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1、第五章 植物多样性,第一节 概 述第二节 现存的原核生物第三节真核藻类的多样性第四节 高等植物的多样性,生物多样性(biodiversity):生命有机体及其借以存在的生态复合体的多样性和变异性。,生物多样性包括生物学、生态学和生物地理学等三方面含义。,第一节 概 述,中国的生物多样性居世界第八位,北半球第一位。,中国又是生物多样性受到最严重威胁的国家之一,高等植物中濒危种(Endangered species)高达4000-5000种,占15%-20%。,中国生物多样性丧失的原因:,全球气候变化,水坝和水库的建设,围湖,造田和新矿区的开发以及各种自然灾害。,栖息地丧失和片断化;,掠夺式的过度
2、利用;,环境污染;,种植品种单一化;,外来种的引入;,林奈,一、植物分类方法,1人为分类,一雄蕊纲,二雄蕊纲,达尔文,2自然分类,达尔文认为物种起源于变异与自然选择。,研究植物细胞染色体的信息、多倍化、杂交系和繁育行为,确定物种间及种下居群的亲缘关系。,3细胞遗传学-物种生物学,研究植物体的化学成分,特别是生物大分子水平的资料,评价植物类别的种系发生关系,建立以化学信息资料为基础的化学分类系统。,4化学分类学,通过对已有的植物信息资料,应用计算机进行数量统计分析,客观的比较各组资料间的关系,重建进化关系并判断性状和器官的进化趋向。,5数量分类学,二、植物分类的基本单位与阶层系统,1植物分类的基
3、本单位或阶元(taxon)表,将各个分类等级按照其从属关系排列起来即为分类的阶层系统(hierarchy)。,种以下分类单位:亚种(subspecies),变种(variety),变型(form)。,以水稻为例,说明其在分类上的隶属关系:,2种分类上的一个基本单位。种间存在生殖隔离。,3品种,近亲杂交:种内各品种间的杂交。远缘杂交:种间、属间或更高级的单位间的杂交。,三、植物命名,异物同名(homonym),同物异名(synoname),林奈(Linnaeus)双名法(binomial system)属名(名词)+种名形容词(种加词:specific epithet)+定名人的姓氏或姓名缩写,
4、水稻Oryza sativa L.属名种名定名人(Linnaeus的缩写)变种,如:油桃Prunus persica var.nectariana,四、研究方法与内容简介,1结构及形态方面的研究,超微结构(ultrastructure)形态学,扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),2染色体方面的研究,染色体数目,染色体结构,染色体的行为,核型(karyotype),染色体组分析(genome analysis),3.传粉生物学及繁育系统方面的研究,繁育系统研究,传粉生物学方面的研究,生物传粉(biotic pollination),非生物传粉(abiotic pollination),4.植
5、物地理及生态学方面的研究,(1)植物地理学方面,多样性中心(center of diversity)某一分类群成员集中分布的地区。,间断分布(disjunction)如果某一分类群被相当大的地区所间断,那么该分类群的分布称为间断分布。,替代现象(vicariance)两个类似的分类群占有不同地理区域的现象。,特有现象(endemism)某些分类群仅仅生活于一定地理区域的现象。,(2)植物生态学方面,生态型(ecotype):同种植物在不同分布区适应于不同生态条件所形成的遗传类群。相同的环境条件可产生同样的或基本相似的生态型,因此,生态型可以多地起源。,表现型的可塑性(phenotypic pl
6、asticity):一个遗传型在不同的生境条件下表现为不同的表现型。,生态学分化:不同生境条件下产生不同生态型的现象。,5.植物化学方法,分类学上有用的化学证据,次生代谢物,蛋白质及核酸,初生代谢物,6.数学方法,数量分类学,计算机软件:SAS、SPSS,分支分类学(cladistic taxonomy),主成分分析(principal component analysis),聚类分析(cluster analysis),五、植物界的基本类群,低等植物:藻类、菌类、地衣,高等植物:苔藓、蕨类、裸子植物、被子植物,1藻类,蓝藻门(Cyanophyta),眼虫藻门(Euglenophyta),金藻
