粉管内,花粉发育为两个精子。
经过花粉管的细胞壁,精子最终进入胚珠,与卵细胞和两个极核结合,形成受精卵和三倍体胚乳核。
二、种子发芽过程种子发芽是指植物种子内胚乳的休眠状态被打破,开始生长和发育的过程。
种子发芽一般经历以下几个阶段:吸水、休眠解除、胚轴伸长和幼苗形成。
1. 吸水种子在适宜的湿度条件下,吸收周围的水分。
水分的吸收会引起种子的膨胀,激活胚乳内的生命活性物质。
2. 休眠解除种子在吸水后,休眠状态逐渐解除。
休眠解除是种子发芽的前提条件,也是种子能够正常生长的关键。
3. 胚轴伸长休眠解除后,种子开始发育,胚乳中的胚轴开始向外伸展。
胚轴的伸长是种子发芽的一个重要标志,胚乳中的营养物质也会随着胚轴的生长被消耗。
4. 幼苗形成胚乳中的营养物质被胚轴吸收后,幼苗开始形成。
幼苗会在光照、水分和营养等条件的作用下,愈合受损部位,伸展出小茎和叶片,完成自身的生长发育。
三、受精与种子发芽的重要性受精和种子发芽是植物繁衍和生长过程中的重要环节。
它们具有以下重要性:1. 保证后代的繁衍受精过程使植物能够繁衍后代。
只有受精卵和胚乳结合后发育并形成种子,才能保证种子的健康和生存。
2. 适应环境变化种子发芽是植物适应环境变化的一种重要机制。
受精(植物) - 受精(植物)两种配子融合成为合子的过程。
由合子发育成一具有双亲遗传性的新个体。
受精是有性生殖的中心环节。
高等动植物的雄性和雌性亲本(即父本和母本)的遗传特性,是由具单倍染色体的精子(植物)和卵(植物)通过受精而传到子代的。
由精子和卵融合产生的新个体,恢复了象亲代一样的二倍染色体的数目,继承了亲代双方的遗传性,同时,由于亲本双方遗传物质的重新组合,还有可能表现出新的性状。
所以通过受精产生的子代,既有亲代遗传的特性,也表现有个体的特异性。
因而,受精不仅在维持物种的延续上有重要的意义,而且也是生物进化的一个重要的因素。
基本方式有3种:①同配生殖(同型配子配合);②异配生殖(异型配子配合);③卵式生殖(精卵配合)(图1)。
受精(植物)受精的三种形式反映了融合的两种配子从很少分化到有明显的分化的进化过程。
同配生殖的受精方式融合的两种配子在形态和大小上是完全相似的,其中有两种情况:①同宗的个体(由一个个体经无性生殖或营养生殖所产生的后代)所产生的配子可以互相配合,叫做同宗配合;②甲宗的配子只能与乙宗的配合,叫做异宗配合。
后者配子虽然大小、形态相同,但在生理上有差别。
异宗配合的两种配子和产生它们的植物体通常分别用正号“+”和负号“-”表示。
绿藻中衣藻属的某些种是异宗配合的(图2)。
这些种的配子有“+”和“-”不同的交配型,只有不同的交配型的配子之间才能发生凝集和进一步的融合。
真菌中的黑根霉以及毛霉属的一些种也可见到异宗配合生殖。
当“+”系和“-”系菌丝相遇,在相对的位置可以产生原配子囊,而后相对的不同交配型的配子囊的原生质体融合(图3)。
受精(植物)异配生殖的受精方式融合的两种配子在大小上有固定的差别,这是性细胞进一步分化的表现。
例如绿藻中的海松属,在一个重复分叉的个体上产生两种配子囊,在一种配子囊中产生具有二根鞭毛的形体较大的配子,另一种配子囊中产生与前者形态相似而形体小得多的配子,大的称为雌配子,小的称为雄配子(图4)。
受精(植物)卵式生殖的受精方式融合的两种配子在结构、能动性和大小上都有显著的差别。
雄配子通常称之为精子,植物界许多类群的精子是具鞭毛和有运动能力的。
精子的核大而细胞质少;高度分化的雌配子称为卵或卵球,卵细胞的细胞质极为丰富。
从低等的藻类、真菌到种子植物都有卵式生殖,而同配生殖、异配生殖只发生在藻类和菌类。
在同型配子配合和异型配子配合的受精方式中,性细胞都具有鞭毛,融合的两种配子可在水中游动相遇并实现受精。
在卵式生殖中,受精的雌配子一般是不动细胞,性器官的结构也较复杂。
受精的完成有多种不同的方式。
团藻属的精卵配合是卵式生殖中最简单的代表。
在团藻的多细胞个体中可同时形成雄性和雌性两种配子。
