高中生物竞赛课件：植物学-裸子植物

裸子植物是介于蕨类植物和被子植物之间的一类维管植物，是隶属于种子植物门的一个亚门。种子植物的主要特征体现在以下方面：1.有性生殖过程中有花粉管和种子的形成这是最为重要的特征。花粉管的出现，使种子植物的有性生殖的受精过程完全摆脱了水的限制，使种子植物真正成了陆生植物。种子由于种皮的存在，使幼嫩的胚胎得到严密的保护；并且由于种皮往往有多种附着物的存在，使种子可以借助于气流、水和动物活动等而得到广泛传播，以扩大生存空间。2.孢子体异常发达，具有功能健全的根、茎、叶的分化。3.配子体异常退化、结构简单，终生寄生在孢子体上，并得到孢子体的有效保护，以便顺利完成有性生殖种子植物门分裸子植物亚门和被子植物亚门。第五节裸子植物一、裸子植物的主要特征1.孢子体发达裸子植物均为木本植物，大多数为单轴分支的高大乔木，有强大的根系。维管系统发达，具形成层和次生生长；木质部在多数中有管胞，韧皮部只有筛胞而无筛管和伴胞。叶多为针形、条形或鳞形，极少数为扁平的阔叶，叶表皮有较厚的角质层和下陷的气孔，气孔排列成浅色的气孔带，更适应陆生环境。第五节裸子植物一、裸子植物的主要特征2.具胚珠，形成种子胚珠是种子植物特有的结构，它是由珠心和珠被组成的，珠心相当于蕨类植物的大孢子囊，珠被是珠心外的保护结构，在裸子植物中通常为单层。裸子植物的胚珠裸露，不为大孢子叶所形成的心皮所包被。胚珠成熟后形成种子，种子由胚、胚乳和种皮组成，包含有3个不同的世代：胚来自受精卵，是新的孢子体世代（2n）；胚乳来自雌配子体，是配子体世代(n)；种皮来自珠被，是老的孢子体世代（2n）；但种子的外围没有果皮包被。第五节裸子植物一、裸子植物的主要特征3.形成球花裸子植物的孢子叶大多聚生成球果状，称为孢子叶球，或球花。孢子叶球单生或多个聚生成各种球序，通常花都是单性，同株或异株。小孢子叶球又称雄球花，由小孢子叶（雄蕊）聚生而成，每个小孢子叶下面生有小孢子囊（花粉囊）,内有多个小孢子母细胞（花粉母细胞），经减数分裂产生小孢子（单核期的花粉粒），再由小孢子发育成雄配子体（花粉粒）。大孢子叶球又称雌球花，由大孢子叶（心皮）丛生或聚生而成。大孢子叶变态为珠鳞（松柏类）、珠领（银杏）、珠托（红豆杉）、套被（罗汉松）和羽状大孢子叶（苏铁）。大孢子叶的腹面（近轴面）生有一至多个裸露的胚珠，珠心（大孢子囊）中的一个大孢子母细胞经减数分裂产生4个大孢子,仅远珠孔端的1个大孢子发育成雌配子体。第五节裸子植物一、裸子植物的主要特征4.配子体进一步退化，寄生在孢子体上雄配子体是由小孢子发育成的花粉粒，在多数种类中仅由4个细胞组成：2个退化的原叶细胞、1个生殖细胞和1个管细胞。雌配子体由大孢子发育而来，除百岁兰属、买麻藤属外，雌配子体的近珠孔端均产生2至多个颈卵器，但结构简单，埋藏于胚囊中，仅有2〜4个颈细胞露在外面。颈卵器内有1个卵细胞和1个腹沟细胞。无颈沟细胞，比蕨类植物的颈卵器更退化。雌、雄配子体均无独立生活的能力，完全寄生在孢子体上。第五节裸子植物一、裸子植物的主要特征5.形成花粉管，受精作用不再受水的限制裸子植物的雄配子体即花粉粒，通常由风力传播，经珠孔直接进到胚珠，在珠心上方萌发并形成花粉管，进入胚囊,将由生殖细胞所产生的2个精子直接送到颈卵器内，其中1个具功能的精子和卵细胞结合，完成受精作用。