第29章.植物与真菌多样性的进化

第29章植物与真菌多样性的进化•一、植物多样性的进化•二、真菌多样性的进化重点：植物的生活史、四类植物的主要特点。植物各大分类群高等植物包括类群•被子植物•裸子植物•蕨类植物•苔藓植物立碗藓芒萁红豆杉玫瑰高等植物特征•绝大多数的高等植物都是陆生。•它们的植物体常有根、茎、叶的分化（苔藓植物可例外）。•生殖器官是由多个细胞构成的。•受精卵形成胚，再长成植物体。华南植物园一景在研究单细胞到多细胞生物的发展过程中，两种生物引起人们的兴趣团藻（绿藻的一种）：许多(约500~50,000）单细胞（衣藻）集合在一起，结构上联合成疏松群体，但彼此离开群体仍然可以独立生活。群体细胞在生理上开始有分工。粘菌：细胞有分有合，单细胞阶段以细菌为生，多细胞阶段聚集成细胞团，具有含多个核的原生质体，原生质体分化出生殖部分——果体。一、植物多样性的进化•1、植物概述•2、植物的进化历史•3、植物生活史•4、苔藓植物•5、蕨类植物•6、裸子植物•7、被子植物苔藓植物蕨类植物裸子植物被子植物孢子植物种子植物1、植物概述4.15亿年前化石中发现蕨类植物是适应陆地生活、具有光合作用能力的多细胞真核生物。植物与绿藻相同：光和色素、养分（淀粉）、细胞壁成分为纤维素不同：适应陆地生活和水中生存，荷花、水葫芦分类维管植物运输繁殖复杂性一、植物多样性的进化维管植物约有23.5万种植物的类群植物的类型繁殖方式维管束有无胚的有无进化级别营养方式藻类植物自养菌类植物异养苔藓植物自养蕨类植物自养裸子植物自养被子植物自养孢子植物种子植物无无有低等植物高等植物有全世界大约有500万-5000万个物种，但实际上在科学上描述的仅有140万种。世界已知植物大约有35万种，中国是世界上植物资源最为丰富的国家之一，仅高等植物就有3.2万余种。古蕨类繁盛期，300百万年前原始维管植物登陆成功，约408百万年前原始裸子植物，约200百万年前约110百万年前的花，及现代木兰植物的花2、植物的进化历史不同植物的生活史都包括单倍体核相的配子体与双倍体核相的孢子体世代的交替，但各自的孢子体与配子体的特征及生活期等都有很大的差别。苔藓植物生活史种子植物生活史为什么苔藓的配子体发达，孢子体不发达，而蕨类、种子植物与之相反？3、植物生活史2苔藓植物4、苔藓植物匍匐生长于潮湿地面配子体世代发达，孢子体退化阴湿环境，受精过程依赖水。多细胞叶状体或拟茎叶体单细胞假根无维管束组织有颈卵器有些苔藓植物，常常生长在庭前宅后的砖石台阶上。古诗中说“苔痕上阶绿，草色入帘青”，就是对这种情况的生动描述。葫芦藓•植株高约有1cm～3cm。•没有真正的根,只有短而细的假根，主要起固着的作用。•有茎和叶，叶小而薄，含叶绿体。能进行光合作用，而能吸收水分和无机盐。•茎和叶里没有输导组织。吸水能力不强，所以植株长得十分矮小，并且适于丛生在阴湿的环境中。葫芦藓的形态结构和生活习性葫芦藓的雌雄枝葫芦藓雌雄枝顶的压片葫芦藓的生活史地钱地钱的配子体地钱的胞芽地钱的孢子体地钱的雄器托具精子器地钱的雌器托具颈卵器苔藓植物常见种类：球塑藓蛇苔石地钱角苔珠藓藻藓小金发藓苔藓植物主要特征•1、生境多生长于阴湿的环境里，常见长于石面、泥土表面、树干或枝条上。•2、体形细小比较高级的种类其植物体有茎、叶的分化，可是还都没有真正的根。它们没有维管束那样的真正输导组织。3、生活史中具有明显的世代交替。配子体占优势，孢子植物体不能离开配子体独立生活，必须寄生在配子体上。4、生殖器官为多细胞的精子器和颈卵器。5、受精卵（合子）发育形成胚，胚发育成为孢子体，经减数分裂形成孢子。6、孢子萌发经原丝体阶段，再发育出配子体，产生精子和卵，精子具鞭毛，受精离不开水。苔藓是由水生植物到陆生植物的过渡类型•1、植物体有了根茎叶的分化，植物体有组织分化，尤其是有类似输导组织的细胞群。孢子离开地面、以便于散布（适应陆生生活）。