由一个雄性原始细胞经多次纵分裂产生许多细长而具两根鞭毛的精子;卵则是由一个雌性原始细胞增大而成,成熟时为球形,无鞭毛,游动的精子游至被胶质鞘包被的卵中,由一个精子与卵融合完成受精作用(图5)。
受精(植物)藻类和真菌植物还有其他精卵融合的方式。
例如真菌中的水霉属,雌性器官──卵囊在菌丝的末端形成,在卵囊中发育出一至多个卵;产生精子的精子器在卵囊的附近产生,精子数量多,不能游动。
在受精时,由精子器长出的受精管穿入卵囊并将精子射出达到卵旁而实现受精(图6)。
绿藻中无隔藻属的性器官与水霉基本相似,但精子能动,成熟的卵囊中只有一个卵。
精子从精子器释放出来以后,通过卵囊喙状开口进入卵囊与卵融合。
在苔藓和蕨类植物中,精子和卵都包藏在多细胞的性器官中,受精还不能离开水的条件。
地钱的雌性器官形如瓶状,称为颈卵器。
颈卵器与精子器分别生于叶状配子体的托上。
地钱是雌雄异体的。
在颈卵器中只产生一个卵,而在精子器中产生许多长形卷曲而具二根鞭毛的精子。
当精子器成熟时,精子释放出来,如果植物体背面有水,精子可以游至颈卵器与卵实现受精。
蕨类植物的颈卵器和精子器是在同一个配子体的下表面产生,能游动的精子经配子体表面的水层游进颈卵器内(图7)。
受精(植物)种子植物生殖器官的结构更为复杂,在有性生殖过程中产生了花粉管,借助花粉管,受精不再依赖水的条件,这是种子植物适应陆地生活的一个重要因素。
产生雌配子的雌配子体在大孢子囊即胚珠的珠心处发育。
裸子植物中的大多数仍保留颈卵器的结构,卵在颈卵器内形成。
在小孢子囊中发育的花粉粒,即前期的雄配子体。
在雄配子体中形成两个精子。
精子多不具鞭毛,但在苏铁目和银杏目仍具游动的精子。
被子植物的雌配子体称为胚囊,卵直接在其中产生;精子完全失去鞭毛。
这些特点决定了种子植物的受精必先经过传粉(图8)。
裸子植物的胚珠是裸露的,经过传粉,花粉被送到胚珠的珠孔处(图9),而在被子植物中,胚珠着生在雌蕊的子房内,花粉粒不能直达胚珠而是落在柱头上,再由萌发生长的花粉管将精子输送到雌配子附近。
在裸子植物中,进入颈卵器的两个精子只有一个与卵融合。
但在被子植物中进入胚囊的两个精子则分别与卵和极核融合。
这就是被子植物特有的双受精。
受精(植物)受精(植物)受精过程中的识别作用20世纪40年代已认识到衣藻的有性生殖是由一种称为配素的物质所控制。
后来人工培养的试验进一步明确配子状态的细胞释放至培养基的物质能引起相对的交配型的配子凝集;即从“+”系的细胞释放的物质可使“-”系的细胞凝集,反之,从“-”细胞释放的物质可凝集“+”细胞,在同性凝集之后,并不发生细胞融合。
这种物质称为同种凝集素,它是一种含糖蛋白的物质,存在于鞭毛的表面的微小泡中,它不仅有性的专一性,而且有种的专一性,无疑是涉及配子的粘着和识别反应的物质。
在真菌的毛霉目的有性生殖中存在类似的识别反应。
例如毛霉属异宗配合时是通过“+”系和“-”系配子囊的融合,人工培养的实验已经证明,控制异宗配子囊的融合分两步。
首先要由三孢酸诱导产生两种交配型的原配子囊,而三孢酸只有在两种交配型存在的情况下才能形成,因为一种交配型产生的前体只能被相对交配型转变为三孢酸,即“+”系产生的前体只能被“-”系转变为三孢酸,“-”系产生的另一前体只能被“+”系转变为三孢酸。
然后不同交配型的原配子囊相遇才发生融合。
这一识别反应,推测是由于在配子囊顶端区域的壁上存在一种含糖蛋白的识别物质。
苔藓和蕨类植物的卵包藏在颈卵器中,游动的精子到达颈卵器和卵结合必需游至一定距离,精子能“发现"卵,显然是存在一定的相互作用的物质。
在这两大类群的植物中,精子的向化性已被肯定。
向化性指精子趋向卵或颈卵器产生的化学物质。
W.F.P.普菲费尔最早研究欧洲蕨 (Pteridium aquilinum)的精子向化性的实验证明,由颈卵器产生的L-苹果酸是有效的吸引剂。
它将含有自来水的(包含10%琼脂)10%L-苹果酸钠的滴管插入精子的悬液中,苹果酸盐离子立刻从滴管中有级差地扩散到四周的介质中,精子在一秒钟内便移向滴管的口,即向苹果酸盐来源的方向移动。
