CHƯƠNG 4 SINH sản ở THỰC vật image marked image marked

CHƯƠNG 4: SINH SẢN Ở THỰC VẬT A KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ CHUYÊN SÂU Sinh sản trình tạo cá thể mới, đảm bảo phát triển liên tục lồi Ở thực vật, có hai hình thức sinh sản sinh sản vơ tính sinh sản hữu tính Sinh sản vơ tính Sinh sản vơ tính hình thức sinh sản khơng có kết hợp tính đực (giao tử đực) tính (giao tử cái) Ở thực vật, có hai hình thức sinh sản vơ tính sinh sản sinh dưỡng sinh sản bào tử Đặt mua file Word link sau https://tailieudoc.vn/phankhacnghe/ a Sinh sản sinh dưỡng Sinh sản sinh dưỡng kiểu sinh sản mà thể hình thành từ quan sinh dưỡng thể mẹ Sự hình thành thể thực theo chế nguyên phân Kiểu sinh sản có thực vật bậc thấp lẫn thực vật bậc cao Các phận sinh dưỡng phát triển thành thể nhờ tính tồn tế bào thực vật Mặc dù biệt hóa thành phận khác hệ gen tế bào chứa đầy đủ gen quy định đầy đủ tính trạng thể, điều kiện định, tế bào lập trình lại (tái lập trình), hoạt hóa gen để trở dạng tế bào gốc tồn năng, từ biệt hóa thành loại tế bào khác thể Sinh sản sinh dưỡng tạo cá thể có tính đồng mặt di truyền, điều có lợi cho sinh vật sống điều kiện môi trường ổn định (điều kiện sống môi trường không thay đổi) Tuy nhiên, xét mặt tiến hóa, kiểu sinh sản khơng làm tăng tính đa dạng di truyền loài, dẫn đến làm hạn chế nguồn nguyên liệu cho tiến hóa chọn giống b Sinh sản bào tử Sinh sản bào tử có loài thực vật bậc thấp rêu, dương xỉ…Trong kiểu sinh sản này, thể mẹ (2n) giảm phân hình thành bào tử đơn bội, bào tử đơn bội phát tán nảy mầm phát triển thành thể giao tử (có nhiễm sắc thể đơn bội) Như vậy, thể giao tử hình thành từ bào tử, khơng qua thụ tinh nên hình thành thể giao tử cọi sinh sản vơ tính So với sinh sản sinh dưỡng, thể giao tử sinh sinh sản bào tử có vật chất di truyền không giống không giống với thể bào tử Điều có bào tử hình thành qua chế giảm phân Kiểu sinh sản có ưu tạo nên tính đa dạng di truyền cho lồi, bào tử có khả phát tán xa so với sinh sản sinh dưỡng Tuy nhiên, thể giao tử có NST đơn bội nên sức sống lại thường yếu thể lưỡng bội Do đó, lồi thực vật sinh sản bào tử, ln có xen kẽ giai đoạn thể giao tử giai đoạn thể bào tử (hình thành theo chế sinh sản hữu tính), đồng thời lồi có xu hướng tăng dần ưu giai đoạn thể bào tử Như vậy, sinh sản bào tử, sinh sản vơ tính khơng tách rời với sinh sản hữu tính Trang Trong thực tiễn, vận dụng nguyên lí sinh sản vơ tính thực vật, người tạo nhiều phương pháp nhân giống vơ tính, ứng dụng trồng trọt như: Giâm cành, chiết cành, ghép cành, nuôi cấy mô tế bào Ưu điểm hạn chế sinh sản vơ tính: - Ưu điểm: + Đơn giản, tiết kiệm vật chất lượng + Chỉ cần cá thể tạo nhiều cá thể nên phục hồi nhanh số lượng cá thể quần thể điều kiện mật độ thấp + Bảo tồn đặc điểm tốt thể mẹ, tạo cá thể có tính thích nghi cao điều kiện mơi trường khơng thay đổi - Hạn chế + Các cá thể sinh từ thể mẹ không đồng mặt di truyền nên khơng tạo tính đa dạng di truyền quần thể, hạn chế nguyên liệu cho tiến hóa Điều dẫn tới lồi dễ bị diệt vong môi trường sống thay đổi Sinh sản hữu tính Sinh sản hữu tính hình thức sinh sản có kết hợp tính đực (giao tử đực) tính (giao tử cái) tạo thành hợp tử, hợp tử phát triển thành phôi phôi phát triển thành thể Trong sinh sản hữu tính, để tạo thể mới, cần trải qua ba giai đoạn: - Hình thành giao tử - Thụ tinh hình thành hợp tử - Hợp tử phát triển thành phơi, phơi hình thành thể Cũng sinh sản vơ tính, sinh sản hữu tính có hầu hết nhóm thực vật từ bậc thấp đến bậc cao Trong đó, điển hình thực vật có hoa (thực vật hạt kín) Sau ta tìm hiểu chi tiết giai đoạn sinh sản hữu tính nhóm thực vật Chu trình sống thực vật hạt kín tóm tắt theo sơ đồ đây: Hình IV.1: Chu trình sống thực vật có hoa (Nguồn: Campbell, Reece) Đặc trưng sinh sản hữu tính thực vật hạt kín là: - Cơ quan sinh sản hoa - Có q trình thụ tinh kép Trang - Có hình thành cấu trúc có chức bảo vệ tạo điều kiện cho phát tán hạt  Cấu trúc hoa : Hình IV.2: Cấu trúc hoa điển hình (Nguồn : Campbell, Reece) a Quá trình phát sinh giao tử - Sự phát sinh giao tử đực: Cơ quan sinh sản đực thực vật hạt kín nhị Nhị bao gồm nhị bao phấn Trong bao phấn chứa túi phấn, có chức sinh hạt phấn (thế giao tử đực) + Quá trình hình thành hạt phấn tế bào mẹ hạt phấn (nằm túi phấn) Tế bào mẹ hạt phấn (2n) giảm phân tạo tế bào đơn bội (n) Mỗi tế bào đơn bội (n) nguyên phân lần tạo tế bào Hai tế bào bọc chung vỏ tạo thành hạt phấn Trong hạt phấn có hai tế bào, tế bào có chức sinh sản, tế bào có chức sinh dưỡng Vì hạt phấn gọi thể giao tử giao tử + Sự hình thành giao tử đực: hạt phấn rơi đầu nhụy hoa lồi, tế bào sinh dưỡng kích thích hình thành ống phấn, tế bào sinh sản tiếp tục nguyên phân tạo hai tinh tử Hai tinh tử giao tử đực - Sự phát sinh giao tử cái: Cơ quan sinh sản thực vật hạt kín nhụy Trong nhụy chứa nỗn (nằm bầu nhụy) Trong noãn chứa túi đại bào tử Mỗi túi đại bào tử chứa tế bào mẹ túi phôi Trang Tế bào mẹ túi phôi tiến hành giảm phân tạo tế bào đơn bội (n) tế bào đơn bội bị tiêu biến, tế bào sống sót Nhân tế bào tiếp tục nguyên phân liên tiếp lần tạo túi phôi (thể giao tử cái) có nhân đơn bội bao gồm trứng (giao tử cái), trợ bào, nhân cực nhân đối cực HÌnh IV.3: Sự hình thành hạt phấn túi phôi (Nguồn: Campbell, Reece) b Thụ phấn thụ tinh - Thụ phấn: trình vận chuyển hạt phấn từ bao phấn đến đầu nhụy Phần lớn thực vật phải nhờ vào tác nhân khác (nước, gió, động vật) để thực q trình Đối với tác nhân thụ phấn, thực vật có biến đổi cấu trúc hoa để tạo điều kiện thuận lợi cho trình thụ phấn Các lồi thụ phấn nhờ gió số lượng hạt phấn nhiều, hạt phấn khô, nhẹ, bao phấn treo cao dễ lắc lư theo gió Các loại thụ phấn nhờ trùng hoa có màu sắc sặc sỡ, mùi thơm, có đĩa mật để hấp dẫn trùng… Dựa