孢子形成定义

孢子形成被定义为一种无性繁殖方式。孢子囊，即大囊，包含许多孢子。当孢子囊破裂时，植物释放出数百个孢子。这些孢子被释放到大气中，在适当的条件下生长繁殖，产生新的植物。

引言

孢子是真菌中用于有性或无性繁殖的单位，可以为在具有挑战性的环境中传播和生存而进行修饰，通常可持续很长时间。许多植物、藻类、真菌和原生动物在其生命周期中使用孢子。

细菌孢子是用于在恶劣环境中生存的抵抗性结构；它们不是有性周期的组成部分。除了用阿米巴状的传染性细菌（称为“阿米巴”）感染其宿主外，粘菌孢子还通过融合从阿米巴形成的质体中的两个细胞核在其宿主内繁殖。

二倍体孢子体的孢子囊进行减数分裂产生孢子，孢子通常是单倍体且在植物中是单细胞的。在适当的条件下，孢子可以通过有丝分裂产生一个多细胞的配子体，最终产生配子。当两个配子结合时，会产生合子，合子会发育成全新的孢子体。这个周期被称为世代交替。由种子植物内部产生的，在胚珠内形成的巨大孢子，以及参与产生更复杂结构（构成繁殖单位、种子和花粉粒）的微小孢子。

在日常用语中，“孢子”与“配子”的区别在于，孢子在发育成孢子苗之前就会开始生长。相比之下，配子必须与其他配子结合形成合子，然后才能继续发育。

作为传播单位，孢子和种子的主要区别在于种子包含一个正在发育的胚胎（下一代的二倍体孢子体），它是由花粉管的雄配子与胚珠内由大配子体产生的雌配子结合而形成的。孢子本质上是单细胞的，是配子体的第一个细胞。种子萌发产生二倍体孢子体，而孢子产生单倍体配子体。

孢子含义

孢子是一种生殖细胞，可以在不与其他生殖细胞融合的情况下产生新的生物体。因此，配子——必须成对才能产生新个体的生殖细胞——与孢子不同。配子是性生殖的介质，而孢子是无性生殖的介质。除了植物、藻类和真菌，细菌也产生孢子。

细菌孢子的主要目的是在恶劣环境中保护细菌，作为细菌生命周期中的休眠或不活动阶段。许多被疾病困扰的芽孢杆菌（Bacillus）和梭菌（Clostridium）会频繁产生孢子。许多细菌孢子具有很强的抵抗力，并且在休眠多年后仍能萌发。在真菌中，孢子的作用与植物中的种子相似。在适宜的温度、湿度和食物供应条件下，由特殊子实体产生的真菌孢子会被释放，其中一些子实体就是我们熟悉的蘑菇的可食用部分。

许多大型藻类既能进行有性繁殖，也能通过孢子进行繁殖。各种红藻生物产生单孢子，它们是无壁的球形细胞，通过水流传播，萌发后发育成新生物。一些绿藻产生不动的无动孢子，而另一些则产生具有至少两个鞭毛但没有真实细胞壁的游动孢子。与必须依赖被动水流传播的单孢子和无动孢子不同，游动孢子可以游到适宜的环境中进行发育。

孢子是植物无性世代的繁殖实体，植物的生命周期都会在有性和无性繁殖个体世代之间交替。植物孢子，或孢子繁殖世代，产生单倍体或配子繁殖的世代。在不产生种子的植物（如苔藓、蕨类、地钱和角苔）中，孢子最为显眼。在这些较小的植物中，孢子的作用与真菌中的种子相似。亲本植物通常在局部释放孢子，而产生孢子的器官通常出现在叶子的背面。生活在沼泽或湖泊边缘的植物的孢子有时会随水脱落或被雨水冲刷到那里，它们仍然完好无损地保存在沉积物中。在某些释放孢子的植物中，风力传播是它们爆炸性释放孢子的一个因素。

