《植物繁殖生態(tài)學(xué)》PPT課件

1、第二章 植物繁殖生態(tài)學(xué),第一節(jié) 無(wú)性與有性繁殖 第二節(jié) 自交與異交 第三節(jié) 性別的合與分 第四節(jié) 雄性繁殖適合度 第五節(jié) 花部特征與傳粉者的相互影響 第六節(jié) 生物傳粉與被子植物的多樣性,難點(diǎn)三：出現(xiàn)正相關(guān)，而不是預(yù)期的負(fù)相關(guān) 解決：找出被掩蓋的環(huán)境差異和資源總量差異,難點(diǎn)二：確定在什么時(shí)間來(lái)測(cè)量資源分配 解決：選生長(zhǎng)末期或成熟期,難點(diǎn)四：多性狀比較時(shí)，如何確定關(guān)系(G/H) 解決：測(cè)定時(shí)間會(huì)影響權(quán)衡關(guān)系準(zhǔn)確性(多次測(cè)量,2-1. 權(quán)衡關(guān)系測(cè)定中的五大難點(diǎn)及解決方法 4-1. 間歇性大量結(jié)實(shí)的幾種假說(shuō),第一章 植物生活史進(jìn)化,難點(diǎn)一：確定哪種資源是真正起限制作用的資源 解決：以“C”營(yíng)養(yǎng)做為資源

2、測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)（干重,難點(diǎn)五：非適應(yīng)性變異的存在 解決：盡量查找被自然選擇遺漏變異,假說(shuō)一：資源匹配假說(shuō) 假說(shuō)二：傳粉效率假說(shuō) 假說(shuō)三：捕食者飽食假說(shuō),第二章 植物繁殖生態(tài)學(xué),章節(jié)重點(diǎn) 1-1. 無(wú)融合生殖的定義、類型及缺點(diǎn) 1-2. 有性繁殖的特征,經(jīng)種子進(jìn)行的無(wú)性繁殖 配子體生殖、孢子體生殖、體細(xì)胞生殖 優(yōu)越基因無(wú)法避免有害基因的不斷積累,第一節(jié) 無(wú)性與有性繁殖,第二章 植物繁殖生態(tài)學(xué),章節(jié)重點(diǎn) 1-1. 無(wú)融合生殖的定義、類型及缺點(diǎn) 1-2. 有性繁殖的特征,經(jīng)種子進(jìn)行的無(wú)性繁殖 配子體生殖、孢子體生殖、體細(xì)胞生殖 優(yōu)越基因無(wú)法避免有害基因的不斷積累,花粉貼現(xiàn)：自體授粉消耗的花粉因失去異交機(jī)

3、會(huì)而導(dǎo)致的雄性適合度下降 胚珠貼現(xiàn)：自體授粉的胚珠因近交衰退使后代 生存和生育力下降而導(dǎo)致的雌性適合度下降,同型雌雄異位: 柱頭探出式、柱頭縮入式 異型雌雄異位: 異長(zhǎng)花柱、鏡像花柱、卷曲花柱,復(fù)等位基因控制自交不親和位點(diǎn)，并呈現(xiàn)多態(tài)位性，當(dāng)受粉植物與授粉植物有相同等位基因時(shí)表現(xiàn)不親和。 配子體不親和、孢子體不親和,第一節(jié) 無(wú)性與有性繁殖 第二節(jié) 自交與異交 第三節(jié) 性別的合與分 第四節(jié) 雄性繁殖適合度 第五節(jié) 花部特征與傳粉者的相互影響 第六節(jié) 生物傳粉與被子植物的多樣性,卵細(xì)胞-胚,傳統(tǒng)研究:與近交衰退有關(guān)的交配模式遺傳學(xué)問(wèn)題(種子) 近期研究:繁育系統(tǒng)和傳粉行為(訪花行為/傳粉過(guò)程)的結(jié)

