植物学总结

时间:2024.5.15

一、种子植物的形态解剖

(一)植物的组织

1.分生组织

是由具分裂能力的细胞组成,位于植物生长的部位,根和茎的生长和加粗都与之有直接关系。组成分生组织的细胞,其主要特点是:细胞体积较小,排列紧密,壁薄,细胞核相对较大,细胞质较浓,一般没液泡或仅有分散的小液泡。

根据分生组织在植物体中的位置,可分为顶端分生组织、侧生分生组织和居间分生组织。

(1)顶端分生组织:位于茎与根主轴的和侧枝的顶端,它们的分裂活动可以使根和茎不断伸长,并在茎上形成侧枝和叶,使植物体扩大营养面积。茎的顶端分生组织最后还将产生生殖器官。

(2)侧生分生组织:位于根和茎的侧方周围部分,靠近器官的边缘。它包括形成层和木形成层。形成层的活动能使根和茎不断增粗,以适应植物营养面积的扩大。木栓形成层的活动是使长粗的根、茎表面或受伤的器官表面形成新的保护组织。侧生分生组织主要存在于裸子植物和木本双子叶植物中。草本双子叶植物中的侧生分生组织只有微弱的活力或根本不存在,在单子叶植物中侧生分生组织一般不存在,因此,草本双子叶植物和单子叶植物的根和茎没有明显的增粗生长。

(3)居间分生组织:是夹在多少已经分化了的组织区域之间的分生组织,它是顶端分生组织在某些器官中局部区域的保留。典型的居间分生组织存在于许多单子叶植物的茎和叶中,如水稻、小麦等禾谷类作物,在茎的节间基部保留居间分生组织,所以当顶端分化成幼穗后,仍能借助于居间分生组织的活动,进行拔节和抽穗,使茎急剧长高。葱、蒜、韭菜的叶子剪去上部还能继续伸长,这也是因为叶基部的居间分生组织活动的结果。落花生由于雌蕊柄基部居间分生组织的活动,而能把开花后的子房推入士中。居间分生组织与顶端和侧生分生组织相比,细胞持续活动的时间较短,分裂一段时间后,所有的细胞都完全转变成成熟组织。 根据分生组织的来源和性质不同,又可分为原分生组织,初生分生组织和次生分生组织。 (l)原分生组织:是直接由胚细胞保留下来的,一般具有持久而强烈的分裂能力。植物从个体发育开始直到生命终结为止,原分生组织连续地进行分裂。原分生组织位于根、茎生长点的最顶端。

(2)初生分生组织:是由原分生组织刚衍生的细胞组成,这些细胞在形态上已出现了最初的分化,但细胞仍具有很强的分裂能力,因此,它是一种边分裂、边分化的组织,也可看做是由分生组织向成熟组织过渡的组织。

(3)次生分生组织:是由成熟组织的细胞经历生理和形态上的变化,脱离原来的成熟状态(即反分化),重新转变而成的分生组织。如果把两种分类方法对应起来看,则广义的顶端分生组织包括原分生组织和初生分生组织,而侧生分生组织一般属于次生分生组织类型,其中木柱形成层是典型的次生分生组织。

2.成熟组织

分生组织衍生的大部分细胞,逐渐丧失分裂的能力,进一步生长和分化,形成的其他各种组织,称为成熟组织或永久组织。成熟组织按功能分为保护组织、薄壁组织、机械组织、输导组织和分泌结构。

(1)保护组织:是覆盖于植物体表起保护作用的组织,它的作用是减少体内水分的蒸腾,控制植物与环境的气体交换,防止病虫害侵袭和机械损伤等,保护组织包括表皮和周皮。

(2)薄壁组织:是植物体进行各种代谢活动的主要组织,光合作用、呼吸作用、贮藏作用及各类代谢物的合成和转化都主要由它进行。薄壁组织占植物体积的大部分,如茎和根的皮层及髓部、叶肉细胞、花的各部,许多果实和种子中,全部或主要是薄壁组织,其他多种组织,如机械组织和输导组织等,常包埋于其中。薄壁组织是植物体组成的基础,是基本组织

的主要组成部分。此外,基本组织通常还包括厚角组织和厚壁组织。薄壁组织的细胞具有薄的初生壁,细胞体积较大,且具有发达的细胞间隙,细胞内原生质生活的时间较长,细胞分化程度较低,在一定部位和一定条件下,可以转化成为次生分生组织。根据薄壁组织的功能不同,又可分为同化组织、贮藏组织、贮水组织和通气组织。

(3)机械组织:是对植物体起主要支持作用的组织。根据细胞结构的不同,可分为厚角组织和厚壁组织两类。

①厚角组织:其细胞最明显的特征是细胞壁具有不均匀的增厚,而且这种增厚是初生壁性质的。壁的增厚通常在几个细胞邻接处的角隅上特别明显,故称厚角组织。但也有些植物的厚角组织是细胞的弦向壁特别厚。厚角组织与薄壁组织具有许多相似性,除细胞壁的初生性质外,厚角组织也是生活细胞,也经常发育出叶绿体,细胞亦具有分裂的潜能,在许多植物中,它们能参与木栓形成层的形成。厚角组织分布于茎、叶柄、叶片、花柄等部位,根中一般不存在。厚角组织的分布具有一个明显的特征,即一般总是分布于器官的外围,或直接分布于表皮下,或与表皮只隔开几层薄壁细胞。在茎和叶柄中厚角组织往往成连续的圆筒或分离成束,常在具有脊状突起的茎和叶柄中有棱的部分特别发达,例如在薄荷的方茎中,南瓜、芹菜有棱的茎和叶柄中。在叶片中,厚角组织成束地位于较大叶脉的一侧或二侧

