第七章被子植物

第七章被子植物门（Angiospermae）本章重点：被子植物重点科的特征本章难点：被子植物科的区别课时：24学时本章内容提要1、被子植物是植物界中最高级、最繁茂和分布最广的类群，其显著特征为：具有真正的花；具雌蕊，胚珠包被在子房内，形成果实；具双受精现象。2、被子植物系统演化过程中，木兰科与毛茛科是双子叶植物中的原始类群。其原始性状为雄、雌蕊均为多数，离生，并作螺旋状排列。菊科是双子叶植物中最进化的一科，构成系统进化干的顶峰，具有多样的适应能力及进化性状，如头状花序是花序中进化的性状；花瓣连合、聚药雄蕊、子房下位，胚珠少数等都为进化的性状。3、泽泻科和百合科是单子叶植物中古老的类型。兰科植物的花，形态结构高度特化是被子植物中适应于昆虫传粉的进化类群。禾本科的花高度简化，如花被退化、花粉松散、干燥光滑等性状适于风媒传粉，也是进化的类群。第一节概论被子植物(Angiosperm)又称为有花植物（floweringplants),是目前地球上最繁盛、分布最广、植物体结构也最为复杂的类群。被子植物的体型和生活习性具有明显的多样性，它们可能是乔木、灌木或者是草本；可能直立的，也可能是木质或草质的藤本；可能是常绿的，也可能是落叶的；可能是多年生的，也可能是一年生或二年生的。现存已知的被子植物约有23.5万种，我国约有3万种。被子植物之所以具有如此众多的种类和极其广泛的适应性，是与它的结构复杂化、完善化分不开的，特别是繁殖器官的结构和生理过程的特点，提供了它适应各种环境的内在重要条件，使它在生存竞争和自然选择的矛盾斗争中，不断产生新的变异，产生新的物种。被子植物的产生，使地球上第一次出现色彩旖旎、类型繁多、花果丰茂的景象，随着被子植物花的形态发展，果实和种子中高能量产物的贮存，使得直接或间接地依赖被子植物为生的动物界（尤其是昆虫、鸟类和哺乳动物），获得了相应的发展，迅速地繁茂起来。一、被子植物的一般特征被子植物除能产生种子、精子靠花粉管传送、有胚乳等种子植物共有的特征外，还具有五个进化的特征。（一）具有真正的花典型被子植物的花由花萼、花冠、雄蕊群和雌蕊群4部分组成,各个部分称为花部。花萼和花冠的出现为增强传粉的效率,以达到异花传粉的目的创造了条件。被子植物花的各部分在进化过程中能够适应虫媒、风媒、鸟媒、兽媒或水媒等各种类型传粉的方式,从而使被子植物能适应各种不同的生活环境。（二）具雌蕊,形成果实雌蕊由心皮组成,它包括子房、花柱和柱头三部分。胚珠包藏在子房内,得到了子房的保护,避免了昆虫的咬噬和水分的丧失。子房在受精后发育为果实。果实具有不同的色、香、味,多种开裂方式；果实上常具有各种钩、刺、翅、毛。果实的所有的这些特点,对于保护种子的成熟,帮助种子散布起着重要的作用。（三）具双受精现象当两个精子由花粉管送入胚囊后,1个与卵细胞结合形成合子,将来发育为2n的胚;另1个与2个极核结合形成3n的胚乳,这种具有双亲特性的胚乳,使新植物体内矛盾增大,因而具有更强的生活力。（四）孢子体进一步的发达和分化被子植物的孢子体在生活史中占绝对优势,从形态、结构、生活型等方面,都比其他各类群更加完善化、多样化。从生活型来看,有水生、砂生、石生和盐碱生的植物；有自养的植物,也有附生、腐生和寄生的植物；有乔木、灌木、藤本植物,也有一年生、二年生、多年生的草本植物。在形态上,一般有合轴式的分枝以及大而阔的叶片。在解剖构造上,输导组织的木质部中具有导管,韧皮部具有筛管和伴胞,由于输导组织的完善,使体内的水分和营养物质运输畅通无阻,而且机械支持能力加强,就能够供应和支持总面积大得多的叶子,增强光合作用的效能。（五）配子体进一步退化被子植物的配子体达到了最简单的程度。小孢子即单核花粉粒发育成的雄配子体只有2个细胞,即管细胞和生殖细胞,少数植物在传粉前生殖细胞就分裂一次,产生2个精子,所以这类植物的雄配子体为3核的花粉粒。大孢子发育为成熟的雌配子体称为胚囊,胚囊通常只有7个细胞:3个反足细胞、1个中央细胞(包括2个极核)、2个助细胞、1个卵细胞。