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植物分类 09年4月4日第一节 植物分类的基础知识一、植物分类的方法人为分类方法是人们按照自己的方便或按植物的用途，选择植物一个或几个特征作为标准进行分类，然后按照人为标准顺序排成分类系统。自然分类方法以植物的亲疏程度作为分类的标准。按照生物进化的观点，植物由于来自共同祖先而具有相似的遗传性，表现出形态、结构、习性等方面的相似。因此，根据植物相同点的多少就可判断它们之间亲缘上亲疏程度。这种根据亲缘关系进行分类的方法是自然分类方法。被子植物的分类主要依据各种器官的形态特征，尤其是生殖器官的形态特征，因为花果的形态比较稳定，不易因环境的改变而产生变异。二、植物的分类单位依范围大小和等级高低，植物分类的各级单位依次是界、门、纲、目、科、属、种。每个等级内如果种繁多还可细分一个或二个次等级，如亚门、亚纲、亚目、亚科等。种以下可有亚种、变种和变型。三、植物命名法为了避免同名异物和同物异名的混乱现象，国际上采用双名法给植物命名。双名法是瑞典植物学家林奈（1753）首创使用的，即是用两个拉丁文单词给植物命名，第一个词是属名，是名词，其第一个字母要大写；第二个词是种加词，是形容词或拉丁化名词，全部字母小写；最后附加命名人的姓氏或姓氏缩写，其第一个字母要大写。四、植物检索表检索表是植物分类中极为常用的工具，在表中罗列出相对的两组形态特征，加以比较找出两者的区别即可找到其所在位置。第二节植物界的基本类群植物界约有植物50万种。植物按照从低等到高等，从简单到复杂，从水生到陆生的规律演变与进化。教材中把所有植物分为低等植物和高等植物两大类，低等植物包括藻类、菌类和地衣三类；高等植物包括苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物四类。低等植物和高等植物的主要区别如下表：低等植物高等植物大部分生活在水中潮湿处。多数陆生，少数水生。植物体结构简单，为单细胞体或多细胞体，无根、茎、叶的分化。无维管束构造。植物体形态结构复杂，有根、茎、叶分化（苔藓植物具假根，无真根），除苔藓外有维 管束构造。雌性生殖器官常为单细胞的。雌性生殖器官为多细胞的。生殖过程简单，有性生殖的合子萌发不形成胚而直接形成植物体。有性生殖的合子发育成胚，再长成新植物体。低等植物藻类植物一般特征：是一群比较原始的低等植物，植物体结构简单，为单细胞体、群体、丝状体或片状体，大多数生活在海水或淡水中，少数生于潮湿处。细胞内含有与高等植物同样的色素及其他色素，为绿色植物，可进行光合作用，营自养生活。蓝藻细胞无细胞核和叶绿体，为原核生物，植物体呈蓝绿色。代表植物：颤藻、鱼腥藻、发菜。绿藻细胞有细胞核和叶绿体，为真核生物，植物体呈绿色。代表植物：水绵、衣藻。菌类植物一群原始的低等植物，分布广泛。植物体为单细胞体、多细胞群体或丝状体。细胞一般不含光合色素，不能进行光合作用，营异养生活（寄生、腐生或二者兼营）。细菌单细胞植物，细胞内无细胞核，为原核生物。绝大多数异养，少数自养。依形态不同可分为球菌、杆菌、螺旋菌三个基本类型。真菌植物体多为菌丝体，少数为单细胞，有些种类其生殖部分可形成子实体。细胞有细胞核，为真核生物。代表植物：匍枝根霉、青霉、酵母菌、蘑菇、木耳。地衣是一类特殊的植物，植物体为藻类和真菌的共生体。