第五章 第二节 种子植物的有性生殖与发育（课件）-《生物基础》（高教版）同步精品课堂

第五章 生物的生殖与发育 第二节 种子植物的有性生殖与发育（2课时） 高等教育出版社第1版 《生物基础》 教学目标 一 阐明花药与花粉粒的发育过程，区分二核花粉粒与三核花粉粒； 描述胚囊的发育过程，知道成熟胚囊的结构； 说明开花、传粉的概念及方式（自花与异花），理解异花传粉的优越性。 概述种子植物的生活史，理解孢子体、配子体世代交替的概念 4 教学重难点 二 花粉母细胞、胚囊母细胞减数分裂的时期与产物的理解；双受精过程的动态理解与空间想象；孢子体（2n）与配子体（n）世代交替的概念建立。 花粉粒和胚囊的发育过程;双受精过程及其生物学意义;被子植物的世代交替（生活史）。 重点 难点 导入新课 三 “一粒小小的种子如何能长成参天大树，并再次开花结果？这背后隐藏着怎样精密的有性生殖过程？ 今天我们将深入探索种子植物有性生殖的“核心机密” 新知讲授 四 一、种子的有性生殖与发育 （一）花药与花药粉的发育 花的生殖功能定位 雄蕊体系 花药：生产雄配子（精子） 花丝：支撑和运输通道 雌蕊体系 柱头：接受花粉的平台 花柱：引导花粉管的通道 子房：胚珠发育的场所 胚珠：雌配子发育的基础 新知讲授 四 一、种子的有性生殖与发育 （一）花药与花药粉的发育 花药发育初期为薄壁细胞组成的四棱形结构。表皮下的孢原细胞分化为壁细胞和造孢细胞。壁细胞形成纤维层、中层和绒毡层，构成花粉囊壁；后两层在花粉发育中解体。造孢细胞形成花粉母细胞，经减数分裂产生四个单倍体小孢子（四分体），最终分离为独立单核花粉粒。 新知讲授 四 一、种子的有性生殖与发育 （一）花药与花药粉的发育 花粉粒的发育主要经历三个阶段： 单核期：核位于细胞中央，随后形成大液泡使核移至边缘（单核靠边期）。 二核期：进行一次有丝分裂，形成营养细胞（大）和生殖细胞（小，纺锤形，游离在营养细胞质中）。约70%的被子植物成熟花粉为此阶段。 三核期：部分植物（如禾谷类）的生殖细胞再分裂一次，形成两个精细胞（雄配子），成为三核花粉粒。 新知讲授 四 一、种子的有性生殖与发育 （一）花药与花药粉的发育 花粉生活力测定 科学研究方法 直接测定法：授粉到同种柱头→套袋隔离→检查萌发或结实→染色观察花粉管 间接测定法 培养基培养：观察萌发率 成分：琼脂、糖类、硼酸 标准：萌发率>40%为可用 染色法：检测过氧化物酶活性 原理：有活力花粉能染色 应用：快速筛选 新知讲授 四 一、种子的有性生殖与发育 （二）胚囊的发育 胚珠结构 珠心：核心组织 珠被：保护层 珠孔：精子进入通道 合点：维管束进入点 发育起点 位置：珠孔端珠心表皮下 细胞：孢原细胞 特征：迅速增大，分化潜能 新知讲授 四 一、种子的有性生殖与发育 （二）胚囊的发育 成熟胚囊的结构 八核七细胞雌配子体 三次有丝分裂： 单核胚囊（n） ↓（第一次有丝分裂） 二核胚囊 ↓（第二次有丝分裂） 四核胚囊 ↓（第三次有丝分裂） 八核胚囊 ↓（细胞分化） 七细胞结构 新知讲授 四 成熟胚囊细胞组成：七个细胞的功能定位 卵细胞（1个）：雌配子，与精子结合 助细胞（2个）：引导花粉管进入 中央细胞（1个，含2极核）：与精子结合形成胚乳 反足细胞（3个）：营养转运功能 空间分布 卵器和中央细胞：珠孔端 反足细胞：合点端 整体：高度有序的显微结构 一、种子的有性生殖与发育 （二）胚囊的发育 新知讲授 四 一、种子的有性生殖与发育 （三）开花、传粉和受精 开花现象：生殖启动的信号 开花定义：当花的各部分发育成熟时，花萼和花冠由彼此包被的状态变成开展状态，雄雌蕊暴露出 来，称为开花。 