植物和其他生物中的孢子形成

1. 细菌孢子

内生孢子是一些细菌产生的孢子，用于保护它们免受危及生存的恶劣环境条件的影响。高温、干旱、有毒化学物质或酶的存在以及缺乏食物是这些条件中的一些。产孢细菌会构建坚固防水的细胞壁，以保护其 DNA 免受干燥和损伤。内生孢子可以在环境变得适宜萌发之前存活很长时间。梭状芽孢杆菌（Clostridium）和芽孢杆菌（Bacillus）是可产生内生孢子的两种细菌。

2. 藻类孢子

作为一种无性繁殖方式，藻类产生孢子。这些孢子可以利用鞭毛从一个地方移动到另一个地方，或者是不动的（无动孢子）。一些藻类能够进行有性或无性繁殖。当条件适宜时，成熟的藻类通过分裂成孢子来繁殖，然后发育成新的个体。通过有丝分裂产生单倍体孢子。当条件不利于生长时，藻类进行有性繁殖以产生配子。融合后，这些性细胞形成二倍体合子。合子只有在环境再次适宜时才会开始生长。然后，合子将经历减数分裂以产生单倍体孢子。

一些藻类具有独特的无性和有性生殖阶段，在它们的生命周期中交替出现。这种生命周期类型也称为世代交替，其中存在单倍体和二倍体阶段。一种称为配子体的结构在单倍体阶段产生并发育出雄配子和雌配子。当这些配子结合时，会产生一个合子。在二倍体阶段，合子转变为孢子体，一种二倍体结构。通过减数分裂，孢子体产生单倍体孢子。

3. 酵母孢子

大多数真菌的孢子有两个主要功能：通过传播进行繁殖，以及通过休眠来生存。根据真菌的不同，孢子可能包含一个或多个细胞。根据物种的不同，它们的颜色和形状差异很大。真菌既有无性孢子也有有性孢子。孢子囊是产生和储存无性孢子（如孢子囊孢子）的微观器官。分生孢子和其他无性孢子在称为菌丝的丝状器官上产生。子囊孢子、担子孢子和合子是性孢子的例子。

真菌主要依靠风将它们的孢子传播到适宜萌发的环境中。弹射孢子（Ballistospores）会剧烈地从繁殖结构中弹出，而静止孢子（Statismospores）则被动地从繁殖结构中释放出来。一旦孢子进入空气，风就会将其传播。在真菌中，世代常常交替。环境因素有时可能导致真菌孢子休眠。温度、湿度以及该区域其他孢子的数量都可能导致一些真菌在休眠期后重新出现。真菌的休眠使它们能够忍受恶劣的环境。

4. 动物孢子

就像藻类和真菌一样，植物也显示出世代交替。对于无种子的植物，如蕨类和苔藓，孢子是生命的来源。孢子囊产生孢子，然后孢子被传播到环境中。对于非维管束植物，例如苔藓，配子体产生（有性阶段）是植物生命周期中最主要的阶段。相比之下，由绿色苔藓植被组成的配子体阶段，孢子体阶段（无性阶段）的特征是长柄，其顶部带有包含在孢子囊中的孢子。

在不产生种子的维管束植物（如蕨类）中，孢子体和配子体世代是独立的。成年的二倍体孢子体由蕨类植物的叶子或羽片表示，而单倍体配子体则由羽片底部的孢子囊产生的孢子形成。

在开花（被子植物）和非开花种子植物中，配子体世代完全依赖于占主导地位的孢子体世代生存。被子植物的花产生雄配子和雌配子。雄性微孢子存在于花粉中，而雌性大孢子存在于花的子房中。授粉后，微孢子和大孢子结合产生种子，子房发育成果实。

5. 孢子虫和粘菌

粘菌是一种像真菌和原生动物的原始生物。它们可以在潮湿的土壤中生存，以土壤细菌为食，并分解落叶。菌褶状和细胞状粘菌都产生附着在子实体（孢子囊）或繁殖柄上的孢子。孢子可以附着在动物身上，也可以通过风在环境中传播。当孢子被放置在适宜的环境中时，它们就会萌发并产生新的粘菌。

