植物学3高等植物

1、第三节第三节 种子植物种子植物 地球上适应性最强地球上适应性最强, , 分布最广分布最广, , 种类最多种类最多, , 经济价值最大的一类植物。经济价值最大的一类植物。 世界上有世界上有2525万多种，万多种， 中国中国3 3万多种，药用植物约有万多种，药用植物约有1100011000种。种。特点特点: : 具有胚珠发育形成的种子具有胚珠发育形成的种子, , 用种子繁殖。种子的出现是植物进化的一次巨用种子繁殖。种子的出现是植物进化的一次巨大飞跃。大飞跃。受精过程中有花粉管的形成受精过程中有花粉管的形成, , 精子由花粉管输送到胚囊精子由花粉管输送到胚囊( (或颈卵器或颈卵器) )与卵结合与卵结

2、合, , 使其有性生殖过程不再受水条件的限制使其有性生殖过程不再受水条件的限制. . 这也是适应陆地生活的原因。这也是适应陆地生活的原因。孢子体非常发达孢子体非常发达, , 有强大的根系有强大的根系, , 体内组织越来越精细体内组织越来越精细, , 完美完美, , 配子体极其配子体极其退化，并寄生于孢子体上。退化，并寄生于孢子体上。 分类分类: : 裸子植物裸子植物: : 胚珠裸露，种子裸露胚珠裸露，种子裸露, , 不形成果实。不形成果实。被子植物被子植物: : 胚珠有子房壁包被胚珠有子房壁包被, , 种子不裸露种子不裸露, , 有果皮包被有果皮包被, , 形成果实。形成果实。裸子植物裸子植物

3、被子植物被子植物乔木，灌木或藤本乔木，乔木，灌木或藤本乔木，灌木或藤本草本灌木或藤本草本花不具花被，单性花花不具花被，单性花具花被（或简化而无花被）具花被（或简化而无花被） 两性或单性两性或单性风媒传粉，花粉字珠孔直达珠风媒传粉，花粉字珠孔直达珠心，苏铁，银杏具有游动精子心，苏铁，银杏具有游动精子虫媒，风媒，鸟媒传粉，花虫媒，风媒，鸟媒传粉，花粉先落在柱头上，粉先落在柱头上， 然后由花然后由花粉管进入珠心，无游动精子粉管进入珠心，无游动精子不具子房，胚珠裸露不具子房，胚珠裸露具子房，包被胚珠具子房，包被胚珠无双受精现象无双受精现象有双受精现象，有双受精现象，不形成真正果实不形成真正果实形成多种

4、类型果实形成多种类型果实子叶子叶2-182-18子叶子叶1 1，2 2稀稀3 3木质部具管胞木质部具管胞木质部具导管木质部具导管种子植物在自然界中的作用和与人类的关系种子植物在自然界中的作用和与人类的关系: : 在自然界物质循环中起着主要作用。在自然界物质循环中起着主要作用。 保持水土，保持水土， 防风，防旱，防风，防旱， 涵养水源，涵养水源， 固沙保滩，固沙保滩， 调节气候，净化空气等。调节气候，净化空气等。 森林面积的大小和质森林面积的大小和质量量 是衡量一个国家经济实力的标志之一。是衡量一个国家经济实力的标志之一。 提供木材，提供木材， 提供人类衣，提供人类衣， 食，住，食，住， 行行(

5、 (都离不开都离不开 种子植物种子植物) )。 工业上：制糖，食品，橡胶，工业上：制糖，食品，橡胶， 纤维，纤维， 造纸，造纸， 日用日用 化工等都是种子植物提供的。化工等都是种子植物提供的。 药用：我国的中草药闻名世界。药用：我国的中草药闻名世界。 美化环境。美化环境。一一. .裸子植物门裸子植物门GymnospermaeGymnospermae （一）概述（一）概述裸子植物是介于蕨类植物和被子植物之间的一群裸子植物是介于蕨类植物和被子植物之间的一群维管植物维管植物， 它是保留它是保留颈卵器颈卵器，具有，具有维管束维管束，能，能产生种子产生种子的一类的一类高等植物高等植物。裸子植物的起源与现