4、合 自交？異交？異交花粉來(lái)源？(花粉利用率0.07-1%) 分子生物學(xué)技術(shù),生活史進(jìn)化：生長(zhǎng)、維持和繁殖之間的資源分配問(wèn)題 繁殖生態(tài)學(xué)：有性繁殖過(guò)程及生態(tài)學(xué)影響 繁殖是進(jìn)化過(guò)程的中心，也是研究任何進(jìn)化的關(guān)鍵 植物固著生長(zhǎng)媒介傳粉依賴繁育系統(tǒng) 1.種群是無(wú)性繁殖還是有性繁殖的 2.有性繁殖中花的性別特征(性系統(tǒng)) 是什么 3.影響植物自交或異交的花部性狀有哪些,第一節(jié) 無(wú)性與有性繁殖 無(wú)性繁殖：營(yíng)養(yǎng)繁殖 無(wú)融合繁殖,1.無(wú)融合生殖 2.有性繁殖 專性無(wú)融合植物存在雄性結(jié)構(gòu)無(wú)融合源于有性繁殖 無(wú)融合生殖缺點(diǎn)： 優(yōu)越基因無(wú)法“擺脫”有害基因不斷積累專性極少見(jiàn) 無(wú)融合生殖常見(jiàn)植物：菊科、禾本科、薔薇科

5、 風(fēng)或昆蟲(chóng)泛化傳粉 溫帶或草原分布 單種子結(jié)實(shí),另一種營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)方式,經(jīng)種子進(jìn)行的無(wú)性繁殖(胚囊胚種子,1.孢子體生殖: 二倍孢子體 胚囊不減數(shù)分裂,2.配子體生殖: 二倍配子體 卵細(xì)胞未受精 雄性配子(花粉,3.體細(xì)胞生殖: 珠心或珠被,第二章 植物繁殖生態(tài)學(xué),第二章 植物繁殖生態(tài)學(xué),第一節(jié) 無(wú)性與有性繁殖,1.無(wú)融合生殖 2.有性繁殖 最重要的特征： 1.通過(guò)配子體的有性融合、染色體分離、等位基 因重組等產(chǎn)生了遺傳變異 2.允許基因遷移，從而使得成功的突變能在世代 間、種群間以及種群內(nèi)運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散 3.可以克服米勒棘齒效應(yīng)(有害突變積累)，打破 基因連鎖不平衡，使受精卵免受病毒侵染,為有性系提

6、供進(jìn)化潛能,但有能源浪費(fèi),有性孢子繁殖和種子繁殖,章節(jié)重點(diǎn) 2-1. 植物繁殖的各種花部機(jī)制及適應(yīng)意義 2-2. 花粉貼現(xiàn)和胚珠貼現(xiàn) 2-3. 種群內(nèi)雌雄異位類型 2-4. 自交不親和的機(jī)制和類型 2-5. 自交的遺傳學(xué)后果,第二章 植物繁殖生態(tài)學(xué),第二節(jié) 自交與異交,胚珠貼現(xiàn)：自體授粉的胚珠因近交衰退使后代生 存和生育力下降而導(dǎo)致的雌性適合度下降,機(jī)制(適應(yīng)意義)：避免自交、避免雌雄干擾雙方面 雌雄空間分離不能太大影響傳粉者訪花、降低異交,豌豆花,第二節(jié) 自交與異交 自交：雌雄同體生物的自體受精。 自花授粉、同株異花授粉,第二章 植物繁殖生態(tài)學(xué),1.影響植物繁殖格局的各種花部機(jī)制,一)同株異

7、花授粉-雌雄異位 取決:傳粉者的覓食行為(與訪花數(shù)量正相關(guān)) 同株同時(shí)開(kāi)放的花朵數(shù)量(飽和效應(yīng)內(nèi)與數(shù)量正相關(guān)) 種群內(nèi)開(kāi)花個(gè)體的密度(負(fù)相關(guān)) 代價(jià):花粉輸出下降的雄性適合度降低(花粉貼現(xiàn)) 干擾結(jié)實(shí)產(chǎn)生的雌性適合度降低(近交衰退/胚珠貼現(xiàn)) 花粉貼現(xiàn)：自體授粉消耗的花粉因失去異交機(jī)會(huì) 而導(dǎo)致的雄性適合度下降自然選擇壓力增加,被子植物兩性(完全)花；很多自交親和-潛在的自交者 但完全自交的植物很少，即使是閉花授粉,二)時(shí)間上的性別分離-雌雄異熟,Bertin 密度低傳染病少, 暴食影響小,第七節(jié) 結(jié)語(yǔ) 花-被子植物繁殖器官-相對(duì)最高變異性 林 奈：以植物性器官變異作為分類基礎(chǔ) 達(dá)爾文：三部動(dòng)植

