植物繁殖和生活史

概念植物的繁殖方式一般可以分为两种,即无性繁殖和有性繁殖。无性繁殖可分为营养繁殖和孢子繁殖。换句话说,营养繁殖(生殖)和孢子繁殖都属于无性繁殖的范畴。营养繁殖是由植物的根、茎、叶等营养器官形成新个体的一种繁殖方式。高等植物有营养繁殖,低等植物的营养断裂、细胞分裂和出芽繁殖也应属于营养繁殖。孢子生殖是指植物通过产生无性生殖细胞(孢子)而不进行有性结合,直接发育成新个体的过程。有性生殖是指植物产生两种不同性别的生殖细胞(雄配子和雌配子),然后雄配子(精子)和雌配子(卵子)结合产生新的个体。有性生殖可分为同花生殖、异花生殖和卵子生殖。单性生殖(孤雌生殖)是一种特殊形式的有性生殖。

植物的生活史可以单独通过营养生殖、孢子生殖和有性生殖来完成,也可以通过孢子生殖和有性生殖两者来完成。这样就形成了不同类型的植物生活史。

1)在营养生殖的生活史中,不允许孢子生殖和有性生殖,而只进行营养生殖,或者在非常适宜的营养条件下,主要通过一些细胞的分裂或出芽来完成,如蓝藻门和裸藻门的大部分物种以及酵母等一些单细胞植物物种。这类植物的生活史特点是没有减数分裂,所以没有世代交替和核相交替,植物的核相不发生变化。

2)孢子生殖生命周期仅由孢子生殖完成,无有性生殖,或在非常适宜的营养条件下主要由孢子生殖完成。小球藻和栅藻只靠孢子繁殖完成生命周期,而衣藻等在非常好的营养条件下主要靠孢子繁殖完成生命周期。属于这种类型的植物的生活史也是没有减数分裂的特点,所以也有无籽期和世代的交替。

3)有性生殖生活史只有有性生殖完成,没有无性生殖。根据减数分裂的位置可分为两种,一种是合子减数分裂型,一种是配子减数分裂型。减数分裂合子的生活史表现为一株植物只有一个单倍体核期,只有核期交替,没有世代交替。减数分裂(R D)发生在合子的萌发过程中(图C),如衣藻、水绵和轮藻的生活史都是通过有性生殖来完成的。配子减数分裂生活史的特点是植物生活史中只有一个二倍体核期,只有核期交替,没有世代交替。减数分裂(R D)发生在配子体产生配子时,如松藻、鹿角藻和一些硅藻有性繁殖完成的生活史。

4)孢子减数分裂型(孢子生殖和有性生殖相结合或中间减数分裂型)的生活史由孢子生殖和有性生殖共同完成,表现为两种具有核期的植物(有的红藻有三株),一种是单倍体核期,一种是二倍体核期,两种核期交替,世代交替,发生减数分裂(R D)。在世代交替中,二倍体植物也叫孢子体,无性繁殖,通过减数分裂产生孢子,也叫无性世代。单倍体植物也称为配子体,有性繁殖,产生雌、雄配子。这个阶段也被称为有性世代,许多藻类和高等植物都属于这一类型的生活史。在减数分裂孢子的生活史中,如果配子体和孢子体的形态结构基本相同,称为同形世代交替,如石莼属、枝孢属、云水属和水龙骨科。如果配子体和孢子体的形状和结构不同,则称为异源世代交替,如海带、紫菜和所有高等植物。

植物生殖方式的进化是沿着营养生殖、孢子生殖和有性生殖的方向进行的。因此,植物生活史的进化顺序对应着营养生殖、孢子生殖、有性生殖和孢子减数分裂。

主要植物类群的生活史

1种子植物包括被子植物和裸子植物,大部分是种子繁殖,生活史属于异常世代交替的孢子减数分裂类型。孢子体特别发达,根、茎、叶分化,结构复杂完善,适应性强,占生活史的大部分时间。但配子体极度退化,结构简单。雄配子体仅由2 ~ 3个细胞组成,雌配子体仅由少数细胞组成。它们不能独立生活,必须依附于孢子体,所以它们的寿命很短。

2.蕨类植物的生活史属于异型世代交替的孢子减数分裂类型,有发达的孢子体世代和退化的配子体世代。绿色植物都是孢子体。与种子植物不同,配子体(原叶体)虽然微小,结构简单,但独立生命期短。

苔藓植物属于孢子世代交替的减数分裂类型,由孢子萌发为原丝体,在原丝体上产生配子体,配子体发育,孢子体退化,孢子体寄生在配子体上,通常看到的绿色植物就是配子体。

真菌真菌可以通过孢子繁殖或营养繁殖,或通过有性繁殖来完成其生活史。任何通过有性生殖完成的生活史都有点类似于合子减数分裂。在担子菌的生活史中,最大的特点是有一个较长的双核期。

5藻类藻类生活史类型复杂,包括上述所有类型。如蓝藻和裸子植物多为营养生殖型,小球藻和栅藻为孢子生殖型,衣藻和水绵为合子减数分裂型,松藻、卡拉胶和硅藻为配子减数分裂型,石莼、枝孢藻、云水和多管藻为同形世代交替的孢子减数分裂型,海带和紫菜为异形世代交替的孢子减数分裂型。