第20章植物的生殖和发育

1、第20章植物的生殖和发育第1节 植物的生殖教学目标：知识目标：1）概述绿色开花植物的受精过程。2）举例说明几种植物的营养繁殖3）说出植物组织培养的过程能力目标：1）通过对植物生殖的图示观察，尝试图与文字转换的表达2）能够模仿人工营养繁殖的图示，进行植物的嫁接、扦插或压条等活动。情感态度和价值观目标：1）观察植物的组织培养过程，阅读人工种子形成的资料，体验新科技与传统生产的差异2）参与嫁接、扦插或压条等活动，体验植物新生命的诞生过程。教学过程：教师：在初一的时候我们学习了绿色开花植物花的结构，下面我们以桃花为例，一起来回顾一下：一、花的基本结构（以桃花为例）1花柄：一端着生在茎上，另一端连接着花

2、朵。2花托：顺着花柄往上看，可看到略为膨大，呈杯状3花萼：由5片萼片组成。4花冠：由花瓣组成。花萼和花冠合称花被。5、花蕊：包括雄蕊和雌蕊。雄蕊由花丝和花药组成，花药里有花粉。雌蕊由柱头、花柱、子房三部分组成。子房里有胚珠（桃花只有一个胚珠）。二、受精与果实的形成1、当花的各部分发育成熟时，花被就会展开，露出花蕊。花粉从花药里散发出来，通过自花传粉或依靠昆虫、风等外力进行异花传粉，花粉落到柱头上，经过一系列复杂变化，完成受精作用。2、受精的过程：花粉萌发，长出花粉管，穿过雌蕊的柱头、花柱，到达子房，一个精子与卵细胞结合，一个与极核结合，完成双受精作用。3、子房发育成果实（包括果皮和种子），子房

3、壁发育成果皮，胚珠发育成种子。受精卵发育成种子的胚，受精极核发育成胚乳。4、绿色开花植物的这种生殖方式称有性生殖。问题：被子植物是由什么结构来繁殖后代的？（生）种子。（师）问题：种子中的哪部分结构发育成为新个体？（生）胚。（师）问题：种子的“胚”是由什么结构发育而来的？（生）两性生殖细胞结合成受精卵发育而来的。（师）这种生殖方式属于有性生殖。请大家概括出有性生殖的定义。（生）由受精卵发育成新个体的生殖方式称为有性生殖。三、植物的营养繁殖1、植物的营养繁殖：（师）除了有性生殖，想一想，生活中我们观察到的植物还有其他的生殖方式吗？（生）学校农业实践活动挖番薯时，听农民说，番薯是用番薯藤来种的。（生

4、）大蒜放久了会发芽。（生）增城的“挂绿”可以接枝！（生）春节买的富贵竹插在花瓶里，时间长了，它就长根了！（师）根据大家讲的生活实例，对照插图，观察与思考：这些植物的生殖方式有什么共性？（生）它们用植株的根、茎、叶繁殖后代。（师）这种生殖方式和有性生殖有什么区别？（生）它们的生殖过程没有两性生殖细胞的结合。（师）不经过两性生殖细胞的结合，由母体直接产生新个体，这种生殖方式称什么？（生）无性生殖。2、营养繁殖的应用师：刚才有同学说：“增城的挂绿可以接枝”，“番薯是用番薯藤来种的”等，这些繁殖方式就是无性生殖中的嫁接和扦插。1）参考图片，讨论思考：嫁接植物时，植株成活的关键在哪里？ 请画出切割后的砧

5、木和接穗暴露出来的形成层的位置，并选择出接穗插入砧木的正确部位（/）。（师）经过同学们的探讨，大家知道嫁接成功的关键是什么吗？（生）分析：嫁接成功的关键是接穗和砧木的形成层有没有紧密结合。（师）同学们找到了嫁接操作成功的理论关键，那么如何识别模拟嫁接的植物是否成活呢？2）扦插3）压条四、植物的组织培养（师）随着科学技术的迅猛发展，人类繁殖植物的手段也越来越多，大家还知道其他的方式吗？下面我们进入“生物知识共享”环节。（生）组织培养1、组织培养的原理：植物细胞的全能性2、组织培养的过程：3、组织培养在生产实践上的应用（详见教参）附：一、漫谈植物的花植物在其系统发育过程中，产生许多变异，以适应不断