8、物繁殖生物學(xué)巨著 Fisher：種群遺傳學(xué),植物進(jìn)化生物學(xué)研究熱點(diǎn)： 種子植物中被子植物為什么有如此多種(100倍,第二章 植物繁殖生態(tài)學(xué),第六節(jié) 生物傳粉與被子植物的多樣性,其它觀點(diǎn)：被子植物更成功的原因 生長(zhǎng)型、生境類型、資源利用方式、繁殖類型 繁育系統(tǒng)等五方面具有更大的可塑性,附錄 傳粉媒介與傳粉綜合征,第二章 植物繁殖生態(tài)學(xué),章節(jié)重點(diǎn) 1. 傳粉媒介、泛化傳粉、特化傳粉、傳粉綜合征 2. 風(fēng)媒植物的形態(tài)學(xué)特點(diǎn) 3. 生物傳粉植物的形態(tài)學(xué)特點(diǎn),生物傳粉植物形態(tài)學(xué)適應(yīng)： 花的大部分構(gòu)造都是為了吸引傳粉者， 花粉量小，個(gè)體大 花粉外壁有雕紋或粘性(成塊) 雄蕊有特定位置，而不是暴露在風(fēng)中,二

9、、生物媒介(蜂、蝶、蛾、蠅、其它昆蟲(chóng)、鳥(niǎo)、蝙蝠) 泛化傳粉: 植物能吸引多種不同的傳粉者(傘形科) 特化傳粉: 植物只有單一的傳粉者,一、非生物媒介(風(fēng)、水) 1.風(fēng)媒：非生物傳粉的重要類型(禾本科、莎草科，裸子植物) 特點(diǎn)：不具方向性，效率低下 風(fēng)媒植物形態(tài)學(xué)適應(yīng)：花粉粒小但量大, 干燥時(shí)開(kāi)放 花粉粒光滑且無(wú)粘性 花絲長(zhǎng),花柱大而分叉,被片退化 綠/暗褐/微紅色苞片和花被片 花位于葉冠層上方且先花后葉,附錄 傳粉媒介與傳粉綜合征,傳粉媒介:幫助植物傳播花粉的生物或非生物體,2.水媒：非生物傳粉中罕見(jiàn)的類型(少數(shù)水生植物) 多為靜水，花粉漂浮于水面，雌花挺出受粉,優(yōu)勢(shì): 在多種生境中生存，缺少

10、傳粉者時(shí)仍可生存 問(wèn)題: 需要面對(duì)大量的其它物種花粉, 存在干擾,優(yōu)勢(shì): 傳粉機(jī)制精巧甚至奇異，但非常有效 問(wèn)題: 需要與傳粉者同時(shí)出現(xiàn)(共生關(guān)系,苦草屬植物，整個(gè)雄花浮在水上 雌花低于水面，形成下凹,花蜜: 糖液, 植物在葉、莖或其它非花部位也有密腺 針對(duì)性：對(duì)傳粉者是雞尾酒，對(duì)其它可能是毒藥 產(chǎn)量是關(guān)鍵因子：多-采蜜者不會(huì)訪問(wèn)其它植物 小-采蜜者拒絕訪問(wèn)(效率) 濃度差：鳥(niǎo)類傳粉-稀(20-30%)，便于鳥(niǎo)類取食 蜂類傳粉-稠，蜂自己能稀釋,脂肪油(甘油脂): 雌蜂采集，和花粉混在一起喂幼蟲(chóng) 雌蜂腿上有特化的絨毛-收集、運(yùn)輸并臨時(shí)存儲(chǔ),花粉: 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富均衡(蛋白/淀粉/糖/脂/礦質(zhì)/抗

11、氧化劑/維生素) 花粉產(chǎn)量非常高，滿足傳粉者的食用 為減少損失，有些植物在同一花內(nèi)產(chǎn)生兩類花粉,三、傳粉者的報(bào)酬和誘物 (形式多樣-動(dòng)物的不同感知) 天下沒(méi)有免費(fèi)的午餐，對(duì)植物也是一樣,還有熱量、飼養(yǎng)場(chǎng)所、逆境保護(hù)等,鴨跖草-特殊報(bào)酬，雄蕊6，后3枚退化，前3枚發(fā)育；以鮮黃色的乳汁替代花粉,七葉樹(shù)-花蜜濃度70,誘物: 顏色、大小、形狀和氣味 花色-植物葉泡中的色素花色素苷(藍(lán)色-紅色) 黃酮(乳白-黃色) 葉綠素(綠色) 胡蘿卜素(橙色-黃色,氣味：許多傳粉者嗅覺(jué)很敏感特化傳粉,花恒定性: 傳粉者僅對(duì)一個(gè)植物種的花表現(xiàn)出的忠誠(chéng)度 對(duì)于植物：避免把花粉浪費(fèi)在其它物種上 對(duì)于傳粉者: 能以最大效

