生殖主题知识讲座

,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,生殖主题知识讲座,生殖主题知识讲座,第1页,教学重点,花芽分化、性别表示分子机理、受精生理生化机制，花器官发育,“,ABC”,模型,；自交不亲和性分子机制。,生殖主题知识讲座,第2页,一花发育遗传控制,花性别,第一节花发育生理,生殖主题知识讲座,第3页,有性生殖包含：,成花诱导，花芽分化，花器官分化发育，雌雄配子体发生与发育、授粉受精作用、胚胎发生和果实发育与成熟,生殖主题知识讲座,第4页,花形态建成遗传控制,“,ABC,模型,”,假说,花器官发育基因调控,生殖主题知识讲座,第5页,花某一主要器官位置发生了另一类器官替换突变，如花瓣部位被雄蕊替换等，这种遗传变异现象称花发育,同源异型突变,（,homeotic mutation,）,生殖主题知识讲座,第6页,ABC,模型,经典花器官含有四轮基础结构，从外到内依次为,萼片、花瓣、雄蕊和心皮分别由,A,、,AB,、,BC,和,C,组基因决定。控制花结构这些基因按功效可分为三大类：,心皮,生殖主题知识讲座,第7页,A,组基因控制第,1,、,2,轮花器官发育，其功效丧失会使第,1,轮花萼变成心皮，第,2,轮花瓣变成雄蕊；,B,组基因控制第,2,、,3,轮花器官发育，其功效丧失会使第,2,轮花瓣变成萼片，第,3,轮雄蕊变成心皮；,ABC,模型,心皮,心皮 雄蕊 雄蕊 心皮,萼片 萼片 心皮 心皮,生殖主题知识讲座,第8页,ABC,模型,C,组基因控制第,3,、,4,轮花器官发育，其功效丧失会使第,3,轮雄蕊变成,花瓣,，第,4,轮心皮变成,萼片,。,萼片 花瓣 雄蕊 雌蕊,萼片 花瓣 花瓣 萼片,生殖主题知识讲座,第9页,（,A,）野生型；,（,B,）缺乏了萼片与花瓣,apetala22,突变体；,（,C,）缺乏花萼与雄蕊,pistillata2,突变体；,（,D,）缺乏雄蕊与心皮突变体。,生殖主题知识讲座,第10页,生殖主题知识讲座,第11页,（一）植物性别表现类型,高等植物性别表现主要类型,性别表现类型,同一植株上可能形成花型,代表植物举例,雌雄同株同花型,两性花,小麦，番茄，拟南芥,雌雄同株异花型,雄花,和,雌花,玉米，黄瓜，白麦瓶草,雌雄异株型,雄花,或,雌花,菠菜，大麻，杨，柳,雌花两性花同株型,雌花,和两性花,金盏菊，灰绿藜,雌花两性花异株型,雌花,或两性花,小蓟,雄花两性花同株型,雄花,和两性花,硬毛茄，槭树，元宝枫,雄花两性花异株型,雄花,或两性花,柿树,三性花同株型,雌花,和,雄花,和两性花,番木瓜,三性花异株型,雌花,或,雄花,或两性花,番木瓜,二、花性别,生殖主题知识讲座,第12页,（二）性别分化调控,性别决定遗传控制,存在两类性别基因,:,一类是在,X,或,Y,染色体上性别决定基因。,一类为与性别决定基因相互作用，以确保对应性器官正常发育，而使相正确异性器官败育基础性基因。,在雌雄同株异花植物中，在同一植株上产生不一样性别花，是由相关性基因控制在何时何处产生雄花或雌花。,生殖主题知识讲座,第13页,年纪,雌雄同株异花植物，雄花往往出现在发育早期，然后才出现雌花。,如，黄瓜。,生殖主题知识讲座,第14页,环境条件,光周期，调整开花，而且能控制性别表示和育性。植物继续处于诱导适宜光周期下，促进多开雌花,;,光敏核不育，,1973,年湖北石明松在晚粳品种农垦,58,群体中发觉光敏感核不育株后，开始了两系法杂交稻研究,。,温周期，较低夜温与昼夜温差大时对许多植物雌花发育有利。,营养条件，水分充分、氮肥较多促进雌花分化,生殖主题知识讲座,第15页,性别表示激素调控,植物激素,植物种类,器 官,相对含量比较,IAA,黄瓜,(,Cucumis sativus,),芦笋,(,Asparagus officinalis,),茎尖,幼花,雌株,雌雄同株,雄株,雌株,CTK,芦笋,(,Asparagus officinalis,),山靛,(Mercyrialis annua),雄株,雌株,雌株,雄株,GA,玉米,(,Zea mays,),黄瓜,(,Cucumis sativus,),花序,幼雄芽,雌花序,雄花序,雌雄同株,雄株,ABA,大麻,(,Cannabis sativus,),黄瓜,(,Cucumis sativus,),叶片、花序,叶片、茎端,雌株,雄株,雌株,雌雄同株,ETH,黄瓜,(,Cucumis