植物生理学-植物的生殖生理2课件

第四节花器官的形成及其生理一、花器官发育的基因调控：

Coen等人提出了花器官发育遗传控制模型，称为“ABC”模型假说。认为典型的花器官具有4轮基本结构。BAC花萼花瓣雄蕊心皮花器官发育的ABC模型

雄蕊心皮花瓣花萼开花的“ABC”模型雄蕊心皮花瓣花萼开花的“ABC”模型二、花器官形成所需的条件（一）气象条件

1、光—时间长，强度大，有利花的形成

花开始分化后，照光时间越长，强度越大，形成的有机物越多，对花形成愈有利。雄蕊发育对光强较敏感。

2、温度—高温，有利于花器官的形成

4、有机和无机营养—体内营养不足或缺肥，花发育不良，数目少。

5、植物激素—GA可代替SD促进花器生长，IAA促进柑橘、抑制菊花花器发育。

6、适宜的栽培密度—密度越大，花退化越多。花粉母细胞减数分裂时期受低温危害较严重。3、水分—缺水，颖花退化。三、植物性别的分化

成花过程包括三个阶段：

成花诱导（成花决定）：感受某些环境刺激，诱导植物从营养生长转向生殖生长—决定花芽分化的可能性。

成花启动（形成花原基）：分生组织经过一系列变化分化成形态上可辨认的花原基。

花器官的形成—决定花器官的数量和质量。（一）、植物性别分化的特点及意义高等动物在受精的刹那即决定了其性别，且性别表现明显，不易逆转。而植物在受精时没有性别决定的问题，雌雄花的分化完全取决于性别分化。植物的性别分化受环境的变化影响很大，从而使植物的性别存在易变性和多样性的特点。植物花器官性别的分化在实践中具有重要意义。植物的雄株和雌株的经济价值不同。以收获果实、种子的作物（如番木瓜、银杏）需留一定数量的雄株外，主要是需要保留大量的雌株；雌雄同株异花植物

（如黄瓜、南瓜、西瓜等），就需大大增加雌花数，以便多结实提高产量。花芽分化又称花器官的形成，包括花原基的形成，花芽各部分的分化与成熟的全过程。成花决定态：植物感受外界信号（低温和光周期）并产生成花刺激物,被运输到茎尖端分生组织，发生一系列诱导反应，随后分生组织进入一个相对稳定的状态。1.形态变化

2.生理生长变化

3.影响花芽分化的因素（二）、花芽分化分化叶原基的生长点开始形成花原基1.形态变化生长锥由营养状态转变为生殖状态的形态变化过程。首先是生长锥膨大，然后自基部周围形成球状突起并逐渐向上部推移，形成一朵朵小花。苍耳接受短日诱导后生长锥的变化

生长点分化后，细胞代谢增高，有机物转化剧烈。可溶性糖含量增加，氨基酸、蛋白质含量增加，核酸的合成速度加快。用RNA和蛋白质合成抑制剂处理芽，都抑制营养生长锥分化为生殖生长锥，生长锥的分化伴随着核酸与蛋白质的代谢。2.生理生化变化(1)内因

营养状况

激素平衡

(2)外因

①光照

②温度

③水分

④物质营养3.影响花芽分化的因素营养物质是花芽分化的物质基础。C/N（碳水化合物/含氮化合物）比：高则开花，低则延迟或不开花。精氨酸和精胺有利于花芽分化，含磷化合物和核酸也与花芽分化有关。激素平衡GA抑制花芽分化，ABA、CTK、乙烯促进花芽分化。当植物体内淀粉、蛋白质等营养物质丰富，CTK、ABA、乙烯高，而GA水平低时，有利于花芽分化。营养缺乏时，激素的平衡受营养状况的影响。内因一般植物在一定温度范围内，当温度升高，花芽分化加快。温度主要影响光合、呼吸和物质运输等过程间接影响花芽分化。②温度：③水分：④物质营养N过多、过少都不利于花芽分化,P促进花芽分化外因在植物花芽分化期间，光照时间长，光强大，有机物合成多则有利于开花。果树的修剪就是通过调节光照而有利于花芽分化。①光照：（三）、性别分化(sexdifferentiation)1．植物性别表现类型雌花

低高少5.5-6.5低高高雄花高低水解E多多6.8-7.5高低低

N糖酶胡箩卜素pHGAIAACTK氧化还原E多2、雌雄个体的生理差异呼吸代谢，激素水平，氧化酶的活性、种类等方面有差异。（1）遗传控制（2）年龄（3）环境条件光周期、温周期和营养条件（4）植物激素与性别表达3.性别分化的调控植物经过适当的光周期诱导后都能开花，但出现雌，雄花的数量受光周期诱导后的光周期情况的影响。如果光周期诱导后继续处于诱导的光周期下，雌花就多，诱导后处于非诱导光周期下，雄花就多。温度，水肥条件植物激素GA能促进雄花的分化，而IAA、乙烯、CTK促进雌花分化。N多，水足有利于雌花分化光周期（四）外界条件对植物性别形成的影响