在缺少苹果酸盐的自来水中,精子是随意行动的;如果在均质的莱果酸盐的溶液中,即在级差不存在时,精子在溶液中也保持均匀的分布。
在问荆曾试验过12种有机酸,精子仅对L-苹果酸和酒石酸敏感。
在被子植物中,精子由花粉管传送至胚囊。
对花粉管通过花柱定向生长的原因,曾有各种解释。
有的推测也是向化性因素的控制,即认为钙是吸引花粉管生长的因素;有的认为花粉管早期生长受营养核中 DNA转录的mRNA所控制;还有的假设花粉管定向生长决定于柱头至子房电位差等等。
这是一个尚无定论的问题。
花粉与雌蕊的相互识别对被子植物实现受精起决定性的作用。
因为选择雄配子的首先是雌蕊组织,而不是卵。
在被子植物中,柱头和花柱有“筛选”出自己最合适的花粉的作用。
大多数植物广泛表现为同一种内的异花受精,如果遗传上差异较大(如属间或种间的关系)或者遗传上差异太小(如同一朵花、同一个体不同花之间的自交)的个体之间交配则不亲和,这种远缘杂交不亲和以及自交不亲和的现象,是被子植物在长期进化过程中发展起来的既有利于维持种的稳定性又能保持其生活力的一种适应特性(见不亲和性)。
落到柱头上的花粉是被“接受”或是被“拒绝”决定于它们之间的相互识别。
如果是亲和的,植物的花粉粒便在柱头上萌发出花粉管长入柱头,并沿一定的途径通过花柱到胚囊,在那里释放出精子;如果植物的花粉与柱头是不亲和的,雌蕊将抑制花粉的萌发或花粉管的生长而阻碍受精。
植物受精的不亲和性是由两亲本的基因型所决定,并表现出生理上的抑制反应。
自交不亲和性的生理基础根据对十字花科和菊科的一些植物的研究,认为是花粉与雌蕊组织间识别反应的结果。
与识别有关的物质,在花粉的一方是存在于花粉壁的蛋白质;在雌蕊一方已确定的是覆盖在柱头表面的蛋白质薄膜。
花粉有外壁和内壁。
组成外壁的物质是类胡萝卜素和类胡萝卜酯氧化多聚化而形成的孢粉素。
在外壁物质所形成的结构之间有由绒毡层合成和运入的蛋白质,当内壁发育沉积果胶纤维素时,由花粉本身细胞质合成的蛋白质并入其中。
这样,当花粉成熟时,其外壁有孢子体(绒毡层细胞)基因型控制产生的蛋白质;内壁有配子体(花粉中细胞)基因型控制产生的蛋白质(图10),这些都是起识别作用的蛋白质。
受精(植物)关于雌蕊对花粉的识别方面,目前对干型柱头(柱头成熟时无液体分泌物)的认识比较清楚。
例如在十字花科和菊科的植物,柱头的表面产生乳头状单细胞,它具果胶纤维素的壁及一层不连续的角质层。
乳突状细胞在发育过程中,通过壁和角质层还分泌一些物质形成一层薄膜覆盖在表面,此薄膜主要成分是蛋白质,它不仅提供了一个有利于“捕捉”花粉的粘的表面,而且具有识别“感受器”的特点。
当与花粉壁蛋白结合后接着发生“接受”或“拒绝”反应。
花粉落在柱头上,从柱头吸水膨大,在接触后的几分钟内,花粉壁蛋白质即释放出来与柱头表面的蛋白质薄膜结合,如果是亲和的结合,花粉萌发,由于酶的作用,柱头的角质层被溶解,花粉管进入柱头并在花柱中顺利地生长。
在不亲和的情况下花粉管生长停滞,或不能进入柱头(孢子体系统控制),或花粉管在花柱中生长停顿和破裂(配子体系统控制)。
萝卜、白菜、大波斯菊和向日葵等植物在不亲和的自交中,传粉几小时后,柱头的乳突状细胞中即产生胼胝质的凸透镜状结构;而在亲和的交配中则没有胼胝质反应。
这种胼胝质反应可以作为在一定亲缘关系范围内检验亲和性的指标。
一种花粉落到柱头上能够萌发,并同时引起柱头乳突状细胞的胼胝质形成(禾本科植物在花粉管顶部形成胼胝质)这是不亲和性的反应。
种内不亲和与种间不亲和都发生这种反应,这种反应标志了两亲本之间尚有一定的亲缘关系;如果花粉既不萌发,又不引起乳突细胞呈现胼胝质反应,则反映了两亲本之间无亲缘关系的不可杂交性,这常是不同科间的远缘杂交表现的情况。
种间杂交的不亲和系统至今知道得很少,有一些实验证明花粉与柱头之间存在识别作用。
银白杨和加拿大白杨的种间杂交通常是不育的,异己的花粉停滞在柱头上。