6、变化的周围环境；而植物的花，同样产生了许多奇特的变异，从而保证了物种生存并促进种属的繁衍和发展。l植物很少自花授粉自花授粉的植物，其后代适应环境的能力不强，生活力也比较弱，在自然界很容易被淘汰。所以，世界上大多数有花植物是异花授粉的，只有少数为自花授粉。植物能以各种方法避免自花授粉。有些雌雄异株植物，例如柳树、大麻等，就完全没有自花授粉的可能性；另外，如三叶草、木犀草和豕豆等植物，其自身的花粉不能授粉。花柱长短差异很大，对于避免自花授粉具有重要作用。油茶、荞麦、樱草等，均具有不同长度（两种大小）的雌雄花蕊，而千屈菜的雌雄花蕊甚至有3种大小。有些植物的雌蕊和雄蕊不同期成熟，以避免自花授粉，如核桃

7、、长山核桃、榆树、车前草，均属这种情况。某些巴西兰科植物，则以最奇怪的方式防止自花授粉，它的花粉对自己的花是有毒的，花粉一旦落在同株雌花柱头上，即引起衰萎现象。2花粉主要靠风传播异花授粉的植物，其花粉的传播需要靠许多“媒介”得以完成。最原始的有花植物，可以想象主要是借助于风力把它们的花粉传布到别的花朵的柱头上，例如柳树、大麻、杉木和松树等，都是靠风来传粉。在温凉和寒冷的气候中，大部分乔木、灌木和草本植物，都是由风传粉的。有人初步统计，世界上将近15的有花植物都是靠风传粉。这些植物的花粉数量多，并且轻而光滑，能够被风吹得很远。花粉飞得最高、最远的是松树花粉；松树的花粉生有气囊，可以帮助飞行，使它

8、可以升高几千米，越过高山，跨过海洋，传播到100km以外的地方去。一株玉米的雄穗具有20005000万粒花粉，花粉多，授粉的机会也就增多了，同时还可以弥补风的撒播是紊乱和不定的缺点。3昆虫及某些动物是花粉的最好传播者油茶、大豆、烟草、芝麻等植物是靠昆虫传粉。它们常具有许多特性来适应各种昆虫的传粉。虫媒花植物的花具有花蜜，花粉少而粗糙，带粘性，花还用美丽的颜色和浓郁的香味招引昆虫。蜜峰能识别青、紫、黄等色泽；深红的色泽对蝴蝶有很大的引诱力。有一种马来西亚的“无叶花”，还会发出摹仿腐败物质的臭气，来招引喜欢吃腐肉的苍蝇为它传粉；长在苏门答腊的“大花草”，也会散发出一股触鼻臭味，这种奇臭同样也是为了

9、吸引昆虫，特别是那些专吃腐败物的蝇和甲虫来传递花粉。蛾子专为特殊的花传粉，“夜来香”总是在夜里开放，全靠浓香吸引蛾子来为它传粉。虫媒花的结构和形状都起了巧妙的变化。例如鼠尾草具有口唇状的花冠，在上唇瓣的下面有1个雌蕊和2个雄蕊，就象两根杠杆并列在花筒的入口处。当丸花蜂踏上唇瓣，把头伸进花筒去吃蜜时，头向里面推顶，雄蕊的上端则因杠杆作用，正好把花粉扑散在蜂背上。当这只丸花蜂飞到另1朵花去采蜜时，它的背部附着的花粉便和下垂的雌蕊接触，传播了花粉。在非洲马达加斯岛上有一种兰花，它的花蜜藏在一根约30cm长的花管子里，却偏有一种嘴巴长竟达30cm的蛾子来吸蜜，同时帮助了传粉。南美洲有一种蜂鸟，体小如蜂