因此，受精作用不再受到水的限制。第五节裸子植物一、裸子植物的主要特征6.具多胚现象裸子植物中普遍具有两种多胚现象，一为简单多胚现象，即由于1个雌配子体上的几个或多个颈卵器同时受精，各自发育成1个胚，形成多个胚；另一种是裂生多胚现象，即由1个受精卵，在发育过程中胚原细胞分裂为几个胚的现象。第五节裸子植物一、裸子植物的主要特征此外，花粉粒为单沟型，有时具气囊，无3沟、3孔沟或多孔沟的花粉粒。从上述裸子植物的主要特征看出，由于它们的孢子体有了进一步的组织分化，具有发达的维管系统和根系，特别是产生种子和形成花粉管，受精过程完全摆脱了水的限制，因而使裸子植物能更好地适于陆生环境和繁衍后代，这在植物进化史上可以说是一个新的里程碑。正因如此，它们在中生代迅速发展并取代了蕨类植物在陆地上的优势地位。第五节裸子植物一、裸子植物的主要特征19世纪以前，人们不知道种子植物的繁殖器官中的一些结构和蕨类植物有系统发育上的联系,所以，在裸子植物中，常有两套名词并用或混用，1851年，德国植物学家荷夫马斯特（Hofmeister）将蕨类植物和种子植物的生活史完全统一起来，人们才知道裸子植物的球花相当于蕨类植物的孢子叶球，前者是由后者发展而来的，现将两套名词对照如下：花（球花）一孢子叶球；雄蕊一小孢子叶；花粉囊一小孢子囊；花粉母细胞一小孢子母细胞；花粉粒（单核期）一小孢子；花粉管（含有精核等）一雄配子体；心皮一大孢子叶；珠心一大孢子囊；胚囊母细胞—大孢子母细胞；单细胞胚囊一大孢子；成熟的胚囊一雌配子体；胚乳（裸子植物）—部分雌配于体。第五节裸子植物下列裸子植物的特征中哪些是正确的A.多年生木本植物B.双受精作用C.胚珠发育成种子D.有维管组织课堂练习ACD裸子植物和其他早期植物相比，其优势在于A.孢子体世代比配子体世代有优势B.有真正的叶子C.植物体顶端形成生殖结构D.配子在孢子体内得到保护D二、裸子植物的生活史现以松属为例介绍裸子植物的生活史。（一）孢子体和孢子叶球松属植物为单轴分支的常绿乔木，枝条有长枝和短枝之分，在短枝的顶端生有一束针叶，通常2、3或5针一束。叶基部常包有8〜12枚膜质芽鳞组成的叶鞘。当孢子体生长到一定的年龄时，在孢子体上生出雄球花和雌球花。第五节裸子植物二、裸子植物的生活史现以松属为例介绍裸子植物的生活史。（一）孢子体和孢子叶球松属植物花单性，同株。每年春天，雄球花生于当年生新枝基部的鳞片叶腋内，每个小孢子叶的背面（远轴面）有2个小孢子囊。小孢子囊为厚囊性发育，在南方当年秋天可产生许多小孢子;在北方要到第二年春开发生。小孢子有2层壁，外壁向两则突出形成气囊,有利于风力传播。第五节裸子植物二、裸子植物的生活史现以松属为例介绍裸子植物的生活史。（一）孢子体和孢子叶球雌球花单个或几个生于当年生新枝的近顶端，初生时呈红色或紫色，后变绿，由许多珠鳞螺旋状排列在球花的轴上所构成的。珠鳞即为变态的大孢子叶，其远轴面基部还通常有一个较小的薄片，称为苞鳞。每一个珠鳞的近轴面基部着生2枚胚珠。胚珠仅1层珠被，并在胚珠的顶端形成珠孔。珠心中有一个细胞发育成大孢子母细胞，南方当年秋天（北方要到第二年春）减数分裂形成4个大孢子，但通常只有远珠孔端的1个大孢子发育成雌配子体，其余3个退化。第五节裸子植物二、裸子植物的生活史（二）雄配子体雄配子体是由小孢子发育而成的。