6、状裸子植物的起源与现状: 起源起源: : 最早出现于大约最早出现于大约3.45亿年亿年3.95亿年左右的古生代泥盆纪。亿年左右的古生代泥盆纪。历经历经古生代古生代( (石炭纪、二叠纪石炭纪、二叠纪)中生代中生代( (三叠纪、株罗纪、白垩纪三叠纪、株罗纪、白垩纪) ) 新生代新生代( (第三纪、第四纪第三纪、第四纪) )。其中白垩纪为发展顶盛时期。其中白垩纪为发展顶盛时期 现状现状: : 现存的裸子植物包括了古老裸子植物现存的裸子植物包括了古老裸子植物 + + 现代裸子植物。现代裸子植物。 全世界现有裸子植物全世界现有裸子植物5纲、纲、12科、科、71属、约属、约800种。种。 我国现有裸子植物

7、我国现有裸子植物5纲、纲、11科、科、41属属, 236种、种、47变种。变种。 我国药用我国药用裸子植物裸子植物1010科，科， 2525属，属， 120120余种。余种。 以松科最多，有以松科最多，有8 8属，属，4040余种。余种。 裸子植物广布世界各地，特别是北半球亚热带高山地区及温带至寒带地裸子植物广布世界各地，特别是北半球亚热带高山地区及温带至寒带地区，常形成大面积的森林（世界森林的区，常形成大面积的森林（世界森林的80是裸子植物组成的森林）。是裸子植物组成的森林）。 我国是裸子植物种类最多、资源最丰富的国家，其中有许多种类是中国我国是裸子植物种类最多、资源最丰富的国家，其中有许多

8、种类是中国特产种或称第三纪孑遗植物，或称特产种或称第三纪孑遗植物，或称“活化石活化石”植物，如银杏、银杉、金植物，如银杏、银杉、金钱松、水杉、水松、侧柏等。钱松、水杉、水松、侧柏等。( (二二) )裸子植物的主要形态特征：裸子植物的主要形态特征：1.1.孢子体发达，全部为木本植物，大多数为常绿，单轴分枝的高大乔木。其木孢子体发达，全部为木本植物，大多数为常绿，单轴分枝的高大乔木。其木质部常具管胞质部常具管胞, , 少数种常具树脂细胞少数种常具树脂细胞; ; 而韧皮部只有筛管，无伴胞。而韧皮部只有筛管，无伴胞。 叶多叶多为条形，线形，鳞形等形状，为条形，线形，鳞形等形状， 多为螺旋状着生，多为螺

9、旋状着生， 少互生或对生。少互生或对生。2.2.有明显的世代交替现象：孢子体占优势，配子体简单，寄生在孢子体上。受有明显的世代交替现象：孢子体占优势，配子体简单，寄生在孢子体上。受精作用不需要水条件的限制。精作用不需要水条件的限制。3.3.花单性，不具花被，胚珠裸露，不形成果实。花单性，不具花被，胚珠裸露，不形成果实。4.4.具有颈卵器构造。雌配子体近珠孔处有简化的颈卵器具有颈卵器构造。雌配子体近珠孔处有简化的颈卵器. . 仅仅2-42-4个颈壁细胞个颈壁细胞, ,无无颈沟细胞颈沟细胞, , 其内有其内有1 1卵细胞和卵细胞和1 1个腹沟细胞个腹沟细胞. . 雌配子体直接发育为胚乳雌配子体直接

10、发育为胚乳(n).(n). 5.5.多为风媒传粉。小孢子多为风媒传粉。小孢子( (花粉花粉) )借风力传播达胚珠借风力传播达胚珠, , 精子通过花粉管到颈卵器精子通过花粉管到颈卵器与卵结合。与卵结合。 精子有的有鞭毛精子有的有鞭毛( (环生环生), (), (低等的苏铁低等的苏铁, ,银杏银杏) )。有的无鞭毛。有的无鞭毛, , 靠靠花粉管输送。花粉管输送。 6.6.具多胚现象。且种子的胚具多胚现象。且种子的胚2-2-多个子叶多个子叶; ;胚乳丰富胚乳丰富, (, (胚乳来源于雌配子体胚乳来源于雌配子体, , 是是单倍体单倍体) )。 花粉管和种子的形成花粉管和种子的形成，在植物系统发育史上是

