1、第九章 受 精,第一節(jié) 雙受精過程 受精即雌、雄配子的融合 配子配合前期（progamic phase） 配子配合（syngamy）,一、花粉萌發(fā),花粉被傳送到雌蕊的柱頭上，柱頭具有特殊的表面，適于“捕捉”和承受花粉，并為花粉萌發(fā)時提供必須的水分。 柱頭通常有大的表面，表皮細胞變?yōu)槿橥粻罨蛎珷?，適于附著花粉。,在柱頭的乳突（papillae）的表面，存在一層親水蛋白質(zhì)的薄膜。一方面有粘著花粉或水合花粉的作用，同時也是不親和系統(tǒng)的識別反應(yīng)的位置。,煙草柱頭掃描電鏡照片,濕型柱頭：柱頭在傳粉時有溢出物，它為花粉萌發(fā)提供必須的基質(zhì)。溢出物含少量游離的糖，還含脂類和酚的化合物。 干型柱頭：柱頭在傳粉時

2、是不產(chǎn)生分泌物的。這種柱頭由于在表面存在蛋白質(zhì)薄膜的親水性，能通過其下層的角質(zhì)層的中斷處汲水，輔助粘著花粉和使花粉獲得萌發(fā)必須的水分。,花粉萌發(fā) 花粉落在柱頭上以后，幾秒鐘之內(nèi)即由花粉外壁釋放出蛋白質(zhì)，與柱頭表面的蛋白質(zhì)相互作用。 二者如果是親和的，產(chǎn)生“認可”反應(yīng)，花粉粒由周圍吸收水分，內(nèi)壁由萌發(fā)孔伸出為萌發(fā)管。,二、花粉管在雌蕊組織中生長,1 花粉管進入柱頭和花柱 從柱頭組織的細胞壁之間或通過細胞壁向下生長的 開放型花柱：有中空的管道，管道內(nèi)表皮細胞能分泌粘性物質(zhì)，花粉管沿著管道的內(nèi)表面，在粘液中向下生長。,閉合型花柱 ：沒有中空的花柱道，有引導(dǎo)組織 。細胞內(nèi)含豐富的細胞器，具較高的活性，

3、花粉管在充滿基質(zhì)的間隙中生長。,花粉管在花柱中生長,花粉管生長部位： 花粉管尖端5m左右有生長點，在光學(xué)顯微鏡下呈較透明的半球形，其中含有高爾基體、核糖體等多種細胞器，豐富的RNA，各種酶類和多糖、油滴等。這些特征與形成新的管壁有關(guān)。,花粉管生長的營養(yǎng)來源： （1）花粉本身的貯藏物 （2）柱頭和花柱組織中,2 花粉管到達胚珠和進入胚囊 花粉管穿過珠孔后，徑直朝向助細胞絲狀器從而進入胚囊中。花粉管穿入兩個助細胞中的一個后，于花粉管的頂端形成一個孔，從孔中釋放出花粉管的內(nèi)容物。 精細胞、一個營養(yǎng)核和少量細胞質(zhì),三、雙受精,精子*卵合子胚 精子*兩個極核初生胚乳核胚乳,被子植物的雙受精 A花粉管進入

4、胚囊 B花粉管釋放出內(nèi)含物 C兩個精子分別轉(zhuǎn)移至卵和中央細胞 D精核轉(zhuǎn)移示意圖a.精子與卵接近，b.精核在轉(zhuǎn)移中，c.精核轉(zhuǎn)移到卵細胞中,第二節(jié) 配子的融合,花粉管進入胚囊是經(jīng)由退化的一個助細胞 一般認為細胞內(nèi)高水平的游離鈣或松弛的結(jié)合鈣，是導(dǎo)致助細胞退化的主要因素。另一方面，花粉管成分、滲透壓或pH的改變，所有這些因素構(gòu)成的微環(huán)境，對促進花粉管的釋放和停止生長起作用。,兩個精細胞在花粉管中下行時，它們一直維持連結(jié)。 雌性生殖單位結(jié)構(gòu)特點，闡明了在受精的靶區(qū)缺少細胞壁，從而認識到雌、雄配子之間能通過膜的融合而為為一體。,二、配子融合時雄配子細胞質(zhì)的參與,雖然能確定融合前的精子是具細胞質(zhì)的，但對

5、它們與雌性配子融合時，細胞質(zhì)是否也同核一起進入雌配子，至今未有一致的結(jié)論。,1、在配子融合時，兩個精子的細胞質(zhì)都不參與融合。陸地棉 在這種融合模式中尚有一個未能闡明的問題，即核從精細胞獨自轉(zhuǎn)移的完成，精細胞必須維持凝膠狀態(tài)，阻止精細胞質(zhì)流動至卵細胞及接著發(fā)生細胞質(zhì)的閉合。然而，既使在受精時每分鐘采樣的詳細觀察也未得到顯示膜閉合的證據(jù)。,2、與卵融合的精子的細胞質(zhì)被排斥，而與中央細胞融合的精子細胞質(zhì)參與融合。 大麥 3、與卵及與中央細胞融合的精子細胞質(zhì)都參與融合。矮牽牛,三 、配子質(zhì)膜的融合,精細胞被釋放在卵與中央細胞之間的區(qū)域。 包圍它們的花粉管內(nèi)質(zhì)膜崩解，兩個裸露的精細胞同時分別與卵和中央細

