植物发育的细胞学基础--课件

植物发育的细胞学基础植物发育的细胞学基础细细胞胞学学说说：1838-1839 年年间间由由德德国国植植物物学学家家施施莱莱登登(Matthias Jakob Schleiden)和和动动物物学学家家施施旺旺(Theodor Schwann)所所提提出出，直直到到 1858 年年才才较较完完善善。它它是是关关于于生生物物有有机机体体组组成成的的学学说说。细细胞胞学学说说论论证证了了整整个个生生物物界界在在结结构构上上的的统统一一性性，以以及及在在进进化化上上的的共共同同起起源源。这这一一学学说说的的建建立立极极大大地地推推动动了了生生物物学学的的发发展展，并并为为辩辩证证唯唯物物论论提提供供了了重重要要的的自自然然科科学学依依据据。革革命命导导师师恩恩格格斯斯曾曾把把细细胞胞学学说说与与能能量量守守恒恒和和转转换换定定律律、达达尔尔文文的的自自然然选选择择学学说说等等并并誉誉为为 19 世世纪纪最最重大的自然科学发现之一。重大的自然科学发现之一。一、细胞周期一、细胞周期细细胞胞周周期期：是是指指连连续续分分裂裂的的细细胞胞从从一一次次有有丝丝分分裂裂结结束束到到下下一一次有丝分裂结束所经历的整个过程。次有丝分裂结束所经历的整个过程。细胞周期的基因调控细胞周期的基因调控 细胞周期的中心控制体系细胞周期的中心控制体系周周期期蛋蛋白白家家族族（cyclin)和和依依赖赖于于周周期期蛋蛋白白的的激激酶酶家家族族（cyclin-dependent kinase,CDK)。细胞周期中的检验点（细胞周期中的检验点（Cell cycle checkpoint)G1/S检验点：检验点：靠近靠近G1末期。末期。S期检验点：期检验点：G2/M检验点：检验点：G2末期。末期。Spindle检验点：检验点：在有丝分裂中期在有丝分裂中期末。末。细胞分化与细胞周期的关系细胞分化与细胞周期的关系G0期期（G1期期中中的的一一小小段段）：不再启动不再启动DNA合成。合成。分分化化分分裂裂：在在分分化化诱诱导导信信号号的的（DIS）的的诱诱导导下下，发发生生与与分分化化有有关关的的DNA复复制。制。分分裂裂结结果果：一一个个子子细细胞胞回回到到正正常常的的细细胞胞周周期期中中，另另一一个个子子细细胞胞分分化化为为具具有有特特定定功功能能的的细细胞胞，进进行行与与分分化有关的生理生化反应。化有关的生理生化反应。细细胞胞周周期期中中的的G0期期及及与与细细胞胞分分化化的的关关系系：DC.分分化化细细胞胞；DIS.分分化化诱诱导导信信号号；DG2：分分化化分分裂裂的的G2期期；DM.分分化分裂的分裂期；化分裂的分裂期；DS.分化分裂的分化分裂的S期期 减数分裂减数分裂 无丝分裂无丝分裂 有丝分裂有丝分裂二、细胞分裂二、细胞分裂增殖分裂增殖分裂分化分裂分化分裂根据子细根据子细胞的命运胞的命运植物细胞分裂植物细胞分裂（根据染色体的变化）（根据染色体的变化）1、增增殖殖分分裂裂：产产生生的的两两个个子子细细胞胞的的大大小小、形形态态和和细细胞胞器器的的分分布等都相同。布等都相同。如：顶端分生组织中央细胞的分裂。如：顶端分生组织中央细胞的分裂。木栓形成层和维管形成层母细胞的垂周分裂。木栓形成层和维管形成层母细胞的垂周分裂。增增殖殖分分裂裂（洋洋葱葱根根尖尖分分生生组组织织细细胞胞的的有丝分裂）有丝分裂）2、分分化化分分裂裂：产产生生的的两两个个子子细细胞胞的的命命运运不不同同，它它们们将将发发育育成成完完全全不不同同的的细细胞胞。分分化化分分裂裂是是细细胞胞分分化化的开始。的开始。如如：受受精精卵卵的的第第一一次次分分裂裂，形形成成气气孔孔器器母母细细胞胞的的分裂，形成层细胞的平周分裂等。分裂，形成层细胞的平周分裂等。受受精精卵卵的的第第一一次次分分裂裂，两两个个子子细细胞胞中中的的一一个个发发育育成成胚胚本本体，另一个则将发育成胚柄。