vào nguồn gốc hạt phấn chia hình thức thụ phấn như: Tự thụ phấn thụ phấn chéo Nếu hạt phấn núm nhụy gọi tự thụ phấn Nếu hạt phấn đầu nhụy hai khác gọi thụ phấn chéo Ở số lồi, hoa có cấu tạo lưỡng tính, nhị nhụy chín lúc nên xảy tự thụ phấn Tuy nhiên nhiều lồi có hoa lưỡng tính lại có chế ngăn cản q trình tự thụ phấn cách tách biệt thời gian chín nhị nhụy - Thụ tinh kép: Khi hạt phấn rơi đầu nhụy thích hợp hạt phấn nảy mầm hình thành ống phấn Ống phấn xuyên tế bào vòi nhụy để đến đầu nhụy Nhân tế bào sinh sản phân chia tạo hai tinh tử Nhờ chất dẫn dụ hai trợ bào bên cạnh trứng, ống phấn thẳng vào lỗ nỗn giải phóng hai tinh tử túi phôi + Một tinh tử thụ tinh với trứng tạo thành hợp tử (2n) Trang + Một tinh tử thụ tinh cho nhân lưỡng bội tạo thành tế bào tam bội (3n) (Tế bào 3n phát triển hình thành nội nhũ mô dự trữ chất dinh dưỡng hạt) - Ý nghĩa thụ tinh kép: + Thụ tinh kép tạo tế bào nội nhũ dự trữ chất dinh dưỡng để cung cấp chất dinh dưỡng cho phát triển phôi + Thụ tinh kép gắn liền với hình thành (quả bao lấy hạt tạo nên hạt kín) Nhờ tạo ngành hạt kín phát triển ưu so với ngành thực vật khác Hình IV.4: Quá trình thụ tinh thực vật hạt kín (Nguồn Campbell, Reece) a Những trình biến đổi sau thụ tinh Sau thụ tinh, nỗn phát triển thành hạt, bầu nhụy phát triển thành Trong q trình đó, có nhiều biến đổi xảy bên hạt, bao gồm phát triển nội nhũ phát triển phôi - Sự phát triển nội nhũ: Sau thụ tinh, tế bào tam bội phân chia nhiều lần tạo thành nội nhũ Ở hầu hết mầm số hai mầm, nội nhũ nguồn dinh dưỡng cung cấp cho mầm phát triển Ở số loài hai mầm khác, chất dinh dưỡng nội nhũ chuyển hết vào hai mầm trước hạt kết thúc sinh trưởng, kết hạt trưởng thành khơng có nội nhũ (ví dụ hạt lạc, hạt đậu, hạt sen,…) - Sự phát triển phôi: Sau thụ tinh, lần nguyên phân hợp tử tạo hai tế bào, tế bào gốc tế bào Tế bào phân chia hình thành nên phơi Tế bào gốc tiếp tục phân chia tạo thành dây leo nối phôi với mẹ, có chức vận chuyển chất dinh dưỡng từ mẹ nội nhũ vào phôi - Sự phát triển bầu thành quả: Sau thụ tinh, kích thích hooc mơn auxin sinh từ trình nảy mầm hạt phấn từ trình phát triển phơi nên tế bào bầu nhụy nguyên phân liên tục phát triển thành Nếu khơng có phát triển phơi thiếu hooc môn auxin cho phát triển, bầu bị thối rụng mà không phát triển thành Con người sử dụng hooc mơn ngoại sinh (phun auxin, gibbrelin nồng độ thích hợp lên bầu nhụy để kích thích bầu phát triển thành Quá trình tạo khơng hạt) - Sự chín quả: Khi chín có biến đổi mạnh mẽ sinh lí, tạo nên nhiều thay đổi màu sắc, mùi vị, độ cứng + Về màu sắc: Các tế bào tăng cường phân giải chlorophyl làm cho màu xanh Hàm lượng carotenoid tăng lên làm cho màu chuyển từ xanh sang màu vàng, da cam đỏ + Về mùi thơm: Trong q trình chín quả, có tổng hợp hợp chất gây mùi có chất este, anđehit axêtơn, làm cho có mùi thơm đặc trưng + Về vị quả: Các