孢子虫是一种寄生性原生动物，缺乏其他原生动物的鞭毛、纤毛、伪足和其他运动特征。感染动物的孢子虫具有产生孢子的能力。在其生命周期中，许多孢子虫可以交替进行有性繁殖和无性繁殖。

孢子解剖

在强放大倍数下，孢子经常显示出复杂的外饰或图案。已经创建了一个专门的术语来解释这些图案的特征。一些标记是萌发发生时孢子坚硬外层可以破裂的孔或位置。这些标记和孔的位置和数量可用于对孢子进行分类。有纹孢（Alete）的孢子没有线条。单纹孢（Monolete）具有 laesura，或一条狭窄的线。这表明母孢在垂直轴上分成四块。每个三纹孢（Trilete）都有三条从中心极发出的细线。这表明当四个孢子最初接触并具有共同的起源时，形成了一个四面体。缝隙（Colpus）是一种较大的、形似沟槽的孔。主要的植物类群可以根据缝隙的数量进行划分。双子叶植物的孢子是三缝隙的。

孢子传播程序

许多真菌物种的无性孢子和有性孢子（也称为孢子囊孢子）会从繁殖器官中被强制弹出，并在那里被积极传播。这种弹出确保孢子离开繁殖结构并在空气中传播很远的距离。因此，许多真菌除了具有孢子表面成分外，还具有专门的机械和生理过程用于孢子弹出，例如疏水蛋白。这些机制的例子包括在子囊液中形成渗透压物质，导致空气中子囊孢子的爆炸性释放，以及由子囊的结构实现的子囊孢子的强制弹出。

当一个单孢子（称为弹射孢子）从其宿主中弹出时，会形成一个称为布勒滴（Buller's drop）的小水滴，当它与孢子接触时，会导致孢子以超过 10,000 g 的初速度被抛射出去。其他真菌，例如马勃菌，使用替代的孢子释放机制，例如机械外力。另一种策略，最常被鬼笔菌使用，是通过鲜艳的颜色和难闻的气味吸引苍蝇等昆虫到子实体，以传播真菌孢子。研究表明，孢子体的振动是普通光叶苔（Atrichum undulatum）释放孢子的关键机制。

对于像蕨类这样的散孢维管束植物，极轻的孢子的风力传播提供了重要的传播能力。此外，由于它们几乎没有食物储备，孢子比种子更容易受到捕食，但比种子更容易受到真菌和细菌的捕食。孢子最主要的优势在于，在所有类型的后代中，它们产生所需的资源和能量最少。

孢子生成（Sporogenesis）的含义

在生物学中，孢子生成是指产生孢子的过程。该短语也用于描述基于孢子的繁殖。已发现包括植物、藻类和真菌在内的真核生物在其典型的繁殖生命周期中产生繁殖性孢子。例如，一些真菌和藻类产生休眠孢子以应对不利的生长条件。大多数真核孢子是单倍体的，并通过细胞分裂发育，而某些类型是二倍体或双核体，通过细胞融合发育。

孢子繁殖

在大多数情况下，通过细胞分裂，最常见的是减数分裂（例如，在植物孢子体中），产生繁殖性孢子。使用孢子减数分裂的生物需要它来完成有性生命周期。在其他情况下，例如某些真菌和藻类，孢子生成发生在有丝分裂过程中。无性繁殖称为有丝分裂孢子生成。曲霉（Aspergillus）和青霉（Penicillium）是两种分生孢子真菌的例子，其中产生有丝分裂孢子似乎是主要的繁殖机制。其他真菌，如子囊菌，同时使用有丝分裂和减数分裂孢子。红藻多形（Polysiphonia）的有丝分裂和减数分裂孢子生成交替发生，两者都是完成其复杂繁殖生命周期所必需的。

