植物的生殖與生長

基礎

花是植物的生殖結構:傳粉把花粉送上柱頭,花粉管把精子送入胚珠完成受精;受精後胚珠發育成種子、子房發育成果實,經風、水、動物或自力散播。生長素則調控生長:單側光令莖彎向光源,頂芽產生的生長素抑制側芽,形成頂芽優勢。

適合:中五生物 · 單元:生物與環境(一) · 建議學習路徑第 6/6 課

學完呢課,你會識:
  • 生殖分兩路:營養繁殖屬無性生殖、後代與親本相同;有性生殖經傳粉和受精,後代變異豐富。
  • 花由花萼、花瓣、雄蕊(花絲+花藥)和雌蕊(柱頭+花柱+子房)組成,花藥產生花粉、柱頭接收花粉。
  • 蟲媒花鮮豔多蜜、花粉大而黏;風媒花細小無蜜、花粉多而輕、柱頭羽狀外露。
文體:科學知識說明文有聲朗讀

文體小知識:科學知識說明文——逐一認識花的各部分結構,追蹤傳粉、受精到種子和果實形成與散播的全流程,並以生長素解釋向光性與頂芽優勢。

生物Biology
讀呢課前,你應該識: 植物的營養、氣體交換與運輸

§課文原文 Passage

1植物的生殖有兩大途徑。無性生殖不經配子結合,以營養繁殖進行,例如馬鈴薯的塊莖和薑的根莖發芽成新植株,後代的基因與親本完全相同,能穩定保留優良性狀。有性生殖則經配子結合,後代組合了雙親的基因,變異豐富、適應力強,有花植物以花完成這一過程。

2花的結構可分幾組:花萼在最外層,保護花芽;花瓣在其內,蟲媒花的花瓣大而鮮豔,吸引傳粉者。雄蕊由花絲和頂端的花藥組成,花藥產生花粉;雌蕊居中,由柱頭、花柱和子房組成,柱頭接收花粉並分泌黏液,子房內藏胚珠。一朵花齊備上述各部分者稱完全花。

3傳粉是花粉由花藥傳送到柱頭的過程,分蟲媒與風媒兩大類:蟲媒花花瓣鮮豔、有香氣和花蜜,花粉大而黏,借昆蟲攜帶;風媒花細小不顯眼、無蜜,花粉多而輕小,柱頭常羽狀並伸出花外,方便攔截隨風的花粉。花粉落在柱頭後萌發花粉管,沿花柱向下生長直達胚珠,精子經花粉管進入胚珠,與卵細胞結合完成受精。

4受精後,胚珠發育成種子,子房發育成果實。種子由種皮和胚組成,胚包括胚芽、胚軸、胚根和子葉,養分儲存在子葉或胚乳中。種子和果實的散播有四法:風播果實有翅或冠毛,水播果實能浮,動物播種靠鈎刺附身或果肉吸引,自力播種則靠果莢乾燥爆裂把種子彈出。散播令後代遠離親本,減少競爭並開拓新棲所。

5種子萌發需要適宜的水分、氧氣和溫度:種子吸水後,酶把子葉儲藏的養分分解,胚根首先穿出種皮向下生長,胚芽隨後向上長成幼苗。幼苗的生長方向受生長素調控:生長素由頂芽產生,低濃度促進細胞伸長。單側光令生長素移向背光一側,該側細胞伸長較快,莖便彎向光源,這就是向光性;頂芽產生的生長素向下運輸,抑制側芽萌發,形成頂芽優勢,摘除頂芽可令側枝繁茂。

1重點摘要 Summary

花是植物的生殖結構:傳粉把花粉送上柱頭,花粉管把精子送入胚珠完成受精;受精後胚珠發育成種子、子房發育成果實,經風、水、動物或自力散播。生長素則調控生長:單側光令莖彎向光源,頂芽產生的生長素抑制側芽,形成頂芽優勢。