hợp chất tanin, axit hữu cơ, alcalôit bị phân hủy chuyển hóa thành đường làm tăng hàm lượng đường nên vị chua (do axit hữu cơ), vị chát (do tinh bột) giảm đi, vị tăng lên Trang + Về độ cứng: Khi chín, enzym pectinaza tăng cường hoạt động phân giải pectatcanxi (chất gắn kết tế bào với nhau) làm cho tế bào rời ra, trở nên mềm Những biến đổi sinh lí xảy chín điều tiết tương quan nồng độ auxin etylen Khi tương quan nghiêng phía etylen chín kích thích Các điều kiện ngoại cảnh khác tác động đến chín như: nhiệt độ, nồng độ CO2 khơng khí - Ý nghĩa hình thành thực vật hạt kín: + Bảo vệ hạt chống lại tác nhân bất lợi môi trường + Giúp cho phát tán hạt xa B CÁC DẠNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Các câu hỏi hình thức sinh sản thực vật Câu 1: Lấy hạt phấn có kiểu gen Aa thụ phấn cho có kiểu gen aa Hãy xác định kiểu gen phôi, nội nhũ hạt tạo Hướng dẫn giải: - Cây có kiểu gen Aa có loại hạt phấn, loại mang gen A loại mang gen a Cây có kiểu gen aa sinh loại túi phơi có gen a - Khi thụ phấn, hạt phấn rơi lên đầu nhụy nảy mầm thành ống phấn Khi hạt phấn nảy mầm, nhân sinh sản hạt phấn nhân đôi thành nhân trở thành tinh tử (giao tử) Ống phấn đưa tinh tử đến túi phôi, đến túi phôi xảy thụ tinh - Khi thụ tinh: + Hạt phấn thứ (hạt phấn có gen A) thụ tinh cho noãn: Tinh tử A thứ kết hợp với noãn cầu a tạo thành hợp tử Aa Hợp tử phát triển thành phôi nên kiểu gen phôi Aa Tinh tử A thứ hai kết hợp với nhân lưỡng bội aa tạo thành nội nhũ Aaa Kiểu gen nội nhũ Aaa Vậy hạt thứ có kiểu gen phơi Aa, kiểu gen nội nhũ Aaa + Hạt phấn thứ hai (hạt phấn có gen a) thụ tinh cho nỗn: Tinh tử a thứ kết hợp với noãn cầu tạo thành hợp tử aa Hợp tử phát triển thành phôi nên kiểu gen phôi aa Tinh tử a thứ hai kết hợp với nhân lưỡng bội aa tạo thành nội nhũ aaa Kiểu gen nội nhũ aaa Vậy hạt thứ hai có kiểu gen phơi aaa, kiểu gen nội nhũ aaa Câu 2: Một lồi thực vật hạt kín có NST 2n = 12 Có tế bào mẹ hạt phấn giảm phân để hình thành nên hạt phấn Hãy xác định số NST mà mơi trường cung cấp để hình thành hạt phấn nói Hướng dẫn giải: - Tế bào mẹ hạt phấn phải giảm phân để tạo tế bào đơn bội Số NST mà môi trường cung cấp cho giảm phân 2n = 12 NST - Mỗi tế bào đơn bội lại nguyên phân lần để hình thành nên hạt phấn có nhân đơn bội Số NST mà môi trường cung cấp cho hạt phấn n x = 4n - Tổng số NST mà môi trường cung cấp cho hình thành hạt phấn nói Trang 2n + 4n = 6n = x = 36 (NST) Câu 3: Ở loài lúa nước (2n = 24), để hình thành hợp tử tế bào nội nhũ số NST mà mơi trường phải cung cấp cho trình phân bào để hình thành giao tử bao nhiêu? Hướng dẫn giải: Để hình thành hợp tử tế bào nội nhũ cần phải có hạt phấn túi phơi Q trình diễn sau: - Tế bào mẹ hạt phấn giảm phân, môi trường cung cấp số NST 24 - Nhân đơn bội nguyên phân để hình thành nên hạt phấn có nhân, môi trường cung cấp số NST 12 - Khi ống phấn nảy