普通生物学课件：5 裸子植物

1、第三节 裸 子 植 物门 Gymnospermae,裸子植物是一类既保留着颈卵器，又能产生种子，介于蕨类植物和被子植物之间的维管植物。,Gymnosperms 裸子植物,Cycads = 苏铁; Ginkgos =银杏; Conifers= 松柏; Gnetophytes = 买麻藤,本 节 提 纲,裸子植物的主要特征 裸子植物的分类 裸子植物的起源与演化 裸子植物的生态及经济意义,1 裸子植物门的主要特征,(1) 孢子体发达。具形成层和次生结构, 均为多年生木本植 物，许多为高大乔木，多数只有管胞和筛胞。 (2) 产生种子，但胚珠和种子裸露。孢子叶多聚生成孢子叶 球（strobilus）；小

2、孢子叶聚生成小孢子叶球，其上着生 2-多数小孢子囊；大孢子叶特化成珠领、珠鳞、珠托和套 被，丛生或聚生成大孢子叶球，其上着生1-数枚裸露胚珠。 胚珠受精后发育成种子。 (3) 形成大小球花。裸子植物的孢子叶大多聚合成球果状。孢 子叶球通常单性称为大、小孢子叶球。,(4) 配子体简化，且完全寄生在孢子体上。小孢子发育成雄配 子体通常经过5次分裂，产生6个细胞（包括2个原叶细胞、1个管细胞、1个柄细胞和2个精子）。精子大多无鞭毛。 大孢子经多次分裂发育成雌配子体（胚囊）, 胚乳占大部，近珠孔有2至多个简化的颈卵器。 (5) 出现花粉管。花粉（花粉粒单沟型）在4细胞时由风力传送，经珠孔直达胚珠，在珠

3、心上方形成花粉管，直达胚囊。花粉管的产生, 使受精作用摆脱了水的限制，对适应陆地生活具有重大意义。 (6) 裸子植物常具多胚现象（polyembryony）。简单多胚：由一个雌配子体上的几个颈卵器同时受精，形成多胚；裂生多胚：仅由一个卵受精，但在发育过程中，原胚分裂成几个胚。,二、一些形态术语,孢子体多为高大的多年生木本植物，单轴分枝。,Pinus palustris 长叶松,雪松 Cedrus deodara,马尾松 Pinus massoniana,孢子体,Secondary phloem,Resin ducts,Secondary xylem,pith,Vascular cambium,

4、松属茎横切,具维管形成层和次生结构；常具树脂道。,雄球花（小孢子叶球） 小孢子叶螺旋状聚生，背面具2或多个小孢子囊（花粉囊）。,Pinus radiata 辐射松的小孢子叶球,小孢子囊,小孢子叶,轴,球花及种子,Pinus,Araucaria,Cupressus,Cedrus,Sporophyll(小孢子叶),Sporangium(小孢子囊),柏木属,南洋杉属,大孢子叶球（雌球花） 苞鳞、大孢子叶（珠鳞）,种鳞,Pinus 的大孢子叶球,珠鳞腹部有裸露的胚珠,雄配子体 原叶细胞1 小孢子(n) 原叶细胞2 减数分裂 胚性细胞 精子器原始细胞 小孢子母细胞(2n) 管细胞 生殖细胞,雄配子体：2

5、个退化原叶细胞、1个管细胞、1个生殖细胞（传粉后：生殖细胞再分裂1次形成柄细胞和体细胞）,雄配子体,雌配子体,大孢子母细胞(2n) 减数分裂 颈卵器（2-7） 大孢子（n） 胚乳（n） 雌配子体：颈卵器（2-7）和大量胚乳（n） 颈卵器：2-4个颈壁细胞，1个腹沟细胞，1个卵细胞，无颈沟细胞,The development of female gametophyte,Ovule,Bract,Ovuliferous scale,Megaspore mother cell 大孢子母细胞,Pollen Tube (花粉管),spermatogenous cell,Tube cell,Sterile

6、cell,The Phenomenon of Polyembryony (多胚现象),A zygote(合子) does not immediately form an embryo , some of cells elongate as a suspensor（胚柄） 简单多胚现象 裂生多胚现象,Megagametophyte 雌配子体,Cotyledon 子叶,Embryonic shoot 胚芽,Embryo 胚,Hypocotyl 胚轴,Radicle 胚根,裸子植物生活史 (Life cycle),2 裸子植物的分类,裸子植物出现于3亿年前的古生代晚期，最盛时期是 中生代，现存的裸子

7、植物共有12科，71属，约800种。 我国是裸子植物种类最多、资源最丰富的国家，有 11科，41属，约240种，其中不少是第三纪的孑遗植物， 或称“活化石”植物。,裸子植物门通常分为5纲，即苏铁纲（Cycadopsida）、 银杏纲（Ginkgopsida）、松柏纲（Coniferopsida）、红豆杉纲（紫杉纲）（Taxopsida ）, 买麻藤纲（Gnetopsida）。,Gymnosperms 裸子植物,Cycads = 苏铁; Ginkgos =银杏; Conifers= 松柏; Gnetophytes = 买麻藤,(1) 苏铁纲 Cycadopsida (Cycads) 本纲中现存的