6、胞接觸。精細胞與雌性細胞質(zhì)膜間的距離從2070m不等。 膜的融合開始在膜的一個位點，然后在多個位點融合，融合的膜逐漸崩解，直至僅觀察到纖細的膜輪廓。,配子融合的時期十分短促，在白花丹似乎整個時期歷時不到1 min，推測游離鈣可能對促進膜的融合起一定作用。,第三節(jié) 配子識別,細胞間的識別（recognition）是生物界普遍存在的現(xiàn)象之一。它是細胞分辨“自己”與“異己”的一種能力，是細胞表面在分子水平上選擇性的相互識別與辨別。,配子融合時兩個精細胞與卵和中央細胞的結(jié)合是隨機的，還是預(yù)定性的呢？,一、被子植物配子識別的假說,1、隨機假說（chance hypothesis） 精細胞與卵細胞或中央細

7、胞的結(jié)合是隨機決定的。 2、特異受體假說（specific receptor hypothesis） 雌雄配了的融合是由其細胞表面特異識別因子決定的。,Faure (1999) 提出三種模型 ：,精-卵識別的三種模型,二、糖蛋白在配子識別中的作用,1 精、卵融合前期有關(guān)的糖蛋白 被子植物的受精識別從廣義而言可看作是多位點的。首先是從花粉與柱頭表面的接觸開始。對于自交不親和性植物，其等位基因編碼一系列S位點糖蛋白。通過這些S糖蛋白的作用，植物最終表現(xiàn)為自交不親和性狀。對于同種親和性植物，其花粉與柱頭之間也存在識別，并與花粉壁、柱頭表面及花柱引導(dǎo)組織內(nèi)的糖蛋白有關(guān)。,2 、 精細胞表膜的糖分子和糖

8、蛋白 植物精細胞表膜存在多種糖蛋白，其中可能包括某些凝集素受體。,第四節(jié) 精子、卵及合子中DNA的含量,植物受精作用是植物世代交替的轉(zhuǎn)折點，它涉及配子體世代向孢子體世代的轉(zhuǎn)變，并伴隨發(fā)生DNA倍性從單倍轉(zhuǎn)變?yōu)槎丁?一、精子 精子核均呈孚爾根正反應(yīng)，DNA特異性熒光染料染色也均表現(xiàn)強的熒光。,二、卵和合子 卵細胞核對孚爾根反應(yīng)與精子不同， 剛形成的卵核呈孚爾根正反應(yīng)， 成熟的卵核則是負反應(yīng)或弱的正反應(yīng)。,胡適宜和朱至清對幾種植物的卵細胞和中央細胞核研究的結(jié)果，證明不同植物有差異 棉花、向日葵和扁豆 年幼的卵細胞核和胚囊中央細胞核都表現(xiàn)強的孚爾根反應(yīng)， 隨著發(fā)育而逐漸降低對孚爾根反應(yīng)的強度。,雌

9、性核對孚爾根反應(yīng)弱或負反應(yīng)是普遍的。 應(yīng)用DNA特異性熒光染料，對多種植物成熟卵細胞與合子核DNA的檢測，得到的結(jié)果無一例外地顯示DNA的存在，包括孚爾根負反應(yīng)的材料。,對雌性核負反應(yīng)的原因的解釋，主要從下列兩個方面 第一，認為卵核處于特殊的生理狀態(tài)，影響的因素可能是：卵細胞核中存在抑制孚爾根反應(yīng)因素；卵細胞核中DNA呈高度分散狀態(tài)，再加上卵核體積大，DNA的稀釋可能超出孚爾根反應(yīng)在光鏡下的分辨能力。,第二，孚爾根反應(yīng)實驗操作中的原因，其中特別是不合適的水解時間可引起負反應(yīng)。孚爾根反應(yīng)在DNA定量上容易產(chǎn)生較大的差異，為此，當(dāng)前在DNA定量的研究中，幾乎完全由特異的DNA熒光染料染色方法所代替

10、。,第五節(jié) 傳精至受精的間隔期,從花粉落到柱頭上至雌雄性核融合所經(jīng)歷的時間，因植物不同而異，較為普遍的是在10-48h之間。 櫟屬 12-14月 毛氏兜蘭 19-20周 小葉楊 3-6d 梨屬 2-7d 蘋果屬 5d,番茄 50h 玉米 25-26h 小麥 1-4h 二棱大麥 30-35min,環(huán)境因素的影響可引起很大的變動 小麥 10時，傳粉后2h開始受精。 20時，萌發(fā)最好，30 min開始受精， 30時，萌發(fā)率比20低，花粉管生長快，只需15min就受精了。 當(dāng)溫度再升高時，大量花粉不萌發(fā)。,大麥 花粉管生長的最適溫度為23，傳粉后20min到達胚囊， 而在5時，則超過2h才能到達胚囊。 大多數(shù)溫帶地區(qū)的植物，花粉萌發(fā)和花粉管的生長，在5以下受到一定的抑制，25-30是最適溫度。,第六節(jié) 多數(shù)花粉管和多精子進入胚囊,多數(shù)花粉管在花柱中生長是普遍的現(xiàn)象，但最終進到胚囊中的通常是一個花粉管 在多數(shù)花粉管進入一個胚囊的情況下，造成胚囊中接受