基礎生物學第五課：生物生殖基礎生物學

生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第1頁5.1生殖類型5.2高等植物生殖和發(fā)育5.3人和動物生殖和發(fā)育5.4變態(tài)5.5發(fā)育機制本節(jié)綱要生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第2頁裂殖細胞一分為二。

單細胞生物：細菌、草履蟲、眼蟲……芽殖酵母出芽→分裂后子核移入芽中。孢子生殖真菌，藻類營養(yǎng)體產生孢子→度過不良環(huán)境。生殖類型一、無性生殖一切不包括性別，沒有配子參加、沒有受精過程生殖。生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第3頁4、再生作用生物修復損傷生理過程，可產生新個體。

鞭毛藻

脫離群體單個細胞新群體(發(fā)育程序重新開啟)

傘藻

高等植物營養(yǎng)生殖營養(yǎng)體:根、莖/葉來竹子、水仙、馬鈴薯等。人工繁殖：扦插、壓條、嫁接

組織培養(yǎng)。生殖類型一、無性生殖生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第4頁二、有性生殖

兩個性細胞，即配子（大小相同）或精子（?。┖吐眩ù螅┤诤蠟橐唬蔀楹献踊蚴芫眩侔l(fā)育成新一代。生殖類型1、減數(shù)分裂

配子（或精子和卵）由配子母細胞減數(shù)分裂產生。DNA復制一次，母細胞連續(xù)分裂兩次，產生單倍體細胞。2、性別進化大腸桿菌缺點菌株存在基因交流；大腸桿菌F+細菌含F(xiàn)質粒3、雌雄同體存在雌雄兩性分化植物界：雌雄同株——南瓜。無脊椎動物——蚯蚓生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第5頁生物體性別由基因決定，有些動物性別由環(huán)境決定海生蠕蟲類：

雌蟲有吻，長約1米雄蟲無吻，長約1-3厘米， 器官大多退化。

自由生活附著在雌蟲體上

幼蟲比較經濟，有利于受精及繁殖后代。生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第6頁4、孤雌生殖細胞減數(shù)分裂產生3個極體細胞和一個卵細胞，卵無須受精就可發(fā)育成成蟲（單倍體或2倍體）。無脊椎動物：輪蟲、甲殼類動物，一些昆蟲。

環(huán)境惡化時，才有雄蟲出現(xiàn)，產生精子，精卵融合產生帶厚殼受精卵。蜜蜂、螞蟻

孤雌生殖產生雄性。由它產生精子，完成有性生殖。

青蛙：卵細胞進行物理刺激轉基因哺乳動物？生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第7頁區(qū)分：(2)是否有性別差異生殖細胞：孤雌生殖或孤雄生殖即使沒有兩性生殖細胞結合，不過也屬于有性生殖。(1)有沒有兩性生殖細胞結合生殖細胞無性生殖細胞：孢子（微生物、低等植物）有性生殖細胞：精子、卵細胞、雌配子、雄配子生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第8頁5.1生殖類型5.2高等植物生殖和發(fā)育5.3人和動物生殖和發(fā)育5.4變態(tài)5.5發(fā)育機制本節(jié)綱要生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第9頁高等植物生殖和發(fā)育

花被子植物生殖器官，是一變態(tài)枝條。

花藥花冠花絲花托花柄 花萼雄蕊群柱頭雌蕊群花柱子房經典花生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第10頁轉向生殖發(fā)育（reproductivedevelopment）高等植物經過一段時期營養(yǎng)生長后，在適當外界條件下（其中主要有日照長度、光質及溫度）莖尖分生組織開始花器官誘導分化形成。

開花可逆轉：開花誘導多因子模型

生長與代謝調控

擬南芥基因表示與遺傳分析：

促開花基因：CONSTANS(CO)、LD、FCA、ELF3

抑開花基因：AP2、CAULIFLOWER(CAL)豌豆、煙草、大豆生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第11頁雄蕊群雄蕊總稱。雄蕊也是特化葉，或稱小孢子葉。雄蕊數(shù)目可變。

雄蕊花絲：分離（桃）、單體（錦葵）、

二體（豆）、多體（金絲桃）花藥：二或四個花粉囊，花粉在此產生。生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第12頁雌蕊群雌蕊總稱。雌蕊組成單位稱心皮，是特化葉，也稱大孢子葉。一個雌蕊可能只有一個心皮，也可能由多個心皮組成。