mầm, nhân sinh sản hạt phấn nhân đôi thành tinh tử, môi trường cung cấp số NST 12 - Túi tế bào mẹ túi phôi giảm phân cần môi trường cung cấp số NST 24 - Mỗi tế bào đơn bội nguyên phân lần để hình thành túi phơi, số NST mà môi trường cung cấp - Tổng số NST mà môi trường cung cấp 24 + 12 + 12 + 24 + 84 = 156 NST n  23  1  12x7  84 NST Câu 4: Ở số loài thực vật thụ tinh kép, quan sát tế bào sinh dưỡng bình thường kì ngun phân thấy có 48 cromatit Giả sử trình thụ tinh hạt phấn đạt 87,5%, nỗn 100% hình thành 56 hợp tử lưỡng bội sau thành 56 hạt (cho hạt phấn tham gia thụ phấn thụ tinh) a Tính số lượng nhiễm sắc thể đơn mà môi trường nội bào cung cấp cho tế bào sinh tinh sinh trứng thực trình phân bào lúc hoàn thành thụ tinh để đạt số hạt nói b Tính số lượng nhiễm sắc thể đơn bị tiêu biến trình phân bào hoàn thành thụ tinh từ tất tế bào sinh trứng sinh tinh nói trên? Hướng dẫn giải: - Ở kì giữa, tế bào có 48 cromatit → NST loài 2n = 24 - Một tế bào mẹ hạt phấn tạo hạt phấn Như để hình thành nên hạt phấn thụ tinh tạo hợp tử số NST mà mơi trường cung cấp cho q trình phân bào 10n (giảm phân cung cấp 2n; tế bào đơn bội nguyên phân lần cung cấp 4n; nhân sinh sản hạt phấn nguyên phân lần cung cấp 4n) - Mỗi tế bào mẹ túi phơi để hình thành nên túi phơi hồn chỉnh cần mơi trường cung cấp 9n (Giảm phân cần môi trường cung cấp 2n; tế bào đơn bội nguyên phân lần cần môi trường cung cấp 7n) - Số NST bị tiêu biến trình sinh hạt phấn n (do nhân sinh dưỡng hạt phấn bị tiêu biến hạt phấn nảy mầm) - Số NST bị tiêu biến trình sinh túi phôi 8n (do tế bào đơn bội bị tiêu biến, nhân phôi không tham gia thụ tinh) a – Số hạt phấn thụ phấn thụ tinh 56 : 87,5% = 64 hạt phấn - Để tạo thành 64 hạt phấn, cần số tế bào mẹ hạt phấn 16 tế bào - Số NST đơn cung cấp cho tế bào sinh hạt phấn phân bào hồn thành q trình thụ tinh : 10n x 16 = 10 x 12 x 16 = 1920 (NST) Trang - Số NST đơn cung cấp cho tế bào sinh hạt phấn phân bào hồn thành q trình thụ tinh : 9n x 56 = x 12 x 56 = 6048 (NST) b – Số NST đơn tiêu biến trình phân bào tế bào sinh hạt phấn hồn thành q trình thụ tinh là: n x 64 = 12 x 64 = 768 (NST) Số NST đơn tiêu biến trình phân bào tế bào sinh trứng hồn thành q trình thụ tinh : 8n x 56 = 12 x x 56 = 5376 (NST) Câu 5: Ở rêu chân tường, tinh trùng có kiểu gen ABDeg thụ tinh cho nỗn cầu có kiểu gen abdEG tạo hợp tử Hợp tử phát triển thành thể bào tử, sau thể bào tử hình thành túi bào tử bào tử lại trở thành rêu đơn bội a Hãy cho biết có loại kiểu gen khác rêu nói b Cho biết ưu điểm sinh sản bào tử với sinh sản sinh dưỡng Hướng dẫn giải: a Khi thụ tinh giao tử ABDeg với giao tử abdEG tạo hợp tử có kiểu gen AaBbDdEeGg - Thể bào tử có kiểu gen AaBbDdEeGg giảm phân tạo bào tử đơn bội số loại bào tử 25 = 32 loại - Mỗi loại bào tử phát triển thành thể nên có 32 loại bào tử phát triển thành 32 loại kiểu gen b Ưu điểm