7、门(Chrysophyta),绿藻门(Chlorophyta),褐藻门(Phaeophyta),红藻门(Rhodophyta),无性繁殖,藻类植物繁殖,有性繁殖,孢子繁殖,营养繁殖,同配,异配,卵式生殖,细菌门(Schizomycophyta),粘菌门(Myxomycophyta),真菌门(Eumycophyta),2菌类,粘菌门是介于动植物之间的一类生物,(1)粘菌,(2)真菌,菌丝(hypha),菌丝体(mycelium),子实体(sporophore),小麦秆锈病菌,稻瘟病菌,稻瘟病菌,真菌的种类很多,约有3800属,已知道的有70000种以上,可分为四纲。,3地衣(Lichenes),
8、地衣是真菌(多数为子囊菌、少数为担子菌、个别为藻状菌)和藻类(蓝藻、绿藻)的共生植物(symbiotic plant)。,地衣对森林的危害作用,壳状地衣,(1)地衣的形态,叶状地衣,(1)地衣的形态,枝状地衣,(1)地衣的形态,(2)地衣的结构,(3)地衣的繁殖,有性繁殖,营养繁殖,粉芽(sodridium):粉芽是由菌丝缠绕的藻胞群所形成的团块,脱离母体后也可形成新植物。珊瑚芽(isidia):植物体上局部突起的结构,是菌丝包裹藻胞形成的。,作业:通过查阅资料确定玫瑰、月季所属的分类阶层系统,分析玫瑰和月季的分类特征。,第二节 现存的原核生物,一、蓝藻门,(一)蓝藻的形态 与结构,代表植物,
9、半丰满鞘丝藻(Lynghya semiplena),代表植物,苔垢藻(Calothrix cmstacea),代表植物,颤藻属(Oscillatoria),代表植物,鱼腥藻属(Anabaena),代表植物,螺旋藻,代表植物,螺旋藻培养,南京江宁,蓝藻中具应用价值的外源基因,蚊虫毒蛋白基因,解氯蛋白,-羟丁酸聚合酶基因,超氧物歧化物基因,金属硫蛋白基因,肿瘤坏死因子基因,(二)蓝藻的经济意义,固氮作用,释放氢气,食品,如普通念珠藻、发状念珠藻(俗称发菜)和螺旋藻,饲料和肥料,水华还可产生藻类植物蛋白,二、细菌门(Schizomycophyta),细菌的三种基本类型,(一)细菌的形态与结构,细菌的
10、形态,细菌的形态,细菌的形态,荚膜(capsule)、细胞壁、细胞膜、细胞质、液泡、核质、颗粒、鞭毛、质粒(plasmid)。,结构组成,细菌的营养方式,多数为异养,从活的动植物体内吸收有机物,称寄生细菌。如水稻白叶枯病、棉花角斑病、花生青枯病以及蔬菜软腐病。,从动植物遗体或其它有机物取得有机物,称腐生细菌。,有的细菌,如根瘤菌能摄取大气中的氮,制成有机氮,供绿色植物生长,称为共生。,有些放线菌能产生抗菌素,如:链霉素、四环素、土霉素等。,(二)细菌的经济意义,参与物质循环,生产乙醇、丙酮和醋酸等产品,第三节真核藻类的多样性,一、主要藻类简介,红藻门,褐藻门,硅藻门,轮藻门,绿藻门,(一)绿藻
11、门,绿藻所含的色素与高等植物相似,叶绿素a、叶绿素b以及叶黄素和胡萝卜素等。,贮藏的养分为淀粉和油类,科学家认为高等植物起源于绿藻,绿藻的细胞壁成分与高等植物也相似,绿藻植物体有单细胞(如衣藻),有群体(实球藻),有多细胞(团藻),有丝状体(水绵)等。,代表植物,1绿藻纲,衣藻属(Chlimydomonas),实球藻属(Pandorina),代表植物,团藻属(Volvox),代表植物,水绵,形成合子,代表植物,2接合藻纲,水绵属(Spirogyra),常见绿藻,浒苔(Enteromorpha prolifera),绿管浒苔(Enteromorpha linza),常见绿藻,石莼(Ulva la
12、tuca),常见绿藻,错综根枝藻(Rhzoconium jmplexum),常见绿藻,斯氏刚毛藻(Cladophora stimpsonii),常见绿藻,膨胀刚毛藻(Cladophora cctriculosa),常见绿藻,刺松藻(Codium fragile),常见绿藻,(二)轮藻门,轮藻门为单目,单科,常见的属有轮藻属(Chara)和丽藻属(Nitella)。,“节”、“节间”、“叶”,卵囊球(nucule)、精囊球(globule),轮藻属,(三)硅藻门,单细胞植物,上壳、下壳,金藻昆布糖,复大孢子,中心硅藻纲,羽纹硅藻纲,(四)褐藻门,贮藏产物为多糖类的褐藻淀粉(褐藻糖)和甘露醇。,褐