12、率和速度在植物的花上覓食,第二章 植物繁殖生態(tài)學(xué),第二章 植物繁殖生態(tài)學(xué),附錄 傳粉媒介與傳粉綜合征,傳粉媒介:幫助植物傳播花粉的生物或非生物體,傳粉綜合征: 植物花適應(yīng)傳粉者而分化的不同特征組 (一)蜂類傳粉 （蜜蜂和熊蜂-傳粉者中的高智商者） 蜜蜂：10萬(wàn)朵花/天只， 29公斤花粉/年只 蜂媒花的特點(diǎn)； 白天開(kāi)放，薄荷香味，以花蜜或花粉為報(bào)酬 不會(huì)是紅色(蜂三色視覺(jué)-綠/藍(lán)/紫外) 以寬闊的下緣為蜂類提供著陸平臺(tái)(兩側(cè)對(duì)稱) 花粉粒有粘性，有刺或雕紋，便于附著,二)蝴蝶傳粉 蝴蝶取食時(shí)喜歡停住不動(dòng) 蝶媒花的特點(diǎn)； 白天開(kāi)放，花蜜豐富，具細(xì)長(zhǎng)的管或距 花紅色或白色 (蝶感知光譜很寬) 以平頂

13、花序?yàn)榈愄峁┞湎潞妥邉?dòng)的平臺(tái),三)鳥(niǎo)類傳粉 食蜜鳥(niǎo)高度特化，幾乎不取食其他食物 鳥(niǎo)媒花的特點(diǎn)； 全天開(kāi)放，花蜜量很高 沒(méi)有氣味，花冠管狀較堅(jiān)硬 顏色豐富，以紅色為主 雄蕊數(shù)量眾多，伸出花外，花粉囊多爆破式,四)蠅類和甲蟲(chóng)傳粉 食腐性，無(wú)進(jìn)化適應(yīng)-被騙者 訪花的目的：食物、產(chǎn)卵 蠅媒花的特點(diǎn)； 花色暗淡，花很大且敞開(kāi)(柵欄) 具有獨(dú)特的腐爛腥臭等難聞氣味,五)螞蟻傳粉 一直被認(rèn)為是盜蜜/粉者 與花共生關(guān)系 蟻媒花的特點(diǎn)； 花小，蜜腺小(表現(xiàn)出最小限度的視覺(jué)吸引力) 花粉粘性很小，不會(huì)引起螞蟻的自我清潔 生境干熱，群聚著生,六)胡蜂傳粉 很大且高度特化的類群，攻擊蜂蝶 典型；榕樹(shù)和榕小蜂,七)蛾

14、類傳粉 天蛾也是飛行中取食，食量較大-特化 蛾媒花的特點(diǎn)； 夜間開(kāi)放，非常芬芳，雪白或淺色、短冠筒,八)蝙蝠傳粉 傳粉蝙蝠-花朵動(dòng)物，色盲，嗅覺(jué)靈敏 花的特點(diǎn)；寬口鐘型、大而強(qiáng)健、花色單調(diào),章節(jié)重點(diǎn) 1-1. 無(wú)融合生殖的定義、類型及缺點(diǎn) 1-2. 有性繁殖的特征 2-1. 植物繁殖的各種花部機(jī)制及適應(yīng)意義 2-2. 花粉貼現(xiàn)和胚珠貼現(xiàn) 2-3. 種群內(nèi)雌雄異位類型 2-4. 自交不親和的機(jī)制和類型 2-5. 自交的遺傳學(xué)后果,章節(jié)重點(diǎn) 3-1.植物的性系統(tǒng) 3-2.為什么植物存在雌雄同體 3-3.性二態(tài)的進(jìn)化途徑及原因 3-4.雄全同株植物的優(yōu)點(diǎn) 3-5.雌全同株的選擇優(yōu)勢(shì),章節(jié)重點(diǎn) 4-1. 雄性適合度 4-2. 雄性資源投入有哪些 4-3. 評(píng)估雌雄繁殖成效的考查內(nèi)容,第二章 植物繁殖生態(tài)學(xué),章節(jié)重點(diǎn) 5-1. 植物花部特征包括哪些 5-2. 花部設(shè)計(jì)與傳粉者覓食行為的協(xié)同 進(jìn)化,章節(jié)重點(diǎn) 1.泛化傳粉、特化傳粉 2.風(fēng)媒植物的形態(tài)學(xué)特點(diǎn) 3.評(píng)生物傳粉植物的形態(tài)學(xué)