第一章 植物解剖和生理 第一节 植物组织的结构和功能 陆晓燕 2012年9月
植物解剖和生理 3 花序: 花在总花柄上有规律地排列方式
(一)无限花序 其特点是花序的主轴在开花期间,可以继续生长向上伸长,不断产生苞片和花芽。各花的开花顺序是花轴基部的花先开,然后向上方顺序推进,依次开放。
1. 总状花序—油菜、荠菜、紫藤等 2. 伞房花序—苹果、梨、樱花等 3. 伞形花序—人参、五加、常春藤等 4. 穗状花序—车前、马鞭草等 5. 柔荑花序—柳树、杨树、栎、枫杨等 6. 肉穗花序—玉米、香蒲的雌花序 7. 佛焰花序—马蹄莲、半夏、天南星等 8. 头状花序—向日葵、菊、蒲公英等 9. 隐头花序—无花果等
(1)总状花序(raceme)。花有梗,排列在一不分枝且较长的花序轴上,花柄长度相等。如油菜、荠菜等。
(2)穗状花序(spike)。花轴直立,较长,花的排列与总状花序相似,但花无柄或近无柄,直接生长在花序轴上呈穗状,如车前、大麦等。
(3)葇荑花序(catkin)。花序轴柔软,常下垂,花无柄,单性,花后整个花序或连果一齐脱落。如杨、柳、桑。 桤树的柔荑花序
(4)肉穗花序。花序轴肉质化,呈棒状,花无柄,单性。如玉米雌花序、芋、马蹄莲等。大多数花序下面有大型的佛焰苞片,故也称佛焰花序。
半夏的佛焰花序
(5)伞形花序。花序轴极短,许多花从顶部一起生出,花柄近等长或不等长,状如张开的伞。如五加、报春花等。
(6)伞房花序。花序轴较短,下部花柄较长,向上渐短,近顶端的花柄最短,花排列在一个平面上。如苹果、梨、山楂。
(7)头状花序。花无柄,集生于一平坦或隆起的总花托(花序托)上,而成一头状体。如菊科植物。
(8)隐头花序。花序轴特别肥厚膨大而呈凹陷状,很多无柄小花着生在凹陷的腔壁上,几乎全部隐没不见,仅留一小孔与外方相通,为昆虫进出腔内传布花粉的通道。小花多单性,一般上部为雄花,下部为雌花,如无花果等。
复合花序 圆锥花序(复总状花序)—紫丁香、稻等 复穗状花序—小麦、马唐等 复伞形花序—胡萝卜、前胡、小茴香等 复伞房花序—花椒等 复头状花序—蓝刺头、合头菊等
(1)圆锥花序(复总状花序):花轴分枝,每一分枝上形成一总状花序,又称复总状花序,如玉米的雄花、水稻、葡萄等。
(2)复穗状花序。花轴分枝,每一分枝上形成一穗状花序,如小麦等。
(3)复伞房花序。花序轴上的分枝呈伞房状,每一分枝上又形成伞房花序。如麻叶绣线菊、花楸属等。 (4)复伞形花序。花序轴顶端丛生数个长短相等的分枝,各分枝形成伞形花序。如胡萝卜、芹菜等。
(二)有限花序 其特点与无限花序相反,花轴顶端由于顶花先开放,而限制了花轴的继续生长。各花的开放顺序是由上而下,或由内而外。 1. 单歧聚伞花序:蝎尾状—唐菖蒲、委陵菜, 螺状—勿忘草 2. 二歧聚伞花序—繁缕、大叶黄杨 3. 多歧聚伞花序: 密伞花序—泽漆 轮伞花序—益母草
1.单歧聚伞花序。主轴开花后,侧枝又在顶端开花,逐次继续下去,各次分枝的方向又有变化,包括: (1)螺旋状聚伞花序。一侧发育而卷曲如螺旋状的聚伞花序,如附地莱、聚合草等。
(2)蝎尾状聚伞花序。侧生聚伞花序左右间隔形成。如唐菖蒲、委陵菜等。
2.二歧聚伞花序。每次具有两个分枝的聚伞花序。如冬青、石竹等。
3.多岐聚伞花序。从主轴分出两个以上分枝的聚伞花序。如泽漆等。