小孢子是雄配子体的第一个细胞，在小孢子囊内发育，小孢子经过连续的3次不等的细胞有丝分裂，形成具4个细胞的花粉粒，即雄配子体。此时，小孢子囊破裂，花粉粒（含有1个生殖细胞和1个管细胞）即散出。第五节裸子植物二、裸子植物的生活史（三）雌配子体在北方，新枝形成的第二年春产生大孢子，再由大孢子发育成雌配子体。具体是：大孢子在珠心内萌发，细胞核进行分裂，形成16〜32个游离核。随着冬季的来临，雌配子体即进入休眠期。第三年春天，雌配子体重新活跃起来，游离核继续分裂，至几千个细胞核时，逐渐地由周围向心地形成细胞壁。然后，在靠近珠孔端的几个细胞明显膨大，发育为颈卵器原始细胞，经过一系列的细胞分裂，产生出颈卵器。成熟的雌配子体通常有2〜7个颈卵器，每个颈卵器通常只有4个颈细胞，1个腹沟细胞和1个卵细胞。第五节裸子植物裸子植物的雌配子体是A.成熟胚囊B.珠心C.胚珠D.通常由两到若干个颈卵器构成课堂练习D二、裸子植物的生活史（四）传粉和受精传粉（含1个生殖细胞和1个管细胞）发生在雌雄球花产生的第二年晚春。花粉粒借风力传播，飘落在胚珠的珠孔一端，黏到由珠孔溢出的传粉滴中，并随着液体的干枯而被吸入珠孔。第五节裸子植物松属植物生活史中，精子是直接由下列哪一项分裂产生的A.小孢子B.生殖细胞C.体细胞D.柄细胞课堂练习C2014—25.下列有关松树花粉传播与萌发的描述正确的是A.花粉借助风的作用通过珠孔进入胚珠，在贮粉室内萌发形成花粉管并进入雌配子体B.花粉借助传粉滴的作用通过珠孔进入胚珠，在贮粉室内萌发形成花粉管并进入雌配子体C.花粉借助风的作用到达胚珠并萌发形成花粉管通过珠孔进入胚珠和雌配子体D.花粉借助传粉滴的作用达胚珠并萌发形成花粉管通过珠孔进入胚珠和雌配子体课堂练习B解每年春季，当松树的雄、雌球花各自发育成熟后，花粉粒从花粉囊内逸出，带着翅膀的花粉粒很轻，可随风飘向很远的地方。同时雌球花上的胚珠分泌出无色的传粉滴，盖住珠孔，等待花粉粒的到来。它的作用是把落在传粉滴上的花粉粒粘住，并带进珠孔，进入贮粉室，这个过程叫传粉，花粉将在贮粉室萌发。值得注意的是，相比苏铁、银杏，松类的贮粉室并不明显，不是很懂为何题目里还特意强调了一下另外编者请教了一下北京师范大学植物学的老师，得知松的传粉受精过程中间有两次长暂停，传粉后有一次，受精后有一次。松的球花从传粉到成熟大概要10~12个月，所以还有可能会问松树上能看到几年的球果—应该是3年的：前年的球果，种子脱落；去年的球果，刚成熟；今年的球果，刚传粉。这种现象的适应意义还没有想清楚，不过会继续关注。答案：B课堂练习二、裸子植物的生活史（五）胚胎发育和成熟松属的胚胎发育较为复杂，具明显的阶段性,通常可以分为原胚阶段、胚胎选择阶段、胚的组织分化和器官形成、胚的成熟和种子的形成等4个阶段。1.原胚阶段从受精卵开始到细胞型原胚的形成，先后经过游离核的分裂，细胞壁的产生和原胚的形成。松属植物的受精卵连续进行三次游离核的分裂，形成8个游离核，这8个游离核在颈卵器的基部排成上下两层，每层4个；接着每层各自再分裂一次，形成4层16个细胞的原胚。第五节裸子植物二、裸子植物的生活史（五）胚胎发育和成熟2.胚胎选择阶段原胚的胚细胞层的4个细胞进行多次横分裂，后来细胞彼此纵向开裂形成相互独立的4个部分，并各自发育成1个胚。这种由一个受精卵发育而来的4个胚细胞相互分离，分别产生4个以上的幼胚，称为裂生多胚现象。