依植物体形态可分为壳状地衣、叶状地衣、枝状地衣3种类型。高等植物苔藓植物一般特征：苔藓植物是高等植物中最原始的类群，大多数生活在潮湿的环境中，是水生到陆生的过渡类型。植物体矮小，为叶状体或茎叶体，有假根，无真根，无维管束构造。在生活史中，配子体（单倍体世代）占优势，孢子体（二倍体世代）不发达，不能独立生活，寄养于配子体上。雌性生殖器官称颈卵器，雄性生殖器官称精子器，精子有鞭毛。合子萌发形成胚，胚在颈卵器内发育成具有孢蒴、蒴柄、基足三部分的孢子体。代表植物：地钱、小金发藓。蕨类植物一般特征：绝大多数为陆生植物。生活史具有明显的世代交替，孢子体和配子体均能独立生活，孢子体发达，植物体有根茎叶的分化，有维管束构造；配子体为小型的叶状体（称为原叶体）。代表植物：华南毛蕨、蜈松草、芒箕、满江红。裸子植物一般特征：无子房构造，胚珠裸露，不形成果实。生活史中孢子体发达，占绝对优势，配子体简化，不能脱离孢子体而独立生活。均为多年生木本植物，有形成层和次生结构。花粉管形成，使受精作用摆脱了水条件的限制，更适应于陆地生活。雌性生殖器官为颈卵器构造，这是较为原始的特征。代表植物：马尾松、杉木、柏木、苏铁、南洋杉。被子植物被子植物是植物界中最高级的类群，与裸子植物比较，主要有以下进化特征：具有真正的花，胚珠包被在子房中，子房形成果实，种子外有果皮包被，更有利于后代的保护和传播。双受精作用是被子植物特有的现象。第三节被子植物分类的形态学基本知识一、茎茎的性质依茎中木质含量多少分为木本和草本。木本植物茎含木质多，坚硬，寿命长。其中主干明显且高大的为乔木；基部分枝，主干不明显且较矮的植物为灌木，仅基部木质，上部不甚木质的矮小植物为半灌木。草本植物含木质少，多汁，较柔软。又分为一年生、二年生、多年生草本。另外，茎细长而不能直立的为藤本，又分木质藤木和草质藤本。茎的生长习性有直立茎、缠绕茎、攀援茎、匍匐茎、和平卧茎几种。二、叶叶序是叶在茎上排列的方式，每个节上长一叶的为互生，长二叶的为对生，长三叶以上为轮生，茎极短而节密集，其上着生二片以上叶子的为簇生。叶形、叶尖、叶基、叶缘、叶裂脉序是叶脉的排列方式。侧脉由叶基或主脉发出，彼此平行的为平行脉，大多数单子叶植物的叶具平行脉。侧脉从主脉发出并多次分枝，细脉互相联结成网状的为网状脉，大多数双子叶植物的叶具网状脉。单叶和复叶一个叶柄上只生一片叶的为单叶。一个叶柄上生许多小叶的为复叶，这个叶柄称总叶柄，每个小叶的柄称小叶柄。小叶排列在总叶柄（或其分枝）两侧的称为羽状复叶；小叶集中着生在总叶柄（或其分枝）顶端的称为掌状复叶。只有三个小叶的称为三出叶，柑桔类的复叶两侧小叶退化成翅或边，总叶柄与顶生小叶连接处有关节，称单身复叶。三、花花序根据花序中花的开放顺序，分为无限花序和有限花序。无限花序的花由下至上或由边缘向中心开放，常见的有下列类型：总状花序、穗状花序、肉穗花序、柔荑花序、头状花序、隐头花序、圆锥花序等。有限花序由顶端（或中心）的先开放，花序轴不能继续伸长。也有多种类型，通常称为聚伞花序类。花冠类型花冠有离瓣花冠和合瓣花冠。不同植物花瓣排列成不同的花冠形状：有蔷薇花冠、蝶形花冠、十字形花冠、舌状花冠、轮状花冠、唇形花冠、钟状花冠、漏斗状花冠、筒状花冠等。花瓣和萼片（或它们的裂片）在花芽中的排列方式有镊合状、旋转状和覆瓦状三种。