②厚壁组织:它与厚角组织不同,细胞具有均匀增厚的次生壁,并且常常木质化。成熟细胞的原生质体通常死亡分解,成为只留有细胞壁的死细胞。根据细胞的形态,厚壁组织可分为石细胞和纤维两类。

(4)输导组织:是植物体中担负物质长途运输的主要组织。在植物中,水分的运输和有机物的运输,分别由两类输导组织来承担:一类为木质部,主要运输水分和溶解于其中的无机盐;另一类为韧皮部,主要运输有机营养物质。

①木质部:由几种不同类型的细胞构成的一种复合组织,它的组成包含管胞和导管分子、纤维、薄壁细胞等。其中管胞和导管分子是最重要的成员,水和无机盐的运输通过它们来实现。管胞和导管分子都是厚壁的伸长细胞,成熟时都没有生活的原生质体,次生壁均具有各种式样的木质化增厚,在壁上呈现出环纹、螺纹、梯纹、网纹、孔纹的各种类型。但管胞和导管分子在结构和功能上并不完全相同。导管是由许多长柱形的细胞纵行连接而成。这些细胞幼时是生活的,成熟后原生质体解体消失,相接的根壁形成穿孔,成为一连通的管道。四周的细胞壁木质化,并不均匀地加厚,因而形成各种类型的导管。管胞是单个细胞,末端楔形,壁厚且木质化,其上具有缘纹孔,但不形成穿孔。在器官中纵向连接时,上下二细胞的端都紧密地重叠,水分通过管胞壁上的纹孔,从一个细胞流向另一个细胞。导管专营输导功能,管胞除具输导功能外,还兼有支持的功能。裸子植物运输水分和无机盐的主要是管胞,但也有个别种类为导管,如买麻藤等。被子植物输送水分和无机盐的主要是导管,但也有个别种类为管胞,如水青树等。

②韧皮部:也是一种复合组织,包含筛管分子或筛胞、伴胞、薄壁细胞、纤维等不同类型的细胞,其中与有机物的运输直接有关的是筛管分子或筛胞。

筛管分子只具初生壁,壁的主要成分是果胶和纤维素。在它的上下端壁上分化出许多较大的孔,称筛孔,具筛孔的端壁特称筛板。粗的原生质联络索穿过筛孔使上下邻接的筛管分子的原生质体密切相连。筛管分子的侧壁具有许多特化的初生纹孔场,称为筛域,其上的孔较一般薄壁细胞壁上初生纹孔场的孔大,比胞间连丝更粗的原生质丝在此通过,这使筛管分子与侧邻的细胞有更密切的物质交流。筛管分子具有生活的原生质体,但细胞核在发育过程中最后解体,液泡膜也解体,细胞质中保留有线粒体、质体、P一蛋白体和一部分内质网。P一蛋白体是大部分被子植物的筛管分子中特有的结构。筛管分子侧面通常与一个或一列伴胞相毗邻,如右图所示,伴胞是与筛管分子起源于同一个原始细胞的薄壁细胞,伴胞具有细胞核和各类细胞器,与筛管分子相邻的壁上有稠密的筛域。筛管的运输功能与伴胞的代谢紧密相

关。

裸子植物和蕨类植物中,一般没有筛管,运输有机物的分子是筛胞,它与筛管分子的主要区别在于筛胞的细胞壁上只有筛域,原生质体中也没有P一蛋白体。

(5)分泌结构:某些植物细胞能合成一些特殊的有机物或无机物,并把它们排出体外、细胞外或积累于细胞内,这种现象称为分泌现象。产生分泌物的细胞来源各异,形态多样,有的单个分散于其他组织中,也有的集中分布,或特化成一定结构,统称为分泌结构。根据分泌物是否排出体外,分泌结构可分成外部的和内部的分泌结构两大类。

①外部的分泌结构:其普通的特征,是它们的细胞能分泌物质到植物体的表面。常见的类型有腺表皮、腺毛、蜜腺和排水器等。

②内部的分泌结构:是指分泌物不排到体外的分泌结构,包括分泌细胞、分泌腔或分泌道以及乳汁管。

(二)种子和幼苗

1.种子的结构和萌发

(1)种子

种皮:保护种子

胚乳:贮存养料,供种子萌发(大多数双子叶植物的胚乳被子叶吸收)

胚:①子叶:贮存的养料可供种子萌发

②胚芽:长成新植物的主茎和叶

③胚轴:长成幼茎或幼根的一部分

④胚根:长成新植物的主根(初生根)

根据种子萌发过程中,上下两部分胚轴的不同生长速度,幼苗可分为子叶出土(如大豆)和子叶留土(如蚕豆)两种类型。豆芽菜的主要食用部分是下胚轴(白色、较粗部分),而根在下胚轴末端(细而颜色较深)。

2.种子的贮藏和萌发的外界条件

(1)种子萌发前,一般需要先解除休眠。种子萌发时所不可缺少的外界多件是:充足的水分、适宜的温度和足够的氧气。有些植物(如烟草、杜鹃、拟南介等)的种子,还需要在有光的条件下才能萌发良好。