颈卵器消失。可见,被子植物的雌、雄配子体均无独立生活能力,终生寄生在孢子体上,结构上比裸子植物更加简化。被子植物虽然其大小、形态和分布存在着千变万化，但它们的结构和发育过程仍然有共同规律。被子植物的个体发育从种子开始,当种子成熟后,在适宜的外界条件下,种子萌发形成幼苗；由此进一步发育,形成具有根、茎、叶分化的植物体。根、茎、叶的生理活动保证了植物体的生长发育。当植物体发育到一定阶段时,顶芽或侧芽由营养生长向生殖生长转化,分化形成花芽,再进一步形成花、果实和种子。在种子中孕育着新一代的植物体,至此被子植物完成个体发育的生活周期。在被子植物个体发育过程中,根、茎、叶、花、果实和种子在植物体内有一定的形态结构,担负着一定的生理功能,是构成植物体的六大器官。其中根、茎、叶与植物营养物质的吸收、合成、运输和贮藏有关,被称之为营养器官,植物体的生长为营养生长；而花、果实、种子与植物产生后代密切相关,被称之为繁殖器官,这个时期是植物的生殖生长时期。一般来说,被子植物是由营养生长尔后进人生殖生长,即首先形成具有根、茎、叶分化的植物体,进一步生长发育形成花、果实和种子。10被子植物（Angiospermae）被子植物(angiospermous)的胚珠由心皮(carpel)所包裹，形成了子房(ovary)，最后发育成为果实，因而有别于裸子植物，发展出极为丰富的种类。被子植物是植物界发展到最高级、最繁荣、也是分布最广的一个类群。它的营养器官和繁殖器官都比裸子植物复杂，根、茎、叶内部组织结构更适应于各种生活条件，具有更强的繁殖能力。所以自从新生代以来，它们就在地球上占据着绝对的优势。现在已知的有1万余属，23.5万种，种类占植物界的一半以上。我国有2700余属，约3万种，是被子植物种系最丰富的地区。被子植物的出现，使得大地变得绚丽多彩、生气盎然。现代动物界种类最繁多的昆虫纲，以及发展到高级水平的鸟纲和哺乳纲,是随被子植物的发展而繁衍起来的。人类的出现和发展，也和被子植物有着直接、间接的联系。当代世界粮食、能源、环境等全球问题，无疑和被子植物密切相关。10.1被子植物的特征1、具有真正的花具有花萼、花冠、雄蕊群、雌蕊群4部分，而且位置不变。2、具有雌蕊，形成果实。雌蕊由心皮组成，每个心皮包括子房、花柱、柱头3部分。胚珠包藏于子房内，得到子房的保护。受精后发育成果实，既保护种子成熟，又帮助种子扩散。3、具有双受精现象，形成三倍体胚乳。所有被子植物都有双受精现象，是它们有一个共同祖先的证据。4、孢子体高度发达外部形态：多样化，草、灌、乔均有；生活习性有自养、寄生、腐生；生活环境多样：水生、沙生、石生、盐碱地的植物。内部结构：木质部主要由导管组成，韧皮部由筛管组成。5、配子体进一步退化（简化）雄配子体仅具有2或3个细胞：1个营养细胞，1个生殖细胞或2个精子。雌配子体仅具有7个细胞（8个核）：3个反足细胞，2个极核，2个助细胞，1个卵。其中助细胞和卵为颈卵器的残留物。二、被子植物的分类原则表10-1被子植物分类原则初生的、原始的性状次生的、较进化的性状茎1.木本2.直立3.无导管只有管胞4.具环纹、螺纹导管1.草本2.缠绕3.有导管4.具网纹、孔纹导管叶5.常绿6.单叶全缘7.互生（螺旋状排列）5.落叶6.叶形复杂化7.对生或轮生花8.花单生9.有限花序10.两性花11.雌雄同株12.花各部呈螺旋排列13.花各部多数而不固定14.花被同型，不分化为花萼、花冠15.花各部离生(离瓣花、离生雌蕊、离生心皮)16.整齐花17.子房上位18.花粉粒具单沟19.胚珠多数20.边缘胎座、中轴胎座8.花形成花序9.无限花序10.单性花11.雌雄异株12.花各部呈轮状排列13.花各部数目不多，有定数(3，4或5)14.花被分化为花萼、花冠，或退化为单被花、无被花15.花部合生(合瓣花、具各种形式结合的雄蕊、合生心皮)16.不整齐花17.子房下位18.花粉粒具3沟或多沟19.胚珠少数20.