体，另一个则将发育成胚柄。形形成成层层纺纺锤锤状状原原始始细细胞胞的的平平周周分分裂裂，其其子子细细胞胞中中的的一一个个将将来来发发育育成成木木质质部部母母细细胞胞或或韧韧皮皮部部母母细细胞胞，另另一一个个则则维维持持形形成成层层纺纺锤锤状状母母细细胞胞的的特特征征。韧韧皮皮部部母母细细胞胞的的进进一一步步分分裂裂仍仍为为分分化化分裂，一个子细胞发育为筛管分子，另一个则发育为伴胞。分裂，一个子细胞发育为筛管分子，另一个则发育为伴胞。形形成成气气孔孔器器母母细细胞胞的的分分裂裂，其其子子细细胞胞中中的的一一个个较较小小的的形形成成保保卫细胞母细胞，另一个则形成普通的表皮细胞。卫细胞母细胞，另一个则形成普通的表皮细胞。形形成成根根毛毛的的第第一一次次细细胞胞分分裂裂，子子细细胞胞中中一一个个小小而而原原生生质质浓浓厚厚的的将将来来发发育育成成根根毛毛母母细细胞胞，另另一个则仍形成表皮细胞一个则仍形成表皮细胞。形形成成腺腺毛毛的的第第一一次次分分裂裂：无无论论是是叶叶表表皮皮腺腺毛毛还还是是根根或或茎茎表表皮皮腺腺毛毛发发生生的的第第一一分分裂裂也也是是典典型型的的分分化化分分裂裂，位位于于上上面面的的小小细细胞胞将将发育为腺体头部细胞，下面的大的细胞将发育为柄。发育为腺体头部细胞，下面的大的细胞将发育为柄。三、细胞生长、分化及分化分裂的特点三、细胞生长、分化及分化分裂的特点细胞生长：细胞生长：单纯细胞体积的增大。单纯细胞体积的增大。细胞分化：细胞分化：由近乎等径的细胞核大、细胞质浓厚的由近乎等径的细胞核大、细胞质浓厚的分生组织细胞发育成具有特定结构和功能的特化细分生组织细胞发育成具有特定结构和功能的特化细胞的过程。胞的过程。1、分裂面的变化：、分裂面的变化：Errera定律定律分化分裂的特点：分化分裂的特点：木栓形成层的平周分裂是沿细胞的长轴分裂木栓形成层的平周分裂是沿细胞的长轴分裂2、分裂方向的变化、分裂方向的变化荠荠菜菜胚胚的的发发育育受受精精卵卵的的第第一一次次分分裂裂，两两个个子子细细胞胞中中的的一一个个发发育育成成胚胚本本体，另一个则将发育成胚柄。体，另一个则将发育成胚柄。3、不等分裂的发生、不等分裂的发生形形成成气气孔孔器器母母细细胞胞的的分分裂裂，其其子子细细胞胞中中的的一一个个较较小小的的形形成成保保卫细胞母细胞，另一个则形成普通的表皮细胞。卫细胞母细胞，另一个则形成普通的表皮细胞。小孢子发生的第一次分裂小孢子发生的第一次分裂4、细胞直径的异化：由近乎等径变成沿一个方向伸、细胞直径的异化：由近乎等径变成沿一个方向伸长的细胞长的细胞5、细胞壁的变化、细胞壁的变化细胞壁成分的变化：细胞壁成分的变化：细胞壁结构的变化：细胞壁结构的变化：A，三种厚角组织初生壁的不均匀加厚，三种厚角组织初生壁的不均匀加厚 B，柿子胚乳均匀加厚的初生壁，柿子胚乳均匀加厚的初生壁 C，狸藻，狸藻 表皮层上腺体的初生壁具内突生长的顶端细胞（传递细胞）表皮层上腺体的初生壁具内突生长的顶端细胞（传递细胞）D，侧，侧壁具筛域的筛胞和侧壁具筛域、端壁具筛板的各种筛管分子壁具筛域的筛胞和侧壁具筛域、端壁具筛板的各种筛管分子（原生质体）（原生质体）（杂色体）（杂色体）（叶绿体）（叶绿体）（白色体）（白色体）（蛋白质体）（蛋白质体）（造粉体）（造粉体）（造油体）（造油体）质体的变化：质体的变化：5、细胞器的变化、细胞器的变化液泡的变化：液泡的变化：临界状态：当一个复杂系统达到混沌状态。临界状态：当一个复杂系统达到混沌状态。四、细胞分化的临界状态四、细胞分化的临界状态丢失一个丢失一个钉子钉子，坏了一只蹄铁；，坏了一只蹄铁；坏了一只蹄铁，折了一匹战马；坏了一只蹄铁，折了一匹战马；折了一匹战马，伤了一位骑士；折了一匹战马，伤了一位骑士；伤了一位骑士，输了一场战斗；伤了一位骑士，输了一场战斗；输了一场战斗，亡了一个输了一场战斗，亡了一个帝国帝国。