(2)贮藏种子的最适条件是干燥和低温。

(三)种子植物的营养器官

1.根的结构

包括根尖的结构和根的初生结构(由表皮、皮层和维管柱组成)及根的次生结构(由次生维管组织和周皮组成)

(1)根尖的结构

可分为四个部分:根冠、分生区、伸长区和成熟区。其中根冠由许多排列不规则的活的薄壁细胞组成。除了一些营寄生性的种子植物和有些具菌根的以外,根冠在所有植物的根上都存在。根冠除了有保护作用外,还与根对重力的反应有关(根冠前端细胞中的淀粉体起着平衡石的作用,保持根的正常的垂直生长)。分生区是位于根冠内方的顶端分生组织。它包括原分生组织和初生分生组织。前者细胞较少分化;后者则分化为原表皮、基本分生组织和原形成层三部分。原表皮位于最外层,以后发育为表皮;原形成层位于中央,以后发育成维管柱;基本分生组织位于原形成层和原表皮之间,以后发育成皮层。

根的长度生长是分生区细胞的分裂、增大和伸长区细胞的延伸共同活动的结果。最早的筛管和最早的环纹导管,往往出现在伸长区。具根毛的成熟区则是根吸收水分和无机盐的主要部位。失去根毛的成熟区部分的主要功能则是输导和支持。

(2)根的初生结构

根的皮层主要是由来源于基本分生组织的多层薄壁细胞组成。皮层最里面有一层排列紧密的细胞,称为内皮层(图2-9)这层细胞的径向壁(即相邻细胞之间的壁)和横壁(即上下面)上,常有木质化和栓质化增厚,形成围绕细胞的环带,称凯氏带。它不透水,因而皮层中的水分和离子必须经过内皮层质膜的选择后(而不能通过细胞间隙〕才能进入维管柱。因此,内皮层细胞对水分和溶质具有选择控制的作用。单子叶植物根的内皮层细胞则在内切向壁(向维管柱的一面)上也增厚(五面增厚,壁上有孔),另外,其内皮层中还存在少量的通道细胞,它们也有凯氏带,但其壁并不增厚。它们起着皮层与维管柱间物质交流的作用。 维管柱包括中柱鞘和初生维管组织。中柱鞘由原形成层的细胞发育而成,保持着潜在的分生能力。初生木质部和初生韧皮部相间排列,各自成束。其发育成熟的方式均为外始式,即由外方开始向内方逐渐发育成熟。一般植物根的中央部分由初生木质部中的后生木质部占据。而多数单子叶植物,以及双子叶植物中的有些草本植物和多数木本植物的根的中心则为由薄壁组织或厚壁组织形成的髓

(3)根的次生结构

根的次生生长是裸子植物和大多数双子叶植物所特有的(其根中有维管形成层和木栓形成层)。次生维管组织内的次生木质部居内,次生韧皮部居外,相对排列(而初生维管组织内为相间排列)。次生结构中新产生的维管射线,从形成层处向内外贯穿次生木质部和次生韧皮部,可横向运输物质。通过它,次生本质部导管中的水分和无机盐可运到形成层和次生韧皮部,而次生韧皮部中的有机养料,也可运至形成层和次生木质部。另外,次生结构中以次生木质部为主,而次生韧皮部所占比例较小。这是因为新的次生维管组织总是加在旧韧皮部的内方,而新的木质部总是加在老木质部外方。因此.在粗大的树根中,几乎全部是次生木质部。

2.茎的结构(维管束)

(1)初生结构

双子叶植物和裸子植物茎的初生结构,均包括表皮、皮层和维管柱三个部分。多数双子叶植物的维管柱由维管束、髓和髓射线组成,其茎中不存在像根那样的内皮层和中柱鞘。其维管束由原形成层分化而成,排成一轮。包括初生木质部(其发育顺序为内始式,与根不同)、初生韧皮部(其发育顺序为外始式,与根相同)和维管形成层。根据初生木质部和初生韧皮部排列方式的不同,维管束可分为四种类型:外韧维管束、双韧维管束、周韧维管束和周木维管束,在一种植物的茎中有时可存在两种类型的维管束,例如,龙血树的茎中,初生、次生的维管束分别是外韧维管束和周木维管束。而髓射线是由基本分生组织产生的,也称初生射线,它在横切面上呈放射形,与髓和皮层相通,有横向运输作用,也能贮藏营养物质。 裸子植物的维管束中,木质部和韧皮部分别主要由管胞和筛胞组成,它们只有木质茎,没有草质茎。其初生木质部中的原生木质部,由环纹或单螺纹的管胞组成,而后生木质部则由复螺纹或梯纹管胞组成。

大多数单子叶植物的茎只有由表皮、基本组织和维管束组成的初生结构。其中维管束是散生的,只有木质部和韧皮部组成,没有形成层。在禾本科植物的维管束中,两个孔纹导管和直列的环纹或螺纹导管构成明显的“V”字形结构其木质部和韧皮部也分别为内始式和外始式。

(2)次生结构

主要包括维管形成层和木栓形成层的活动所产生的结构,使茎不断加粗。其中维管形成层可分为二类,即束内形成层(由原形成层转变而成)和束间形成层(由部分恢复分生能力的束间薄壁组织细胞组成),形成层细胞又可分为纺锤状原始细胞和射线原始细胞两种,它们以平周分裂的方式形成次生维管组织。双子叶植物茎中的木射线和韧皮射线分别是其次生木质部和韧皮部特有的结构,两者通过维管形成层的射线原始细胞相连接,共同构成维管射线