松属植物还具有简单多胚现象，有时，这两种情况可能同时出现在一个正在发育的种子中。各个胚胎之间发生生理上竞争，即胚胎选择，结果最后通常只剩下1个（很少2个或更多）幼胚，并正常分化、发育，成为种子的成熟胚。第五节裸子植物二、裸子植物的生活史（五）胚胎发育和成熟3.胚的组织分化和器官形成胚进一步发育，成为一个伸长的圆柱体，在胚柄一端的根端原始细胞分化成胚根，并朝珠孔；远珠孔区域进一步分化出下胚轴、胚芽和子叶。第五节裸子植物二、裸子植物的生活史（五）胚胎发育和成熟3.胚的组织分化和器官形成胚进一步发育，成为一个伸长的圆柱体，在胚柄一端的根端原始细胞分化成胚根，并朝珠孔；远珠孔区域进一步分化出下胚轴、胚芽和子叶。第五节裸子植物二、裸子植物的生活史（五）胚胎发育和成熟4.胚的成熟和种子的形成胚胎发育的最后阶段，珠心组织被分解吸收。胚包括胚根、胚轴、胚芽和子叶，包围胚的雌配子体发育为胚乳，珠被发育为种皮。胚、胚乳和种皮构成种子。在种子发育成熟的过程中，雌球花也不断地发育，其中珠鳞的部分表皮分离出来形成种子的附属物即翅，以利于风力的传播。种子一般要休眠一些时候，然后在适宜的环境条件下，胚再开始生长，裂开种皮，发育成新的孢子体植物。第五节裸子植物二、裸子植物的生活史（五）胚胎发育和成熟松属植物的生活史经历的时间长，从开花到次年10月种子成熟历时18个月。如果从开花前一年的秋季形成花原基开始，则经历了26个月，跨越3个年头。第五节裸子植物2010—45．园艺师想从新移栽的一株松树上收集种子，他发现这株松树在2009年4月出现了雌球果，请问到什么时间园艺师才可能从这些雌球果中收集到成熟种子?(1分)A．2009年9月B．2009年11月C．2010年1月D．2010年9月课堂练习D松树传粉时的雌球花近直立状。传粉后，鳞片闭合，球果开始缓慢地发育。约在传粉后13个月以后的春季或初夏发生受精。继而球果开始迅速生长，一般在第2年的夏末和秋季球果成熟。三、裸子植物的分类和常见科属代表现代裸子植物分为苏铁纲、银杏纲、松柏纲、红豆杉纲（紫杉纲）及买麻藤纲（倪藤纲）（或盖子植物纲）5纲。《中国植物志》将松柏纲和红豆杉纲合并为松杉纲。第五节裸子植物三、裸子植物的分类和常见科属代表（一）苏铁纲苏铁科常绿乔木，茎干直立常不分支，羽状复叶集生于茎的顶端；雌雄异株，球花顶生，游动精子具多数鞭毛。本科在我国最常见的是苏铁属的苏铁。1.苏铁茎叶的形态主干柱状通常不分支，顶端丛生大型的羽状复叶，幼叶拳卷（似蕨的叶），叶基宿存。第五节裸子植物三、裸子植物的分类和常见科属代表（一）苏铁纲2.苏铁生殖器官的形态结构雌雄异株。小孢子叶扁平、肉质，紧密地螺旋状排列成圆柱形的雄球花，单生于茎顶。每个小孢子叶下面有许多由3〜5个小孢子囊组成的小孢子囊群。小孢子囊为厚囊性发育，借表皮细胞壁不均匀增厚而纵裂，散发花粉粒。这是裸子植物中孢子囊机械组织结构与蕨类植物唯一的相似代表。大孢子叶丛生于茎顶，下部成狭长的柄，柄的两侧生有2〜6枚胚珠。成熟的种子橘红色，胚具2枚子叶。苏铁树形优美，为我国常见的观赏树种。茎内髓部富含淀粉，可供食用。种子含油和淀粉，微毒，可供食用和药用。第五节裸子植物下列的哪些特征，既可作为苏铁是从高等蕨类植物进化而来的依据，也可作为苏铁是裸子植物中最为原始种类的依据A.主干顶端丛生大型羽状复叶B.幼叶拳卷C.精子多鞭毛D.