种子的形成和发育

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,#,第二章 种子的形成和发育,第一节 种子形成、发育的一般过程,第二节,种子发育过程中的异常现象,第三节 种子发育过程中的变化,第四节 种子的成熟,一、受精作用,1,被子植物的受精过程,1.1,授粉,开花、花药破裂、传粉到柱头上。,1.2,萌发,外壁破裂，内壁随花粉管伸长。,1.3,延伸,营养核在花粉管伸长过程中消失，两精核进入珠孔。,1.4,双受精,精核卵细胞 合子,精核,2,极核 原始胚乳细胞,第一节 种子形成、发育的一般过程,2,受精方式,珠孔受精 合点受精 中部受精,第一节 种子形成、发育的一般过程,3,远缘或自交不亲和,第一节 种子形成、发育的一般过程,4,裸子植物的受精过程,4.1,授粉,幼嫩的苞鳞与珠鳞略微张开（胚珠裸露），花粉粒借风力飘落在珠孔溢出的传粉滴上，随液体直接进入珠孔。,4.2,伸长,花粉粒长出花粉管，到达珠心附近。,4.3,休眠,花粉管停止伸长，此时（第一年春末）大孢子尚未形成雌配子。,4.4,受精,第二年夏初颈卵器发育完全。,精子（消失）,精子,+,卵细胞,合子,胚（,2n,）新孢子体,胚乳（,n,）雌配子体,种皮（,2n,）老孢子体,裸种子,二、种子的发育,1,胚的发育与结构,合子,原胚期,幼胚期, ,胚成熟期,(,短暂休眠,),（合子横裂）,（球形） （心形）（鱼雷形）,1.1,双子叶植物胚的发育与结构,整个过程包括：,原胚期：合子期，合子伸长期，单细胞期,合子,2,细胞胚,基细胞,顶细胞,球形胚期,胚柄,胚胎,胚柄,鱼雷胚期,心形胚期,下胚轴,根原基,茎原基,子叶,第一节 种子形成、发育的一般过程,双子叶植物胚的发育：,合子经过一段时间休眠后进行分裂,合子横裂,顶细胞,纵裂,2,次：四细胞，,横裂,2,次：八细胞。,上层,4,细胞,胚芽、子叶,下层,4,细胞,胚轴,基细胞,横裂数次,胚柄,顶端横裂,1,次中部纵裂,2,次,八细胞,上层,4,细胞,胚根,下层,4,细胞,根冠,末端（泡状）,吸器,第一节 种子形成、发育的一般过程,胚的形成和发育,1.2,单子叶植物胚的发育与结构,第一节 种子形成、发育的一般过程,第一节 种子形成、发育的一般过程,第一节 种子形成、发育的一般过程,梨形期,第一节 种子形成、发育的一般过程,球形期, U,形期,原胚形,优,原胚期,休眠解除,基细胞,各向分裂 侧面（腹面）,合子,纵、横裂,球形胚 梨形胚,斜向横裂,1,次,顶细胞,形成一凹沟,顶端区 盾片的上部、胚芽鞘的一部分,器官形成区 胚芽鞘的另一部分、胚芽、胚轴、,胚根、胚根鞘、外子叶（退化）,胚柄区 胚柄、盾片（内子叶）的下部,第一节 种子形成、发育的一般过程,大头棒形,球形,U,形,原胚,双子叶植物,原胚期,球形胚期,心形胚期,鱼雷形胚期,(Y,形,),单子叶植物,原胚期,球形胚期,梨形胚期,(,大头棒,),U,形胚期,胚乳是被子植物种子中贮藏营养物质的组织。双受精时，极核受精形成三倍体的,初生胚乳核,。初生胚乳核通常不经过休眠，就开始发育而形成胚乳。所以，胚乳比胚的发育时间早，这有利于给胚的发育提供营养。,2,胚乳的发育,第一节 种子形成、发育的一般过程,2.1,游离核型胚乳,受精极核先进行核分裂产生多个,游离核,，再逐渐形成细胞壁产生胚乳细胞。（单子叶植物和双子叶离瓣花植物中普遍，水稻，玉米，棉花，油菜，苹果等）被子植物最普遍的方式。,第一节 种子形成、发育的一般过程,合胞期：,三倍体初生胚乳连续分裂，但细胞质不分裂，不形成细胞壁，众多细胞核游离于细胞质中，这个细胞又叫,合胞体。,细胞化期：,游离的细胞核由外向内地逐渐产生细胞壁，形成胚乳细胞。,第一节 种子形成、发育的一般过程,分化期,：,胚乳细胞充满整个胚囊，细胞分裂停止，开始贮藏淀粉和蛋白质，胚乳外层细胞转化为,糊粉层细胞,。