世代交替

世代交替 (Alternation of Generations)
國立嘉義高級商業職業學校生物科裘文馥老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

陸生植物的生活史中，二種多細胞性的植物體相互產生對方，分別稱為配子體 (gametophyte)世代和孢子體 (sporophyte)世代，兩種世代的植物體交替出現這種生殖方式就稱為世代交替 (alternation of generations)。

（一）世代交替

配子替世代的細胞都是單倍體 (haploid, n)，其能產生配子 (gametes)（即精細胞和卵細胞），因而命名之。雌配子體含有藏卵器 (archegonia)，為瓶狀構造，其內能形成一卵細胞，並保存在瓶狀構造的底部。雄配子體含有藏精器(antheridia)，能產生許多精細胞，並將其釋放出來。當精細胞到達藏卵器，在其內與卵細胞受精，產生二倍體 (diploid, 2n)的合子 (zygote)。

合子經多次有絲分裂成為多細胞的孢子體，故孢子體的細胞是二倍體，成熟的孢子體行減數分裂產生單倍體的孢子(spore)，因而命名之。孢子掉落到適當的環境，經行有絲分裂則形成多細胞的配子體。而後世代交替不斷持續下去，配子體產生配子，配子結合形成合子，再發育成孢子體，孢子體再產生孢子，再發育成配子體。

（二）植物世代交替的發展

植物的世代交替從低等的植物－蘚苔植物就開始有這種情況。以土馬騌屬 (Polytrichum)為例，配子體有雌、雄之分，生成的精子可能隨風送到藏卵器內與卵進行受精作用，所產生的合子發育成孢子體，其不含葉綠體，不能獨立存在，故寄生在雌配子體內。因此我們常見到蘚苔植物的配子體世代，可知低等植物中配子體占主導地位。

但當植物體出現維管束系統後，配子體出現的時間越來越短暫，孢子體開始逐漸顯著。蕨類植物配子體為原葉體，雌雄同株（同時具有藏精器和藏卵器），雖無維管束，但仍可獨立生活；其孢子體發達，具有根、莖、葉的構造，也可獨立生活。種子植物的配子體為胚囊（雌性）和花粉管（雄性），二者皆退化，無法獨立生活，而寄生於孢子體內；其孢子體發達，具有根、莖、葉的構造，可獨立生活，並能利用種子繁殖，有利陸地生活。

（三）世代交替對植物的好處

植物體不能移動，無法像動物體能自由移動，擴大生存空間，也無法主動找到其他個體進行有性生殖，以增加遺傳多樣性。但植物體仍需足夠的生長空間，以避免過度競爭；也要有遺傳變異的產生，才有利子代適應變動的環境，而世代交替這種生殖方式能提供植物體解決這些問題的好處。

世代交替的過程中，有二次基因重組的機會，第一次是在形成孢子前的減數分裂，過程中同源染色體因聯會而發生基因互換，且非同源染色體之間自由組合，可形成多種基因組合的孢子。第二次則發生在形成合子時，因精子和卵之間隨機融合而產生的基因重組。此外，孢子可由風吹或水流帶到其他區域，以擴展生長空間；種子植物的種子有更多的機會散佈出去，例如水力傳播、風力傳播、動物傳播、自力傳播等方法。

參考資料
1.鍾楊聰等 編譯（2005）。生物學（上冊）。台北市：偉明圖書。
2.植物大不同。http://www.dls.ym.edu.tw/lesson/wha.htm。檢閱日期2010年6月20日。