10、，嘴巴似针，能插入花管吸蜜，也为植物传了花粉。“万年青”的花为黄色多肉，蜗牛最喜欢吃，同进也为它传了粉。爪哇岛上有一种木本植物，黄昏后才开花，花为玫瑰色，它的传粉者竟是蝙蝠。枇把这种植物却靠鸟雀来进行传粉。在澳大利亚有许多植物的花蜜被袋鼠采食，这样袋鼠也为它们传了粉。也有一些植物的花，其形状演变成象昆虫的样子，引诱昆虫为它们传种接代。英国就有一种兰科植物，名叫蝴蝶兰，花的形状非常奇特。这种植物，在潮湿的沼泽地里，贴近地面生着两张椭圆形的大叶子，中间抽生一根约30cm长的枝梗，枝梗上开着许多白花，微风吹动，很象一群蛾子在飞舞，从而吸引蛾子纷纷飞来作伴，而旦靠近时却又被此花花蜜的香气所吸引。自然，

11、这些昆虫在吸蜜的同时便为这种植物传了花粉。还有一种美丽的兰科植物，大都生长在土壤松软的牧场里。它的萼片和花瓣都是粉红色或白色，花瓣一展开活象蜜蜂身上的大翅膀；裸露的褐色唇瓣既宽阔，又弯曲，很象一只大蜜蜂，故称蜜蜂兰。它就是依靠这一特殊构造，迎来了为它传种接代的蜜蜂。人们知道了植物的这一奥秘之后，就用人工传粉帮助植物多结实，增加产量。例如向日葵、玉米等植物。经过人工辅助授粉，就大大增加了产量。4水也参与植物的传粉许多水生植物、如金鱼藻属、茨藻属、安纳卡利属、苦草属等植物，常常是赖以水力来进行异花传粉。在这些植物的种类中，苦草属的植物授粉过程特别有趣。雄花从花序上脱落，上升而飘浮在水面；雌花的花茎

12、伸长，直到柱头达到水面，并停留在水面，直到它接触从雄花所散发出来的花粉。在授精以后，花茎卷曲起来，拉引幼果到水下，在那里完成其发育。但是，对陆生植物来说，授粉季节下雨却是非常有害的，不但传粉的昆虫在这种天气下不出来活动，而且空气中随风传播的花粉也会被雨水冲洗掉。5一些植物奇特的传粉方式萝藦的花是靠昆虫传粉的，但它的花朵构造奇特，花冠圆形，很长。当昆虫来到箩藦的花朵上时，很容易陷入花冠深处，等昆虫拼命挣扎出来的时候，它的脚上已经沾满了花粉。而马兜铃的花却象个小瓶子，雌蕊和雄蕊都生在瓶子底部，雌蕊比雄蕊早熟23d（天），这就避免了自花授粉。当雌蕊成熟时，瓶底的蜜腺就分泌出又香又甜的蜜汁，昆虫便从瓶

13、口爬进瓶子里吸蜜；但是这些昆虫进去后再出来就不容易了，因为瓶口的毛挺直有力，尖头向下，象一根根倒刺。这时，昆虫便在瓶内乱蹦乱撞，结果由别处带来的花粉便沾到雌蕊上了。雌蕊授精以后，昆虫还出不来，直到几天后，雄蕊成熟了，小虫沾了一身雄蕊的花粉，这时瓶口的茸毛才萎软下来，昆虫才挣脱出来；这时沾满花粉的昆虫又钻进另一朵花里去吃蜜。并传了花粉。二、扦插扦插也称插条，是一种培育植物的常用繁殖方法。可以剪取某些植物的茎、叶、根、芽等（在园艺上称插穗），或插入土中、沙中，或浸泡在水中，等到生根后就可栽种，使之成为独立的新植株。在农林业生产中，不同植物扦插时对条件有不同需求。了解和顺应它们的需求，才能获得更高的