4.轮伞花序。聚伞花序着生在对生叶腋,花序轴及花梗极短呈轮状排列。如夏至草等。
益母草的轮伞花序
1. 总状花序2. 穗状花序 3. 肉穗花序 4. 葇荑花序 5. 圆锥花序 6. 伞房花序 7. 伞形花序8. 复伞形花序 9 1.总状花序2.穗状花序 3.肉穗花序 4.葇荑花序 5.圆锥花序 6.伞房花序 7.伞形花序8.复伞形花序 9.头状花序 10.隐头花序 11.二岐聚伞花序 12.螺旋状单岐聚伞花序13.蝎尾状单岐聚伞花序 14.多岐聚伞花序 15.轮伞花序 16.混合花序
花药、胚珠发育
一、雄蕊的发育及其结构 雄蕊由雄蕊原基发育而成,其基部形成花丝,顶部则形成花药。 花丝与生殖无直接关系,作用是将花药托展在空间,以利传粉,同时把营养输送到花药部分。 花药是雄蕊产生花粉的主要部分,大多数被子植物的花药由4个花粉囊组成,少数具有2个,中间以药隔相连。花粉囊中产生花粉粒,当花粉粒成熟以后,每一侧的2个花粉囊隔壁消失连通,花药开裂,释放花粉粒。
花粉母细胞的减数分裂 小孢子母细胞减数分裂过程中的胞质分裂,根据其细胞壁形成的时间不同分为2种类型:连续型和同时型。 花粉母细胞:亦称小孢子母细胞,来源于孢原细胞分裂形成的初生造孢细胞。大多数植物的初生造孢细胞经过几次分裂后形成次生造孢细胞,然后再形成花粉母细胞;极少数植物的初生造孢细胞直接变成小孢子母细胞。 小孢子母细胞减数分裂过程中的胞质分裂,根据其细胞壁形成的时间不同分为2种类型:连续型和同时型。
花粉母细胞的减数分裂 ①连续型:减数分裂第一次分裂结束产生细胞壁,形成两个子细胞,此时称为二分体,第二次分裂后各自又形成两个子细胞,这种类型称为连续型。其形成的四分体排列在一个平面上,呈左右对称形(田字形)。在单子叶植物中比较常见,如小麦、玉米等。 ②同时型:减数分裂的第一次分裂末不产生分隔壁,而是形成一个二核细胞(无二分体时期),第二次分裂中2个核同时分裂形成4个核,并产生细胞壁分隔成4个子细胞,这种类型称为同时型。同时型形成的四分体呈四面体形。在双子叶植物中比较常见,如花生、棉花、油菜等。
C为二分体阶段,E、I为四分体阶段(E:田字形;I:四分体四面体形)
减数分裂形成的4个子细胞,在没有分离 之前称为四分体。小孢子四分体被共同的胼胝质壁包围,而且各小孢子之间也有胼胝质分隔。胼胝质的包围控制了细胞间的物质交流,保持小孢子各自的独立性。当胼胝质解体消失后,四分体中的细胞就各自分离,形成4个单核花粉粒。
花粉粒的形成和发育 随着发育,单核花粉粒继续从解体的绒毡层细胞吸取营养,使体积不继扩大,细胞壁(即花粉壁)也积累大量的孢粉素(脂类物质,性质极为稳定),形成明显的壁。细胞质中发生液泡化,逐渐形成中央大液泡,核被挤到细胞的一侧,此时称为单核靠边期。小孢子核进行一次有丝分裂形成2个核,即二核花粉粒,其中一个为生殖核贴近花粉壁,另一个为营养核向着中央大液泡。接着发生胞质分裂,在2个核间出现一个弧形细胞板,分隔成2个细胞,大的为营养细胞,包括了大液泡及大部分的细胞质,小的为生殖细胞,只有少量的细胞质。
随后二者之间的胼质胝壁消失,生殖细胞逐渐脱离花粉壁内移,游离于营养细胞的细胞质中。生殖细胞只为本身的质膜包围,成为一个裸细胞浸没在营养细胞中,出现了细胞中有细胞的独特现象。有少数植物其生殖细胞再进行一次有丝分裂形成2个精细胞,即花粉粒成熟时含有3个细胞,为3-细胞花粉粒,如向日葵、小麦等。