雄蕊类型根据花丝和花药的离合情况，雄蕊有下列主要类型：离生雄蕊、单体雄蕊、二体雄蕊、多体雄蕊、聚药雄蕊、四强雄蕊、二强雄蕊。花药着生方式花药在花丝上的着生方式有基着药、背着药、丁子着药、广歧药和全着药。花药开裂方式花药成熟后以一定方式开裂散放出花粉，开裂方式主要有三种，即纵裂、孔裂和瓣裂。雌蕊类型根据花中心皮数目和离合情况，有单雌蕊、复雌蕊和离心皮雌蕊三种。子房位置类型根据子房与花托结合的情况，分为上位子房、中位子房、下位子房三种。胎座式胎座式因心皮数目和连合情况不同而异，有边缘胎座式、侧膜胎座式、中轴胎座式、特立中央胎座式、基生胎座式、顶生胎座式等。花程式和花图式花的各部分用一定的符号和数字来表示，称为花程式。通常P代表花被；Ca代表花萼；Co代表花冠；A代表雄蕊群；G代表雌蕊群；*代表辐射对称；例如，百合的花程式为*P3+3A3+3G(3:3)其含义为百合花辐射对称；两性花；花被两轮，每轮3被片；雄蕊两轮，每轮3枚；雌蕊3心皮合生，子房上位，3室。用花的横切面简图来表示花各部分的数目、离合和排列等情况，称为花图式。四、果实一单果由一朵花中仅有的一个雌蕊发育形成的果实叫单果。又可分为肉质果和干果两类。肉质果有浆果、核果、柑果、瓠果、梨果等类型。干果有裂果和闭果两类。裂果有荚果、蓇葖果、角果、蒴果等类型；闭果有瘦果、颖果、翅果、坚果、分果等类型。二聚合果由离心皮雌蕊群形成的果实整体叫聚合果，其中每一个离心皮雌蕊形成的果实叫小果。每一个小果可分为小瘦果、小核果、小坚果等。三复果由整个花序发育形成的一个果实叫复果（或叫聚花果）。叶形是指叶片的形状，主要是根据叶片的长宽比例而决定的。(1)针形叶细长，先端尖，形如针，如松。(2)线形（带形）叶片狭长，长约为宽的5倍以上，且全长的宽度近相等，两侧叶缘几乎平行，如韭。(3)剑形坚实较宽大的、具尖锐顶端的线形叶，如鸢尾、菠萝等。(4)披针形叶中部以下最宽，向上渐狭，长约为宽的4-5倍，如桃。(5)倒披针形是披针形的颠倒，如小檗。(6)卵形形如鸡卵，中部以下较宽，向上渐狭，长约为宽的2倍，如女贞。(7)倒卵形是卵形的颠倒，如紫云英、泽漆。(8)阔卵形长宽约等或长稍大于宽，最宽处近叶的基部，如苎麻。(9)到阔卵形是阔卵形的颠倒，如玉兰。(10)圆形形似圆盘，长宽相等，如莲。(11)椭圆形与长圆形相似，但叶缘呈弧形，如茶和樟树。(12)长椭圆形长为宽的3-4倍，最宽处在中部，如芒果。(13)阔椭圆形长为宽的2倍或较少，中部最宽，如橙。(14)菱形叶片近等边斜方形，如乌桕。(15)心形叶形呈心脏形，如紫荆。(16)肾形叶似肾脏形，基部圆凹，先端钝圆，宽大于长，如积雪草，细辛。此外，还有象形的叶，如三角形的荞麦和杠板归叶，扇形的银杏叶，匙形的油菜叶等。叶尖指叶片先端约1/3的部分，常见的叶尖有：(1)渐尖叶尖较长，渐尖锐，叶缘稍内弯，如杏、桃等。(2)锐尖叶尖成锐角形，边缘直，如金樱子。(3)尾尖叶尖狭长而成尾状，如郁李。(4)钝形叶尖钝或狭圆形，如厚朴。(5)微凹叶尖顶端稍凹入，如黄檀和细叶黄杨。(6)倒心形叶尖宽圆有较深的凹缺，如酢浆草。叶基是指叶片基部约1/3的部分。叶片基部形状常见的有：(1)心形叶片基部两侧各有一圆裂片，中部凹成心形，如番薯、牵牛。(2)耳垂形叶片基部两侧各有一耳垂形的小裂片，如油菜。(3)箭形叶片基部两侧的小裂片尖锐，向后并稍向内，似箭头，如慈姑。