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第13章 被子植物胚胎发育和果实的构造与类型

一、目的与要求

(1)掌握典型被子植物胚胎发育过程与特点,学习荠菜胚整体压挤方法。

(2)通过果实解剖了解胎座的类型,真果与假果的区别。

(3)了解果实的结构,识别果实的主要类型。

二、用品与材料

(1)用品:显微镜、电视显微镜、解剖镜、扩大镜、镊子、刀片、载玻片、盖玻片、表面皿、擦镜纸、纱布块、蒸馏水、5%KOH、10%甘油等。

(2)材料:荠菜和小麦果实(胚各个不同发育时期)纵切片和幻灯片或照片;荠菜不同发育时期的新鲜角果,番茄、柑橘、黄瓜(瓜类)、苹果、梨、桃或李、豌豆(豆类)、油菜(或菜心)、棉、百合、石竹、向日葵、八角、水稻、小麦、板栗、榆或槭、胡萝卜、草莓、莲、桑、菠萝等各类新鲜或贮存的果实标本。

三、内容与方法

(一)胎座类型的观察

胚珠在子房内心皮愈合处着生的部位称为胎座。结合各类果实的解剖(横、纵切)进行观察,常见的胎座有下列几种类型:

1.边缘胎座

单雌蕊,子房一室,胚珠着生在心皮边缘,即腹缝线上,如大豆等豆科植物。

2.侧膜胎座

复雌蕊,子房一室或假数室,胚珠着生在两个心皮相连的腹缝线上。其胎座数目和心皮数目一致,如白菜、南瓜、冬瓜、紫花地丁等。

3.中轴胎座

复雌蕊,子房多室,胚珠着生在两个心皮愈合的中轴上,其子房数目和心皮数目相等,如棉、龙葵、柑橘、百合等。

4.特立中央胎座

复雌蕊,子房一室,胚珠着生在隔膜消失后留下的独立中轴周围。此胎座初期多发育为中轴胎座,以后各室隔膜消失,中轴上部也消失,而成一室,如石竹、马齿苋、报春花等。

5.基生胎座

由1~3个心皮组成,子房一室,胚珠一枚生于子房基部,如紫茉莉(1心皮)、向日葵(2心皮)、大黄(3心皮)。

6.顶生胎座

由1~3个心皮组成,子房1室,胚珠1枚生于子房室的顶部,如眼子菜(1心皮)、瑞香(2心皮)、樟(3心皮)。

(二)胚和胚乳的发育

1.双子叶植物荠菜胚和胚乳的发育

(1)荠菜短角果的形态结构:取新鲜荠菜未成熟短角果观察,其形状呈三角形或倒心脏形,由两个心皮组成,其边缘互相连接形成一室,心皮边缘连接处着生两行胚珠,为侧膜胎座。在两心皮相连的缝线处延伸出一个隔膜,因为它不是心皮弯向子房内形成的,故称假隔膜,隔膜将子房分为两室,称为假二室,成熟短角果沿腹缝线开裂,其中有多数小型种子,假隔膜宿存。

(2)荠菜胚和胚乳的发育:取不同发育时期胚(短角果内)的纵切片,先在低倍镜下观察角果切片的全貌,可见角果内着生多个胚珠,挑选一个比较完整并接近通过中央部位的胚珠纵切面来观察。然后换用高倍镜仔细观察胚囊内的胚和胚乳的不同发育时期:

①球形胚(原胚)时期:球形胚时期是胚还未分化出各种器官的原始时期。从两个细胞的胚到小的、大的球形胚时期,可见紧贴胚囊珠孔端有一个高度液泡化的大型细胞,称为胚柄基细胞,又称泡状细胞,最靠近珠孔或已由基细胞横分裂为多个单列细胞组成的胚柄。胚柄将胚体推送到胚囊中部,以便更好地吸收营养。在二细胞原胚时期远珠孔端的顶细胞(胚细胞)也在发育,在不同的切片中可看到4个、8个或几十个细胞的球形胚体。注意胚囊内胚乳的发育情况,此时初生胚乳核经过多次核分裂,形成了多数游离核,分布在胚囊四周。

②胚分化时期:胚分化时期是胚开始分化出各种器官,直到这些器官分化完成,包括心形胚和鱼雷形胚。

心形胚:取心形胚时期切片观察,可见在球形胚体顶端两侧,由于细胞分裂较快形成两个突起,即为子叶原基,整个胚体呈心脏形。

鱼雷形胚:取此期切片观察,由于子叶原基生长延长形成两片子叶,子叶基部胚轴也相应伸长,整个胚体呈鱼雷形,以后子叶随着胚囊形状而弯曲、胚柄逐渐退化,仅胚柄基部的泡状细胞比较明显。

注意观察此时期胚乳的变化,可见靠胚囊外侧的胚乳游离核已形成细胞壁成为胚乳细胞;以后随着胚体长大,胚乳细胞又解体,将营养转动到胚并贮藏在子叶中。

③成熟胚时期:观察荠菜成熟胚(老胚)切片,整个胚已弯曲呈马蹄形,有两片肥大的子叶,子叶之间夹生的小突起是胚芽,另一端是胚根,胚芽与胚根之间为胚轴。此时珠被已发育成种皮,整个胚珠形成了种子。

(3)荠菜胚整体压挤法:此法可对荠菜胚(或其他植物的胚)的发育进行活体观察,色态自然逼真,方法简便,效果好。

取新鲜的不同发育的短角果,从果内取出胚珠(浸制材料的胚珠压挤困难),放在盛有5%KOH溶液的凹面载玻片表面皿中浸泡5分钟左右,将胚珠取出用清水漂洗后置于载玻片上,加一滴10%甘油,盖好盖玻片后用解剖针轻轻敲击盖玻片上方,即可将荠菜幼胚从胚珠中压挤出来,然后置显微镜下观察,识别胚发育的不同时期。