11、一个巨大的转折。花粉管在植物系统发育史上是一个巨大的转折。花粉管的形成，的形成， 使植物的受精作用可以不再以水为媒介，从而摆脱了对水的依使植物的受精作用可以不再以水为媒介，从而摆脱了对水的依赖，对适应陆生环境具有重大的意义。种子的形成，则为植物的繁殖和赖，对适应陆生环境具有重大的意义。种子的形成，则为植物的繁殖和散布，提供了更为有利的条件。因此，在系统发育过程中，裸子植物能散布，提供了更为有利的条件。因此，在系统发育过程中，裸子植物能得以取代蕨类植物而在陆地植被中占有一定的优势地位。得以取代蕨类植物而在陆地植被中占有一定的优势地位。( (三三) )裸子植物的生活史裸子植物的生活史: : 世代交

12、替为不等世代交替, 最终产生种子 。裸子植物世代交替与蕨的异同点裸子植物世代交替与蕨的异同点:相同点相同点: :都有明显的世代交替；都有明显的世代交替； 雌性生殖器都为颈卵器；雌性生殖器都为颈卵器； 都形成孢子叶球；都形成孢子叶球； 都有维管束构造。都有维管束构造。不同点不同点: :松松蕨蕨雄性生殖器退化雄性生殖器退化, , 形成花粉管形成花粉管精子器精子器受精不再受水条件的限制受精不再受水条件的限制受精需水受精需水 孢子体发达孢子体发达, , 配子体退化，寄配子体退化，寄生于孢子体上生于孢子体上孢子体孢子体, , 配子体均自营配子体均自营维管束系统更发达维管束系统更发达, , 无无有多胚现象

13、有多胚现象无无孢子有大小之分孢子有大小之分无无( (但卷柏有但卷柏有) )产生种子产生种子产生孢子产生孢子 裸子植物的生殖器官在生活史的各个阶段与蕨类裸子植物的生殖器官在生活史的各个阶段与蕨类植物基本上是同源的，但所用的形态术语却各不植物基本上是同源的，但所用的形态术语却各不一样。现将它们之间的对照名词列表如下表：一样。现将它们之间的对照名词列表如下表：裸裸 子子 植植 物物蕨蕨 类类 植植 物物雌雌( (雄雄) )球花球花大大( (小小) )孢子叶球孢子叶球雄蕊雄蕊小孢子叶小孢子叶花粉囊花粉囊小孢子囊小孢子囊花粉粒花粉粒( (单核期单核期) )小孢子小孢子珠鳞珠鳞( (心皮或雌蕊心皮或雌蕊)

14、 )大孢子叶大孢子叶珠心珠心大孢子囊大孢子囊胚囊胚囊( (单细胞期单细胞期) )大孢子大孢子二二. .被子植物门被子植物门AngiospermaeAngiospermae（一）概述（一）概述被子植物是植物界进化最高级、种类最多、分布最广、适应性被子植物是植物界进化最高级、种类最多、分布最广、适应性最强的类群，即是植物发展的最高等的类型。最强的类群，即是植物发展的最高等的类型。全世界全世界300300400400多科，多科，1 1万余属，约万余属，约2424万种，占植物界种数的万种，占植物界种数的一半以上。它们分布于各种气候带，以气温高、雨水多的热一半以上。它们分布于各种气候带，以气温高、雨水多

15、的热带、亚热带种类最多；温带地区因气温降低、雨水减少，而带、亚热带种类最多；温带地区因气温降低、雨水减少，而种类渐减。种类渐减。我国国土辽阔，地跨热带、亚热带、暖温带、温带、寒温带，我国国土辽阔，地跨热带、亚热带、暖温带、温带、寒温带，气候多样，加上山地多，地形复杂，土壤也复杂，适应各种气候多样，加上山地多，地形复杂，土壤也复杂，适应各种类型植物生存，因此，我国被子植物种类繁多，有类型植物生存，因此，我国被子植物种类繁多，有27002700余属，余属，3 3万余种，区系成分复杂，特有属万余种，区系成分复杂，特有属100100多。据目前所知，我国多。据目前所知，我国的药用被子植物的药用被子植物2

16、13213科，科，1025010250多种。多种。被子植物又称被子植物又称“有花植物有花植物”、“显花植物显花植物”或或“雌蕊植物雌蕊植物”，具有真正的花，在形态、结构、生活型和生活方式上都更为具有真正的花，在形态、结构、生活型和生活方式上都更为完善和多样。完善和多样。( (二二) )被子植物的主要形态特征：被子植物的主要形态特征：1.1.具有真正的花具有真正的花, , 开花过程是它的一个显著特征开花过程是它的一个显著特征. .2.2.具雌蕊具雌蕊, ,由心皮组成由心皮组成, , 包括子房包括子房, , 花柱花柱, , 柱头柱头. . 胚珠包被于子房里胚珠包被于子房里, , 不裸露不裸露, ,