(4)楔形叶片自中部以下向基部两侧渐狭，状如楔子，如垂柳和含笑花。(5)戟形叶片基部两侧的裂片稍向外展开，如菠萝。(6)圆形叶基呈半圆形，如杏和苹果。(7)偏形叶片基部两侧不对称，如秋海棠和朴树。叶片边缘的形态有：(1)全缘叶片边缘平整无缺，如大豆、小麦。(2)锯齿叶片的边缘具有尖锐向前倾斜的锯齿，如大麻、桃、苹果。(3)牙齿叶片边缘裂成齿状，齿两边近等长，呈直立三角形，如桑。(4)钝齿叶片边缘有钝头的齿，如黄杨。(5)波状叶片的边缘似微波浪形，如茄。叶裂叶片的分裂有羽状裂叶和掌状裂叶之分。叶片边缘的裂口形状有：(1)浅裂叶片分裂不到半个叶片宽度的一半，如油菜。 (2)深裂叶片分裂深于半个叶片宽度一半以上，如葎草。 (3)全裂叶片分裂达中脉或基部，如大麻。第四节被子植物分科概述被子植物分为双子叶植物纲和单子叶植物纲。两个纲的主要区别是：双子叶植物纲单子叶植物纲胚有2枚子叶胚有1枚子叶主根常发达，多为直根系主根不发达，多为须根系茎内维管束成环状排列，有形成层和次生结构茎内维管束散生，无形成层，一般无次生结构，叶多具网状脉叶多具平行脉或弧形脉花各部基数为5或4花各部基数为3双子叶植物纲木兰科(Magnoliaceae)科主要特征：木本，树皮、叶、花有香气。单叶互生，托叶大，脱落后常在幼茎上留下托叶痕。花两性，萼、瓣相似，雌、雄蕊均多数，离生，螺旋排列于伸长的花托上。聚合蓇葖果。常见植物：白兰、荷花玉兰。十字花科(Cruciferae)科主要特征：草本，单叶互生，无托叶，基生叶常莲座状，叶全缘或羽状分裂。花两性，萼片、花瓣均为4片，花冠十字形，四强雄蕊，角果，具假隔膜。常见植物：菜心、萝卜、白菜、芥菜、西洋菜。葫芦科(Cucurbitaceae)科主要特征：藤本，有卷须，叶掌状分裂。花单性，花药折叠。侧膜胎座，子房下位，瓠果。常见植物：南瓜、冬瓜、西瓜、黄瓜、苦瓜，丝瓜。山茶科(Theaceae)科主要特征：常绿木本，单叶，无托叶，叶片革质。花多为两性，萼片、花瓣各5片；雄蕊多数，排成数轮。蒴果35室。常见植物：茶、油茶、山茶（茶花）。锦葵科(Malvaceae)科主要特征：木本或草本，皮部富有纤维。单叶，托叶早落。花单生，两性，常有副萼；雄蕊多数，花丝全部合生为1束（单体雄蕊），花药1室。蒴果。常见植物：棉花、苘麻、大红花、蜀葵。大戟科(Euphorbiaceae)科主要特征：习性多样，常含乳汁。单叶互生（少为复叶），有时对生，有托叶，叶基部常有腺体。花聚生，常为聚伞花序或杯状聚伞花序。花单性，萼片35片，常无花瓣；雄蕊1至多数；子房上位，3室。蒴果。常见植物：蓖麻、木薯、橡胶树、乌桕、油桐、木油树。蔷薇科(Rosaceae)科主要特征：习性多样，花多样。根据花托、萼筒、雌蕊群、心皮数目和果实类型等主要特征，分为四个亚科：绣线菊亚科常见植物：麻叶绣球蔷薇亚科常见植物：玫瑰、月季、蔷薇、金樱子、梨亚科常见植物：苹果、梨、枇杷。李亚科常见植物：桃、李、梅、杏。豆科(Leguminosae)科主要特征：习性多样，常为羽状复叶或三出叶，有托叶。花两性，萼片5，花瓣5，花冠多为蝶形，少为假蝶形或辐射对称。雄蕊10枚，常9条花丝连合，1枚单独（二体雄蕊）或10枚花丝连合成一束（单体雄蕊），少数分离；雌蕊由1心皮组成（单雌蕊），子房上位。荚果。三个亚科检索表：花辐射对称；花瓣镊合状排列，中下部常合生含羞草亚科花两侧对称；花瓣覆瓦状排列，分离。