1、光周期短日照使SDP多开雌花，LDP多开雄花；长日照使LDP多开雌花，SDP多开雄花。

2、温周期较低的夜温有利多数植物雌性表现；反之，有利雄性表现。

3、营养条件

C/N比值低，提高雌花分化的百分数。反之，促进雄花分化。土壤N肥多、水分充足，促进雌花的分化，反之，促进雄花分化。4、受伤

促进雌花分化

5、化学调控生长素IAA、乙烯ETH、脱落酸ABA、矮壮素CCC等促进雌花分化。赤霉素GA、三碘苯甲酸TIBA、马来酰MH等促进雄花形成。烟熏植物为什么能增加雌花？

烟中有效成分：ETH和CO。CO抑制IAA氧化酶活性，减少IAA的破坏，提高IAA含量。

第五节受精生理

植物开花之后，经过花粉在柱头上的萌发，花粉管的生长进入胚囊和配子融合等一系列过程完成受精作用(fertilization)。

大多数农作物的经济产量就是受精后发育成的籽实，所以受精与否直接影响作物产量。一、花粉的结构和成分(一)花粉的特点1、花粉粒小而轻，数量大，有利传粉2.内含丰富的有机物，是花粉萌发和花粉管生长的物质基础3.花粉壁分内外两层，并分别含有来源不同但对花粉萌发和花粉管生长有关的蛋白质—识别蛋白和酶春白菊荷花牵牛花罂栗(二)花粉的构造1、外壁2、内壁(三)花粉的成分1、水分2、蛋白质类3、碳水化合物4、植物激素5、色素6、矿质元素7、维生素类二、雌蕊的结构1、柱头2、花柱3、子房三、花粉萌发和花粉管生长（一）授粉花粉借助于各种媒介落到雌蕊的柱头上的过程，称为授粉。自花授粉异花授粉（同株异花，异株异花）（二）花粉萌发和花粉管生长

1.概念花粉落到柱头后，在适宜的条件下即可萌发。花粉萌发通常是以花粉的萌发孔突出花粉管作标志。花粉萌发时所需要的营养物质，一方面靠花粉本身贮藏的物质提供，另一方面也要从雌蕊体系中得到。2.花粉萌发的条件：（1）水、（2）糖、（3）硼与钙、（4）有机物（VB1、VB2和VC）（5）环境因子（合适的温、湿，pH等（6）集体效应(groupeffect)在一定面积内，花粉数量越多，密度越大，花粉的萌发和花粉管的伸长也就越好，这种现象称为集体效应。四、双受精一个精细胞与卵细胞触合形成合子，另一个精细胞与中央细胞的两个极核触合，形成初生胚乳核。五花粉与柱头的识别和萌发1、识别

花粉与柱头进行的是一种相互识别，从而阻止自交或排斥亲缘关系较远的异种，异属的花粉，只接受同种的花粉。识别(recognition)是指两类细胞结合中，要进行特殊反应，各从对方获得信息并以物质或化学的信号来表达的过程。花粉与柱头上存在着专门识别作用的蛋白质，叫识别蛋白(recognitionprotein)—糖蛋白。

花粉的识别物质是壁蛋白，雌蕊的识别物质是柱头表面的亲水蛋白质和花柱介质中的蛋白质。

2.克服不亲和的途径（1）、花粉蒙导法在授不亲和花粉的同时，混入一些杀死的亲和花粉，蒙骗柱头，从而达到受粉的目的。（2）、蕾期授粉法雌蕊组织尚未成熟、不亲和因子尚未定型的情况下授粉，以克服不亲和性。（3）、物理化学处理法采用变温、辐射、激素或抑制剂处理雌蕊组织，以打破不亲和性。

（4）、组织培养利用胚珠、子房培养，试管受精。

（5）、细胞杂交原生质体融合或转基因技术。六、受精过程中雌蕊的生理生化变化※1、呼吸速率增加

—增加0.5~1倍2、生长素含量大大增加（1）花粉的IAA扩散到雌蕊组织（2）花粉中含有使Trp(色氨酸)转变为IAA的E3、吸水和吸收无机盐的能力增加4、CH2O和蛋白质代谢加快5、营养物质向生殖器官输送增强七、影响受精的因素

(一)花粉的活力

(二)柱头的生活（三）环境条件（温度、湿度、肥等）（一）花粉的生活力

不同植物花粉的生活力存在很大的差异。禾谷类作物花粉寿命很短，水稻花药裂开后，花粉的生活力在5min以后降低到50%以下。果树的花粉寿命较长，可维持几周到几个月。（二）花粉的贮存条件—降低呼吸作用

1、湿度—较干燥的环境（相对湿度为3