•2、但苔藓的配子体自养，孢子体只能寄生在配子体上；有性繁殖不能脱离水的媒介；植物体仅有假根，茎内无真正的维管组织，因此限制了对水分的吸收与运输。•3、苔藓在陆生植被中始终处于次要地位，是高等植物的系统发育中的盲支。思考1：•为什么苔藓长不高大？•从这几个方面来看：•1、吸收•2、支持•3、输导•4、生殖苔藓植物对自然界的意义•保持水土苔藓植物密集生长，植株之间有缝隙能够涵蓄水分，所以，成片的苔藓植物对林地、山野的水土保持具有一定的作用。•监测环境苔藓植物的叶大都只有一层细胞，二氧化硫等有毒气体可以从背、腹两面侵入叶细胞，所以，苔藓植物对二氧化硫等有毒气体十分敏感，在污染严重的城市和工厂附近很难生存。人们利用这个特点，把苔藓植物当作监测空气污染程度的指示植物。苔藓植物植物的经济意义：•点缀园林和盆景•作灯芯、作照明爱斯基摩人，常用长毛砂藓作灯芯，浸蘸上海豹油，就可以点燃作照明用。•作枕芯和褥套古代的欧洲，人们常用晒干的灰藓作枕芯和褥套，不但膨松舒适，耐且保暖性强。•覆盖果树幼苗江、浙一带的果农，至今还常用灰藓来覆盖果树幼苗，使幼苗生活在保温保湿的环境中。苔藓的其他用途•形成泥炭我国东北北部的沼泽地，丛生着一种高大的苔藓植物。它们的植株倒伏腐烂以后，经过长年积压，就成为泥炭。泥炭主要用作燃料，也可以用来肥田。这种苔藓植物，就称为泥炭藓。•协助找矿近年来，人们发现苔藓植物还可以协助人们寻找矿藏。例如，铜藓总是生长在地表含有硫酸铜的岩石表面上，它可以作为人们寻找硫酸铜矿的指示植物。无种子维管植物的孢子体适应陆地生活（植物“两栖类”,弱的配子体能独立生活。根茎叶分化、具着生根状茎上的不定根，维管组织不发达叶异型，有营养叶和孢子叶的分化，孢子叶上有排列整齐的孢子囊。。5、蕨类植物蕨类植物约1.2万种桫椤AlsophiaSpinulosa(Wall.exHook.)Tryon•桫椤科Cyatheaceae•树形蕨类，高1-6cm,主要高1-3cm，胸径10-20cm。叶片三回羽状深裂，长1-3m，生于茎顶，幼叶拳卷。•主要分布于东南和西南地区，生于海拔400-900m处的山沟潮湿地和溪边阳光充足的地方，有时也散生于林缘灌丛中。东南亚和日本南部也有分布。中生代地球上曾广泛分布，现分布区缩小。•国家一级保护渐危种。海金沙半边旗乌毛蕨芒萁胎生狗脊粤北常见野生蕨类天井山桫椤紫萁福建观音坐莲金毛狗银粉背蕨肾蕨蕨类植物生境：•蕨类植物大多为土生、石生或附生，少数为水生或亚水生，一般表现为喜阴湿和温暖的特性。(1)蕨类植物门主要特征•蕨类植物一般陆生；•有根、茎、叶的分化；具有真正的根茎叶；具有输导组织和较发达的机械组织；有由木质部和韧皮部组成的维管束•生殖器官仍为多细胞的精子器和颈卵器，受精过程仍离不开水。•具有明显的世代交替。孢子体占优势，但配子体（即原叶体）可独立生活。(2)蕨类植物分类•现存蕨类植物约有12000多种，其中绝大多数为草本植物。我国有2600种，多分布在西南地区和长江流域以南各省及台湾省等地，仅云南省就有1000多种，在我国有蕨类王国之称。粤北蕨类植物丰富，仅车八岭国家级自然保护区就有蕨类178种，分属于38科，76属；南岭国家森林公园有蕨类33科55属91种。•按中国学者秦仁昌教授于1978年提出的分类系统，该系统包括的科属仅为中国产的。他把现代蕨类作为一个门——蕨类植物门。下分5个亚门：松叶蕨亚门、石松亚门、水韭亚门、楔叶亚门和真蕨亚门。卷柏石松亚门：石松目（210）和卷柏目（700）（3）蕨类植物的经济意义：•观赏、药用、食用、肥料、饲料、煤•蕨类植物常常是森林植被草本层的重要组成部分，不少种类可作为反映环境条件的指示植物。6、裸子植物2.8亿年前的二叠纪早期出现裸子植物的有性生殖摆脱了对水的依赖，出现种子孢子体发达多数为高大的乔木，有高度分化的维管组织，茎干也有加粗的次生生长。有性生殖时受精作用在胚珠中进行并发育成种子。