二、雌蕊的发育及结构 (一)、雌蕊的组成和发育 心皮是构成雌蕊的基本单位,心皮原基(雌蕊原基)发育形成心皮,心皮卷合形成雌蕊,上部形成花柱、柱头,基部闭合形成子房。 心皮通常有3条维管束,与叶片中脉相当的维管束称为背束,其两侧的维管束称为腹束,心皮边缘联合之处称为腹缝线,有背束之处称为背缝线。
柱头类型 可分为干柱头和湿柱头二种类型。 干柱头:传粉时不产生分泌物。这种柱头在被子植物中最为常见。 湿柱头:传粉时产生许多分泌物。分泌物中主要为脂类物质,还含有少量的糖类和酚类物质。
子房的结构 子房是雌蕊中极为重要的部分,由子房壁、子房室、胚珠和胎座等组成。子房壁的内外两面都有一层表皮,表皮上一般都有气孔或表皮毛(桔子的多汁果肉就是子房内壁的表皮毛发育而成), 内外表皮间是薄壁组织和维管束; 子房壁内侧的空腔为子房室,子 房室的数目因植物而异;子房室 内着生胚珠;胚珠在子房内壁上 的着生位置叫胎座。
胚囊的发育和结构 1.胚囊的发育 胚囊母细胞进行减数分裂,形成大孢子四分体,它们常排列成一纵行(也有呈T形、二列等排列)。通常靠近珠孔的三个细胞退化消失,只有远离珠孔的1个细胞继续发育成为单核胚囊。单核胚囊从珠心组织和退化的细胞中吸取营养,使细胞体积扩大。随后,单核胚囊连续进行3次核的有丝分裂,但没有胞质分裂和细胞壁的形成。第一次分裂形成2个子核,分别移到胚囊的两极,形成2-核胚囊;以后两个核又分裂形成4个核,每极各有2个核,即4-核胚囊;4个核再进行一次分裂,形成8个核,珠孔端4个,合点端4个,即8-核胚囊;珠孔端和合点端各有一个核移向胚囊中央,成为2个极核;接着核间形成细胞壁,珠孔端的3个核形成3个细胞:1个卵细胞,2个助细胞,合称为卵器。
合点端的3个核形成3个反足细胞。极核与周围的细胞质形成中央细胞。至此胚囊发育成熟。成熟的胚囊被称为雌配子体,其中的卵细胞就是有性生殖中的雌配子。 助细胞 丝状器 胚囊的发育
图解——胚囊发育过程 周缘细胞 形成一部分珠心 2N 孢 原 细 胞 胚囊 母细胞 造孢细胞 2N 2N 四分体 N 单核胚囊 N 有丝分裂 周缘细胞 2N 形成一部分珠心 孢 原 细 胞 胚囊 母细胞 2N 减数分裂 生长 三个消失 一个发育 造孢细胞 2N 四分体 N 单核胚囊 N 1个卵细胞N 2个助细胞N 7细胞或 8核胚囊 N 有丝分裂 3次 1个中央细胞(含2个极核N,或1个次生核2N) 3个或多个反足细胞N
第五节、果实和种子 植物经开花、传粉和受精后,雌蕊发生一系列变化,胚珠发育成了种子,子房则发育成了果实。只由子房发育成的称真果,多数植物的果实是这一情况,如杏。除子房外,花的其他部分也参与成果的,如花被、花托以至花序轴,这类果实称假果,如山楂。 果实和种子的形成过程如下图所示。
单性结实:植物只经传粉而未经受精而形成的果实,如香蕉 根据果实的形态结构可分为三大类,即单果、聚合果和复果。 一、单果 单果(simple fruit)是由一朵花中的一个单雌蕊或复雌蕊发育而成。根据果皮及其附属部分成熟时果皮的质地和结构,可分为干果和肉质果两类。
(一)干果 干果成熟时果皮干燥,根据果皮开裂与否,可分为裂果和闭果。 1.裂果。果实成熟后果皮开裂,依心皮数目和开裂方式不同,分为下列几种 (1)蓇葖果。由单雌蕊发育而成,成熟时沿背缝线或腹缝线一边开裂。如飞燕草。芍药聚合果中的每一小果是蓇葖果。