植物发育中的细胞社会学植物发育中的细胞社会学和基因社会学和基因社会学细细胞胞社社会会学学：细细胞胞的的社社会会行行为为和和社社会会关关系系，研研究究不不同同发发育育时时期期相相同同细细胞胞或或不不同同细细胞胞的的行行为为及及其其相相互互间间的的识识别别、连连接接、通通讯讯以以及及由由此此产产生生的的相相互互作作用用、作作用用方方式式和和作作用用的的本本质质，以以及及对对形形态态建建成成的的影影响响，进进而而研研究究信信号号的的传传递递、接接受受和和转转换换，最最后后如何翻译成专一的表型。如何翻译成专一的表型。一、细胞社会学一、细胞社会学位置效应位置效应细胞的社会地位和社会关系细胞的社会地位和社会关系（1 1）发发育育，植植物物体体内内细细胞胞或或细细胞胞群群的的位位置置决决定定了了此此细胞或细胞群未来分化的主向。细胞或细胞群未来分化的主向。（2 2）成成熟熟的的植植物物体体，植植物物体体中中的的任任何何一一个个细细胞胞都都占占有一特定的位置，具有特定的结构和特定的功能。有一特定的位置，具有特定的结构和特定的功能。（3 3）社会学，具有特定的社会地位和社会关系。）社会学，具有特定的社会地位和社会关系。内涵：内涵：1、在在一一个个发发育育的的系系统统中中，植植物物体体内内的的任任何何一一个个细细胞胞都都占占据据一个特定位置。一个特定位置。2、极性说明并确定位置效应的方向。、极性说明并确定位置效应的方向。3、除除受受精精卵卵外外，植植物物体体中中的的任任何何细细胞胞都都不不是是最最原原始始的的细细胞胞，由由受受精精卵卵到到该该细细胞胞的的形形成成，经经历历了了一一系系列列基基因因群群的的有有序序表表达。达。4、所有细胞生物的细胞分化过程都受位置效应控制。、所有细胞生物的细胞分化过程都受位置效应控制。5、以以适适当当方方式式改改变变外外于于细细胞胞分分化化临临界界期期之之前前的的细细胞胞位位置置，也也就就是是改改变变其其位位置置效效应应，该该细细胞胞的的发发育育式式样样也也就就随随之之发发生生变化。变化。39茎中的位置效应由三个方向的信息组成茎中的位置效应由三个方向的信息组成不同位置茎横切面上的不同位置茎横切面上的IAA浓度浓度1、基因社会学的研究内容、基因社会学的研究内容 一一个个特特定定的的细细胞胞分分化化过过程程的的启启动动，即即特特定定基基因因群群编编码码的的程序的启动。程序的启动。这个程序由哪些基因编码而成这个程序由哪些基因编码而成？这此基因怎样编制成程序这此基因怎样编制成程序？这个程序怎么样开启、怎么进行和怎么终结这个程序怎么样开启、怎么进行和怎么终结？这一程序和其他程序怎么连接、转换等这一程序和其他程序怎么连接、转换等？二、基因社会学二、基因社会学2、细胞分化过程的阶段性和有限可逆性、细胞分化过程的阶段性和有限可逆性细细胞胞分分化化过过程程中中可可分分为为不不同同的的阶阶段段，这这些些阶阶段段陂陂此此相相继继、有序通过。有序通过。细细胞胞分分化化过过程程中中有有一一个个阶阶段段是是临临界界期期，分分化化达达到到这这个个阶阶段前是可逆的，即可脱分化。段前是可逆的，即可脱分化。脱分化是分化的逆过程。脱分化是分化的逆过程。分分化化到到一一定定阶阶段段，但但还还没没有有通通过过分分化化临临界界期期的的细细胞胞在在一一定条件下还可以发生转分化。定条件下还可以发生转分化。细胞的编程死亡是细胞分化的最后阶段。细胞的编程死亡是细胞分化的最后阶段。构树去木质部构树去木质部1 1年后形成的树干状结构年后形成的树干状结构构树去木质部后构树去木质部后1 1年后形成的树干状结构年后形成的树干状结构花烛叶片离体快速繁殖花烛叶片离体快速繁殖大蒜根尖培养及植株再生大蒜根尖培养及植株再生