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【植物学】花的组成与发生

 地球知识年鉴 2022-01-19

一、花的形态与特征

(一)花的形态与组成

被子植物又称为有花植物或显花植物,有时将裸子植物也归为显花植物。地球上的被子植物约有30万种,其花的变化巨大,它们的形态、大小、颜色和组成数目因种而异。根据其结构组成,可将被子植物的花分为完全花和不完全花。完全花通常由花梗、花萼、花冠、雄蕊和雌蕊等几个部分组成。

1.花柄和花托

花柄也称为花梗,呈圆柱形,是连接花和茎的柄状结构,其基本构造与茎相似。即是营养物质由茎向花输送的通道,又能支持着花,使其向各方展布。花柄的长短,常随植物种类而不同。果实形成时,花柄发育成果柄。

花托位于花柄的两端,是花器官其他各组成部分着生部位。花托的形态因植物种类而异,有些植物的花托伸长,呈圆柱状,如木兰科植物等;有的呈圆锥状,如草莓等的花;有的凹陷呈杯状,如桃;有的花托呈壶状,且与花萼、花冠、雄蕊、雌蕊的一部分贴在一起,形成下位子房,如苹果等;有的呈倒圆锥形,如莲的花;有的在雌蕊基部或雄蕊与花冠之间,扩大形成扁平状或垫状的盘状体,称为花盘,如柑橘、葡萄等;有的在雌蕊基部形成短柄状,传粉受精后,能迅速生长,将子房插入土中结实,如花生,这种花托称为雌蕊柄或子房柄。

2.花萼

花萼是花的最外一轮变态叶,由一定数目的萼片组成,常呈绿色,可进行光合作用,为花芽提供营养;但也有一些植物的花萼呈花瓣状,有利于昆虫的传粉。根据萼片间分离或联合关系,花萼有离萼和合萼。

离萼 萼片之间完全分离,如油菜、桑、茶等。

合萼 萼片之间彼此联合,合生部位称为萼筒,为合生部位称为萼齿或萼裂片。

花萼常只有一轮,而有的植物在花萼外侧还有一轮绿色的瓣片,称为副萼。

一般植物开花以后萼片即落,但也有在果实成熟时,花萼依然存在,这种花萼称为宿存萼。

3.花冠 

花冠位于花萼的上方或内侧,由若干花瓣组成,可排列为一轮或多轮。花冠常具有各种鲜艳的颜色,这时细胞中的有色体或液泡中的花色素或者二者均有所致。花瓣或花冠具有多种功能,有的花瓣基部有分泌结构,可释放挥发油类和分泌蜜汁,可吸引昆虫、有利传粉,人类常用它提取精油或用于保健;花冠还有保护雌蕊、雄蕊的作用。花色、花形、花味的多样性不仅吸引昆虫,而且美化环境。但也有些植物的花无花瓣或花冠,如紫柳、玉米等,它们依赖风媒传粉。

滑板彼此分离的花为离瓣花,如油菜、桃等;花瓣彼此联合的花为合瓣花,联合的部位称为花冠筒,分离的部位称为花冠裂片,有的花瓣全部联合。

4.雄蕊(群)

1)雄蕊的形态与组成

一朵花内所有的雄蕊总称为雄蕊群。雄蕊着生在花冠的内方,是花的重要组成部分之一。每个雄蕊常由花药和花丝两部分组成。花药是花丝顶端膨大成囊状的部分,内部有花粉囊,可昌盛大量的花粉粒。花丝常细长,基部着生在花托或贴生在花冠基部,有的花丝扁平如带状(莲),或完全消失,或称为花瓣状(大花美人蕉)。

2)雄蕊群的类型与特征

多数植物的雄蕊彼此分离;但有些植物雄蕊的花药合生、花丝分离;有些花丝合成为不同的束数,而花药分离。花丝的长短,也应植物种类而异,多数为等长,但有些植物在一朵花中的花丝长短不等。

