生物的个体发育是指受精卵经过
细胞分裂、
组织分化和器官的形成,直到发育成性成熟个体的过程。该过程可以分为两个阶段,即
胚的发育和
胚后发育。
简介
个体发育(ontogeny)(individual development)是指多细胞生物体从受精卵开始,经过
细胞分裂、组织分化、器官形成,直到性成熟等过程。
对于进行
有性生殖的生物来说,个体发育的起点是受精卵。
从受精卵形成胚胎,而后胚胎生长发育成个体的过程称为个体发育。从生长、发育、成熟到形成下代的
卵细胞或精子,直至个体逐渐衰老死亡,构成个体发育史。从形态上看,个体发育过程经历生长、分化和
形态发生。
被子植物
内容简介
被子植物的个体发育过程可以大致分为种子的形成和萌发、植株的生长和发育等阶段。
种子形成萌发
被子植物的
双受精完成以后,一般说来,花被和雄蕊首先凋谢,柱头和花柱也随着萎缩,只有子房继续生长发育。在子房的胚珠里面,受精卵逐渐发育成胚,受精的
极核逐渐发育成胚乳。
胚的发育
不同植物的胚,发育的过程大体相同,下面以荠菜为例来说明。荠菜的受精卵经过短暂的休眠以后,就开始进行有丝分裂。在第一次分裂形成的两个细胞中,靠近
珠孔的一个叫做
基细胞,另一个叫做
顶细胞。
顶细胞经过多次分裂,形成球状胚体。
基细胞经过几次分裂,形成一列细胞,构成胚柄。胚柄可以从周围组织中吸收并运送营养物质,供球状胚体发育。研究表明,胚柄还能产生一些激素类的物质,促进胚体的发育。在胚体发育完成后,胚柄就退化消失了。
由于球状胚体顶端两侧的细胞分裂速度比较快,就形成了两个突起,这两个突 起逐渐发育成两片子叶。两片子叶之间的一些细胞发育成胚芽,胚体基部的一些细胞发育成胚根,而胚芽与胚根之间的细胞则形成
胚轴。这样,子叶、胚芽、胚轴和胚根就构成了荠菜的胚(如图1)。
胚乳的发育
受精的
极核不经过休眠,就开始进行有丝分裂,经过多次分裂形成大量的胚乳细胞。这些胚乳细胞构成了胚乳。
多数双子叶植物在胚和胚乳发育的过程中,胚乳逐渐被胚吸收,营养物质储存在子叶里,这样就形成了
无胚乳种子,如大豆、花生和黄瓜等。多数单子叶植物在胚和胚乳发育的过程中,胚乳不被胚吸收,这样就形成了有胚乳的种子,如小麦和玉米等。
在胚和胚乳发育的同时,珠被发育成
种皮。这样,整个胚珠就发育成种子。与此同时,子房壁发育成果皮,整个子房就发育成果 实。
果实和种子成熟以后,便从
母体上脱落下来。如果遇到合适的环境条件,种子就会萌发并长成幼苗(有些植物的种子需要经过一段时间的休眠才能萌发)。
植株生长发育
幼苗经过一段时间的生长,成为一株具有根、茎、叶三种营养器官的植株。植株生长发育到一定阶段,就开始形成花芽,接下来便是开花、结果。花芽的形成,标志着
生殖生长的开始。对于一年生植物和二年生植物来说,在植株长出生殖器官以后,营养生长就逐渐减慢甚至停止。对于多年生植物来说,当它们达到开花年龄以后,每年营养器官和生殖器官仍然生长发育。其中营养器官的生长发育包括:根和茎
顶端分生组织的活动,使茎不断长高,根不断伸长。与此同时,由于茎和根的
形成层的活动,使茎和根不断长粗。这样,多年生植物就逐年长大。
高等动物
概述
高等动物的个体发育可以分为
胚胎发育和
胚后发育两个阶段。
胚胎发育是指受精卵发育成为幼体,
胚后发育是指幼体从
卵膜孵化出来或从母体内生出来以后,发育成为
性成熟的个体。蛙是大家都熟悉的一种卵生动物,下面以蛙为例来讲述高等动物的个体发育。
胚胎发育
春季,在温度适宜时,雌蛙和雄蛙抱对,将卵细胞和精子排在水中,并且在水中完成受精。受精卵的上端是
动物极,下端是
植物极。靠近
动物极的半球叫做动物半球,颜色较深(含色素颗粒),里面含
卵黄少,比较轻些。靠近
植物极的半球叫做植物半球,颜色较浅,里面含有丰富的
卵黄,比较重些。这样一些特点,使受精卵的动物半球朝上,可以吸收大量的
太阳辐射能,从而保证受 精卵发育所需的温度条件。
受精卵开始发育,首先进行
细胞分裂,这叫做
卵裂(如图2)。第一次
卵裂是沿着从
动物极到植物极的
卵轴方向进行的。第二次
卵裂的方向也是这样,但是分裂面与第一次的相垂直。第三次
卵裂的方向是与
卵轴相垂直的,但分裂面稍稍偏向
动物极一侧。这样,受精卵经过三次
卵裂就形成了具有八个细胞的胚胎,上面的四个细胞较小,下面的四个细胞较大。
卵裂过程的细胞分裂属于
有丝分裂.