8、仅有苏铁科（Cycadaceae），9属，约110种, 分布于南北半球的热带及亚热带地区。Johnson(1959)主张分为3个科（苏铁科、托叶铁科Stangeriaceae和泽米铁科Zamiaceae）。,苏铁科 Cycadaceae 110种，我国20多种,苏铁科其他常见属种，华南苏铁（C. rumphii Miq.） 贵州苏铁（C. guizhouensis ), 灰干苏铁（C. hongheensis), 叉叶苏铁（ C. micholitzii ), 多歧苏铁（C. multipinnata), 攀枝花苏铁（C. panzhihuaensis), 四川苏铁（C. szechuanen

9、sis), 台湾苏铁（C. taiwaniana), 华南地区还引种泽米铁(Zamia furfuracea L.f.)，等种类 供观赏。,台湾苏铁 C. taiwaniana,苏铁为优美的观赏树种，公园、庭园常见栽培。茎内髓部富含淀粉，可供食用；种子含油和淀粉，微有毒，供食用和药用，有收敛、止咳及止血之效。,Ginkgos (2) 银杏纲（Ginkgopsida） 落叶乔木，枝有长枝和短枝之分。 叶在长枝上互生，在短枝上簇生，叶 片扇形，先端二裂或波状缺刻，二叉 脉序。孢子叶球单性，雌雄异株，精 子多鞭毛。种子核果状，具3层种皮， 胚乳丰富。 本纲现仅存银杏科（Ginkgoaceae） 的银

10、杏(Ginkgo biloba L.) 1种，为世界 著名的孑遗植物。我国特产，目前仅 浙江西天目山、贵州务川可能存在野 生状态的银杏，现广泛栽培。,广西灵川栽培居群,贵州务川野生居群,天目山野生居群,典型古树 old trees,银杏遗传进化历史、谱系地理学、野生群体 保护对策研究,揭示银杏的两个冰期避难所：西南的金佛山务川山区，东部的西天目山，表明银杏存在分化的两个谱系单元， 东部避难所在冰期或间冰期存在明显扩张,Mol. Phyl. Evol. 2008,cpDNA序列与AFLP分析,Economic Value 经济 价值 银杏树形优美，为优良的行道树及园林绿化树种。 木材细密，是优良

11、的用材树种。 种仁（白果）供食用及药用，有润肺、止咳、强壮等功效。 近年研究表明，叶含黄酮类-银杏内酯和白果内酯等生物活性化合物，对治疗心脑血管疾病和预防老年性痴呆有很好效果，成为重要的药用植物。,Major Characters： 常绿或落叶乔木，稀灌木，茎多分枝，常有长、 短枝之分，具树脂道。 叶针形、鳞状、条形，少钻形、刺状或披针形，单生或成束，螺旋状着生或交互对生，稀轮生。 孢子叶球单性（通常称雌球花和雄球花），呈球果状，雌雄同株或异株。精子无鞭毛。 大孢子叶常宽厚，称珠鳞（种子成熟时 叫种鳞），或为囊状、盘状，称套被或珠托。 珠鳞下有苞鳞，珠鳞和苞鳞离生、半合生或完全合生。 种子有翅

12、或无翅，有的肉质假种皮或外种皮，胚乳丰富，子叶210枚。,(3) 松柏纲（Coniferopsida） Conifers,叶形状,小孢子叶球,花 粉,Ovule胚珠,Ovuliferous scale (珠鳞),Bract 苞鳞,珠鳞 种鳞,分布与分类 Distribution and Classification 松柏纲植物是现代裸子植物中种类最多、分布最广的类群。 现代松柏纲植物约有58属，560多种，隶属于 7 科。 我国是松柏纲植物的起源地，也是资源最丰富的国家，许 多为特有属种和第三纪孑遗植物，有6科，31属，约180种， 分布几遍全国。,松科（Pinaceae） Pine fami

13、ly Characters: 叶针形或条形，叶和大、小孢子叶均螺旋状排列； 小孢子叶具2个花粉囊，小孢子多数有气囊； 珠鳞与苞鳞分离，每珠鳞具2枚胚珠，发育成2粒种子。 种子常有翅。 Classification: 共10属约230种，我国10属均产，约100种。,松属（Pinus） 常绿乔木，单轴分枝，具长枝和短枝；叶 针形，在长枝上散生短枝上束生，每束通常2、3或5枚叶。,冷杉属（Abies） 常绿乔木，枝具圆形而微凹的叶痕。叶 单生，披针形，先端微2裂。球果直立。 约50 多种，分布于亚洲、欧洲、北美及非洲北部高山地 带。我国有近20 种，常组成大面积森林，是优良的用材和园 林树种。,A

