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第二篇 植物学 植物学是生物学的分支学科，是从人类文明开始的生物学分支出来的一个学科，主要研究植物的形态、分类、生理、生态、分布、发生、遗传、进化等。目的在于开发、利用、改造和保护植物资源，让植物为人类提供更多的食物、纤维、药物、建筑材料等。 第一章 植物解剖  本章研究植物形态构造和生理活动规律，包括植物组织和器官的结构和功能、光合作用和呼吸作用、水分和矿质代谢、生长和发育、生殖五大部分。 第三节 生殖器官的结构和功能 1．花的结构 花是被子植物特有的有性生殖器官，它是节间缩短的变态枝条，一朵典型的花由花柄、花托、花萼、花冠、雄蕊群和雌蕊群组成，各部分都是变态的叶(图1-2-26)。 (1)花柄和花托 花柄是着生花的小枝。花托是花柄顶端着生花萼、花冠、雄蕊、雌蕊的部分，花托的形状因植物种类而异，女口草莓的花托呈圆锥形并且肉质化；莲的花托呈倒圆锥形，形成莲蓬；花生的花托在雌蕊基部延伸成短柄状，称雌蕊柄，在花完成受精后能迅速伸长，将子房推人士中，发育成果实。 (2)花萼和花冠 ①花萼 位于花的最外轮，由若干萼片组成。萼片各自分离的称离萼；彼此连合的称合萼，有些植物的萼筒(合萼下端的连合部分)向一侧延伸成管状的距，如凤仙花、旱金莲、飞燕草等。蒲公英的萼片变成冠毛，有助于果实的传播。 ②花冠 由若干花瓣组成。花冠的类型常见的有以下几种(图1—2—27)： 十字形花冠：花瓣4片，呈十字形排列，如萝卜、白菜等十字花科植物。 蝶形花冠：由五片花瓣组成，包括大型旗瓣1个和翼瓣、龙骨瓣各2个，如大豆、槐等。 蔷薇形花冠：由5个(或5的倍数)分离的花瓣排列成，如桃、梨等。 唇形花冠：上唇常2裂，下唇常3裂，如芝麻、薄荷、一串红等。 筒状花冠：5片花瓣合生，花冠筒长、管形，如菊花、向日葵的头状花序中央的花。 舌状花冠：5片花瓣合生，花冠筒较短，上部宽大向一边展开，如向日葵头状花序周缘的花。 漏斗状花冠：如牵牛、甘薯、雍菜等。 钟状花冠：与漏斗状花冠相似，但花冠筒稍短而宽，如番瓜、桔梗等 根据花冠大小、形状的对称情况，又可分为辐射对称(又称整齐花，如桃)、两侧对称(又称不整齐花，如大豆)和不对称(如美人蕉)三类。 花萼和花冠总称为花被，两者齐备的花为重被花(如桃、梨)，缺一的为单被花，有的植物花被全部退减，如杨、柳、桦木等，称为无被花。 花瓣在花芽内卷叠排列的方式，主要有三种(图1-2—28)。镊合状：花瓣或萼片各片的边缘彼此接触，但不相互覆盖；旋转状：花瓣或萼片每一片的一边覆盖着相邻一片的边缘，而另一边又被另一相邻的边缘所覆盖；覆瓦状：与旋转状排列相似，但必有一片完全在外，有一片完全在内。 (3)雄蕊群 雄蕊群是一朵花中雄蕊的总称。每一雄蕊包括花药和花丝两部分。根据雄蕊数目以及花药与花丝的离合，雄蕊分为离生雄蕊和合生雄蕊。 (4)雌蕊群 雌蕊群是一朵花中雌蕊的总称。每一雌蕊由柱头、花柱和子房组成。构成雌蕊的基本单位是心皮(具有生殖作用的变态叶)，雌蕊由一个或数个心皮卷合而成(图1—2—29)，心皮边缘相结合处为腹缝线，心皮中央相当于叶片中脉的部位为背缝线。 ①雌蕊的类型 根据心皮的数目和离合，雌蕊可形成不同类型：单雌蕊(由一个心皮构成，如大豆、桃)；离生雌蕊(数个心皮形成彼此分离的雌蕊，如草莓、蔷薇、玉兰等)；合生雌蕊(数个心皮相互连合成的雌蕊，义称复雌蕊，如柑橘、茄、油菜等)。 ②胎座的类型 子房是雌蕊的主要部分，由子房壁、胎座、胚珠组成。胚珠通常着生于心皮的腹缝线上，形成的肉质突起称为胎座。根据心皮的数目及连结情况，胎座可分为以下几种类型： 边缘胎座：单子房(由一个心皮组成)，一室，胚珠着生于腹缝线上，如豆科植物。 侧膜胎座：复子房(由多个心皮组成)，一室或假数室，胚珠着生于腹缝线上，如油菜(假2室)、黄瓜、冬瓜等。 中轴胎座：复子房，各心皮边缘内卷，聚于中央形成中轴，形成数室，胚珠着生于中轴上，如柑橘、梨、苹果等。 