花冠非蝶形，各瓣形态相似，最上一片最小，位于最内，雄蕊常为10，分离云实亚科花冠蝶形，典型两侧对称，最上一瓣最大，称旗瓣，位于最外，两侧各一瓣，称翼瓣，翼瓣内侧两瓣最小，稍合生，称龙骨瓣；雄蕊10，常为（9）+1的二体雄蕊，少为分离或下部稍合生蝶形花亚科代表植物：含羞草亚科常见植物：含羞草、合欢、台湾相思。云实亚科常见植物：羊蹄甲、楹树蝶形花亚科常见植物：豆类，如豌豆、花生、大豆、蚕豆、豇豆、绿豆、菜豆，扁豆。牧草和绿肥类，如草木樨、车轴草、田菁、紫云英。药材类，如甘草、鸡骨草、葛。木材类，如紫檀、花榈木、黄槐。芸香科(Rutaceae)科主要特征：常具刺，多数有芳香气味。叶常有透明油点。花两性，常有花盘。果实多为柑果，少为桨果或核果。常见植物：柑、橙、柚、柠檬、黄皮、无患子科(Sapindaceae)本科有我国南方的重要果树龙眼和荔枝，两者主要区别如下表：荔枝龙眼树皮较光滑。树皮较疏松。羽状复叶的小叶数较少，常为2-4对。叶片革质，腹面亮绿，背面灰白，叶脉不明显。羽状复叶的小叶数较多，常为4-5对，叶较薄，叶色较深，叶脉明显。花杂性（有两性花和单性花），无花瓣。两性花，有花瓣。果实较大，鲜红或红紫色，果皮有龟裂纹。果实较小，黄褐色，果皮较光滑。龙眼、荔枝果实的食用部分均为由珠柄发育形成的肉质假种皮。（十一）菊科(Compositae)本科是被子植物最大的一科，约有1,000属，25,00030,000种，广布全世界，我国约有2,000多种。本科主要特征：草本植物，具头状花序，聚药雄蕊，子房下位，1室，1个胚珠，连萼瘦果。常见植物：向日葵、莴苣（及其变种莴笋和生菜）、茼蒿、苦荬菜、菊花。（十二）茄科(Solanaceae)科主要特征：叶互生，无托叶，花萼宿存，常于开花后增大，花冠轮状，5裂，雄蕊5枚，生于花冠筒基部，与花冠裂片互生，心皮2，常为2室或不完全多室。常见植物：烟草、马铃薯、番茄、茄、辣椒、枸杞、曼陀罗。（十三）旋花科(Convolvulaceae)科主要特征：缠绕茎，常具乳汁单叶互生，花两性，花冠漏斗状，花蕾时花冠常旋转折叠，雄蕊着生于冠筒基部或中下部，与花冠裂片同数（均为5）并为互生。果实为蒴果。代表植物：番薯、蕹菜、五爪金龙、月光花、茑萝、菟丝子。单子叶植物纲凤梨科(Bromeliaceae)本科最重要的是热带名果菠萝（又称凤梨）。菠萝为多年生草本，茎短，叶剑形，簇生于茎基部。顶生穗状花序呈球果状，肉质；花两性，小苞片卵形；萼片3，短卵形；花瓣3，长约2厘米，上部紫红色，下部白色；雄蕊6；子房下位。果实为聚花果（复果），肉质，可食用的部分是增厚肉质的花序轴、苞片以及不发育的子房。菠萝繁殖可用茎基部抽出的吸芽和果顶的冠芽进行营养繁殖。芭蕉科(Musaceae)主要科特征：多年生大型草本，有地下茎，地上有由叶鞘层层包叠而成的粗大假茎。叶大型，具侧出平行脉，主脉粗大。花单性，多朵集生成花束，每一花束外承托一片大型苞片，花束再聚生成穗状花序，花序基部为雌花，中部不少数发育不完全花，顶部为雄花。子房下位，肉质浆果，食用部分为肉质发达的胎座。常见植物：香蕉、大蕉、蕉麻。百合科(Liliaceae)科主要特征：多年生草本，常具鳞茎、球茎等各种地下茎。花为典型的3基数花；果为蒴果或浆果。常见植物：金针菜、百合、郁金香、石刁柏（嫩茎俗称芦笋）、麦冬。