雌蕊合生雌蕊、離生雌蕊。柱頭：接收花粉地方?；ㄖ夯ǚ酃芡ǖ馈Ｗ臃浚阂皇一蚨嗍?，內有胚珠珠孔：花粉管通道。珠被：一層或兩層細胞。 生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第13頁生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第14頁

子房內壁著生胚珠地方稱胎座。 直生 形態(tài)上，胚珠可分為側生 橫生 子房在花托上著生部位有三種形式：a、子房上位：原始形式。（櫻桃、李)b、子房半下位或稱子房周位：花托中部凹陷，包圍子房，但 不與子房壁愈合。(薔薇、月季)c、子房下位：子房壁與花托愈合。(蘋果、南瓜)生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第15頁

二被花：油菜 單被花：百合 無被花：楊 花形態(tài)多變：離瓣花：玉蘭 合瓣花：牽牛 輻射對稱:牽牛 兩側對稱：紫藤

生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第16頁（1）從孢原細胞到小孢子

（2)從小孢子到雄配子體花粉粒產生孢原細胞花藥壁表皮絨氈層花粉母細胞（小孢子母細胞）小孢子生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第17頁生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第18頁（1）從孢原細胞到大孢子（2）從大孢子到胚囊三次分裂

大孢子8核，組成7個細胞。成熟胚囊組成： 珠孔端有一個卵細胞和兩個助細胞。助細胞能分泌向化性物質，引導花粉管生長。 中央是有兩個極核中央細胞，它受精后發(fā)育胚乳。另一端是三個反足細胞。它們可能有運輸營養(yǎng)物質入胚囊作用。胚囊形成生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第19頁開花及傳粉開花后,花粉和胚囊成熟,花藥破裂,花粉粒有由風力、昆蟲等傳遞到柱頭上?；ǚ郯l(fā)育和受精識別機制：親和力（自交不親和）。柱頭分泌糖蛋白質分子，特異受體部位(蛋白質分子)完成親和識別

柱頭專一性基因：SLG（編碼胞外糖蛋白）SRK（編碼位于膜上S受體激酶）

S-核酸酶（煙草）

生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第20頁

從萌發(fā)孔處長出花粉管，花粉管穿過柱頭、花柱、珠孔，經助細胞進入胚囊,在此期間兩個精子或生殖細胞移入花粉管（生殖細胞在花粉管進入胚囊前分裂成兩個精子），營養(yǎng)細胞消失。接著釋放精子，

雙受精 受精卵→胚。 受精中央細胞→胚乳(三倍體) →為胚發(fā)育提供養(yǎng)料。俄國植物學家S.G.Nawaschin生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第21頁生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第22頁50年代至今：植物胚胎學與細胞生物學和分子生物學等學科結合，演進為生殖生物學。80年代中期：性細胞分離技術研究；

植物體外受精系統(tǒng)試驗研究。Kranz：玉米體外受精；

精子異型性分子基礎

配子怎樣識別

阻止多精入卵機制

卵活化信號傳導生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第23頁胚發(fā)育

受精后,子房和胚珠發(fā)育結果實和種子,其它部分則枯萎。

3n胚乳核連續(xù)分裂發(fā)育成胚乳→含大量營養(yǎng)物質,供胚發(fā)育之用。

經過一段時間休眠后，受精卵就分裂、生長,最終分化成胚

雙子葉植物胚:子葉,胚芽,胚軸,胚根等部分。

食用部分為子葉

單子葉植物胚：一子葉,另一退化,胚乳豐富。禾本科植物子葉特化為質片。食用部分為胚乳生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第24頁

普通多含石細胞和纖維,干而 韌,也有肉質 ，如石榴、 龍眼、銀杏等。

種皮←珠被 胚珠→種子 胚←受精卵 胚乳←受精中央細胞

種子和果實生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第25頁

子房壁 果皮 果實 種子 胚珠連續(xù)發(fā)育，刺激 真果、假果 梨果(梨,蘋果等) 果(西瓜,南瓜等) 花托+子房 生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第26頁草莓可食用是花托,鳳梨、無花果則為花序軸。