17、 传粉受精后胚珠发育为种子传粉受精后胚珠发育为种子, , 子房发育为果实子房发育为果实, , 种子包被于种子包被于果实内果实内. .这对于保护胚不受外界不良环境影响并使后代的繁殖和传播这对于保护胚不受外界不良环境影响并使后代的繁殖和传播得到可靠的保证得到可靠的保证. . 它们的雌性生殖器官不形成颈卵器它们的雌性生殖器官不形成颈卵器, , 而进一步简化而进一步简化成助细胞和卵细胞组成的卵器成助细胞和卵细胞组成的卵器. .3. 3. 具双受精现象具双受精现象 精子精子+ +卵卵合子合子(2n)(2n) 精子精子+ +极核极核-胚乳胚乳(3n)(3n) 作为胚乳也要通过有性过程产生，所以胚作为胚乳也

18、要通过有性过程产生，所以胚, , 胚乳均具父母本遗传胚乳均具父母本遗传性性, , 增强了后代的生活力和对环境的适应能力增强了后代的生活力和对环境的适应能力, , 丰富了遗传变异性丰富了遗传变异性. .4.4.孢子体高度发达孢子体高度发达. . 在形态结构及生活型上更完善在形态结构及生活型上更完善, , 多样化多样化, , 有乔有乔, , 灌木灌木, , 草草, , 藤藤. . 有有一年生到多年生一年生到多年生. . 有自养有自养, , 有异养有异养, , 尤其在解剖构造上表现在机械组尤其在解剖构造上表现在机械组织和输导组织的明显分工织和输导组织的明显分工. .5. 5. 配子体进一步退化配子体

19、进一步退化. . 雌雄配子体均无独立生活能力雌雄配子体均无独立生活能力, , 终生寄生于孢子体上终生寄生于孢子体上, , 结构比裸子植结构比裸子植物更简化物更简化. .花粉萌发为雄配子体花粉萌发为雄配子体, , 大部分成熟的雄配子体只有大部分成熟的雄配子体只有2 2个细胞个细胞( (即粉管细胞和生殖细胞即粉管细胞和生殖细胞). ). 胚囊为胚囊为7 7胞胚囊胞胚囊. . 助细胞和卵合称卵器助细胞和卵合称卵器, , 是颈卵器的残余是颈卵器的残余( (退化的痕迹退化的痕迹).).( (三三) )被子植物的生活史被子植物的生活史: :被子植物生活史一般从一粒种子开始被子植物生活史一般从一粒种子开始,

20、 , 种子在形成以后种子在形成以后, , 经过一个短暂的休眠期经过一个短暂的休眠期, ,在获得适宜的条件下在获得适宜的条件下, , 即萌发成幼苗即萌发成幼苗. . 逐渐长成具根茎叶的植物体逐渐长成具根茎叶的植物体. . 经过一个经过一个时期的生长发育以后时期的生长发育以后, , 一部分顶芽和腋芽不再发育为枝条一部分顶芽和腋芽不再发育为枝条, , 而是转变为花芽而是转变为花芽, , 形成花形成花, , 由由 雄蕊的花药里生成花粉粒雄蕊的花药里生成花粉粒; ; 雌蕊的子房的胚珠内形成胚囊雌蕊的子房的胚珠内形成胚囊. . 花粉和花粉和胚囊又各自分别生雌雄配子胚囊又各自分别生雌雄配子( (卵细胞和精子

21、卵细胞和精子) )。经传粉经传粉, ,受精受精, ,一个精子与卵融合成为合子一个精子与卵融合成为合子, , 以后发育为胚以后发育为胚, , 另一个精子与另一个精子与2 2个极核个极核结合发育为胚乳结合发育为胚乳, , 最后花的子房发育为果实最后花的子房发育为果实, , 胚珠发育为种子胚珠发育为种子. . 种子中孕育的种子中孕育的胚是新生一代的雏体胚是新生一代的雏体. . 因此一般把因此一般把“从种子从种子种子种子”这一全部过程称为被子植这一全部过程称为被子植物的生活史物的生活史, , 突出特点在于双受精过程突出特点在于双受精过程, , 其它植物所没有的其它植物所没有的) )。被子植物的世代交替