(2)荚果。由单雌蕊发育而成,成熟后果皮沿背缝线和腹缝线两边开裂。如豆科植物,但少数豆科植物的荚果不开裂,如槐树、花生等。
(3)角果。由两个心皮的复雌蕊发育而成,果实中央有一片由侧膜胎座向内延伸形成的假隔膜,成熟时果皮由下而上两边开裂。如十字花科植物。根据果实长短不同,又有长角果和短角果之分,前者如萝卜、白菜,后者如荠菜。
(4)蒴果。由两个或两个以上心皮的复雌蕊形成,成熟时以多种方式开裂。 ① 背裂。果瓣沿心皮背缝线开裂,如百合、棉花等。 ② 腹裂。果瓣沿腹缝线开裂,如龙胆、薯蓣、烟草等。 ③ 背腹裂。果瓣沿背缝线和腹缝线同时开裂,如牵牛、曼陀萝等。 ④ 齿裂。果实成熟时顶端呈齿状裂开,如石竹等。 ⑤ 孔裂。果实成热时,果瓣上部出现许多小孔,种子通过小孔向外散出,如罂粟、桔梗等。 ⑥ 盖裂。果实成熟时上部成盖状开裂,也叫周裂,如车前、马齿苋等。
2.闭果。果实成熟后,果皮不开裂,又分下列几种: (1)瘦果。由单雌蕊或2~3个心皮合生的复雌蕊而仅具一室的子房发育而成,内含一粒种子,果皮与种皮分离。如向日葵、荞麦。
(2)颖果。与瘦果相似,也是一室,内含一粒种子,但果皮与种皮愈合,因此常将果实误认为是种子。如禾本科植物。
(3)坚果。果皮坚硬,一室,内含一粒种子,果皮与种皮分离,有些植物的坚果包藏于总苞内。如板栗、榛子等。
(4)翅果。果皮沿一侧、两侧或周围延伸成翅状,以适应风力传播。除翅的部分以外,其他部分实际上与坚果或瘦果相似,如臭椿、榆等。
(5)分果。复雌蕊子房发育而成,成熟后各心皮分离,形成分离的小果,但小果的果皮不开裂。如蜀葵。
(6)双悬果。由两心皮的雌蕊发育而成的果实,成熟后心皮分离成两瓣,并且悬挂在中央果柄的上端,种子仍包在心皮中。如窃衣、柴胡等伞形科植物。
(7)胞果。亦称囊果,是由合生心皮形成的一类果实,具一枚种子,成熟时干燥而不开裂,果皮薄疏松地包围种子,极易与种子分离,如藜、菠菜等。
(二) 肉质果 肉质果是指果实成熟时,果皮或其他组成部分,肉质多汁,常见的有: 1 (二) 肉质果 肉质果是指果实成熟时,果皮或其他组成部分,肉质多汁,常见的有: 1.浆果。由复雌蕊发育而成,外果皮薄,中果皮、内果皮均为肉质,或有时内果皮的细胞分成汁液状。如葡萄、番茄等。
2.柑果。由多心皮复雌蕊发育而成,外果皮和中果皮无明显分界,或中果皮较疏松并有很多维管束,内果皮形成若干室,向内生有许多肉质的表皮毛,内果皮是主要的食用部分。如柑桔、柚等。
3.核果。由单雌蕊或复雌蕊发育而成,外果皮薄,中果皮肉质,内果皮形成坚硬的壳,通常包围一粒种子形成坚硬的核,如桃、枣等。
4.梨果。由下位子房的复雌蕊形成,花托强烈增大和肉质化并与果皮愈合,外果皮、中果皮肉质化而无明显界线,内果皮革质。如梨、苹果等。
5.瓠果。由下位子房的复雌蕊形成,花托与果皮愈合,无明显的外、中、内果皮之分,果皮和胎座肉质化,如西瓜、黄瓜等葫芦科植物。
二、聚合果 聚合果是由一朵花中多数离心皮雌蕊发育而来,每一雌蕊都形成一个独立的小果,集生在膨大花托上。因小果不同,聚合果可以是聚合蓇葖果,如八角、玉兰,也可以是聚合瘦果,如蔷薇、草莓,或者是聚合核果,如悬钩子。
三、聚花果 聚花果(复果)是由整个花序发育而成的果实。花序中的每朵花形成独立的小果,聚集在花序轴上,外形似一果实,如桑椹、菠萝、无花果。
再见!