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植物发育的特点 植物发育生物学 是从分子生物学、生物化学、细胞生物学、解剖学和形态学等不同水平上利用多种实验手段研究植物体的外部形态和内部结构的发生、发育和建成的细胞学和形态学过程及其细胞和分子生物学机理的科学。 是在多学科基础上发展起来的一门边缘学科。 两个转折点： 5 生活周期的核心过程与目前植物发育研究中的若干问题 5.1 关于“胚胎发生”的问题 植物胚胎发生是从合子到种子的形态建成过程，类似于动物胚胎发生，奠定了植物体今后形态建成的模式。 胚胎就其本意而言仅指被包裹的结构。 从苔藓到被子植物都有胚胎，但只有种子植物具有种子 5.2 关于“开花”与“花发育”的问题 开花与叶片的生长是发育过程中截然不同的两个阶段 花器官与叶片之间，不同的花器官之间可能出现过渡形态。这些器官之间的变化更可能是连接合子与孢子的多细胞体中的不同器官类型之间的顺序变化。 5.3 关于“植物不同发育命运的器官系统”的问题 从种子开始的植物的发育分为地下部分的根和地上部分的茎两个系统； 从生活周期完成的核心过程来看，茎主要在不同的侧生器官之间起分隔和支撑的作用，而根的作用更为间接。 从演化的角度看，根的存在与否并不是生活周期完成的必要条件，它只是植物对陆生环境适应的一种产物。 5.4 关于“无限生长”特性的问题 动物的个体发育是有限生长，而植物的个体发育能够无限生长。 植物的个体本质是许多完成生活周期的基本单元“聚生”而成的“聚合体”。分枝对植物生活周期核心过程的完成具有重要意义，从合子到孢子两种核心单细胞状态转换所出现的所有侧生器官类型是通过分枝来形成的，分枝又是植物进行营养繁殖的重要形式。 根冠细胞内有平衡石-----造粉体 Root cap from Arabidopsis 平衡石 2 植物的生活史 动物没有世代交替，植物存在世代交替。 基本概念： 核相交替：生物生活史中出现减数分裂和生殖细胞的结合，单倍体核相细胞与二倍体核相细胞交替 配子体：由单倍体细胞构成的结构 孢子体：由二倍体细胞构成的结构 配子体世代：配子体的形成过程被称为配子体世代 孢子体世代：孢子体的形成过程被称为孢子体世代 世代交替：整个生活周期的完成过程中配子体世代与孢子体世代交替出现。 生活史的类型 Sperms Fertilization 合子减数分裂型：减数分裂发生在合子萌发时，生活史中只有一种单倍体核相的生物体，如衣藻、水绵和轮藻； 配子减数分裂型：减数分裂发生在配子囊产生配子时，生活史中只有一种双倍体核相的生物体，如松藻、鹿角藻和某些硅藻、动物 ； 生活史的类型 孢子减数分裂型：减数分裂发生在孢子产生时，两种核相的植物体，有世代交替。 3 植物发育的核心过程 减数分裂 受精 第一，在整个植物界，从藻类到被子植物，它们的生活周期完成过程中，都有3种单细胞的存在状态——合子、孢子和配子，以及两个在单细胞水平发生的重要事件——减数分裂和受精。 配子体世代 孢子体世代 受精作用 减数分裂 第二，如果我们以二倍体的合子作为生活周期的起点，那么各种植物的生活周期的完成过程都是从合子发育开始形成孢子体，经过孢子作为中间环节，经配子体到形成配子作为终点的单向过程。当新的合子通过受精形成之时，那已经是新一代的生活周期的起点。 孢子体 孢子囊 孢子母细胞 孢子(同型或异型) 精子 雄配子体 卵 雌配子体 减数分裂 孢子体世代 配子体世代 世代交替 合子 受精作用 (胚) 减数分裂 受精 植物发育的基本模式 第三．在各种多细胞的植物类群中，在生活周期完成过程中的3种单细胞存在状态之间，都存在多细胞化过程和少细胞过程。 合子与孢子、孢子与配子之间的转化，正是通过从多细胞化到少细胞化这样的过程来相互连接，而其中发育所构成的各种形态结构则构成了各种植物类型。 动、植物发育的核心过程的异同点： 相同点：从单细胞的合子开始，并将形成配子。 不同点：1、动物个体发育中，合子与配子单细胞状态之间的转换通过“种系”、或称为“生殖细胞系”细胞来完成。 “生殖细胞系”细胞经减数分裂产生配子。 植物体中，不同单细胞状态之间转换必需以多细胞体作为过渡。减数分裂在孢子体中进行，产生孢子，发育成能产生配子的结构---配子体。 2、动物没有世代交替，植物存在世代交替。 4 植物发育的基本问题 4.1 3种核心细胞（孢子、配子、合子）的分化特点以及减数分裂、受精的分子机理； 4.2 顶端生长点的形成机理，无生长点的有限生长模式与顶端生长点加侧生器官的无限生长模式之间的区别 孢子体的形态建成： 苔藓植物：无生长点、有限生长 蕨类—种子植物：顶端生长、侧生生长、持续生长 4.3