14、. beshanzuensis,A. balsamea,本科还有银杉（Cathaya argyrophylla Chun et Kuang）， 为我国一级重点保护植物； 雪松Cedrus deodara (Roxb.) G.Don 铁杉属(Tsuga) 黄杉属(Pseudotsuga) 云杉属（Picea）,落叶松属（Larix decidua）,柏科(Cupressaceae) Cypress or Redwood family Characters: 常绿乔木或灌木，叶鳞形或刺形，交互对生或 轮生； 大小孢子叶均交互对生，小孢子叶常有2个以上 花粉囊，小孢子无气囊； 珠鳞与苞鳞完全合生，有

15、1至多枚直立胚珠。 Classification: 共22属，约150种。我国产8属，30余种，分布 几遍全国。,侧柏属（Platycladus） 小枝扁平，排成一平面，直展或斜展。,圆柏属（Sabina） 小枝不成平面。叶鳞形或刺状。球果熟 时种鳞愈合，肉质，不开裂。,Characters: 常绿或落叶乔木，无长、短枝之分。 叶条状披针形、钻形、线形或鳞片状，螺旋状 排列或成假二列。 大小孢子叶螺旋状排列，稀对生。 小孢子叶常具3-4个花粉囊，小孢子无气囊。珠鳞与苞鳞半合生，珠鳞腹面有2-9枚胚珠。 球果当年成熟，种鳞木质或革质，具2-9粒种子。 Classification: 约9属，16

16、种，我国有5属，约10种。,杉科（Taxodiaceae）,杉木属（Cunninghamia） 常绿乔木，叶条状披针形，与 大小孢子叶均为螺旋状着生；苞鳞大于珠鳞.,柳杉属(Cryptomeria) 常绿乔木，叶钻形，与大小孢子叶均 为螺旋状排列；2种，分布我国和日本,水杉属（Metasequoia）落叶乔木，叶条形，与大小孢子叶均 为对生。仅水杉（M. glyptostroboides Hu et Cheng）1种, 我国特产，著名活化石，国家一级保护植物.,松、杉、柏三科特征比较,(4) 紫杉纲（红豆杉纲）Taxopsida 体态：常绿乔木或灌木，分枝多； 叶条形，披针形，螺旋状排列或交互

17、对生，常因叶柄扭转而成平面二列状。 单性异株，稀同株。 (1) 雄球花由螺旋状排列的多数小孢子叶组成，小孢子叶背面着生29个小孢子囊。(2) 雌球花单生或成对，稀成穗状，具多数螺旋状或交 互对生的苞片，胚珠单生或成对生于苞腋，胚珠外面有 变态的大孢子叶，称为珠托，套被或珠托形成的假种皮（珠 被以外的部分），种子成熟时常肉质，并有鲜艳的颜色。,红豆杉科（紫杉科）(Taxaceae) Yew family Characters: 乔木， 叶披针形螺旋状着生； 小孢子叶有3-9个花粉囊，小孢子无气囊； 胚珠直生，基部有盘状或漏斗状的珠托。 种子有由珠托变成的假种皮。 Classification:

18、5属 23种，多产北半球；我国4属13种。,红豆杉Taxus chinensis (Pilger) Rehd.特产我国，为珍稀树种， 国家一级保护植物。,本科许多种类属濒危植物，已列入国家二级重点保护名录， 如白豆杉(Pseudotaxus chienii (Cheng) Cheng)、 穗花杉(Amentotaxus argotaenia (Hance) Pilger)等。,罗汉松科(Podocarpaceae) Podocarp family 罗汉松Podocarpus macrophyllus (Thunb.) D. Don、 竹柏(Nageia nagi Kuntze)均为常见庭园树种

19、,三尖杉科(Cephalotaxaceae) 三尖杉(Cephalotaxus fortunei Hook.f.)，枝、叶、根、种子 可提取生物碱，供制抗癌药物。,榧树(Torreya grandis Fort. et Lindl.，种子即“香榧子”为著名 的干果，以浙江诸暨枫桥产的最佳。,(5) 买麻藤纲（倪藤纲）(Gnetopsida) Characters: 次生木质部有导管，无树脂道。叶对生或轮生。孢子叶球有类似花被的盖被，或有两性的痕迹。 胚珠具珠孔管(micropylar tube)。精子无鞭毛， 颈卵器极其退化或无。 Classification: 3科，3属，约80种。我国只有

20、2属，19种。,麻黄科(Ephedraceae) Mormon tea or Joint Fir Family 草麻黄(Ephedra sinica Stapf.)，草本状，叶退化成鳞片状，对生而基部连合，雌雄异株，颈卵器存在。产于我国东北、华北及西北等省区，是著名的中药材，含麻黄碱，枝叶及根均供药用。,买麻藤科(Gnetaceae) 买麻藤(Gnetum montanum Markgr.)，常绿大藤本，叶卵状 椭圆形，对生，雌配子体不形成颈卵器，分布于华南及云南。,3. 百岁兰科(Welwitschiaceae) 百岁兰Welwitschai bainesii (Hook.f.) Carr.，茎粗短， 一对大型叶子，可生存百年以上，小孢子叶球中央有1个 发育不完全的胚珠，雌配子体也没有颈卵器，产非洲西南 部沙漠。,3 裸子植物的起源与演化 Origin and evolution 1. 起源于蕨类植物- 前裸子植物 (pr