当真核休眠孢子受精或进行核配时，二倍体孢子与合子完全相同。因此，性生殖产生合子。

孢子的水或空气传播是孢子繁殖的必要步骤。藻类以及某些真菌（壶菌）经常使用能游向新区域然后变成固着生物的游动孢子。在真菌中，空气传播的孢子很容易看到，例如从马勃菌中弹出时。其他真菌有更主动的孢子传播机制。一种能够朝向光源弹出其孢子囊的真菌是鹿尾菜（Pilobolus）。植物孢子也被称为传播体。植物孢子在蕨类和苔藓的生长中最为明显。它们确实存在于开花植物中，尽管它们在花中秘密生长。例如，开花植物的花药中形成的微孢子发育成花粉粒。

繁殖性孢子发育成孢子苗，这是多细胞单倍体生物。异孢生物有两种不同类型的孢子：大孢子产生雌性，微孢子产生雄性。同孢生物中的所有孢子看起来都与携带两性生殖器官的成年个体相同。

繁殖性孢子形成

孢子生成发生在称为孢子囊的生殖器官中。在这个过程中，孢原细胞，也称为孢母细胞或孢子母细胞，分裂产生孢子。

孢子囊中的二倍体孢子母细胞在减数分裂孢子生成过程中进行减数分裂，产生四倍体的单倍体孢子。在异孢生物中，微孢子母细胞分别在微孢子囊和巨孢子囊中产生雄性微孢子和雌性巨孢子。虽然所有四个微孢子在微孢子生成中都存活下来，但在巨孢子生成中，总共四个孢子中有三个通常在减数分裂后退化。

在裸子植物（特别是针叶树）中，微孢子通过微孢子母细胞在雄球花或雄球果中减数分裂产生。在开花植物的花药中产生微孢子。每个花药中的四个花粉囊含有微孢子母细胞。减数分裂后，每个微孢子通过有丝分裂细胞分裂，产生多细胞花粉粒（开花植物中有三个细胞核，裸子植物中有六个细胞核）。

针叶树，例如松果，在雌球果中进行巨孢子生成，而开花植物的胚珠是巨孢子生成发生的地方。在巨孢子囊或胚珠内，一个巨孢子母细胞进行减数分裂并产生四个巨孢子。虽然其他巨孢子保持无效或退化，但只有一个成为功能性巨孢子。巨孢子通过多次有丝分裂变成雌配子体。

孢子的休眠期

一些真菌和藻类产生休眠孢子，用于在不利条件下生存。在这些生物中，通常由环境从有利到不利的生长条件转变触发从无性繁殖到有性繁殖的转变。产生的孢子通过形成坚固的细胞壁来保护，并对干旱或极高的温度等不利条件具有抵抗力。例子包括**黏液孢子、合子、休眠孢子和厚壁孢子。**内生孢子是一些细菌制造的相似的生存结构。

1. 厚壁孢子和休眠孢子的形成

厚壁孢子通常是无性的、多细胞的实体。当菌丝或细胞结合并保持其自身细胞核时，会形成厚壁孢子形式的休眠孢子。在孢子萌发后，这些细胞核会进行核配和减数分裂。

2. 合子、卵孢子和auxospores的形成

某些真菌（如根霉的子囊菌）和一些藻类（如衣藻）产生合子。细胞的等配融合或（在子囊菌中）两条菌丝的性结合导致合子的形成。核配跟随质配；因此，合子（也称为合子）是二倍体的。萌发时，它们将经历合子减数分裂。

在卵菌中，当卵细胞和精核受精时会形成合子，然后它进入休眠期，成为二倍体的、坚固的卵孢子。当条件适宜时，萌发的卵孢子通过有丝分裂发育成二倍体菌丝，这些菌丝通过有丝分裂的游动孢子进行无性繁殖。

受精在硅藻中产生一个名为auxospore的合子。由于硅藻在有丝分裂细胞分裂过程中逐渐缩小，auxospore的主要功能除了作为休眠阶段和有性繁殖的场所外，还用于恢复原始细胞大小。通过有丝分裂，auxospores分裂。

3. 内生孢子的产生

细菌产生内生孢子，这有助于细胞在不利条件下生存，也被称为孢子生成。内生孢子不是繁殖结构，因此其产生不需要细胞融合或分裂。相反，它们是由产孢细胞创建了一个包裹的孢子鞘而产生的。