特立中央胎座：复子房，一室，子房的基部向上生长形成一个短的中轴，胚珠着生于其上，如石竹、报春花等。 基生胎座：胚珠着生于子房的基部，如向日葵、大黄等。 顶生胎座(悬垂胎座)：胚珠着生于子房顶部，如胡萝卜、桑等。 ③子房的位置 子房着生于花托上，根据它与其他部分(花萼、花冠、雄蕊群等)的相对位置不同，通常分为三类(图1-2-30)： 上位子房：子房仅以底部连生于花托顶端。其中花被、雄蕊着生于子房下方花托四周的花称下位花，如牡丹、玉兰等；花被、雄蕊着生于杯状花托边缘的花称周位花，如桃、梨等。 半下位子房：子房下半部陷生于花托，并与其愈合，花的其他部分环绕子房四周而着生于花托边缘，这种花也称周位花，如月季、蔷薇、樱花等。 下位子房：子房全部陷生于深杯状的花托或花筒中，并与它们的内侧愈合，花的其余部分着生于子房以上的花托或花筒边缘，这种花称为上位花，如苹果、梨等。 ④禾本科植物的花 禾本科植物的花的形态和结构比较特殊(图1-2-31)。如小麦的花穗是一个复穗状花序，每一小穗基部有2片坚硬的颖片，称外颖和内颖，颖片以内有几朵花，一般基部的两三朵为能育花，上面的几朵为不育花，每朵能育花由外稃(1片)、内稃(1片)、浆片(2片)、雄蕊(3个)、雌蕊(1个)构成。浆片是由花被退化而成。 水稻花与小麦花基本相同，但有6个雄蕊，且颖片上有硬毛。 2。花各部分的演化 花的各部分形态是比较固定的，但在演化过程中，各类植物之间的变化又是很大的，主要有以下几个方面：①数目：多而无定数一少而定数；②排列方式：螺旋排列一轮状排列；③连合：离生一合生；④对称性：辐射对称一两侧对称；⑤花托形状：圆锥形一圆顶形一平顶形一凹顶形。 3．花程序和花图式 花程序是用一些字母、符号和数字，按一顺序列成程序以表述花的特征。通常用K表示萼片，C表示花冠，A表示雄蕊群，C表示雌蕊群，P表示花被；“∞”表示数目多而不定，“0”表示缺少某部分，“()”表示联合，“+”表示某部分不止一轮， 蚕豆的花程序为↑K5Cl+2(2)A(9)+lG(l：l)，表示蚕豆花为不整齐花；萼片5个合生；花瓣5片，1枚旗瓣，2枚翼瓣离生，2枚龙骨瓣合生；雄蕊10枚，9枚连合，1枚分离；雌蕊1心皮1室，子房上位。 花图式是花的各部分垂直投影所构成的平面图。蚕豆的花图式见图1—2-32。 4．花序 大多数植物的花按一定的顺序排列在花枝上，形成花序。花序的总花柄或主轴，称花序轴或花轴。根据花序轴分枝的方式和开花的顺序，花序可分为两大类：无限花序和有限花序。 (1)无限花序(图1—2-33) 开花顺序由基部向顶部或由边缘向中央依次开放。分简单花序(花轴不分枝，A～H)与复合花序(花轴分枝，每一分枝相当于一种简单花序)。 ①总状花序：花序轴较长，上面着生花柄等长的两性花。如油菜、紫藤。 ②伞房花序：花轴上的花，花柄长短不等，越近顶部的花柄越短，各花分布近于同一平面上。如苹果、梨、山楂。 ③伞形花序：各花自轴顶生出，花柄等长。如韭菜、人参等。 ④穗状花序：花轴上着生许多无柄的两性花。如车前子、马鞭草。 ⑤菜荑花序：花轴上着生许多无柄或短柄的单性花(雌花或雄花)，花序常下垂。如杨、柳、枫杨。 ⑥肉穗花序：结构与穗状花序相似，但花轴肉质化，着生许多无柄的单性花，如玉米、香蒲的雌花序。马蹄莲、芋、半夏、天南星的肉穗花序外包有佛焰苞(大型苞片)，又称佛焰花序。 ⑦头状花序：花轴缩短呈球形或盘形，密生许多无柄花。如向日葵、蒲公英、菊(花序边缘为舌状花，中央为管状花)。 ⑧隐头花序：花轴肉质并内凹成囊状，无柄单性花隐生于囊体的内壁上，雄花在上，雌花在下。如无花果、薜荔。 复合花序包括：复总状花序(又称圆锥花序，如水稻、丁香、女贞)、复穗状花序(如小麦)、复伞房花序(如花楸、石楠)、复伞形花序(如胡萝卜、茴香)、复头状花序(如合头菊)。 (2)有限花序(聚伞类花序) 开花顺序由顶端向基部或中心向边缘依次开放，花序轴不能继续延伸(图1—2—34)。