13、藻是藻类中进化地位较高的类群,生活史有明显的世代交替。,含叶绿素a和c及胡萝卜素和一种特殊的叶黄素即岩藻黄素。,海带,海带的生产过程,代表植物,裙带菜(Undaria pinnatifida),代表植物,水云(Ectocarpus confervoides),代表植物,铁钉采(Ishige okamurai),代表植物,鹅掌菜(Ecklonia kuronre),代表植物,(五)红藻门,含叶绿素a和d、胡萝卜素和叶黄素,此外还含有藻红素和藻蓝,由于藻红素占优势,所以藻体呈红色或紫红色。,贮藏产物:红藻淀粉(floridean starch),营养繁殖、孢子繁殖和有性繁殖,甘紫菜(Porphyr
14、a tenera),代表植物,江蓠(Gracilaria verrucosa),代表植物,石花菜(Gelidium amansii),代表植物,海萝(Gloiopeltis furcata),代表植物,角叉菜(Chondrus ocellatus),代表植物,珊瑚藻(Corallina officinalis),代表植物,粗珊瑚(Calliarthron yessoense),代表植物,金膜藻(Chrysymenia wrightii),代表植物,鹧鸪藻(Caloglossa leprieurii),代表植物,鸭毛藻(Symphyocladia latiuscula),代表植物,二、真核藻类的
15、作用及经济意义,1.生态学作用,藻类的年生产力相当于全世界草地和牧草的3倍,是所有耕地的4倍。,引起赤潮(red tide)和水华现象,2.经济用途,食品,肥料和饲料,用于工业、食品业、医药和科研等,第四节 高等植物的多样性,一、苔藓植物门二、蕨类植物门三、裸子植物门四、被子植物门,一、苔藓植物门,苔藓植物(Bryophyta)的特征*,(6)配子体占优势,孢子体不能独立生活。,(1)植物体大多有类似茎叶的分化,但并不是真正的茎和叶,具假根;,(2)生殖器官为多细胞结构,有多细胞的保护壁层;,(3)受精卵发育为胚;,(4)绝大多数生活在阴湿的陆地上;,(5)为非维管植物;,苔藓植物两种类型的植
16、物体:孢子体和配子体。,1苔藓植物的配子体,2孢子体,蒴盖、蒴壶和蒴苔,孢子萌发产生原丝体(protonema),每个原丝体上又可产生“芽体”结构,由此发育成新的配子体。,3生殖器官,葫芦藓雄枝,葫芦藓雌枝,地钱颈卵器纵切,地钱精子器纵切,4有性生殖和胚的形成,5生活史特征,6分布与生境,卵式生殖,苔藓植物为有胚植物,配子体占优势,7分类概况,角苔纲(Anthocerotae),藓纲(Musci),苔纲(hepaticae),葫芦藓(Funaria hygrometrica),8常见植物,地钱(Marchantia polymarpha),雌配子体,雄配子体,角苔属(Anthoceros),大
17、叶藓(Rhodobryum ganteum),返回,二、蕨类植物门,桫椤,紫萁,(一)蕨类植物特征*,高等的孢子植物,原始的维管植物,配子体和孢子体皆能独立生活,与种子植物总称为维管植物(Vascular plant),和苔藓、裸子植物统称为颈卵器植物,真蕨生活史,真蕨纲代表植物,桫椤,紫萁,绵马贯众,金毛狗,真蕨纲代表植物,石松纲(Lycopodinae)代表植物,卷柏(Selaginella tamarisina),江南卷柏(S.mollandorfii),石松(Lycopodium clavatum),蛇足石杉(千层塔)(Huperzia serratum),伏地卷柏(Selaginel
18、la nipponica),石松纲(Lycopodinae)代表植物,水韭纲(Isoetinae)代表植物,松叶蕨纲(Psilotimae)代表植物,木贼纲(Eguisetimae)代表植物,木贼,节节草,问荆,返回,三、裸子植物门,介于蕨类植物和被子植物之间的一类维管植物,种子裸露,苏铁纲的化石植物中国尼尔桑,裸子植物生活史,(一)裸子植物特征*,种子裸露,1孢子体发达,2具胚珠,形成种子,大孢子叶上着生胚珠,种子裸露,苏铁小孢子叶球,侧柏大小孢子叶球,3形成球花,侧柏球果与种子,3形成球花,4配子体进一步退化,花粉粒萌发,花粉管将穿过胚珠珠孔,5形成花粉管,受精作用不在受水的限制,6具多胚
19、现象,(二)代表植物,1.苏铁纲(Cycadopsida),苏铁,2.银杏纲(Ginkgopsida),银杏,外种皮有毒,注意安全!,3.松柏纲(Coniferopsida),马尾松,黑松,华北落叶松,侧柏,柳杉,龙柏,池杉,“活化石”水杉的发现,Until 1941,the Japanese paleobotanist,Shigeru Miki,presented the evidence for referring cones of the type to new genus,to which he gave the name Metasequoia.In the summer of 19