22、被子植物的世代交替 被子植物的生活史中也存在着明显的世代交替现象。被子植物的生活史中也存在着明显的世代交替现象。孢子体阶段孢子体阶段: : 是从受精卵开始到大小孢是从受精卵开始到大小孢 子母细胞减数分裂前止子母细胞减数分裂前止, , 占绝大部分占绝大部分 时间时间, , 占整个生活史的优势占整个生活史的优势. .配子体阶段配子体阶段: : 是从花粉母细胞和胚囊母是从花粉母细胞和胚囊母 细胞的减数分裂开始到进入双受精止细胞的减数分裂开始到进入双受精止, , 占时间极短且不能脱离孢子体阶段占时间极短且不能脱离孢子体阶段. .世代交替中减数分裂和双受精是整个生世代交替中减数分裂和双受精是整个生 活史

23、的关键活史的关键, , 也是两个世代交替的转也是两个世代交替的转 折点折点, , 必须予以重视。必须予以重视。( (四四) )被子植物的主要分类系统被子植物的主要分类系统: :1 1Engler Engler 系统系统（18971897年年植物自然分科志植物自然分科志）：分类史上第一个较完善）：分类史上第一个较完善的自然分类系统，将植为的自然分类系统，将植为1313门，第门，第1313门为种子植物门（裸子植物和被子门为种子植物门（裸子植物和被子植物两个亚门，被子植物又分为离瓣花和合瓣花两个亚纲）。植物两个亚门，被子植物又分为离瓣花和合瓣花两个亚纲）。2. 2. Hatchison Hatchi

24、son 系统系统（19261926年年有花植物科志有花植物科志）：毛茛学派的基础，单子）：毛茛学派的基础，单子叶植物起源于双子叶植物的毛茛目，将双子叶植物分为木本和草本两个叶植物起源于双子叶植物的毛茛目，将双子叶植物分为木本和草本两个平行的发展枝，木本从木兰，草本从毛茛。但导致亲缘相近的的科被分平行的发展枝，木本从木兰，草本从毛茛。但导致亲缘相近的的科被分开，如开，如: :伞形科和山茱萸科及五加科。伞形科和山茱萸科及五加科。3 3Takhtajan Takhtajan 系统系统（1954195419871987）：首次冲破了传统的把双子叶植物分为）：首次冲破了传统的把双子叶植物分为离瓣花和合瓣

25、花亚纲的概念，被子植物起源于种子蕨。草本植物由木本离瓣花和合瓣花亚纲的概念，被子植物起源于种子蕨。草本植物由木本植物演化而来，单子叶植物起源于水生双子叶植物。植物演化而来，单子叶植物起源于水生双子叶植物。4 4Cronquist Cronquist 系统系统（1958195819881988）：所有被子植物亚纲都不可能从其他亚）：所有被子植物亚纲都不可能从其他亚纲的植物进化而来，木兰亚纲是被子植物的基础复合群，木兰目是被子纲的植物进化而来，木兰亚纲是被子植物的基础复合群，木兰目是被子植物的原始类型，柔荑花序各目源于金缕梅目，单子叶植物源于类似现植物的原始类型，柔荑花序各目源于金缕梅目，单子叶植

26、物源于类似现代睡莲目的祖先，泽泻亚纲是百合亚纲进化线上近基部的一个侧枝。代睡莲目的祖先，泽泻亚纲是百合亚纲进化线上近基部的一个侧枝。( (五五) )被子植物的分类：被子植物的分类：本教材使用了修改后的恩格勒分类系统将被子植物分为两个纲：本教材使用了修改后的恩格勒分类系统将被子植物分为两个纲：双子叶植物纲双子叶植物纲（DicotyledoneaeDicotyledoneae）含）含6464目，目，318318科，科，165000165000种种 又分为又分为离瓣花亚纲离瓣花亚纲（ChoripetalaeChoripetalae） 合瓣花亚纲合瓣花亚纲（SympetalaeSympetalae）单子叶植物纲单子叶植物纲（MonocotyledoneaeMonocotyledoneae）含）含1919目，目，6565科，科，3500035000种种两纲的比较：两纲的比较：双子叶植物纲双子叶植物纲单子叶植物纲单子叶植物纲胚有胚有2 2子叶子叶胚有胚有1 1子叶子叶茎内维管束排列成圆筒形茎内维管束排列成圆筒形( (环状环状排列排列) )，有形成层保持能力，有形成层保持能力, , 故故茎能加粗茎能加粗茎内维管束散生茎内维管束散生, ,不呈圆筒形不呈圆