①单歧聚伞花序：包括螺状聚伞花序(各级分枝向同一方向生长，如勿忘草)和蝎尾状聚伞花序(各级分枝左右相间长出，如唐菖蒲)。 ②二歧聚伞花序：顶花下面两侧同时发育出一对分枝。如石竹，大叶黄杨。 ③多歧聚伞花序：顶花下面同时发育出三个以—亡分枝。如大戟、益母草。 5．花药的发育 早期花药为实心结构，在长大过程中，四角表皮内侧分化出一些质浓、核大的孢原细胞，孢原细胞经一次平周分裂，形成外层的周缘细胞和内层的造孢细胞。周缘细胞经过多次分裂，自外向内形成药室内壁、中层和绒毡层(可为花粉粒的发育提供营养物质)，连同花药的表皮构成花药壁。造孢细胞经分裂产生大量的花粉母细胞或小孢子母细胞(2n)，小孢子母细胞经减数分裂产生4个小孢子(n)，花药又称小孢子囊。每一小孢子经一次有丝分裂形成一个大的营养细胞(n)和一个小的生殖细胞(n)，生殖细胞再经一次有丝分裂形成2个精子(雄配子)，这样就形成了一个含有3个细胞的花粉粒，即雄配子体，如小麦、水稻、玉米等。但棉花、百合、桃等的花粉粒只有2个细胞，它们的生殖细胞要在花粉粒萌发成的花粉管中才分裂成2个精子。综合如下：
6．胚珠的发育和胚囊的形成 胚珠的发育，先在胎座上产生一个突起，叫胚珠原基。胚珠原基前端成为珠心，后端分化出珠柄。珠心外包一层或两层珠被，留一小孔，为珠孔。珠心的基部与珠被汇合的部位叫合点。由胎座经珠柄而人的维管束经合点进入胚珠。由于胚珠发育时，各部分生长速度的不同，形成直生胚珠、倒生胚珠(大多数被子植物是这种类型)、横生胚珠等。 当珠被形成时，在近珠孔端的珠心表皮下分化出一个质浓、核大的孢原细胞。孢原细胞直接或间接地发育为大孢子母细胞(胚囊母细胞)，大孢子母细胞(2n)经减数分裂形成四个大孢子(n)，近珠孔的三个退化，仅一个大孢子(又称单核胚囊)连续进行三次核有丝分裂，最终形成7个细胞或8个核的成熟胚囊，又称雌配子体，占据整个珠心，近珠孔端含1个卵细胞，即雌配子(图1—2—35)。
综合如下：
7．传粉 传粉是有性生殖过程的重要环节，有自花传粉(雄蕊的花粉落到同一花中雌蕊的柱头上，如小麦、大豆等)和异花传粉(一朵花的花粉传到另一花的柱头上，如水稻等多数被子植物)两种方式。其中自花传粉是一种原始的传粉方式。异花传粉主要有风媒传粉(如稻、玉米)和虫媒传粉。 值得注意的是，杨与柳同属杨柳科，同为无被花，而杨为风媒，柳为虫媒。鼠尾草等唇形科植物花中的杠杆系统是由雄蕊药隔的一部分变态而成的。 8．双受精及种子、果实的形成 被子植物具有独特的双受精现象，即两个精子分别与卵细胞和极核结合，形成受精卵和受精极核。受精后，花的各部分都发生显著的变化。现将受精后花或花序发育成果实和种子的过程综合如下：
有些植物不经受精，子房也能发育成果实，这种现象称为单性结实，其果实为无籽果实，如香蕉、柑橘。 9．果实的类型 果实的类型有好几种划分方法。只由—子房发育而成的，称为真果，如桃等多数植物的果实。除子房外还有其他部分(如花托、花序轴等)参与组成的，称为假果，如苹果、梨、石榴、瓜类。 根据果实是由单花或花序形成来分，可分为单果、聚合果和复果三类。单果是由一朵花中单个雌蕊发育而成，如花生、桃。聚合果是由一朵花中许多离生雌蕊，形成许多小果聚集在同一花托上，如草莓、悬钩子、莲。聚花果是由整个花序发育而成，又称花序果或复果，如桑葚、无花果、菠萝。 果实的分类主要还是根据果皮的性质及成熟后是否开裂来划分，分为肉果和干果两大类。肉果的果皮肉质化，分浆果(其中瓜类特称为瓠果，柑橘类特称为柑果)、核果和梨果。 干果的果皮干燥，分裂果和闭果，裂果包括荚果(豆科植物特有，由一个心皮发育成，果皮两 面开裂)、角果(十字花科植物特有，二心皮一室子房发育成，具假隔膜)、蒴果(合生心皮发育 成)、瞢荚果(一心皮或离生心皮发育成，单侧开裂)；闭果包括瘦果、颖果、坚果、翅果、双悬果等。 不同果实的可食部分也有很大的不同，如表1-2-1所示。
果实和种子的散布，主要依靠风力(如蒲公英、槭、铁线莲的果实，棉的种子)、水力、动物和人类的携带(如苍耳、鬼针草的果实)以及果实本身所产生的机械力量(如凤仙花、喷瓜的果实)。
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