20、48,An enormous tree were found in the visit of forester Tsang Wang to the village of Mo-tao-chi,more than a hundred miles norgheast of Chungking,in Szechuan Province.And thenWang showed the specimens he had collected to Professor Wan-Chun Cheng of National Central University,and to Dr.Hsen-Hsu Hu of
21、 Fan Memorial Institute of Biology.Neither of these authorities on the trees of central China had ever heard of a tree with leaves and cones such as these.To them it was wholly new to the living flora of China and the rest of the world.Firtunately they had read Mikis paper in 1946.They know that the
22、 tree discovered by forester Wang was a Metasequoia.,4.红豆杉纲(紫杉纲)(Taxopsida),罗汉松,三尖杉,红豆杉,香榧(榧树),5.买麻藤纲(Gnetopsida),麻黄,买麻藤,百岁兰,作业:铁树为何不易开花?,返回,四、被子植物门,(一)被子植物特征(二)代表植物 1、双子叶植物纲 2、单子叶植物纲,四、被子植物门,被子植物两个纲的比较,(一)被子植物特征*,1具有真正的花,2被子植物具有果实,3具有双受精现象,4孢子体高度发达,返回,6被子植物适应性强,7在营养方式方面,被子植物主要是自养,8.传粉方式的多样化,5.配子体进一
23、步退化,(一)被子植物特征*,(二)代表植物,双子叶植物(Dicotyledoneae)特征,1双子叶植物纲,种子的胚:具2片子叶,茎内的维管束,叶脉:叶脉常为网状,根:一般主根发达,双子叶植物(Dicotyledoneae)特征,花:以5或4为基数,双子叶植物(Dicotyledoneae)特征,(1)木兰目(Magnoliales),木本,花两性,雄蕊和心皮多数,种子有丰富的胚乳,木兰科,荷花玉兰(Magnolia grandiflora L.),木兰科代表植物及常见植物,玉兰(白玉兰)(M.denudata Desr.),紫玉兰(M.liliflora Desr.),鹅掌楸(Liriod
24、endron chinense)(马褂木),八角(Illicium verum Hook.f.)(八角茴香),白兰(Michelia alba DC.)(白兰花),含笑花(Michelia figo(Lour.)Spreng.),含笑花,深山含笑,五味子(Schisandva chinenesis),(2)樟目(Laurales),樟科代表植物,香樟(樟树)(Cinnammum camphora(L.)Presl),(3)毛茛目(Ranales),牡丹(Paeonia suffruticosa Andr.),毛茛科代表植物及常见植物,芍药(Paeonia lactiflora Pall.),毛
25、茛科代表植物及常见植物,毛茛(Ranunculus japonicus Thunb.),毛茛科代表植物及常见植物,长白耧斗菜(Aquilegia japonica Nakai et Hara.),毛茛科代表植物及常见植物,黄连(Coptis chinensis Franch.),毛茛科代表植物及常见植物,(4)睡莲目(Nymphaeales),睡莲科代表植物,莲(荷)(Nelumbo mucifera Gaertn.),睡莲科代表植物,睡莲科代表植物,睡莲科代表植物,睡莲(Nymphaea tetragona Georgi),萍蓬草(Nuphar pumilum(Timm.)DC.),睡莲科代
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