2生字卡 Vocabulary

V
Vegetative reproduction營養繁殖

以根、莖、葉等營養器官產生新個體的無性生殖,後代與親本基因相同。

S
Stamen雄蕊

花的雄性生殖結構,由花絲和產生花粉的花藥組成。

C
Carpel雌蕊

花的雌性生殖結構,由柱頭、花柱和內藏胚珠的子房組成。

A
Anther花藥

雄蕊頂端產生並儲存花粉的部分。

P
Pollination傳粉

花粉由花藥傳送到同一花或另一花的柱頭的過程,分蟲媒與風媒。

P
Pollen tube花粉管

花粉粒落在柱頭後萌發、沿花柱向下生長至胚珠的管道,精子經它到達胚囊。

F
Fertilisation受精

精子與胚珠內的卵細胞結合形成受精卵的過程,是種子形成的起點。

S
Seed dispersal種子傳播

種子或果實離開親本散布到遠處的現象,方法有風、水、動物和自力四種。

G
Germination萌發

種子在適宜水分、氧氣和溫度下恢復生長、發育成幼苗的過程。

A
Auxin生長素

頂芽產生的植物激素,低濃度促進細胞伸長,控制向光性與頂芽優勢。

3逐步講解 Steps

  1. 第一步:兩種生殖途徑無性生殖不經配子結合,靠營養器官繁殖:馬鈴薯的塊莖、薑的根莖、草莓的匍匐莖都能長成新植株,後代與親本基因完全相同,優良性狀穩定,農民因此常用扦插和嫁接繁殖果樹。有性生殖經配子結合,後代繼承雙親基因、變異豐富。舉個例子:用同一棵優質荔枝的枝條嫁接,所有新樹結同樣的果;改用種子播種,後代品質便參差,正是兩種生殖方式的分別。
  2. 第二步:花的結構逐個認花由外到內分層:花萼在最外,開花前包裹花芽;花瓣負責吸引傳粉者;雄蕊由花絲支撐頂端的花藥,花藥內產生花粉;雌蕊居中,頂端柱頭黏滑、接收花粉,中部花柱連接底部子房,子房內藏一至多枚胚珠。舉個例子:解剖一朵百合花,先數花被,再找花藥與柱頭,最後剖開子房,肉眼已能見到白色的胚珠,把結構與功能一一對應。
  3. 第三步:蟲媒花與風媒花的適應傳粉方式決定花的形貌。蟲媒花以昆蟲為媒介:花瓣大而鮮豔、有香氣和花蜜,花粉粒大而粗糙帶黏性,容易附在蟲身上;風媒花以風為媒介:花小、無蜜、不顯眼,花粉數量多而輕小光滑,柱頭羽狀、常伸出花外攔截花粉。舉個例子:稻花細小灰綠、開花時幾乎無人察覺,但花粉漫天飛散;反觀蘋果花滿樹粉白、招蜂引蝶,兩種策略各有效率。
  4. 第四步:由傳粉到受精傳粉是花粉從花藥到達柱頭的過程;花粉一落上相熟品種的柱頭,便吸水萌發出花粉管,沿花柱向下生長,直達胚珠。花粉管中的精子與胚珠內的卵細胞結合,形成受精卵,受精於是完成。柱頭的黏液還能辨認花粉是否同種,防止異種亂配。舉個例子:答題畫圖時,緊記路線是花藥→柱頭→花粉管沿花柱向下→胚珠→卵細胞,一步不漏。
  5. 第五步:受精後的變化受精後花各部分分工收尾:胚珠發育成種子,子房發育成果實,花萼、花瓣、雄蕊和花柱多數凋謝。種子由種皮和胚組成,胚含胚芽、胚軸、胚根和子葉:單子葉植物的養分多儲於胚乳,雙子葉植物的養分儲於兩片子葉。舉個例子:剖開一粒浸軟的豆,兩片肥厚的子葉之間夾着細小的胚芽和胚根;豆莢本身則是子房發育成的果實,內含數枚種子。
  6. 第六步:種子傳播四法與萌發種子和果實散播有四法:風播借翅或冠毛乘風遠去,如蒲公英;水播借疏水果皮漂浮過海,如椰子;動物播種借鈎刺附在皮毛或以果肉吸引吞食,如蒼耳;自力播種靠果莢乾燥扭轉爆裂把種子彈出,如豆科植物。散播減少母子代之間的競爭並開拓新棲所。萌發需要水分、氧氣和適溫:種子吸水後酶活躍起來,分解子葉養分,胚根先出、胚芽後長。舉個例子:窗台豆芽實驗中,浸水的一組兩天破皮,乾燥的一組紋絲不動。
  7. 第七步:生長素、向光性與頂芽優勢生長素由頂芽產生,低濃度促進細胞伸長。單側光令生長素從照光一側橫移到背光一側,背光側細胞伸長較快,莖便彎向光源,此即向光性,令葉片爭取更多光照。頂芽的生長素同時向下運輸,抑制側芽萌發,形成頂芽優勢,令植物集中向上生長。舉個例子:把幼苗放進只有右側開孔的暗箱,數天後莖明顯彎向右邊;茶農摘去茶樹頂芽,側枝便繁茂起來,正是解除頂芽優勢的應用。