14、繁殖成功率。嫩枝插是在植物的生长期间（以雨季最适宜）所进行的带叶扦插。选择当年生发育充实的半成熟枝条作插穗，长度一般为10 cm左右，保证每个插穗带两到三个叶片，以便它们能进行光合作用制造养料，促进生根。如叶片较大，可只留一片或将叶片剪去一部分，以减少蒸发量。草本植物的嫩枝插最好选取枝梢部分，可大大提高成活率，且能迅速获得理想株形。紫背天葵的扦插就属于嫩枝插。水插即把插穗基部先浸泡在水中，定期换水，等生根后再移植到土中。豆瓣绿的茎和叶都可以水插。为了保证扦插的成活，必须注意以下几个关键性的问题：1.插穗的选择和处理。要选择生长健壮没有病虫害的枝条作插穗。选好插穗后要精心处理。嫩枝插的插穗采后应

15、立即扦插，以防萎蔫影响成活。多浆植物（如仙人掌等），剪取后应放在通风处晾几天，等切口略有干缩再扦插；或用微火略烧烤下面切口，以防止腐烂。一般植物插穗的下面切口如沾一些刚烧完的草木灰，也有防止腐烂的作用。2.温度。一般植物的扦插以保持2025 生根最快。温度过低生根慢，过高则易引起插穗切口腐烂。所以，如果人为控制温度的条件，一年四季均可扦插。自然条件下，则以春秋两季温度为宜。3.湿度。扦插后要切实注意使扦插基质保持湿润状态，但也不可使之过湿，否则引起腐烂。同时，还应注意空气的湿度，可用覆盖塑料薄膜的方法保持湿度，但要注意在一定时间内通气。三、嫁接嫁接就是把一个植物体的芽或枝，接在另一个植物体上，

16、使结合在一起的两部分长成为一个完整的植物体。接上去的芽或枝叫做接穗，被接的植物体叫做砧木。嫁接的方法有两类：芽接和枝接。芽接是用芽作接穗，枝接是用枝作接穗。不管是芽接或枝接，都要确保接穗的形成层与砧木的形成层紧密地结合在一起。只有这样，双方的形成层分裂出来的新细胞才能愈合，接穗才能成活。在农林业生产实践中，很多植物都是使用嫁接繁殖的，如月季、菊花、仙人掌类、苹果、梨、桃、柑橘等。以梨树作例子来说，接穗要从鸭梨等优良品种的植株上选取，砧木可以选用杜梨等野生种类植株。鸭梨的果实大，味道甜，但抗病力弱。杜梨的果实小，味道涩，但抗病力强。通过嫁接，就将鸭梨和杜梨的优点结合到了一起。给果树嫁接，技术要求

17、高、专业性强，还要使用专门的嫁接工具，如芽接刀等。给仙人掌类植物嫁接则相对容易一些。仙人掌类植物一般为仙人掌科植物的通称。此科植物约有2 000多种，如蟹爪兰、昙花、令箭荷花、三棱箭、仙人球、仙人鞭等。仙人掌类植物形态独特、花色繁多，有些品种还可食用，故而受到人们越来越多的偏爱。仙人掌类植物中绝大部分属陆生类型，原产于沙漠或草原地带，耐干旱和强烈光照。少数种类原产于热带雨林，只有200多种。如昙花、蟹爪兰等，属于附生类型。仙人掌在我国南方一些地区可陆地栽培，是很好的园林绿化植物。而在北方地区，则不能在室外越冬，故多盆栽。仙人掌要长到一定大小才能开花，花期又短，人们就把花期较长的蟹爪兰嫁接到仙人