sativus,),花芽,雌花芽,雄花芽,IAA,ETH,，,CTK,雌花；,GA,雄花,生殖主题知识讲座,第16页,一 花粉,Pollen,小孢子发育示意图,生殖主题知识讲座,第17页,不一样植物花粉,生殖主题知识讲座,第18页,不一样植物花粉,生殖主题知识讲座,第19页,（一）花粉粒结构,外壁,纤维素，角质，孢粉素，蛋白质（糖蛋白、酶、凝集素）,内壁,果胶质，胼胝质，蛋白质（水解酶）,生殖主题知识讲座,第20页,（二）化学组成,色素,类胡萝卜素、类黄酮等,碳水化合物,花粉发育程度相关,脂类,氨基酸和酰胺，脯氨酸,矿质元素,维生素,酶（水解酶、转化酶,）,内源激素,生殖主题知识讲座,第21页,（三）花粉生活力,水稻,10,15,分钟；,小麦 几小时内活力开始下降；,玉米 约,1,2,天；,一些果树 几周到几个月；,向日葵 可达,1,年；,蔷薇科一些果树 几年中保持活力。,采取超低温、真空和冷冻干燥技术贮藏花粉,生殖主题知识讲座,第22页,（三）雌蕊,Pistil,由一个或多个包着胚珠心皮连合成为雌性生殖器官。由柱头、花柱和子房组成。,水稻 约,6,7,天；,小麦 麦穗完全抽出后第,3,天,玉米 花丝抽齐后,1,5,天,柱头生活力,生殖主题知识讲座,第23页,授粉受精过程,花粉和柱头细胞识别,花粉萌发与花粉管生长,雌雄配子识别生理,受精过程中雌蕊生理生化改变,第四节,授粉与受精,Pollination and fertilization,生殖主题知识讲座,第24页,授粉与受精,Pollination and fertilization,（一）授粉,发育成熟花粉落在雌蕊柱头上过程。,自花授粉,异花授粉,生殖主题知识讲座,第25页,花粉与柱头识别作用,识别,（,recognition,）,是一类细胞与另一类细胞在结合过程中经过物理、化学信息交流，发生特殊反应。,花粉外壁蛋白,柱头乳突细胞表面 蛋白质表膜,生殖主题知识讲座,第26页,生殖主题知识讲座,第27页,2.,花粉萌发,花粉萌发：花粉粒在柱头上经过识别，从柱头分泌物中吸收水分而水合，其内部压力增大，花粉粒内壁从外壁上萌发孔向外突出形成花粉管。,雌蕊结构模式,及花粉萌发过程,1.,花粉落在柱头上；,2.,吸水；,3.,萌发；,4.,侵入花柱细胞；,5.,花粉管伸长至胚囊,生殖主题知识讲座,第28页,3.,花粉管生长,花粉管生长局限于顶端区域,花粉管生长趋化性,花粉管顶端区结构示意图,生殖主题知识讲座,第29页,（二）受精,双受精,受精作用（,fertilization,）,卵细胞与精子相互融合过程,高等植物双受精,精子,+,卵细胞 合子 胚,精子,+,两个极核 胚乳,玉米双受精,生殖主题知识讲座,第30页,2,受精后生理生化改变,呼吸强度显著提升,生长素含量增加,大量物质运输,生长素含量（弯曲度,花柱）,受粉后时间（小时）,0 20 40 60 80 100,花柱顶部,花柱基部,子房,生殖主题知识讲座,第31页,3.,自交不亲和性分子基础,自交不亲和性,(self incompatibility),许多植物花粉落在同花雌蕊柱头上不能成功受精现象。,遗传学上自交不亲和性是受一系列复等位,S,基因所控制。,自交不亲和分为配子体型,(GSI)和孢子体型(SSI)两类。,生殖主题知识讲座,第32页,S,位点（,sterility-locus,）,S,复等位基因（,S-multiple alleles,）,S,位点包含决定育性基因，有,200,个以上,S,基因编码糖蛋白是植物花粉,-,柱头识别分子基础,当花粉和雌蕊中表示,S,等位基因相同时就发生不亲和反应，反之则发生亲和反应,生殖主题知识讲座,第33页,孢子体型自交不亲和,Sporophytic SI,SSI,由花粉亲本,S,等位基因控制，在柱头乳突细胞中表示糖蛋白。,识别在柱头上进行，即花粉外壁蛋白与柱头表膜蛋白识别，花粉不萌发。,SSI,植物，如十字花科芸苔属植物、菊科和干型柱头植物。,生殖主题知识讲座,第34页,配子体型自交不亲和,Gametophytic SI,GSI,由花粉本身,S,基因产物控制，,S,基因在花柱中表示。,花粉可在柱头上萌发，但花粉管在花柱中破裂或生长停顿。,GSI,植物，如茄科、百合科、禾本科等，是主要,GSI,类型,生殖主题知识讲座,第35页,染色体倍性,蕾期授粉或延期授粉,高温、射线处理以及生长物质处理,离体培养、细胞杂交或原生质体融合等技术得到种间或属间杂交种,克服植物不亲和性,生殖主题知识讲座,第36页,