胚珠及种子裸露，没有真正的花和果实典型代表：苏铁、银杏和松树等代表植物—马尾松•裸子植物-松的生活史有「植物活化石」之称的银杉，是源于冰河时期的古老树种银杏（也叫白果、公孙树）是裸子植物银杏目唯一的现存种，原产中国，被称为活化石。银杏有望当选为我国国树公众投票支持率近99%马尾松长叶松A孢子体发达，高大木本；(1)裸子植物的特征：B孢子叶聚生成球果状小孢子叶球—生于当年枝基部大孢子叶球—生于当年枝顶C配子体极度退化，寄生于孢子体雄配子体包括：1气囊2原叶细胞3原叶细胞4生殖细胞5管细胞D花粉萌发形成花粉管,受精过程不需要水E胚珠裸露。裸子植物主要特征：•均为木本植物，其孢子体发达，并有强大的根系。维管系统发达。是介于蕨类植物和被子植物之间的一类维管植物。•可形成球花。•配子体进一步退化，完全寄生在孢子体上。仍具有颈卵器。•形成花粉管，受精作用不再受到水的限制。最大的特点是能产生种子，但种子裸露，没有果皮包被，故称裸子植物。•裸子植物中普遍存在多胚现象。根据《中国植物志》第七卷，现代裸子植物分为:苏铁纲银杏纲松杉纲买麻藤纲4纲。裸子植物的分纲苏铁•三）裸子植物的经济意义1重要的材用树种2庭院绿化的重要树种3药用植物的重要成员4重要的工业原料5深受欢迎的种子被子植物是当代最繁盛的植物与人类的关系最为密切孢子体高度发展和分化，具典型的根、茎、叶、花、果实和种子等器官。生殖器官特化成为花的构造果实的形成是植物进一步适应陆地生活，更加进化的体现。7、被子植物①孢子体高度发展和多样化；体型、生境、营养和传粉方式等的多样化(1)被子植物的主要特征木棉—乔木大白菜—草本黄鹌菜—草本紫藤—藤本红继木—灌木②配子体的进一步简化；配子体寄生在孢子体上。③具有真正的花；④子房包藏胚珠并发育形成果实。⑤具有特殊的双受精方式和3N胚乳。精子N+卵细胞N----合子2N精子N+中央细胞2N----极核3N被子植物的主要特征•孢子体发达，具有根、叶、茎、花、果实和种子等器官。•多数具有导管，导管由于横壁的消失而成为植物体内上下畅通的管道•胚珠的外面有子房壁包被着，因此，种子的外面有果皮包被着。•受精过程不需要水，受精方式是双受精。•在地球上的30多万种植物中，被子植物就占20多万种。与其他各个类群的植物相比，被子植物不仅种类最多，而且与人类的关系也最密切。双子叶植物纲单子叶植物纲种子根叶茎花胚有两片子叶；直根系；多是网状脉；维管束的排列成筒状，有形成层，多年生木本植物的茎能逐年加粗；各部分的基数是5或4。胚有一片子叶须根系多是平行脉；维管束散生，一般无形成层，茎长成后不再加粗；各部分的基数是3。被子植物孢子体花雄蕊花药雌蕊胚珠花粉传粉花粉萌发受精胚发育种子形成种子萌发被子植物生活史被子植物生活史有性世代（配子体阶段）和无性世代（孢子体阶段），两者有规律交替出现的现象。花药子房减数分裂小孢子（n）大孢子（n）雄配子体雌配子体精子卵细胞双受精合子双倍体世代单倍体世代被子植物与裸子植物生活史的区别名称被子植物裸子植物传粉多数虫媒风媒花和果实有无胚珠子房包被裸露从受精到形成种子的时间几天到几周一年以上受精双受精，胚乳三倍体单受精，胚乳单倍体雌、雄配子体雌配子体有7个细胞，雄配子体仅有3个细胞雌配子体有卵细胞、颈卵器、雄配子体有2个原叶细胞、1个粉管、1个生殖细胞孢子体结构、功能组织分化高，有专门的导管，运输、支持功能强组织分化低，只有管胞，运输、支持功能弱二、真菌多样性的进化•9亿年前出现真菌，约12万种•吸收式异养,寄生或腐生，分解者•除单细胞真菌(酵母)外，绝大多数真菌的生物体由菌丝构成，以孢子生殖为主。•菌丝-真菌的基本结构•菌丝：无隔菌丝、有隔菌丝1、粘菌门（亚界）2、真菌门（亚界）3、地衣门（亚界）真菌界粘菌和真菌的起源•根据粘菌营养时期为一团裸露的原生质团，和变形虫类似，有人推测是从类似于原生动物的祖先演化而来。•真菌的起源。有两种观点，一种为多元论，认为不同的真菌起源于不同的藻类，较勉强；另一种为单元论，根据低等的真菌或它的游动孢子具鞭毛，推测真菌由原始的鞭毛生物演化而来，再循着鞭毛菌类－接合