开花期概念 个体：第一朵到最后一朵花的时间跨度 物种：特定的季节性模式 影响：气候、光照、温度等因素 实践意义：栽培管理：适时措施；杂交育种：时间把握；产量提升：科学调控 新知讲授 四 一、种子的有性生殖与发育 （三）开花、传粉和受精 传粉方式对比 自花传粉 vs 异花传粉 自花传粉 定义：同花内或同株间传粉 优点：保持品种特性，不依赖媒介 缺点：长期导致退化，适应性下降 应用：需要定期复壮 异花传粉 定义：不同花或不同株间传粉 优点：基因重组，适应性强 缺点：依赖传粉媒介 进化：更高级的生殖策略 新知讲授 四 一、种子的有性生殖与发育 （三）开花、传粉和受精 传粉媒介适应 风媒花特征 花粉：轻、小、干燥、数量多 花部：小、色淡、无香味 柱头：大、分叉、有黏液 实例：杨、柳、小麦、玉米 虫媒花特征 花粉：重、大、有粘性、有纹饰 花部：大、鲜艳、有香味和蜜腺 结构：适应特定昆虫访问 实例：桃、梨、苹果、多数花卉 新知讲授 四 一、种子的有性生殖与发育 （三）开花、传粉和受精 受精作用 第一阶段：花粉萌发与花粉管生长 1.识别与萌发：亲和花粉粒在柱头上识别 → 吸收水分和营养 → 花粉管从萌发孔伸出。 2.生长导向：花粉管穿过柱头、花柱，定向生长至子房胚珠的珠孔。 第二阶段：双受精过程 3. 释放精细胞：花粉管顶端破裂，释放两个精子和细胞质（营养核随后解体）。 4. 精卵结合：一个精子与卵细胞结合 → 形成二倍体合子（受精卵） → 发育为胚。 5. 精极结合：另一个精子与两个极核结合 → 形成三倍体初生胚乳核 → 发育为胚乳。 新知讲授 四 一、种子的有性生殖与发育 （三）开花、传粉和受精 双受精的生物学意义 遗传学意义 恢复染色体倍数：n + n → 2n 保持物种稳定性：遗传连续性 整合双亲遗传：基因重组创新 发育学意义 胚乳营养供给：即时启动胚胎发育 三倍体胚乳优势：生理活性更强 发育保障：为种子萌发储备充足 进化意义 生殖效率提升：一次传粉双重任务 适应优势：增强后代生活力 被子植物成功的关键创新 新知讲授 四 一、种子的有性生殖与发育 （三）开花、传粉和受精 科学的应用：人工杂交育种 杂交类型 1.种内杂交：品种间改良 2.远缘杂交：种间或属间创新 育种目标 1.综合优良性状 2.产生超亲特性 3.提高抗逆性 4.改善品质产量 成功条件 1.亲本可交配性 2.正常受精过程 3.杂种正常发育 4.遗传稳定性 师生互动 五 业 1.花粉母细胞经减数分裂直接产生： A. 精细胞 B. 成熟花粉粒 C. 四分体 D. 营养细胞 答案：C 解析：花粉母细胞减数分裂后形成四个连在一起的细胞，称为四分体。 师生互动 五 业 2.下列关于双受精的叙述，错误的是： A. 是被子植物特有的现象 B. 一个精子与卵细胞结合形成胚 C. 另一个精子与助细胞结合形成胚乳 D. 胚乳细胞是三倍体 答案：C 解析：第二个精子是与极核结合形成胚乳，不是与助细胞结合。 