石蒜科(Amaryllidaceae)本科与百合科的主要区别是具有伞形花序，花序下有膜状总苞，子房下位或上位。常见植物：葱、洋葱、蒜、韭菜、石蒜、朱顶兰、水仙、君子兰。莎草科(Cyperaceae)科主要特征：多年生或一年生草本。垂直、秆实心，常三棱形，无节。叶通常3列，叶片狭长，有时缺，叶鞘封闭。花序由小穗组成，小穗由多数带花鳞片（颖片）组成。果实常为小坚果。常见植物：荸荠（广东俗称马蹄）、香附子（莎草）、蒲草、碎米莎草、萤蔺。禾本科(Gramineae)科主要特征：多为草本（禾亚科），少为木本（竹亚科）。地上茎称为杆，圆柱形，有节，节间常中空，少为实心。叶2列，叶片条形，具平行脉，叶鞘抱茎，一侧开裂（边缘分离），叶片和叶鞘交界处常有叶耳、叶舌等附属物。花序由小穗组成，小穗由2枚颖片和颖片内的1至多朵小花组成，小花由内稃和外稃包围着2枚浆片、3或6枚雄蕊和1枚雌蕊组成。果实为颖果。常见植物：水稻、小麦、大麦、甘蔗、玉米、高粱、竹类。棕榈科(Palmea)科主要特征：木本，茎不分枝，大型叶丛生于树干顶部，穗状花序，花3基数。常见植物：棕榈、蒲葵、椰子、鱼尾葵、槟榔、假槟榔、第五节被子植物的分类系统根据植物的亲缘关系进行被子植物的分类，并建立分类系统，用以说明被子植物间的演化关系，是分类学家长期以来所寻求的目标。但由于有关植物演化的知识和证据不足，到目前为止，还没有一个完善的被子植物分类系统。现介绍几个常用的分类系统。一、恩格勒系统这一系统是德国植物学家恩格勒(Engler)和柏兰特(Prantl)于1887年在中发表的，是分类学史上第一个比较完整的自然分类系统。恩格勒系统认为无瓣花、单性、木本、风媒传粉等为原始的性状，而有瓣花、两性、草本、虫媒传粉等是进化的性状。为此，他们把柔荑花序植物(如杨柳科、桦木科)看作被子植物中最原始的类型，而把木兰科、毛茛科等看作是较为进化的类型，同时把单子叶植物放在双子叶植物之前。被子植物计48目，280科，1964年修订为62目，344科。二、哈钦松系统本系统是英国植物学家哈钦松(Hutchinson)于1926年在中提出的,1973年作了修订,从原来的332科增加到411科。哈钦松认为两性花比单性花原始,花各部分分离、多数的比连合、定数的较为原始；花各部螺旋状排列的比轮状排列的较为原始等。他还认为，被子植物是单元起源的；双子叶植物以木兰目和毛茛目为起点，从木兰目演化出一支木本植物，从毛茛目演化出一支草本植物，且这两支是平行发展的；无被花和有被花是后来演化过程中蜕化而成的；单子叶植物起源于双子叶植物的毛茛目。三、塔赫他间系统这系统是1954年公布的，自1959年起进行了多次修订，在1980年发表的分类系统中，把被子植物分为木兰纲(双子叶植物纲)和百合纲(单子叶植物纲)，总计92目，410科。塔赫他间(Takhtajan)认为，被子植物起源于种子蕨，草本植物是由木本植物演化出来的，单子叶植物起源于原始的水生双子叶植物的具单沟舟形花粉的睡莲莼菜科。他主张单元起源，由木兰目发展出毛茛目及睡莲目，全部单子叶植物都出自睡莲目，木本单子叶植物则由木兰目演化而来，柔荑花序类各目起源于金缕梅目。四、克郎奎斯特系统这个系统是美国学者克郎奎斯特(Cronquist)于1958年发表的。此系统接近于塔赫他间系统。在1981年修订的分类系统中，他把被子植物(称木兰植物门)分为木兰纲