18、掌上。元旦春节期间，蟹爪兰绚烂的花朵不但装点了环境，又烘托了节日气氛。仙人掌嫁接蟹爪兰需要的材料用具有：蟹爪兰幼茎、仙人掌，芽接刀、废纸、尺子、医用橡皮膏等。嫁接的方法如下：先用尺子测量蟹爪兰扁平的变态茎的宽度，再将仙人掌的球茎顶端平着切掉一部分；要使切口略宽于蟹爪兰茎的宽度。使用芽接刀小心地在切口中央下切152 cm深；再把蟹爪兰茎的背腹两侧115 cm处各斜削一刀，削成楔形。立即将削好的蟹爪兰插入仙人掌的切口中（注意尽量避免对伤口的污染），插牢后用医用橡皮膏把插接处缠绕一周。操作时可用废纸包住仙人掌，避免小毛刺扎手。教师可事先实践一下，取得经验，再带领学生操作。四、植物的组织培养植物组织培

19、养发展简史植物组织培养是20世纪30年代初期发展起来的一项生物技术。它是在人工配制的培养基上，于无菌状态下培养植物器官、组织、细胞、原生质体等材料的方法。植物细胞的全能性是植物组织培养的理论基础。20世纪初，曾有人提出能否将植物的薄壁细胞培养成完整植株?研究者从胡萝卜根的韧皮部取下一块组织，并在液体培养基中培养，使其分化出了愈伤组织，从愈伤组织又得到胚状体，胚状体转移到固体培养基上继续培养后，获得了完整的胡萝卜试管植株。经过栽培，此植株能够正常生长并开花结果，其种子繁衍出来的后代与正常植株的种子所繁衍出的后代别无二致。根据此实验可以得出以下结论：即不经过有性生殖过程也能将植物的薄壁细胞培养出与

20、母体一样的完整植株。由于植物的每个有核细胞都携带着母体的全部基因，故在一定条件下，它们均能发育成完整植株，这就是所谓的植物细胞全能性。科学家在植物激素对器官建成，及改进培养基配方等方面所取得的成果，极大地推动了组织培养技术的发展，使这项技术可以实际应用于快速繁殖、品种改良等方面。20世纪50年代初期，法国科学家利用组织培养技术成功地脱除了染病大丽花植株所携带的病毒，从而为脱毒苗的生产提供了一种可行的途径。现在凭借组织培养技术来脱除植物的病毒已经在生产中广泛应用。20世纪50年代中期，由于细胞分裂素的发现，使组织培养状态下外植体芽的形态建成成为可人为调控的因素，从而使在组织培养状况下进行植株再生

21、成为现实。进入60年代以后，组织培养技术在基础理论、实际操作方面不断取得进展，相继在植物体细胞杂交、单倍体育种、种质资源保存、快速育苗、人工种子制造、次生代谢物生产等方面有了可喜的成果。时至今日，组织培养技术已经成为基础坚实、易于掌握、应用面广的一种技术手段。愈伤组织及其形成愈伤组织（callus）原指植物体的局部受到创伤刺激后，在伤口表面新生的组织。它由活的薄壁细胞组成，可起源于植物体任何器官内各种组织的活细胞。在植物体的创伤部分，愈伤组织可帮助伤口愈合；在嫁接中，可促使砧木与接穗愈合，并由新生的维管组织使砧木和接穗沟通；在扦插中，从伤口愈伤组织可分化出不定根或不定芽，进而形成完整植株。在植物器官、组织、细胞离体培养时，条件适宜也可以长出愈伤组织。其发生过程是：外植体中的活细胞经诱导，恢复其潜在的全能性，转变为分生细胞，继而其衍生的细胞分化为薄壁组织而形成愈伤组织。从植物器官、组织、细胞离体培养所产生的愈伤组织，在一定条件下可进一步诱导器官再生或胚状体而形成植株。在单倍体育种中，也可由花粉产生的愈伤组织或胚状体分化成单倍体植株。甚至可由原生质体培养诱导植株或器官再生。故愈伤组织的概念已不局限于植物体创伤部分的新生组织了。在植物的组织培养中，从一块外植体形成典型的愈伤组织，大致要经历三个时期：启动期、分裂期