师生互动 五 业 3.风媒花不具有的特征是： A. 花粉粒轻而多 B. 花大而鲜艳 C. 柱头大而有黏液 D. 无香味 答案：B 解析：花大而鲜艳是虫媒花的特征。 新知讲授 四 二、种子植物的生活史 种子植物包括裸子植物和被子植物。在植物进化过程中，被子植物是植物界最高级最发达 的类群，与人类关系密切，是人类衣、食、住、行不可缺少的基本植物资源。我们所吃的粮食、水 果、蔬菜等，主要是被子植物。 新知讲授 四 完整的生命周期 概念定义 生活史：从个体发生到自然死亡的全过程 世代交替：无性世代与有性世代规律性交替 两个世代 孢子体世代（无性世代） 染色体：2n 时期：受精卵到孢子母细胞 特点：发达、独立、占优势 配子体世代（有性世代） 染色体：n 时期：孢子到配子形成 特点：简化、寄生、短暂 二、种子植物的生活史 种子植物的生活周期 师生互动 五 业 1.下列关于被子植物生活史的叙述，正确的是： A. 孢子体世代从孢子萌发开始 B. 配子体世代从受精作用开始 C. 孢子体世代染色体为2n，配子体世代染色体为n D. 孢子体寄生在配子体上生活 答案：C 解析：A错误，孢子体世代从受精卵（合子）开始；B错误，配子体世代从孢子开始；C正确，这是世代交替的基本特征；D错误，配子体寄生在孢子体上。 师生互动 五 业 2.被子植物配子体世代的特点是： A. 持续时间长，结构复杂 B. 能独立进行光合作用 C. 仅由少数细胞组成，寄生生活 D. 染色体数目为2n 答案：C 解析：配子体世代染色体为n，结构简单，仅由几个细胞组成（如花粉粒、胚囊），寄生在孢子体上，不能独立生活。 师生互动 五 业 3.在被子植物生活史中，减数分裂发生的时期是： A. 受精卵发育过程中 B. 孢子体形成配子时 C. 孢子母细胞形成孢子时 D. 配子结合形成合子时 答案：C 解析：减数分裂发生在孢子母细胞（胚囊母细胞和花粉母细胞）形成孢子的过程中，使染色体数目从2n减半为n。 巩固练习 八 作业 1.花粉粒萌发形成______，穿过花柱进入胚囊。双受精后，受精卵发育成______，受精极核发育成______。 2.种子植物的生活史包括______世代（染色体为__）和______世代（染色体为__），这种现象称为______。 答案：花粉管；胚；胚乳 答案：孢子体；2n；配子体；n；世代交替 巩固练习 八 作业 3.所有被子植物的花粉粒成熟时都是三核的。（ ） 4.自花传粉植物不需要进行品种复壮。（ ） 答案：× 解析：约70%被子植物的花粉粒成熟时为二核。 答案：× 解析：长期自花传粉会导致品种退化，需要定期复壮。 巩固练习 八 作业 5.被子植物的生活史中，孢子体世代和配子体世代交替出现，但孢子体世代占绝对优势。（ ） 6.在被子植物生活周期中，受精作用是孢子体世代开始的标志。（ ） 答案：√ 解析：这正是被子植物生活史的核心特征。 答案：× 解析：受精作用是配子体世代结束、孢子体世代开始的标志。 师生互动 五 业 7.在种子植物生活史中，孢子体世代的特点是： A. 染色体为n B. 结构简单，不能独立生活 C. 从孢子发育开始 D. 占生活史的绝大部分时间 答案：D 解析：孢子体世代染色体为2n，结构复杂且独立生活，从合子发育开始，占绝对优势。 师生互动 五 业 8.