生物的生殖和发育

生物体的寿命都是有限的，一般地说，生物的个体在死亡之前，能够产生与自己相似的新个体，从而保证了本物种的延续。这就是说，地球上的生命之所以能够不断地延续和发展，不是靠生物个体的长生不死，而是通过生殖来实现的。生物通过生殖产生的新个体，必须经过一定的发育过程，才能成为性成熟的新个体。生物体从受精卵开始，经过细胞分裂、组织分化和器官形成，直到发育成性成熟个体的过程，就叫做个体发育。那么，生物是怎样产生新个体，新个体又是如何发育成一个性成熟个体的呢？

生物的生殖

生物的种类很多，生殖方式相应地也多种多样，那么，生物的生殖方式可以分成哪几种类型呢？生物是怎样通过生殖来保证物种延续的呢？

一 生殖的类型 生物的生殖可以分为无性生殖和有性生殖两大类。

无性生殖 在初中生物课中，我们已经学习过关于细菌和草履虫的分裂生殖，酵母菌和水螅的出芽生殖 (如图)，真菌、蕨类植物的孢子生殖，以及被子植物的营养生殖等内容(如图)。这些类型的生殖方式，都是由生物的身体或身体的一部分形成新的个体。像这样，不经过生殖细胞的结合，由母体直接产生出新个体的生殖方式，就叫做无性生殖。常见的无性生殖方式如左表。在无性生殖中，由于新个体是由母体直接产生出来的，新个体所含的遗传物质与母体的相同，因此，新个体基本上能够保持母体的一切性状。在农业和林业生产中，为了保持植物体的优良性状，人们常采用扦插、嫁接等营养生殖的方法，来繁殖花卉和果树。

在第二章中讲到，植物细胞具有全能性。根据这个理论，近几十年来发展起来一项无性繁殖的新技术——植物的组织培养技术。植物组织培养的大致过程是：在无菌条件下，将植物体的器官或组织片段(如芽、茎尖、根尖或花药)切下来，放在适当的人工培养基上进行离体培养，这些器宫或组织就会进行细胞分裂，形成新的组织。不过，这种组织没有发生分化，只是一团薄壁细胞，叫做愈伤组织。在适合的光照、温度等条件下，愈伤组织便开始分化，产生出植物的各种组织和器官，进而发育成一棵完整的植株(如图)。需要说明的是，用于植物组织培养的人工培养基，必须含有植物生长发育所需要的全部营养物质，如矿质元素、糖类、维生素等。植物组织培养不仅从植物体上取材少，培养周期短，繁殖率高，而且便于自动化管理。目前，这项技术已经在花卉和果树的快速繁殖、培育无病毒植物等方面得到了广泛的应用。例如，用一个兰花茎尖就可以在一年内生产出400万株兰花苗。又如，长期进行无性繁殖的植物，体内往往会积累大量的病毒，从而影响植物的产量或观赏价值。经研究发现，这些植物只有在根尖和茎尖中不含病毒。因此，人们用茎尖进行组织培养，就得到了多种植物(如马铃薯、草莓、菊花)的无病毒植株，取得可观的经济效益。

有性生殖 大多数种类的生物的生殖方式是有性生殖。下面以被子植物的有性生殖为例来介绍。

被子植物的有性生殖是在花中进行的(如图)。想一想，一朵花的主要结构是什么？花粉粒(含精子)和卵细胞分别是从花的哪个部分产生的？

花粉粒的形状多种多样，有球形的(如图)、椭球形的、锥体状的等。有些植物的成熟花粉粒里面含有两个精子，有些则只含有一个生殖细胞，这个生殖细胞要在花粉粒萌发并长出花粉管以后才分裂成为两个精子。卵细胞位于胚珠中。一朵花的子房里面，往往生有一至数枚胚珠。胚珠的外层是珠被，里面是胚囊。在成熟的胚囊中，位于中央的两个核是极核，靠近珠孔的一个比较大的细胞就是卵细胞。

花开放以后，通过传粉，花粉粒被传送到雌蕊的柱头上。不久，花粉粒萌发并长出花粉管。其中的两个精子通过花粉管到达胚囊：一个精子与卵细胞结合，形成受精卵；另一个精子与两个极核结合，形成受精的极核。这种受精方式叫做双受精。受精卵将来发育成胚，受精的极核将来发育成胚乳。胚是一个新个体的幼体。像这样，由亲本产生有性生殖细胞(也叫做配子)，经过卵细胞和精子两性生殖细胞的结合，成为合子，再由合子发育成为新个体的生殖方式，叫做有性生殖。在有性生殖中，由于两性生殖细胞分别来自不同的亲本，因此，由它们结合产生的后代就具备了双亲的遗传特性，具有更强的生活能力和变异性，这对于生物的进化具有重要意义。

一、填充题无性生殖和有性生殖的主要区别在于：无性生殖不经过______结合，由母体______新个体，而有性生殖则是经过______的结合，形成______，由______发育成新个体。二、判断题1．有利于保持亲本性状的生殖方式是有性生殖。( )2．成熟花粉粒中都含有两个精子。( )三、选择题1．单细胞生物普遍存在的一种生殖方式是：[ ]A．分裂生殖；B．出芽生殖；C．孢子生殖；D．有性生殖。2．花粉管的作用是：[ ]A．储存精子；B．使精子到达胚囊；C．为精子提供营养；D．为受精卵的发育提供能量。3．草莓的生殖方式是：[ ]A．分裂生殖；B．出芽生殖；C．营养生殖和有性生殖；D．出芽生殖和有性生殖。参考答案

观察被子植物的花粉管 取凤仙花(或其他被子植物)的成熟花药，放在洁净、干燥的培养皿中，盖好。取三个试管，分别加入蔗糖的质量浓度为0.1g/mL、0.15g/mL和0.2g/mL的溶液。用镊子将花药夹破，将花粉分别放入这三个试管中。然后，将试管放在20℃左右的环境中，培养1h～2h，花粉粒就会萌发。从每个试管中各取一滴液体，分别制成临时装片，用显微镜观察长出的花粉管。用醋酸洋红染色后，可以在不同长度的花粉管中观察到生殖核或精子。

克隆哺乳动物 1997年，英国生物学家首次用羊的体细胞成功地克隆出一只小母羊，取名为多利(左图)。消息传出后，引起了世人的广泛关注。什么是克隆呢？克隆是希腊文“klon”一词的音译，原意是用离体的小树枝来繁殖植物。现在，克隆是指无性繁殖系，具体地说，是指从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。如果克隆当作动词用，就表示整个无性繁殖的过程。多利羊的培育过程大致是：将一只母羊(A羊)卵细胞的细胞核中所有的染色体吸出，得到不含遗传物质的卵细胞。然后，将实验室里培养的另一只母羊(B羊)的乳腺上皮细胞的细胞核注入到无细胞核的卵细胞中，并进行电激融合，这样，就形成了一个含有新的遗传物质的卵细胞。融合后的卵细胞开始卵裂，形成早期的胚胎。然后，把这个胚胎移植到第三只母羊(C羊)的子宫内，让它继续发育。胚胎发育成熟后，C羊就产下了小母羊多利。这只小母羊的遗传性状与B羊的完全相同，简直就是B羊的复制品！在这以前，我国生物学家曾用胚胎细胞作为供核细胞，培育出了克隆牛和克隆兔。但是，多利羊在技术上的突破之处在于供核细胞是体细胞。这说明高度分化的动物体细胞的细胞核，仍然保持有全能性。克隆技术在繁育优良性状的家畜、治疗人类遗传病、抢救濒危物种和保护生物多样性等方面都有广阔的应用前景。