,成熟期,：随着籽粒充实度提高，胚乳细胞及其细胞器开始程序性地死亡，成为,“,营养库,”,。,第一节 种子形成、发育的一般过程,受精极核进行核分裂后，即形成 细胞壁产生胚乳细胞。合瓣花类植物多是这类胚乳（如蕃茄、烟草）。,2.2,细胞型胚乳,第一节 种子形成、发育的一般过程,2.3,沼生目型胚乳发育,初生胚乳核的首次分裂伴随细胞质的分裂，将胚囊腔分隔为二，形成一大、一小两个细胞，大细胞位于珠孔端，小细胞位于合点端。前者可进行多次的游离核分裂，最后形成细 胞。后者极少分裂或 不分裂，呈合胞体状 态。主要存在于单子 叶植物沼生目，如泽 泻、慈姑等。,4,外胚乳,部分珠心组织发形成的类胚乳贮藏组织外胚乳是非受精的产物（二倍体）。可见于有胚乳种子（胡椒、姜）、无胚乳种子（如石竹、苋）中。,3,无胚乳种子,胚乳发育过程中，胚乳养料为胚发育时吸收用尽，而养料贮存在,子叶,中。如大多数双子叶植物。,第一节 种子形成、发育的一般过程,胚,植物胚和胚乳的发育,一、无融合生殖,单,倍,体,单倍体配子生殖,胚囊中的卵细胞不经过受精直接发育成一个单倍体的胚,.(,小麦,.,烟草,),单倍体无配子生殖,胚囊中的反足细胞或助细胞直接发育成单倍体的胚,.(,水稻,.,烟草,.,辣椒,),二,倍,体,二倍体孢子生殖,胚囊母细胞未经减数分裂产生的胚囊,其中卵细胞末经受精发育成胚,.(,蒲公英,),二倍体无孢子生殖,由胚囊以外的珠心（柑橘）或珠被（韭菜）组织中的细胞发育形成的胚，又叫,不定胚,第二节 种子发育过程中的异常现象,二、多胚现象,通常一个受精卵,(,合子,),只能发育成一个胚，但在一些种子中可出现,2,个或,2,个以上的胚,.,产生多胚现象有下列几种情况,:,1,合子分裂,产生多胚；,(2n),2,非配子融合,：助细胞、反足细胞受精后产生的胚；,(2n),3,非配子无融合：,助细胞、反足细胞不受精产生的胚；,(n),4,非,孢子无融合生殖：,由珠心（柑橘）或珠被（韭菜）组织细胞发育而来的珠心胚、珠被胚,-,不定胚,。,(2n),第二节 种子发育过程中的异常现象,三、假多胚现象,假多胚是指几个额外胚从同一珠心中的不同胚囊所产生，或通过二个或二个以上含有单独胚囊的珠心互相融合所产生。,1,胚囊裂生；,2,同一珠心内的,胚囊融合；,3,含有单独胚囊的,珠心融合。,第二节 种子发育过程中的异常现象,四、无胚现象,种子外形似乎正常但内部无胚的现象。,无胚现象分布也很广，但以伞形科植物为多，如胡,萝卜、芹菜等，个别情况下无胚率可达,50,。,无胚种子无种用价值，应避免产生。,卵未受精（不孕）,无胚种子 胚早期夭折,产生原因 生理不协调、维管束不协调,昆虫危害,五、种子败育,胚珠能顺利通过受精，但却不能形,成具发芽能力的正常种子的现象。,发育早期败育 不孕粒,瘦秕粒,发育中后期败育,异常粒,第二节 种子发育过程中的异常现象,发育中生理上不协调，多发生在不亲,和的杂交中,发育中结构性不协调，胚根与胚芽的,维管束不畅通,受病虫危害，又有直接（吃掉胚或,寄生其中）和间接（毒素毒害）,营养缺乏，多发生在营养弱势部位,恶劣环境，如冷冻、高温、农药毒害,种子败育,的原因,第二节 种子发育过程中的异常现象,无融合生殖,多胚现象,假多胚现象,不孕不育,单倍体配子生殖,非配子融合,胚囊融合,未融合,单倍体非配子生殖,胚夭折,二倍体孢子生殖,合子分裂,胚囊裂生,生理不协调,二倍体非孢子生殖,(,不定胚,),珠心融合,结构不协调,种子发育过程中的异常现象,第三节 种子发育过程中的变化,从种子形成到发育成熟是胚珠细胞不断分裂、分化及营养物质逐渐积累、转化的过程，明显的变化有三个方面，即外形及物理性、物质的输入与转化、发芽力，三方面互为依存，协调发展，种子方能正常发育。