5.雌蕊(群)

1)雌蕊的形态与组成

一朵花内所有的雌蕊总称为雌蕊群。雌蕊位于花的中央,多数植物的花,只有一枚雌蕊。雌蕊由变态的叶组成。在形成雌蕊时,常分化出:

柱头 位于雌蕊的顶部,是承受花粉粒的地方,常常扩展成各种形状。风媒花的柱头多呈羽毛状,增加柱头接受花粉粒的表面积。多数植物的柱头常能分泌水分、脂类、酚类、激素和酶等物质,有的能分泌糖类和蛋白质,有助于花粉粒的附着和萌发。

花柱 位于柱头和子房之间,其长短随各种植物而不同,是花粉萌发后花粉管进入子房的通道,与传粉的选择性有关。花柱提供花粉管生长的营养物质,增加了花粉管进入胚囊的选择性。

子房是雌蕊基部膨大的部分,外为子房壁,内为一至多数子房室。胚珠着生在子房室。受精后,整个子房发育为果实,子房壁成为果皮,胚珠发育为种子。

2)雌蕊(群)的类型

单雌蕊 一朵花中只有一个心皮构成的雌蕊叫单雌蕊。离生但雌蕊一朵花中有多个彼此分离的单雌蕊。

复雌蕊 一朵花中只有一个由两个以上心皮合生成的雌蕊称为复雌蕊。复雌蕊中,有的子房合生,花柱,柱头分离;也有的子房、花柱、柱头全部合生,柱头呈头状。一个复雌蕊的心皮数目,常和花柱、柱头、子房室呈正相关,可借此判断复雌蕊的心皮数目。

(二)花的类型

1.按其组成分类,花分为完全花和不完全花两类。

2.按花被的特征分类

花萼和花冠合称为花被,当花萼和花冠的形态、色彩相似时,可统称其为花被。根据花被的组成或有无,常可分为双被花、单被花和裸花。

3.按雌蕊、雄蕊的有无分类,可把花分为两性花、单性花和无性花 三类。

二、花芽分化与调控

植物经一定时期的营养生长后,在适宜的温度、光照和营养条件下,植物的叶和茎生长锥分别对特定的光周期和温差产生感受反应,茎生长锥不再形成叶原基和腋芽原基,而发生更花生原基或花序原基,逐渐一次形成花火花序的各组成部分,最后分化成花或花序,这一过程称为花芽分化。

植物在进入生殖生长时,茎尖顶端生长锥发生了一系列形态和细胞学及组织学的变化。营养茎顶端在在发生叶原基之前多为丘状或为圆锥形,进入生殖生长后,中央区的细胞分裂活动增强,消除了中央区和周围分生组织区的界限和差别,形成了罩状的分生组织套区,顶端逐渐增宽变平或呈半球形。分生组织套区由茎端的周缘区、中央区和原套合并而成,外侧细胞小、染色浓,内侧细胞大,染色浅,这种改变与生殖顶端产生大量的花以代替苗端的侧面产生少数叶这一特性有关。

花芽分化时,生殖端原套的层数发生了变化,原体的体积也相对缩小,如水稻在营养端时为两层,幼穗分化后减少为一层或不清晰的两层。细胞饿活动既不会使茎端伸长,也不会再保留分生组织的原始区域,而是全部用来分化花部器官的原基,由于茎轴不再伸长,花部原基不再伸长,花原部基的发生比较紧密,间隔时间短。因此,生殖茎端的形成标志着茎顶端生长的结束。