(也称次生射线),横向贯穿在次生木质部和次生韧皮部内。它既是横向输导组织,也是储藏组织。导管或管胞中的水分,可以借维管射线横向运输到形成层和次生韧皮部;筛管中的有机养料,也可经维管射线横向运输到形成层和次生木质部。

另外,茎中的木栓形成层以平周分裂为主,向内外形成木栓和栓内层,组成周皮。 年轮是指植物在一个生长季节内,由早材和晚材共同组成的显著的同心环层,它代 表着一年中形成的次生木质部,不少植物的次生木质部每年形成一轮,但有的植物(如柑 橘属植物)的茎,每年形成多个年轮。

多数裸子植物茎的次生木质部中无导管和典型的木纤维。管胞具有输送水分和支持的双重作用。其次生韧皮部一般也没有伴胞和韧皮纤维。在松柏类茎的皮层和维管柱中还具有独特的树脂道。

大多数单子叶植物没有次生结构,其茎的增粗是由于细胞的长大或初生加厚分生组织 平周分裂的结果。在少数热带或亚热带的单子叶植物(如龙血树)的茎中,在初生维管束外方产生形成层,形成次生维管束(也是散列的)。其中的次生木质部由管胞组成,并包于韧皮部的外周,形成周木维管束。而其初生维管束为外韧维管束,初生木质部则由导管组成。 综上所述,裸子植物只有木质茎,双子叶植物既有木质茎又有草质茎,单子叶植物大多数是草质茎。其中,草质茎的组织大部分或完全是初生结构。在整个植物的进化中,木质茎是较早出现的(裸子植物只有木质茎,就是一个证明)。

3.叶的结构与气孔功能

植物的叶片都有三种基本结构:表皮、叶肉和叶脉,表皮上的气孔,既是与外界进行气体交换的门户,又是水气蒸腾的通道,还是水液的入口。

双子叶植物的叶中,气孔由两个肾形保卫细胞围成。叶肉通常由薄壁细胞组成,可分为栅栏组织和海棉组织二部分。叶肉有制造和贮藏养料的作用。叶脉则有输导和支持作用,多数为网状脉,它由机械组织和维管束组成,粗大中脉的维管束相当发达(木质部在上方,韧皮部在下方),并有短时期活动的形成层。

单子叶植物的叶中,以禾本科植物为例,其叶表皮中,长细胞的细胞壁不仅角质化,并且充满硅质,因而质地坚硬,其保卫细胞呈哑铃形。其叶肉组织不分化成栅栏组织和海绵组织。其叶脉大多为平行脉。玉米等C4植物叶片的维管束鞘发达,由内含多数较大叶绿体的单层薄壁细胞组成,与外侧的一圈叶肉细胞组成“花环”结构(而水稻等C3植物没有“花环”结构),可提高光合效能。禾本科植物叶片上表皮的泡状细胞。又叫运动细胞。它位于两叶脉之间。当气候干燥,叶片蒸腾失水过多时,泡状细胞失水收缩,叶片就向内卷成筒状,以减少蒸腾,当天气湿润 蒸腾减少时,它们又吸水膨胀,叶片又再展平。