实验时注意材料必须新鲜,否则胚无韧性,易将材料压碎。此外,KOH溶液的浸泡时间、压挤时用力均要适当。

2.单子叶禾本科植物小麦胚和胚乳的发育

在电视显微镜屏幕上(或幻灯片),观察小麦不同发育时期胚的纵切片,可见合子休眠后经过多次分裂,形成基部较长、顶部由小渐大的梨形(洋梨形)原胚,以后原胚开始分化,首先是梨形原胚偏上一侧出现一个小凹沟,以后凹沟处继续分化出胚的各个器官,注意观察子叶(盾片)、胚芽鞘、胚芽、胚根鞘、胚根、胚轴和外胚叶各部分发生部位及整个幼胚结构。

(三)果实的结构

观察桃、苹果(或梨)新鲜果实横切面或液浸标本。桃是真果由子房发育而来,最外层较薄而有毛是外果皮,其内肥厚肉质多汁供食用部分为中果皮,内果皮坚硬、其内含一粒种子。

苹果(或梨)是由下位子房和花筒愈合发育而来的肉质假果。花筒与外、中果皮均肉质化,无明显界线,为食用部分;内果皮木质化,常分隔成4~5室,中轴胎座,每室含两粒种子。

(四)果实的类型

取各种果实进行横切、纵切或用其他方法解剖观察,对照下列图解,识别果实各部分的来源和结构特点,识别主要果实类型的特征。

1.单果

单果是由一朵花的单雌蕊或复雌蕊的子房发育形成的果实。根据果皮及其附属物的质地不同,单果可分为肉质果和干果两类,每类再分为若干类型。

(1)肉质果。

①浆果:由单雌蕊或复雌蕊发育而成,外果皮多为膜质,中、内果皮均肉质多汁。

②柑果:由复雌蕊具中轴胎座的多室子房发育而成,外果皮革质、有油囊,中果皮疏松、有维管束,内果皮膜质、分隔成瓣,在内果皮表面生有许多肉质多汁的毛囊。

③核果:由单雌蕊或复雌蕊发育而成,外果皮薄,中果皮肉质肥厚,内果皮坚硬形成“核壳”,包围在1粒种子外面,形成果核。

④瓠果:由3心皮1室的下位子房发育而成的假果,花托和外果皮组成坚硬的果壁,中、内果皮及胎座均肉质化。

⑤梨果:由花筒和具中轴胎座的子房共同参与发育而成的假果,花筒形成的果壁肉质发达,占大部分,外、中果皮肉质化,不甚发达,内果皮纸质或革质。

(2)干果。

①裂果。

A。蓇葖果:由离心皮雌蕊发育而成,成熟时沿背缝线或腹缝线一边开裂。

B。荚果:由单雌蕊的子房发育而成,成熟后果皮沿背缝线和腹缝线两边开裂,少数不开裂而成节荚。

C。角果:由两心皮的复雌蕊子房发育而成,成熟时沿两条腹缝线开裂成两瓣,两瓣之间有假隔膜。它有长角果和短角果两种。

D。蒴果:由复雌蕊子房发育而成,成熟时以各种方式开裂。它有背裂蒴果、孔裂蒴果和盖裂蒴果三种。

②闭果。

A。瘦果:果实细小,内含1粒种子,果皮与种皮易分离。

B。颖果:果实细小,内含1粒种子,果皮与种皮愈合不易分离。

C。坚果:果皮坚硬,内含1粒种子。

D。翅果:果皮延伸成翅状。

E。分果:由复雌蕊具中轴胎座的子房发育而成,成熟后各心皮沿中轴分离,但各心皮不开裂,各含1粒种子。

2.聚合果

由一朵花中多数离生单雌蕊和花托共同发育而成的果实。每一个雌蕊形成一个单果(小果),许多单果聚生在花托上,称聚合果(见A~E),根据小果性质不同,可分为:

(1)聚合蓇葖果:如八角茴香、玉兰、珍珠梅。

(2)聚合瘦果:多数瘦果聚生在一个膨大肉质花托上,如草莓。多数骨质瘦果,聚生在凹陷壶形花托里,如金樱子、蔷薇。

(3)聚合坚果:如莲。

(4)聚合核果:如悬钩子。

3.聚花果(又称复果)

由整个花序发育成的果实(见F~H)。桑葚是由整个雌花序发育而成,每朵花的子房各发育成一个小瘦果,包藏在肥厚多汁的肉质花被中。无花果是多数小瘦果包藏于肉质凹陷的囊状花轴内形成的一种复果。凤梨(菠萝)是很多花长在肉质花轴上一起发育而成,花不孕,肉质可食用部分是花序轴。

四、作业与综合题

1.绘制荠菜胚三个不同时期发育的草图。

2.双子叶植物胚与单子叶植物胚发育的主要区别是什么?

3.果实和种子的主要区别是什么?它们是怎样形成的?

4.胚囊、胚、胚乳各在什么地方形成的?由什么发育而来?

5.真果和假果有什么区别?请根据实验材料说明。

6.观察记录并填写:

(1)单果是________________________发育而成的果实;聚合果是____________发育而成的果实;复果是____________________________________发育而成的果实。真果指________________________果实;假果指________________________果实。

(2)下列常见植物的果实,其食用的主要部分是:

例:番茄:主要食用其肉质多汁的中果皮、内果皮和胎座;

柑、橙;

黄瓜、西瓜;

冬瓜;

桃、李;

苹果、梨;

草莓;

香蕉;

花生、向日葵;

水稻、小麦;

菠萝:。

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