sinh sản bào tử với sinh sản sinh dưỡng Sinh sản bào tử cho phép tạo nhiều loại bào tử có kiểu gen khác nên tạo tính đa dạng phong phú đời Sinh sản sinh dưỡng ln tạo đời có kiểu gen hoàn toàn giống với mẹ Các câu hỏi chế sinh sản Câu 6: Sinh sản hữu tính gì? Trình bày nguồn gốc hạt Hướng dẫn trả lời: a Sinh sản hữu tính kết hợp giao tử đực (n) (n) thành hợp tử (2n), hợp tử nguyên phân phát triển thành cá thể - Sinh sản hữu tính thực vật bậc thấp gồm có tiếp hợp tảo xoắn, thụ tinh rêu, dương xỉ, thụ phấn thụ tinh hạt trần hạt kín - Sinh sản hữu tính thực vật có hoa thực hoa: + Sự hình thành giao tử thực vật: giao tử hình thành từ thể giao tử, thể giao tử lại sinh từ bào tử đơn bội qua giảm phân + Thụ tinh kép tượng nhân tham gia thụ tinh, hòa nhập với trứng, nhân thứ hai hợp với nhân lưỡng bội (2n) tạo nên tế bào nhân tam bội (3n) Thụ tinh kép có thực vật hạt kín (thực vật có hoa) b Nguồn gốc hạt - Sự hình thành hạt Nỗn thụ tinh (chứa hợp tử tế bào tam bội) phát triển thành hạt Hợp tử phát triển thành phôi Tế bào tam bội phân chia tạo thành khối đa bào giàu chất dinh dưỡng gọi nội nhũ Nội nhũ (phôi nhũ) mô nuôi dưỡng phôi phát triển Có hai loại hạt: hạt nội nhũ (hạt mầm) hạt không nội nhũ (hạt hai mầm) - Sự hình thành Trang + Quả bầu nhụy phát triển thành Bầu nhụy dày lên, chuyển hóa túi chứa hạt, bảo vệ hạt giúp phát tán hạt + Quả khơng có thụ tinh nỗn (quả giả) gọi đơn tính Quả khơng có hạt chưa đơn tính hạt bị thối hóa Câu 7: a Ứng dụng phương pháp nuôi cấy mô tế bào sản xuất giống trồng có ưu điểm gì? Cơ sở khoa học phương pháp này? b Mô tả cấu tạo hoa? Nêu số ưu điểm sinh sản hữu tính? Hướng dẫn trả lời: a Ưu điểm + Nhân nhanh giống tốt giống quý + Tạo giống bệnh + Tạo giống có phẩm chất di truyền đồng + Hệ số nhân giống cao - Cơ sở khoa học: dựa vào tính tồn tế bào, nguyên phân phân hóa tế bào điều kiện dinh dưỡng phù hợp b Cấu tạo hoa: cuống hoa, đài hoa, tràng (cánh) nhị nhụy Hoa lưỡng tính có nhị nhụy - Sinh sản hữu tính có ưu điểm: + Tạo nhiều biến dị tổ hợp → tạo đa dạng cho sinh vật + Tăng khả thích nghi, tạo quần thể sinh vật có tiềm thích nghi + Trung hòa đột biến có hại tạo điều kiện cho gen lặn biểu thành kiểu hình + Cung cấp nguồn nguyên liệu phong phú cho chọn giống tiến hóa Trang ... Cũng sinh sản vơ tính, sinh sản hữu tính có hầu hết nhóm thực vật từ bậc thấp đến bậc cao Trong đó, điển hình thực vật có hoa (thực vật hạt kín) Sau ta tìm hiểu chi tiết giai đoạn sinh sản hữu... hữu tính nhóm thực vật Chu trình sống thực vật hạt kín tóm tắt theo sơ đồ đây: Hình IV.1: Chu trình sống thực vật có hoa (Nguồn: Campbell, Reece) Đặc trưng sinh sản hữu tính thực vật hạt kín là:... loại kiểu gen b Ưu điểm sinh sản bào tử với sinh sản sinh dưỡng Sinh sản bào tử cho phép tạo nhiều loại bào tử có kiểu gen khác nên tạo tính đa dạng phong phú đời Sinh sản sinh dưỡng tạo đời có