4圖解 Diagrams

花藥 anther(花粉,雄)柱頭 stigma花柱 style子房 ovary(內有胚珠)有性生殖流程傳粉(蟲媒/風媒)→ 花粉管生長→ 受精(胚珠內)→ 種子+果實傳播四法:風、水、動物、自力蟲媒花大而香;風媒花細而多生長素 auxin向光性:照光側生長素移走→ 背光側長得快 → 彎向光頂芽優勢:摘頂芽側芽長種子=胚(胚芽胚軸胚根)+子葉(儲養分)+種皮。
圖 1:花的結構與生殖流程

5例題示範 Example

例題:稻是風媒花,花小而不鮮豔,無香氣和花蜜;蘋果花則是蟲媒花。(1) 寫出花中產生花粉和接收花粉的構造名稱;(2) 由柱頭寫出精子到達胚珠的完整路線;(3) 受精後子房和胚珠分別發育成什麼?(4) 說出種子傳播的四種方法,並各舉一例。

  1. 產生花粉的是雄蕊的花藥,由花絲支撐;接收花粉的是雌蕊頂端的柱頭,其表面黏滑,適合固定花粉並讓它萌發。
  2. 路線:花粉落上柱頭→萌發花粉管→花粉管沿花柱向下生長→到達子房內的胚珠→精子經花粉管進入胚珠→與卵細胞結合完成受精。
  3. 受精後:胚珠發育成種子,子房發育成果實;稻的穀粒便是果實,內藏一粒種子。
  4. 四法各舉例:風播——蒲公英的冠毛果;水播——椰子的浮水果實;動物播——蒼耳的鈎刺果實;自力播——豆莢乾燥爆裂彈出種子。
  5. 答案:花藥產生花粉,柱頭接收花粉;精子沿柱頭→花粉管→花柱→胚珠的路線到達卵細胞完成受精;受精後胚珠成種子、子房成果實。種子傳播四法為風播(蒲公英)、水播(椰子)、動物播(蒼耳)和自力播(豆莢爆裂)。稻花細小、花粉多而輕、柱頭羽狀伸出,正是風媒的適應;答結構題時要一邊認結構一邊配功能,說明它怎樣配合傳粉或散播。

6常見錯誤 Mistakes

✗ 受精後花藥發育成果實,胚珠發育成種子。
✓ 受精後子房發育成果實,胚珠發育成種子;花藥、花瓣和花萼多數凋謝脫落。
✗ 傳粉就是受精,兩者沒有分別。
✓ 傳粉只是花粉到達柱頭;受精是精子與胚珠內卵細胞的結合,中間還要花粉管生長,兩者先後分明。
✗ 種子萌發必須有陽光,否則不能發芽。
✓ 萌發的必要條件是水分、氧氣和適溫;養分早已儲於子葉或胚乳,一般種子在黑暗中也能萌發。
✗ 莖彎向光源,是因為向光一側的細胞長得快。
✓ 正好相反:單側光令生長素移向背光一側,背光側細胞伸長較快,莖才彎向光源。
✗ 營養繁殖的後代變異多,適應力比有性生殖強。
✓ 營養繁殖屬無性生殖,後代基因與親本相同、變異少;有性生殖才組合雙親基因,變異豐富、適應潛力大。

75 題快測 Quick check

Q1雄蕊和雌蕊各由哪些部分組成?

Q2風媒花有哪些適應特徵?

Q3種子萌發需要哪些外在條件?

Q4把幼苗放在只有右側開孔的暗箱內,莖會怎樣生長?為什麼?

Q5摘除頂芽對植株有什麼影響?為什麼?

8重點回顧 Recap

  • 生殖分兩路:營養繁殖屬無性生殖、後代與親本相同;有性生殖經傳粉和受精,後代變異豐富。
  • 花由花萼、花瓣、雄蕊(花絲+花藥)和雌蕊(柱頭+花柱+子房)組成,花藥產生花粉、柱頭接收花粉。
  • 蟲媒花鮮豔多蜜、花粉大而黏;風媒花細小無蜜、花粉多而輕、柱頭羽狀外露。
  • 受精路線:花粉管由柱頭沿花柱到胚珠,精子與卵結合;受精後胚珠成種子、子房成果實,傳播四法為風、水、動物和自力。
  • 萌發需水分、氧氣和適溫;生長素由頂芽產生,單側光令莖向光彎曲,頂芽優勢抑制側芽,摘頂可催側枝。

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