裸子植物的叶(以松针为例),表皮壁厚,气孔内陷,叶肉细胞壁向内褶叠,具树脂道,内皮层显著,无鞘的维管束排在叶的中央,以适应低温和干旱等不良环境。

4、营养器官的变态

(1)根的变态

①贮藏根

肉质直根:主要由主根发育而成,它包含了下胚轴和节间极短的茎,如萝卜、胡萝卜甜菜的肉质根。

块根:主要由不定根或侧根发育而成,它不包含下胚轴和茎的部分,如甘薯、木薯、大丽花的块根。

②气生根

支持根:如玉米和榕树的茎上生出不定根。

攀援根:如常春藤、络石的茎上生出不定根。

呼吸根:如红树、水松的支持根。

③寄生根:如菟丝子、槲寄生的根可伸入寄主茎的组织内,彼此的维管组织相通。菟丝子的营养全部通过寄生根从寄上体内吸取。槲寄生只吸取寄主的水分和无机盐,是半寄生植物。

(2)茎的变态

①地上茎的变态

枝刺:如山楂、皂荚的刺(蔷蔽茎上的皮刺是由表皮形成的)。

茎卷须:如葡萄、黄瓜等的卷须。

叶状茎:如假叶树的侧枝变为叶状枝,叶退化为鳞片状。

②地下茎的变态

根状茎:如竹的竹鞭(笋是从竹鞭的叶腋内伸出地面的腋芽)。

块茎:如马铃薯、洋姜、甘露子的块茎。

鳞茎:如百合、洋葱、蒜等的圆盘状的地下茎。

球茎:如草莽、慈姑、芋等。

(3)叶的变态

①鳞片叶:如洋葱、百合的鳞叶。百合的瓣状肥厚的鳞叶、洋葱的肉质鳞叶、蒜的鳞叶间 的肥大腋芽---“蒜瓣”均为主要的食用部分。

②叶卷须:如豌豆的羽状复叶前端的一些小叶变成的卷须。

③叶 刺:如小檗长枝上的叶变成刺,刺槐的托叶变成刺。

④苞片和总苞:分别为生在花和花序外围的变态叶,如珙桐等。

⑤捕虫叶:如食虫植物狸藻、茅膏菜、猪笼草的变态叶分别呈囊状、盘状和瓶状(它们一 般具叶绿体,能进行光合作用)。

⑥叶状柄:如台湾相思树、金合欢属植物的叶柄转变为扁平的叶片状。

说明:在以上结构中,叶刺、叶卷须、捕虫叶等都是叶的变态,属于同源器官。茎卷须和叶卷须、茎刺和叶刺则属于同功器官。

(四)种子植物的繁殖器官

1、花的结构

花是不分枝的变态短枝,一朵典型的被子植物的完全花应包括五个部分:花柄、花托、花被、雄蕊群和雌蕊群。其中花被是花萼和花冠的总称。雄蕊群是一朵花中雄蕊的总称。雄蕊一般由花药和花丝构成。雄蕊的类型很多,例如,四强雄蕊(雄蕊六枚,四长两短,如十字花科);二强雄蕊(雄蕊四枚,两长两短,例如唇形科);单体雄蕊(花药完全分离而花丝联合成一束,如锦葵科);二体雄蕊(花丝联合成二束,如蝶形花科);聚药雄蕊(花丝分离而花药互相联合,如菊科)等。构成雌蕊的基本单位是心皮(具有生殖作用的变态叶)。每一雌蕊由柱头、花柱和子房三部分组成。其中子房由子房壁和胚珠构成,胚珠着生在心皮壁上,往往形成肉质突起,称为胎座,根据心皮的数目及连结情况,胎座可分为六种类型: ①边缘胎座:胚珠着生于单心皮或离生心皮的一室子房内壁的腹缝线上,如蚕豆。 ②侧膜胎座:胚珠着生于合心皮的一室复子房内的各心皮结合处,如罂粟。

③中轴胎座:胚珠位于合心皮的多室子房内的中央轴上,如茄子。

④特立中央胎座:胚珠着生于合心皮的一室子房内的中央轴柱上,如石竹。

⑤基生胎座:胚珠着生于子房的基底部,如向日葵。

⑥顶生胎座:胚珠着生于子房顶部而悬垂室中,如桑。

另外,根据子房的不同位置,完全花有上位花、下位花和周位花之分:

①子房上位(下位花):子房仅以底部与圆柱形花托相连,如油菜、牡丹等。

②子房上位(周位花):子房着生在杯状花托的底部,花萼、花冠、雄蕊群着生在杯状花托隆起的四周边缘上,如月季。

③子房半下位(周位花):子房下半部与杯状花托愈合,花的其余部分则着生在子房上半部

周围。

④子房下位(上位花):子房完全埋入杯状花托且完全愈合,如梨。

禾本科植物的花的形态和结构则比较特殊,如一朵小麦花,由外稃(1片)、内稃(1片)、浆片(2片)、雄蕊(3个)和雌蕊(1个)构成。

为了简单地说明一朵花的结构,花各部分的组成、排列位置和相互关系,可以用花程式或花图式来表示。

例如,蚕豆花程式为↑K(5)C1+2+(2)A(9)+1G(1:1);

2.种子和果实的形成

在有性生殖过程中,被子植物具有独特的双受精现象,即卵细胞和极核同时和2个精子分别结合,形成受精卵和受精极核,再由二者分别发育成胚和胚乳。在少数植物(如甜菜、姜等)中,珠心并不消失,而且在种子中发育成外胚乳(类似胚乳的另一种营养贮藏组织)。另外,胚珠的珠被可发育成种皮,子房壁则可发育成果皮。由胚、胚乳和种皮组成有胚乳种子(无胚乳种子中的胚乳被子叶吸收),由种子和果皮构成果实。有些植物(如柑橘、柿、番茄等)不经受精,子房也可发育成果实。这叫单性结实,其果实为无籽果实。

果实的类型很多。可分为肉果和干果两大类。其中肉果又可分为浆果(包括瓠果和柑果)、核果和梨果等;干果也分为裂果(包括荚果、角果、蒴果、蓇突果)和闭果(包括

瘦果、颖果、翅果、坚果、胞果和双悬果)二类。不同果实的可食部分也有很大的不同。常见果实的可食部分

果实种类 食用部分 植物名称

肉果

果 中果皮 芒果(漆树科)、桃、李(蔷薇科)

外、中果皮 橄榄(橄榄科)、枣(鼠李科)

假种皮 荔枝和龙眼(无患子科)

胚乳 椰子(棕榈科)(它的中果皮干燥无汁成纤维状,俗称椰棕,内果皮即为椰壳 浆

果 中内果皮 柿(柿树科)、猕猴桃(猕猴桃科)

内果皮和胎座 香蕉(芭蕉科)

肥大的果序轴 枣(鼠李科)

柑果 内果皮(含汁的长形丝状细胞由原来子房壁的毛茸发育而成) 柑桔、柚、柠檬(芸香科)(桔子皮上的“桔络”是它的中果皮中的维管束)

果 果皮 南瓜、冬瓜(葫芦科)

果皮和花托 黄瓜(葫芦科)

中、内果皮和胎座 甜瓜、香瓜(葫芦科)

主要由胎座发育而成 西瓜(葫芦科)

梨果 主要由花筒(托杯)和心皮部分愈合后发育而成 苹果、梨、枇杷、山楂(蔷薇科) 浆果 主要来自胎座 番茄(茄科)

