孢子體和配子體的區別

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介紹

被子植物是棲息於陸地的最進步的植物物種。開花植物的繁殖始於受精卵的分裂形成胚胎。植物遵循一個單雙倍體模式，在配子體和孢子體階段之間交替。因此，瞭解這兩個世代之間的區別非常重要。配子發生發生在配子體中，隨後是配子的結合形成二倍體受精卵。受精導致二倍體孢子體的形成，透過減數分裂產生單倍體孢子。形成的孢子進行有絲分裂，產生多細胞單倍體配子體。因此，在植物界，單個基因組會產生兩種不同的形態。最基本的單雙倍體生命週期如下面的圖所示。

孢子體

它是無性階段，包含兩套染色體，包含產生孢子的器官。

特徵

• 孢子體的器官發生顯示出複雜的組織。在被子植物中，它們的體分為根、莖和葉。而在苔蘚植物中，孢子體顯示出簡單的組織，由一個單一的無分枝的柄組成，該柄帶有單個孢子囊。

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• 在維管植物中，孢子體階段佔優勢超過配子體階段。配子體被最小化，並由萌發的花粉和胚囊表示。

• 孢子母細胞透過孢子發生過程產生孢子。小孢子發生產生雄性配子體，而大孢子發生產生雌性配子體。

• 在苔蘚植物中，孢子體依賴於配子體獲取營養，因此是非光合作用的和寄生的。另一方面，在種子植物（如裸子植物和被子植物）中，孢子體可以獨立生存。

形成

孢子體包含產生孢子的器官，稱為花葯和子房。孢子形成的過程稱為孢子發生，分為小孢子發生和大孢子發生。

小孢子發生是指小孢子或花粉粒的形成。花葯是雄蕊的繁殖部分。下面圖中顯示了一個典型顯示重要特徵的花葯。

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大孢子發生是指在胚珠內形成大孢子的過程。下面圖中顯示了典型的胚珠。

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在珠心內，一個單一的皮下細胞擴大併發生改變，形成一個初生造孢細胞。該細胞徑向分裂形成初生壁細胞和初生造孢細胞。初生造孢細胞起著大孢子母細胞的作用。

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當花粉粒從成熟的花葯轉移到柱頭上時，就會發生受精。這導致花粉粒在柱頭上萌發，產生兩個雄配子。花粉柱頭相互作用導致在花柱內形成花粉管。花粉管攜帶兩個雄核，進入胚囊進行受精。胚囊中發生兩個事件。

• 合子 - 第一個雄配子與卵細胞融合產生受精卵 (2n)

• 三倍融合 - 第二個雄配子與中央細胞融合形成胚乳 (3n)

因此，雙受精導致二倍體孢子體的形成。

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配子體

產生配子的單倍體多細胞階段是配子體世代。

特徵

• 苔蘚植物配子體的體組織具有稱為精子器（產生雄配子）和頸卵器（產生雌配子）的結構。這些結構統稱為配子囊。在被子植物中，配子體被稱為花粉粒和胚囊。

• 配子體是苔蘚植物中的優勢階段，而在種子維管植物中，配子體被顯著地簡化為少數細胞。

• 配子體是單倍體多細胞植物，它們進行有絲分裂，在苔蘚植物和被子植物中都形成雄性和雌性配子。

• 在苔蘚植物中，配子體是光合作用的，並獨立生活在潮溼地區。它們的體透過類似根的假根附著在基質上。在被子植物中，它們依賴於孢子體。

形成

• 雄性配子體 - 下圖顯示了從小孢子形成雙細胞配子體的過程。

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• 雌性配子體 - 單孢子胚囊進行三次連續的有絲分裂，產生7細胞8核的胚囊。下面的完整流程圖顯示了形成雌性配子體的事件序列。

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世代交替

這是發生在植物和藻類中的一種獨特的生命週期。植物在多細胞二倍體階段和多細胞單倍體階段之間交替。為了有一個清晰的認識，讓我們以蕨類植物為例來理解。綠色的蕨類植物代表二倍體孢子體世代。葉片或葉子從孢子囊中發育出孢子，透過減數分裂形成。這些孢子脫落並萌發，形成單倍體雄性和雌性配子體。雄性配子體具有精子器，而雌性配子體則由頸卵器組成。精子器和頸卵器進行有絲分裂，分別產生精子和卵子。精子透過水滴攜帶到卵子處，在那裡發生受精。這導致二倍體孢子體的形成。

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孢子體和配子體的區別

孢子體	配子體
二倍體階段	單倍體階段
雄性和雌性配子的結合導致二倍體孢子體的形成	配子體產生雄性和雌性配子。
在苔蘚植物中是依賴階段，並且是非光合作用的	在苔蘚植物中是獨立的優勢階段，並且是光合作用的
它是種子植物（如裸子植物和被子植物）中優勢的光合作用階段	在種子植物中，它包含少數細胞；花粉粒和胚囊。因此依賴於孢子體。
無性階段	有性階段
產生小孢子和大孢子	產生雄性和雌性配子
此階段是雄性和雌性配子受精的結果	此階段是由孢子萌發產生的。

結論

在本教程中，我們學習了世代交替，這是植物和藻類的獨特特徵。這兩個階段分別是孢子體階段（它是二倍體，並且是維管植物中的優勢階段）和配子體階段（它是單倍體，並且在苔蘚植物和蕨類植物中保持優勢）。

常見問題

Q1. 雙受精是什麼意思？

答：在開花植物中，一個雄核與卵細胞融合產生受精卵。此事件稱為合子。另一個雄核與中央細胞融合形成三倍體胚乳，稱為三倍融合。因此，合子和三倍融合一起稱為雙受精。

Q2. 動物是否存在世代交替？

答：在動物中，多細胞二倍體生物產生雄性和雌性配子。來自雄性親本的精子與雌性中的卵細胞融合形成二倍體生物。動物不產生孢子，因此不存在多細胞單倍體生物。因此，動物不顯示世代交替。

Q3. 為什麼花粉粒能在極端氣候條件下存活？

答：花粉粒具有獨特的孢粉壁組成。花粉壁被孢粉素包裹，孢粉素由類胡蘿蔔素和類胡蘿蔔素酯的氧化聚合物組成。這使得孢粉素能夠抵抗各種化學物質和極端氣候條件。

Q4. 胚囊中存在的助細胞和反足細胞的作用是什麼？

答：助細胞透過分泌具有趨化活性的物質來引導花粉管的生長。反足細胞已知提供胚囊的位置資訊。

Q5. 為什麼苔蘚植物不會長得高？

答：苔蘚植物缺乏負責水分和養分運輸的木質部和韌皮部。這些植物藉助假根附著在基質上。