详细描述被子植物双受精的过程，并分析其生物学意义。 参考答案： 过程：花粉管进入胚囊，顶端破裂释放两个精子；一个精子与卵细胞结合，形成受精卵（合子，2n），将来发育为胚；另一个精子与两个极核结合，形成初生胚乳核（3n），将来发育为胚乳。 生物学意义： 遗传学意义：精卵结合恢复二倍体（2n），保持物种染色体稳定性；整合双亲遗传物质，产生遗传变异 发育学意义：胚乳为胚胎发育提供即时营养；三倍体胚乳生理活性更强。 进化意义：提高生殖效率（一次传粉完成双重任务）；增强后代生活力和适应性；是被子植物进化成功的关键创新之一。 生态意义：提高种子萌发和幼苗建立的成活率。 师生互动 五 业 简答题： 某农业研究所培育出一种优质水稻品种，具有高产、抗病、米质优良等特点。农民希望大规模种植并保持这些优良性状。 问题： 1.如果用种子繁殖（有性生殖），为什么不能稳定保持所有优良性状？（3分） 2.研究所可以采用哪些方法大量繁殖这种水稻并保持性状稳定？（列举两种，并说明原理）（6分） 3.尽管有性生殖不利于保持特定品种性状，但为什么在育种过程中仍然需要利用有性生殖？（6分） 师生互动 五 业 参考答案： 1.种子繁殖不能稳定保持性状的原因： 种子繁殖属于有性生殖 涉及减数分裂和随机受精，基因发生分离和重组 后代会发生性状分离，不能稳定遗传亲本的杂合基因型 特别是如果优良性状由多个基因控制或为杂合状态时 2.保持性状的繁殖方法： 方法一：组织培养 原理：利用植物细胞全能性，通过无性繁殖（营养繁殖）产生完整植株 优点：快速大量繁殖，100%保持遗传性状 过程：取水稻分生组织→消毒→培养基培养→分化成苗→移栽 方法二：无性系繁殖 原理：通过分蘖、根茎等营养器官繁殖 优点：方法简单，成本较低 局限：繁殖速度相对较慢 3.育种中利用有性生殖的必要性： 创造变异：通过有性生殖的基因重组创造新的基因型 基因聚合：将不同亲本的优良基因组合到一个个体中 筛选优势：从杂交后代中筛选出具有超亲性状的个体 防止退化：通过杂交恢复品种的生活力和抗性 适应变化：为应对气候变化和新生病害储备遗传多样性 长期育种：有性生殖是传统育种和现代分子育种的基础 课堂小结 六 一、生殖细胞形成 雄配子（花粉）发育：花粉母细胞（2n）→减数分裂→单核花粉（n）→最终形成含精细胞的成熟花粉粒 雌配子（胚囊）发育：胚囊母细胞（2n）→减数分裂→单核胚囊（n）→发育为含卵细胞的成熟胚囊（八核七细胞） 二、传粉与受精 传粉方式：自花（保性状但易退化）与异花（增变异，更进化） 媒介适应：风媒花（轻、干、小） vs 虫媒花（重、黏、艳） 双受精（被子植物特有）： 精子+卵细胞 → 受精卵（2n，发育为胚） 精子+极核 → 初生胚乳核（3n，发育为胚乳） 意义：恢复染色体二倍体、产生变异、提供营养、是最高级形式 三、生活史与世代交替 孢子体世代（2n）：植物体本身，发达独立，占优势 配子体世代（n）：花粉粒和胚囊，简化寄生，极短暂 交替规律：孢子体（2n）→减数分裂→孢子（n）→配子体（n）→受精→合子（2n）→新孢子体（2n） 布置作业 七 作业 （1）绘制种子植物有性生殖与发育的流程图（包含关键结构和染色体倍数）。 （2）思考：双受精现象是否存在于所有植物中？查阅资料了解裸子植物的受精特点。 感谢观看 $