→

無籽果實內源激素異常人工噴灑激素營養(yǎng)繁殖生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第27頁果實和種子散布利用各種方法,盡可能散布得較遠,以取得較大生存空間,以利于物種生存。風力：蒲公英、楓楊、榆樹。水力：椰樹——椰果,果皮有疏松纖維層,可浮在海上從一個島漂到另一個島。在海水中不會萌發(fā),上陸后,經雨水沖洗,才萌發(fā)。動物：皮毛——蒼耳、山螞蝗等。 消化道——肉質果。

引誘動物。生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第28頁種子萌發(fā)種子有一定壽命,普通2年。

少數(shù)植物則尤其長,（睡蓮）

種子成熟,有可馬上萌發(fā)（水稻）休眠原因：需低溫或種子中有抑制萌發(fā)物質要降解。在沙漠中，被子植物種子只在大降水后才萌發(fā)，這是對此環(huán)境適應。

生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第29頁如條件適當,有適宜溫度、濕度,休眠期等,種子開始萌發(fā)。吸水膨脹,呼吸作用加強,胚細胞開始活躍分裂。

休眠種子代謝極低,所以才能出現(xiàn)數(shù)百年前種子萌發(fā)。

胚根向地生長，形成主根；胚軸伸長,形成芽,

向上穿破土層，發(fā)育成幼苗。生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第30頁植物胚胎培養(yǎng)幼胚培養(yǎng)成熟胚培養(yǎng)胚珠培養(yǎng)子房培養(yǎng)胚乳培養(yǎng)試管受精等內容生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第31頁

在無菌條件下將胚從胚珠或種子中分離出來，置于培養(yǎng)基上進行離體培養(yǎng)方法。胚培養(yǎng)生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第32頁胚乳培養(yǎng)處于細胞期胚乳組織離體培養(yǎng)。胚珠培養(yǎng)

未受精或受精后胚珠離體培養(yǎng)。子房培養(yǎng)授粉和未授粉子房培養(yǎng)試管受精在無菌條件下培養(yǎng)離體未受精子房或胚珠和花粉，使花粉萌發(fā)產生花粉進入胚珠完成受精過程。生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第33頁生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第34頁胡蘿卜體細胞胚胎發(fā)生系統(tǒng)SERK基因

胚胎發(fā)生早早期信息傳遞路徑

蛋白質氨基酸序列相當于含Leucine-richrepeat受體激酶。

生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第35頁胚珠花粉試管內授粉10d后胚珠培養(yǎng)3周后生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第36頁人工種子植物離體培養(yǎng)中產生胚狀體或不定芽

包裹含有養(yǎng)分和保護功效人工胚乳和人工種皮形成能發(fā)芽出苗顆粒體。生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第37頁人工種子類型及結構裸露或休眠、經過或未經過干燥處理繁殖體聚氧乙烯等多聚體包裹繁殖體水凝膠包裹繁殖體液膠包埋、用流質播種法播種體細胞胚類型：生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第38頁胚狀體（或芽）體細胞胚頂芽、腋芽小鱗莖結構生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第39頁特點：

◆對胚狀體或芽無毒害

◆柔軟且有一定機械抗壓能力

◆能保持一定水分及營養(yǎng)物

◆允許種皮內外氣體交換通暢

◆不影響胚萌發(fā)突破

◆播種后易于化解

藻酸鹽、水凝膠、瓊脂糖、角叉膠人工種皮生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第40頁

營養(yǎng)成份激素

抗生素

農藥等

提升人工種子抗性與品質。人工胚乳生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第41頁生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第42頁*人工種子結構完整，體積小，便于貯藏與運輸，可直接播種，易于機械化操作；*不受季節(jié)限制，不受環(huán)境制約，胚狀體數(shù)量多、繁殖快、有利于工廠化生產；人工種子意義生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第43頁*有利于繁殖生育周期長、自交不親合、寶貴稀有一些植物。*可添加抗生素、農藥、菌肥等成份，提升種子活力和品質；*體細胞胚由無性繁殖體系產生，能夠固定雜種優(yōu)勢。生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第44頁人工種子技術控制體細胞胚狀體同時發(fā)育

采取抑制劑法、低溫法、滲透壓法、通氣法、分離過篩法等方法促進胚狀體同時生長。1、胚狀體誘導生殖發(fā)育醫(yī)學知識專家講座第45頁

聚氧乙烯：有一定毒性，遇水易溶解。藻酸鹽：易粘連、失水干縮