,一、外形及物理性变化,1,形体：,小,细胞增多，扩大,大,含水量降低,稍小,（早期） （乳熟期） （完熟期）,先长 宽、厚,2,颜色：,白（淡绿） 绿 有色,3,鲜重：,低,营养物积累,高,含水量降低,低,4,干重：,低 高,5,密度：,一般：低 高,油质种：低 高 低,6,硬度和透明度：,低 高,7,热容量与导热性：,高 低 水分降低,二、生理生化变化,即物质的转化与积累，是种子充分发育的物质基础。,植株中可溶性物质,输入种子,种子可溶物质,合成转化,不溶性物质,糖类,蛋白质,脂类,种子在生长发育过程中生理生化变化主要以 合成作用为主。,淀粉粒 脂肪体 蛋白质体,果种皮 胚乳外层 胚乳内层,可溶性糖、非蛋白态,N,含量降低,淀粉的支,/,直升高,随种子成熟 脂肪酸价降低、碘价升高,贮藏蛋白（蛋白体）愈多,充分成熟的种子，产量高、品质好。,种子中营养物质积累的规律,三、发芽力的变化,种子发芽力一般以发芽势和发芽率表示,。,随种子发育逐渐提高，完熟期达最高（一般,无休眠种子表现此种趋势）,随成熟而升高，但到成熟后期又下降，,即低 较高 较低（有休眠种子）,生长发育阶段不具发芽力，收获贮藏一定时间后,才产生发芽力，如银杏（待发育分化种子）,种子发育过程中发芽力变化的三种情况,第四节 种子的成熟,一、 成熟的概念和指标,形态成熟,种子的形状、大小已固,定,（收获指标）,不变，,呈现出品种的固有色,生理成熟,种胚具有了发芽能力,（种用价值指标）,种子成熟,含水量降低到一定程度，果种皮、内含物变硬,的指标,呈现所具形状，相应大小，固有色泽,种胚具有了萌发能力,真正成熟的,种子应包括,掌握好种子的成熟指标和形态特征，适期收获，可提高种子产量、品质。有些种子如稻、豆类、十字花科种子，尤其麦类种子，易落粒、易穗发芽,应适时抢收；另有些种子，如玉米，常因苞叶成熟籽粒成熟不一致导致早收减产。玉米在乳线消失、黑色层出现时收获，较苞叶白收获增,10-15%,。,第四节 种子的成熟,二、环境条件对种子发育、成熟的影响,种子发育、成熟过程中环境条件的差异，对种子成熟期、产量、品质均有影响。环境因素主要有光强、温度、湿度和土壤营养。,天气晴朗，光合强度大,一般 温度适当高，昼夜温差大 有利于种子产量,空气湿度较低（但不能干旱） 提高和正常早熟,N,、,P,、,K,肥合理搭配施用,外界条件对种子成分及成熟过程的影响,1,光照,光照强度影响种子内有机物的积累、蛋白质含量和含油率。,2,温度,温度高，呼吸消耗大，温度低，不利于物质运输与转化。温度适宜利于物质的积累，促进成熟。,温度还影响种子的化学成分：,适当的低温有利于油脂的积累；昼夜温差大有利于不饱和脂肪酸的形成。,不同地区大豆的品质,不同地区品种,Pr,质量分数,/%,油脂质量分数,/%,北方春大豆,39.9 20.8,黄淮海流域夏大豆,41.7 18.0,长江流域春夏,42.5 16.7,秋大豆,北方油料种子油脂品质较南方好,3,空气相对湿度,高，延迟种子成熟；低，加速成熟；大气干旱，阻碍物质运输，合成,E,活性降低，水解,E,活性增高，干物质积累减少。,4,土壤含水量,“,风旱不实现象,”,：干燥与热风使种子灌浆不足；,风旱不实的种子中蛋白质的相对含量较高。,可溶性糖来不及转化为淀粉，与糊精胶结在一起，形成玻璃状籽粒，而蛋白质的积累受阻较小。,北方小麦种子蛋白质含量较南方高（面筋多，韧性强，口感好）。,5,矿质元素,N,肥提高蛋白质含量，,N,过多，脂肪含量下降。,P,、,K,肥增加淀粉含量。,三、未熟种子的利用,充分成熟的种子具有高活力，但许多,情况下,难获得充分成熟的种子。,未熟种子利用的现实意义,组织培养,育种加代,抢种换茬,商品种子，既要发芽达标又要减少产量损失,未熟种子利用的适期,加代繁殖，只要保证出苗，可多提前一些,抢季换茬，以保证后茬作物达到收获目的,禾本科作物种子乳熟末期已基本可用,耐贮性差，应妥善保存且不,可时间过久,活力低， 应有较好的播种条件,未熟种子利用中应注意的问题,