卵裂继续下去,动物 半球的细胞分裂较快,因而细胞的数量较多,但是细胞 的体积较小。植物半球由于含卵黄较多,细胞分裂较慢,因而细胞的数量较少,细胞的体积较大。
卵裂进行到一定时期,细胞增多,胚胎就形成了一个内部有腔的球状胚。这个时期的胚胎叫做
囊胚(如图),囊胚内的腔叫做
囊胚腔。 由于动物半球的细胞分裂较快,因此,新产生的细胞就向下推移,覆盖在植物半球细胞的外面。与此同时,植物半球的一些细胞开始向
囊胚腔内陷入,其周围的一些植物半球的细胞也被卷入到囊胚腔中。这样,
囊胚腔就缩小了。在内陷细胞之间出现了凹陷,形成一个新腔,叫做
原肠腔。随着凹陷的向内逐渐推进,
原肠腔逐步扩大,
囊胚腔进一步缩小。这个时期的蛙胚就具有了三个
胚层:
外胚层、
中胚层和
内胚层,叫做
原肠胚。
原肠胚的
外胚层由仍然包在胚胎表面的动物半球细胞构成;内胚层由内陷的植物半球细胞构成;
中胚层位于外胚层与内胚层之间。这三个
胚层继续发育,经过
组织分化、器官形成,最后发育成一个完整的幼体——
蝌蚪。 早期的动物胚胎的各个部分,分别发育成动物体的哪些器官、系统呢?1925年,德国动物
胚胎学家福格特想出了一个巧妙办法。他用无毒的染料将琼脂薄片染上颜色,再将薄片紧贴在早期
原肠胚的表面。经过一段时间,一些胚胎细胞就被染上了颜色。由于所用的颜料不会影响胚胎的正常发育,这样,在
胚胎发育的晚期,通过解剖观察染色细胞位于什么器官,就知道形成这个器官的原始细胞在早期胚胎上的位置了。动物
胚胎学家用
同位素标记等方法研究
原肠胚三个
胚层的发育,同样取得了理想的结果。研究结果表明,原肠胚的外胚层发育成神经系统、感觉器官、
表皮及其附属结构;中胚层发育成骨骼、肌肉以及循环、排泄、生殖系统等;内胚层发育成肝、胰等腺体,以及呼吸道、消化道的上皮。
爬行类、鸟类和哺乳类等动物,在
胚胎发育的早期,从胚胎四周的表面开始,形成了围绕胚胎的
胚膜。
胚膜的内层,叫做羊膜(如图)。羊膜呈囊状,里面充满了液体,叫做羊水。羊膜和羊水不仅保证了
胚胎发育所需的水环境,还具有防震和保护作用,因此,使这些动物增强了对陆地环境的适应能力。
胚后发育
许多动物的幼体在形态结构和生活习性上都与成体差别较小,因此,幼体不经过明显的变化就逐渐长成为成体,如爬行动物、鸟类和哺乳动物。对于这些动物来说,
胚后发育主要是指身体的长大和生殖器官的逐渐成熟。有些动物的幼体与成体,在形态结构和生活习性上都有明显的差异,如蛙。这类动物在
胚后发育的过程中,形态结构和生活习性都要发生显著的变化,而且这些变化又是集中在短期内完成的。这种类型的
胚后发育过程叫做
变态发育。