干果 瘦果 子叶 向日葵(菊科)

坚果 子叶 莲(睡莲科)、菱(菱科)、板栗(山毛榉科)荞麦(三心皮构成)

颖果 胚乳 水稻、小麦、玉米(禾本科)

荚果 种子(子叶为主) 大豆、花生(蝶形花科)

聚花果

(假果) 花序轴 菠萝(凤梨科)、无花果(桑科)

花萼 桑(桑科)

聚合果(假果) 由花托肥大变成 悬钩子、草莓(蔷薇科)(瘦果)

果实和种子的散布,主要依靠风力、水力、动物和人类的携带,以及通过果实本身所产生的机械力量。

二、植物系统分类

(一)藻类

藻类是一群最原始的植物,大约在35∽33亿年前,在地球的水体中出现了最早的藻类——原核绿藻。目前地球上的藻类是一群大多生活在水中,具有叶绿素,营自养生活,没有根、茎、叶等器官的分化,用单细胞的孢子或配子进行繁殖的低等植物。现把IBO考纲细目中所要求的七类藻类的主要内容列表比较示出:

种类 分布 形态结构 所含色素 同化产物 繁殖方式 代谢植物

藻 分布很广,主要在淡水中 单细胞、群体或丝状体;没有形成细胞核,为原核生物,由光合片层,但无载色体。细胞壁的主要成分为粘肽 叶绿素a、藻蓝素、藻红素及一些黄色色素 蓝藻淀粉、蓝藻颗粒体 裂殖、藻殖段、孢子 地木耳

发菜

念珠藻

绿

藻 附生于海鞘的泄殖腔内 没有形成细胞核,为原核生物 叶绿素a和b、类胡萝卜素,不含藻蓝素、藻红素 淀粉 裂殖 原绿藻

藻 大多在淡水中 单细胞,无细胞壁,有茸鞭型鞭毛(9+2结构),有载色体、眼点、储蓄泡和伸缩泡等 叶绿素a和b、β-胡萝卜素和叶黄素 裸藻淀粉和脂肪 纵裂 眼虫 硅

藻 广泛分布于水中和陆地上 单细胞或群体,细胞壁由两瓣套合而成,且其成分为果胶和硅质不含纤维素,仅精子具有独特的“9+2”结构的草鞭型鞭毛 叶绿素a和b、β-胡萝卜素和叶黄素 金藻昆布糖和脂肪 裂殖 羽纹硅藻

绿

藻 淡水中约占90%,海水中约占10% 由单细胞、群体、丝状体和叶状体,体细胞壁分内层(纤维素)。和外层(为果胶)。运动细胞有两条或四条顶生等长的尾鞭型鞭毛(“9+2”结构) 叶绿素a和d、β-胡萝卜素和叶黄素 淀粉(由直链或支链淀粉组成) 裂殖、孢子生殖(游动孢子或静孢子)、配子升值、接合生殖 衣藻

水绵

小球藻

藻 大多在海水中 多数为多细胞,细胞壁也分为二层,内层为纤维素,外层为果胶,光合片层有类囊体 叶绿素a和b、β-胡萝卜素和叶黄素、藻红素和藻蓝素 红藻淀粉 卵式生殖、孢子生殖(静孢子) 紫菜

石花菜

藻 大多附着于浅海礁石上 多细胞,细胞壁分为二层,由纤维素、藻胶和褐藻糖胶组成,细胞中具特有的褐藻小液泡(呈酸性反应) 叶绿素a和c、β-胡萝卜素和叶黄素 褐藻淀粉和甘露醇 断裂繁殖、孢子生殖(游动孢子和静孢子)、配子生殖 海带

鹿角菜

(二)菌类植物

菌类植物结构简单,没有根、茎、叶等器官,一般不具有叶绿素等色素,大多营异养生活。菌类植物可分为细菌门、粘菌门和真菌门三类彼此无亲缘关系的生物。其中粘菌是介于动物和真菌之间的生物。它在营养期为裸露的无细胞壁、多核的原生质团,称变形体(与变形虫相似)。但在繁殖期,它可产生具纤维素细胞壁的孢子,又具真菌的性状。下面把细菌和主要的真菌左翼扼要的比较:

种 类 结构特点 营养方式 繁 殖 举 例

(放线菌) 单细胞,无成形细胞核,为原核生物,有细胞壁,其主要成分为含乙酰胞壁酸的肽聚糖,不含纤维素(这于其它的植物不同),有的还含有荚膜和芽孢(放线菌的菌丝体为营养菌丝和气生菌丝两部分) 多数异样(腐生或寄生),少数自养(光合细菌、化能合成细菌) 分裂生殖,放线菌可产生分生孢子(细胞的芽孢是能抵抗不良环境的休眠体但不是繁殖体) 细菌(根瘤菌、固氮菌、痢疾杆菌、结核杆菌)放线菌(链霉菌、金霉菌)

菌 接

菌 大多为具分枝的丝状体,菌丝通常无横隔,多核,为真核生物 腐生

寄生 孢子生殖(孢囊孢子或分生孢子),有性生殖(接合生殖) 利用根酶和毛酶制成的酒曲可把淀粉分解为葡萄糖

菌 少数单细胞(酵母菌),多数为多细胞,菌丝有横隔,通常单核,有性生殖时产生子囊,不产生游动孢子或配子,多细胞种类的子囊包于子实体 腐生 出芽生殖(酵母)、孢子生殖(分生孢子)、有性生殖(子囊孢子) 酵母菌用于酿酒青酶、冬虫夏草(为虫草属的子囊菌寄生于鳞翅目幼虫体内发育而成,其肉质棒状的子座从幼虫前端发出)