侧膜胎座、特立中央胎座或基底胎座果实21.单果、聚合果22.真果21.聚花果22.假果种子23.种子有发育的胚乳24.胚小，直伸，子叶223.无胚乳，种子萌发所需的营养贮藏于子叶中24.胚弯曲或卷曲，子叶1生活型25.多年生26.绿色自养植物25.一年生26.寄生、腐生植物我们在应用被子植物的分类原则进行分类工作或分析一个类群（taxon）时，不能孤立地、片面地根据一两个形状，就给这个分类群下一个进化还是原始的结论。这是因为：（1）同一性状，在不同的植物中进化意义不是绝对的，如对一般植物来说，两性花、多数胚珠、胚小是原始形状，而在兰科植物中，恰恰是它的进化的标志；（2）各个形状的演化不是同步的，常可看到，在同一个植物体上，有些形状相当进化，另一些形状则保留着原始性，而另一类植物恰恰在这方面得到了进化，因此，不能一概认为没有某一些进化形状的植物就是原始的；（3）各种形状在分类上的价值是不等的，在进行植物分类时，学者们总是把某些形状看得比另一些形状重要些，这就是所谓的对形状的加权，如一般认为生殖器官的形状比营养器官的形状看得重要些。因此，我们在评价一个类群时，必须全面、综合地进行分析比较，这样才有可能得出比较正确的结论。三、被子植物的分类被子植物可以划分为双子叶植物纲和单子叶植物纲，这两个纲的基本区别如表10-2。表10-2双子叶植物纲和单子叶植物纲的基本区别双子叶植物纲单子叶植物纲1.胚常具2枚子叶（极少1、3或4）1.胚常具1枚子叶（有时胚不分化）2.主根发达，多为直根系2.主根发达，多为须根系3.茎内维管束排成圆筒状，具形成层3.茎内维管束散生，无形成层4.叶常具网状脉，无叶鞘4.叶常具平行脉或弧形脉，多具叶鞘5.花常为4或5基数，极少为3基数5.花常为3基数，极少为4基数6.花粉常具3萌发孔（沟）6.花粉常具单萌发孔（沟）但是，这些区别点是相对的、综合的。实际上有交错现象：一些双子叶植物科中有1枚子叶的现象，如毛茛科、睡莲科、罂粟科、伞形科、报春花科等；双子叶植物中有许多须根系的植物，特别是在毛茛科、车前科、菊科等科中为多；毛茛科、睡莲科、石竹科等双子叶植物科中有星散维管束，而有些单子叶植物的幼期也有环状维管束，并有初生形成层；单子叶植物的天南星科、百合科等也有网状脉；双子叶植物的樟科、木兰科、毛茛科等有3基数的花，单子叶植物的眼子菜科、百合科等有4基数的花。从进化的角度来看，单子叶植物的须根系、缺乏形成层、平行脉等性状，都是次生的，它的单萌发孔花粉却保留了比大多数双子叶植物还要原始的特点。在原始的双子叶植物中，也具有单萌发孔的花粉粒，这也给单子叶植物起源于双子叶植物提供了依据。第二节双子叶植物纲(Dicotyledoneae)又称木兰纲(Magnoliopsida)。根据克郎奎斯特系统共有6个亚纲，64目，318科，165000余种。1．木兰科（Magnoliaceae）*P6-15A∞G∞1、树皮、叶、花有香气，具油细胞；单叶互生，全缘；托叶大早落，节上留有托叶环痕。2、花先叶开放。花被花瓣状；雄蕊花丝短、花药长，雄蕊多数螺旋状排列于伸长花托的下半部；雌蕊多数螺旋状排列于伸长花托的上半部。3、聚合蓇葖果，每个心皮含1－2胚珠；或为带翅的坚果。4、种子具小胚，胚乳丰富，成熟时常挂在细丝上，该丝来自珠柄的螺纹导管。一般认为本科是木本植物最原始的类群。其原始性表现在木本，单叶，全缘，羽状脉，虫媒花，花常单生，花各部螺旋状排列，花药长，花丝短，单沟花粉，胚小，胚乳丰富等。重要特征：木本。单叶互生，有托叶。花单生，花被3基数，两性，整齐花。雌雄蕊多数螺旋状排列于伸长的棒状花托上，子房上位。聚合蓇葖果。2．毛茛科（Ranunculaceae）K3-∞C3-∞A∞G∞-11、草、藤、灌；单叶或有分裂、复叶，茎生或基生；无托叶。2、花托突起，3、5基数花；花两性→单性，辐射对称→两侧对称；异被→单被。3、A∞G∞,胚珠1-∞倒生。花萼分离;有蜜腺、蜜叶。4、聚合蓇葖果,少浆果、瘦果。本科