小孢囊为厚壁性发育课堂练习BD三、裸子植物的分类和常见科属代表（二）银杏纲银杏纲现存仅1目、1科、1属、1种，为我国特产，国内外广泛栽培。银杏科为落叶乔木，树干高大，枝分顶生营养性长枝和侧生生殖性短枝。球花单性，异株。雄球花呈葇荑花序状，小孢子叶有短柄，柄端有2（稀3〜7）个小孢子囊,精子具多鞭毛。雌球花简单，通常仅有一长柄，柄端有2个环行扩大的珠领，即大孢子叶，上面各生1个直生胚珠，但通常只有一个成熟。种子近球形，核果状，熟时黄色，外被白粉,种皮分化为3层，胚乳肉质。胚具2片子叶，有后熟现象，种子萌发时子叶不出土。银杏为我国特产的中生代孑遗植物，现已广泛栽培于世界各地。第五节裸子植物三、裸子植物的分类和常见科属代表（三）松杉纲常绿或落叶乔木，稀为灌木，茎多分支，常有长，短枝之分,茎的髓部小，次生木质部发达，由管胞组成,无导管，具树脂道。叶针形、钻形、刺形或鳞形，稀为条形或披针形。球花单性，同株或异株。雄球花单生或组成花序，由多数小孢子叶组成，每个小孢子叶通常具2〜9个小孢子囊，精子无鞭毛。雌球花由三至多数珠鳞组成，胚珠生于珠鳞的近轴面，或1〜2个胚珠生于盘状或漏斗状的珠托上，或由囊状或杯状的套被所包围。雌球花成熟时形成球果或种子核果状。胚具子叶2〜18枚，胚乳丰富。松杉纲植物的叶多为针形,故称为针叶树或针叶植物。第五节裸子植物三、裸子植物的分类和常见科属代表（三）松杉纲松杉纲是现代裸子植物中数目最多，经济价值最大，分布最广的一个类群，有7科，51属，约600余种,隶属于4目，即松柏目、罗汉松目、三尖杉目、红豆杉目。我国有6科，23属，约150种。1.松科乔木，叶针形或线形，针形叶常2〜5针一束，生于极度退化的短枝上，基部包有叶鞘；条形叶在长枝上螺旋状散生，在短枝上簇生。球花单性同株。小孢子叶螺旋状排列，每个小孢子叶有2个小孢子囊，小孢子多数有气囊。雌球花由多数螺旋状着生的珠鳞与苞鳞所组成，苞鳞与珠鳞分离（仅基部结合），珠鳞的腹面生有两个倒生胚珠，种子具翅，稀无翅。第五节裸子植物三、裸子植物的分类和常见科属代表（三）松杉纲1.松科本科是松杉纲中种类最多，经济意义最重要的一科。松属，常绿乔木，叶针形，通常2、3、5针一束，生于短枝的顶端，基部包以叶鞘。球果翌年成熟，种鳞宿存。常见种有：油松、马尾松、白皮松、红松、华山松。本科著名的植物还有银杉，为著名的活化石植物，常绿乔木，为我国的一级保护植物。金钱松庭园观赏树种。雪松，常绿乔木，我国广泛栽培，为世界三大庭园树种之一。第五节裸子植物三、裸子植物的分类和常见科属代表（三）松杉纲2.杉科常绿或落叶乔木。叶条形、钻形或披针形，螺旋状排列，稀对生，叶同型或两型，稀三型。球花单性,同株；小孢子叶具有2〜9个小孢子囊；珠鳞与苞鳞半合生（仅顶端分离），能育珠鳞具2〜9枚直生或倒生胚珠，球果当年成熟。种子具周翅或两侧具窄翅。第五节裸子植物三、裸子植物的分类和常见科属代表（三）松杉纲2.杉科我国杉科植物著名的有：水杉,为我国特产的稀有珍贵的孑遗植物，现各地普遍栽培。水杉的叶和种鳞交互对生，接近于柏科，因此，其在分类学上的位置介于杉科和柏科之间。水松，为第三纪孑遗植物，为我国珍贵特有树种，和水杉均被列为国家一级保护植物;柳杉，为我国特有种。第五节裸子植物三、裸子植物的分类和常见科属代表（三）松杉纲3.柏科常绿乔木或灌木，叶鳞形成刺形，对