菌 多细胞菌丝,有横隔,初生菌丝为单核,次生菌丝为双核,双核菌丝的分裂过程中产生特殊的分裂方式-锁状联合(图2-37)(结果是1个双核细胞分裂为2个双核细胞) 寄生 腐生 出芽生殖

孢子生殖(分生孢子、粉孢子等)有性生殖(担孢子) 银耳 木耳 蘑菇

香菇 灵芝

猴头菌

注:真菌不含质体,贮存的养分主要为肝糖,低、高等真菌细胞壁的主要成分分别为纤维素、几丁质。在真菌的生活史中,只有核相交替,没有世代交替现象。

(三)地衣植物

地衣是真菌和藻类的共生体,结构简单,没有根、茎、叶等器官。地衣的形态可分为3种类型:壳状、叶状和枝状。地衣能分泌地衣酸,使岩石表面变为土壤,而且抵抗不良环境条件的能力十分强,因此,地衣是植物界的“开路先锋”。

松萝等地衣可以入药,从染料衣中提取的石蕊,可以制成石蕊试剂。

(四)苔藓植物

苔藓植物是从水生到陆生的过渡类型,为小型的多细胞绿色植物,大多适于生活在阴湿环境中。有的为叶状体。有的已有假根和类似茎、叶的分化,茎、叶和假根中均无输导组织。苔藓植物的生活史中具有明显的世代交替:

在其生活史中,配子体发达,孢子体寄生在配子体上。苔藓植物受精必须借助于水。由于苔藓植物有颈卵器和胚的出现,是高级适应性状,因此,苔藓植物属于高等植物。其主要代表植物有地钱和葫芦藓等。

(五)蕨类植物

蕨类植物是介于苔藓植物和种子植物之间的一大类群。蕨类的生活史可简单表示如下: 藻类植物也具有明显的世代交替现象。藻类植物的孢子体发达,并且有根、茎、叶的分化,其中,叶有小型叶和大型叶、营养叶(进行光合作用)和孢子叶(产生孢子)之分。其内部都有维管系统,木质部大多只有管胞,少数有导管。韧皮部主要含有筛胞,有的有筛管,起着输导和支持作用,因此,蕨类植物与种子植物合称为维管植物。蕨类植物的配子体虽然不如孢子体发达,但也能独立生活。蕨类植物也具有胚,但不产生种子,而以孢子繁殖后代,藻类植物的受精仍离不开水。因此,蕨类常生活在阴湿环境中,主要的藻类植物有石松、卷柏、木贼、蕨、满江红等。

蕨类植物是一群最古老的高等植物,地球上的第一批陆生植物是以裸蕨植物为代表的古代蕨类化石植物。它们形态结构简单,但已经初步具备了陆生环境的条件。它们没有根和叶,但根状茎和气生茎中已出现了原始的维管组织,茎中含有叶绿体,孢子囊大都生于枝的顶端,以利于孢子的传播和保护。

(六)裸子植物

裸子植物是介于蕨类和被子植物之间的维管植物。其孢子体特别发达,具有真中柱,并生型维管束,有形成层和次生生长。木质部大多数只有管胞,极少数有导管。韧皮部中只有筛胞而无伴胞。其配子体完全寄生在孢子体上,且仍保留着结构较简单的颈卵器。其胚珠裸露,不被大孢子所形成的心皮所包被,传粉时,花粉粒可经珠孔直接进入胚珠。大多数裸子植物

具有多胚现象,种子由种皮、胚和胚乳组成,它们分别由珠被、受精卵和大孢子发育而成。其中种皮是老的孢子体(2n),通常可分为三层:外层肉质,中层骨质,内层纸质。胚是新的孢子体世代(2n),胚乳则是雌配子体世代(n)。

以松树为例,其生活史过程可表示如下:裸子植物的主要代表植物有铁树(其精子为陀螺形,具纤毛,长达0.3 mm,是生物界最大的精子)银杏、油松等。银杏的种子核果状,具3层种皮。外种皮厚,肉质;中种皮白色,骨质;内种皮红色,纸质。胚乳肉质丰富。子叶2枚。种仁(白果)供食用及药用。

在上泥盆纪地层中发现的种子蕨.是一群最古老、最原始的裸子植物。它们还没有花,但已形成种子,因此,在植物的系统发育过程中,种子的出现比花和果实更早。而在其种子中,始终没有发现发育完善的胚,在其胚珠的贮粉室中,也只能看到花粉粒而未发现花粉管,这些部是原始的性状,因此,种子蕨是介于蕨类植物和裸子植物之间的过渡类型.并成为现代许多裸子植物的起点。

(七)被子植物

被子植物又称为绿色开花植物,它是植物界种类最多、分布最广的高等植物,其生活史可示意如下:

在被子植物的生活史中,孢子体高度发达,其形态结构更加复杂和完善,因而具有广泛的适应性。它具有真正的花,花中具有由心皮组成的雌蕊,其胚珠有子房壁包被,种子有果皮包被,而且其传粉方式多种多样,有柱头专门接受花粉。而其配于体更加简化,雄配于体(成熟的花粉粒)只有2~3个细胞,雌配子体(成熟的胚囊)只有7个细胞(8个核)。而且配于体不能独立生活,必须终生寄生在孢子体上。这是适应陆地生活的进化表现。另外,被子植物具有独特的双受精现象,胚乳可为胚的发育提供营养物质,从而大大提高了下一代的生活力和适应性。因此,与其他植物相比,被子植物能更有效地适应陆生环境并在植物界占优势。

被子植物可分为双子叶植物纲(木兰纲)和单子叶植物纲(百合纲),其基本区别如下表: 双子叶植物纲 单子叶植物纲

种子 胚具2片子叶(极少1、3或4) 胚具一片子叶

根 多数为直根系 多数为须根系

茎 维管束多呈环状排列,由形成层,可加粗 维管束散生,无形成层,通常不能加粗 叶 具网状脉 多具平行脉

花 花部基数为5或4,极少为3,花粉有3个萌发孔 花部基数为3,极少为4,决无5基数,花粉有单个萌发孔

以上区别点只是相对的、综合的,实际上有交错现象。例如,双子叶植物中毛茛科只有1片子叶,为须根系,有星散维管束,有3基数的花等。而单子叶植物中的百合科也有网状脉.有4基数的花等。

在IBO考纲细目中,要求考生了解双子叶植物纲中11个科和单子叶植物纲中5个科 植物的主要特征。现根据我国的实际情况,把13科植物的主要特征列表如下: 科 名 识 别 要 点 花 程 式 举 例

木兰科 木本,单叶互生,有托叶,雄蕊和雌蕊螺旋状排列于伸长的花托上。蓇突果,种子有胚乳

*P6-5A∞G∞ 木兰 玉兰 鹅掌楸

毛莨科 草本,叶分裂或复生。雄蕊和雌蕊螺旋状排列于膨大的花托上,瘦果聚合 K3-∞C3-∞A∞G∞-1 毛莨 牡丹 、少药、黄连、白头翁

锦葵科 木本或草本,纤维发达,单叶,有副萼,单体雄蕊,花粉粒具刺,中轴胎座,蒴果或分果,种子有胚乳

K5C5A(∞)G(3-∞; 3-∞) 大陆棉、木槿、木芙蓉

葫芦科 蔓生草本,有茎卷须,单叶互生,聚药雄蕊,花丝两两结合,1条分离,侧模胎座,瓠果,种子无胚乳 ♂K(5)C(5)A1+(2)+(2)

♀K(5)C(5)G(3;1) 苦瓜等各种瓜果(木瓜除外)

十字花科 草本,单叶互生,十字形花冠,四强雄蕊,有2个侧膜胎座,具假膜隔,角果,种子无胚乳

K2+2C2+2A2+4G(2;1) 荠菜、萝卜

蔷薇科 木本或草本,常有皮刺。叶互生,常有托叶花被与雄蕊长接合成筒状,子房上位少下位种子无胚乳

K(5)C(5)A∞-5 玫瑰、草莓、苹果、木瓜、梅、梨、李

蝶形花科 木本至草本,叶有托叶,花两侧对称,蝶形花冠,花瓣下向覆瓦状排列,雄蕊10枚,常为两体雄蕊,也有单体雄蕊,荚果,种子无胚乳

↑K(5)C(5)A(9)1,(5)(5) G (5-4)

大豆、落花生、黄

芸香科 木本,稀为草本,有发达的油腺,在叶上表现为透明的油腺点,叶多为复叶。子房上位居于花盘之上,外轮雄蕊常和花瓣对称

*,↑K5-4C5-4A10-8 G (5-4)

柑桔、柚、酸橙

茄科 草本或木本,单叶互生,子房2室,位置偏斜,中轴胎座,胚珠多数浆果或蒴果,种子具胚乳

*K(5)C(5)AG G (2,2)

且、马铃薯、辣椒、枸杞

菊科 常为草本,叶互生。头状花序,有总苞,合瓣花冠,聚药雄蕊,莲萼瘦果。种子无胚乳

*,↑K0-∞C(5)A(5) G (2,1))

菊花、学联、蒲公英、莴苣

禾本科 草本或木本,茎圆柱形,中空,有节。单叶互生,叶鞘开裂,叶二裂,常有叶舌,叶耳多为颖果,种子含有丰富的淀粉质胚乳

P2-3A3-3+3 G (3)

毛竹、小麦、稻、玉米

百合科 草本或木本,叶多为互生,花多为3基数,子房上位,中轴胎座,果实通常为蒴果,种子具丰富的胚乳

P3+3A3+3 G (3))

白鹤、葱、万年青、黄花菜

兰科 草本,单叶多为互生,花两侧对称。内轮花被,中央1片特化为唇瓣。雄蕊和雌蕊接合成合蕊柱。雄蕊的花粉长结成花粉块,蒴果,种子微小,无胚乳

P3+3A2-1 G(2,1))

春兰、天麻、石斛

注:花程式中的P、K、C、A、G分别表示花被、花萼、花冠、雄蕊群和雌蕊群。“∞”表示数目多无定数,“( )”表示联合。如果某一部分不止一轮,可在各轮数字间加“+”号。G字上、下的“—”则表示子房位置。G字右下角的二个数字分别表示心皮的数目和子房的室数。“*”“↑”“♂”“♀”“ ”则分别表示整齐花、两侧对称化、雄花、雌花及两性花。

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