(一)花芽分化

1.双子叶植物的花芽分化

1)棉、烟草的花芽分化

棉的花芽由每一侧枝的顶芽分化发育而来。在其花器官分化时,生殖端首现分化出的3个副萼片原基迅速增大,后期发育成3个大型叶状萼片包于花外,使花蕾呈三角形。在此过程中,内轮基部出现5个萼片原基突起,随着萼片原基的顶端生长和边缘生长的进行,萼片原基部分彼此联合,上端保持分离状态,形成5浅裂的花萼。花瓣原基与雄蕊原基为共同源型,即在萼片原基生长初期,花萼原基内侧开始形成新的原基突起,新形成的原基外侧将来发育成花瓣,其内侧将来分化产生雄蕊,故成熟的花中,花瓣基部与花丝联合形成的雄蕊管基部相连。随着雄蕊管的形成和生长,花芽的近中央部分出现3-5个心皮原基。以后,心皮原基继续增大,相互愈合,分化出柱头、花柱和子房,最后形成具有3-5个心皮原基。以后,心皮原基继续增大,相互愈合,分化出柱头、花柱和子房,最后形成具有3-5室的中轴胎座的复雌蕊。

烟草等圆锥花序的花芽,先是花序轴的分化和短暂的生长,接着进行花序分枝原基的分化,然后开始花原基的分化。花原基分化出现后,由外而内依次进行花萼的萼片原基、花冠的花瓣原基、雄蕊群的每个雄蕊和雌蕊的2个心皮原基的分化。花器官各原基分化出现后,相继进入顶端生长、边缘生长和居间生长过程,直至成熟。

2)梅、桃的花芽分化

梅、桃同为李属的核果类果树,它们均在夏季开始花芽分化,且花芽分化甚为相似。窄小的茎端生长锥,初为低圆丘形成后直径加大,并稍隆起呈宽圆锥形。此后生长进一步隆起呈短柱状,顶端逐渐宽平,并从生长锥的周围由外向内依次产生5个萼片原基和5个与之互生的花瓣原基。秋季,随着萼片、花瓣原基的顶端生长和边缘生长的进行,在花瓣原基的内侧陆续分化出许多雄蕊原基。此后,萼片、花瓣基部和雄蕊贴生形成萼筒并发育成杯状花托。最后,花芽中央逐渐隆起,形成一个较大的雌蕊心皮原基。

在梅,桃的花芽发育生长过程中,雄蕊发育快于雌蕊。在秋季,雄蕊已分化出花药和花丝,花药内部亦开始分化雌蕊分化稍慢,待心皮完全卷合后,才出现柱头、花柱和子房的分化,子房内部的分化则要延至次年早春。

2.禾本科植物的花芽分化

1)小麦的幼穗分化

小麦幼穗分化开始时,茎端生长锥迅速生长,渐渐在两侧形成一系列环状 的苞叶原基。接着从幼穗中下部开始,分别向上、向下依次发育,在各苞叶原基的腋部分化出小穗原基。以后,小穗原基继续发育增大,苞叶原基逐渐消失。每一小穗中的分化顺序,是先在基部分化出2个颖片原基,而后在小穗轴的两侧由下而上地进行小花原基的分化;小花的分化则依次形成1片外稃原基、1片内稃原基、2个浆片原基,3个雄蕊原基及1个雌蕊原基。小麦的雌蕊由2枚心皮组成,雌蕊原基初发生时,心皮合生,成环状结构,包围着突起的单生胚珠,以后环状结构闭合,上部形成两个花柱,并发育出羽毛状柱头。每一小穗上部小花的雌雄蕊常退化不发育。

2)水稻的幼穗分化

由于水稻为圆锥花序。当生长锥伸长,出现一系列的苞叶原基后,在各苞叶原基腋部分化出的是一次枝梗原基。在一次枝梗原基再分化出苞叶原基和二次枝梗原基。然后,在一次枝梗顶端及二次枝梗上进行小穗原基的分化。水稻小穗各部分原基的分化顺序为:先出现2枚颖片原基和两枚退化小花的外稃原基,再依次发育出顶端可育小花的外稃、内稃、浆片、雄蕊和雌蕊的心皮原基。水稻小花中有6枚雄蕊,分为内外二轮,每轮各三枚。

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