裸子植物的学习.ppt
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1、第七章 裸子植物(Gymnosperm),本章重点:裸子植物的主要特征;以松属为代表,掌握松柏纲的主要特征、繁殖和生活史。本章难点:松属植物的形态构造、繁殖和生活史。,第一节 种子植物的特征,一、种子植物的共同特征:1、孢子体高度发达;2、配子体退化、简化,寄生在孢子体上,具有胚珠。,种子植物的共同特征:3、产生了花粉管,花粉管把精子直接输送到卵,受精过程最终摆脱了对水的依赖;4、产生了种子。胚珠、花粉管和种子的出现是植物进化过程中革命性的转折,是种子植物最为本质的构造。,1.孢子体发达,配子体退化。具有颈卵器的构造,结构简单,仅有2-4个颈壁细胞和1个卵细胞和1个腹沟细胞,无颈沟细胞;,二、
2、裸子植物的主要特征,2.胚珠裸露,不形成果实;孢子叶多聚生成孢子叶球。,大孢子叶上着生胚珠,种子裸露,种子植物和孢子植物在生殖器官上术语的比较:,花flower(球花strobilus flower)孢子叶球sporophyll strobilus雄球花male strobilus雄花(male flower,staminate flower)或雄花序(male inflorescence)雌球花female strobilus雌花(pistillate flower)雄蕊stamen小孢子叶microsporophyll花粉囊pollen sac小孢子囊microsporangium花粉母细
3、胞pollen mother cell小孢子母细胞microspore mother cell,microsporocyte花粉粒(单核期)pollen小孢子microspore花粉管pollen tube和精核sperm nucleus等雄配子体male gametophyte,androgametophyte1.,侧柏球果与种子,3.传粉时花粉直达胚珠:花粉粒经珠孔直接进入胚珠,在珠心上萌发,形成花粉管,进入胚囊,将由生殖细胞所产生的2个精子直接送到颈卵器内,其中1个具有功能的精子和卵细胞结合,完成受精作用,因此受精不再受水的限制。,花粉粒萌发,4.具多胚现象(polyembryony)由
4、一个雌配子体上的几个或多个颈卵器的卵细胞同时受精,各自发育成1个胚,形成多个胚;一种是裂生多胚现象,即由1个受精卵,在发育过程中胚原细胞分裂为几个胚的现象。,5.种子具丰富的由雌配子体构成的胚乳;6.花粉单沟型;7.种子是两个孢子体世代和一个配子体世代结合的产物。胚乳为雌配子体型。,裸子植物在植物界中的地位,介于蕨类植物和被子植物之间。它是保留着颈卵器,具有维管束,能产生种子的一类高等植物。裸子植物出现于三亿年前的古生代,最盛时期是中生代。现存的裸子植物共有约800种。我国有近300种。,三、裸子植物的分类,现代裸子植物的种类分属于5纲,9目,12科,71属,近800种。我国是裸子植物种类最多
5、、资源最丰富的国家,有5纲,8目,11科,41属,236种。其中引种栽培1科,7属,51种。有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:铁树纲银杏纲松柏纲(球果纲)红豆杉纲(紫杉纲)买麻藤纲(倪藤纲或盖子植物纲),1花无假花被;茎的次生木质部无导管;乔木和灌木。2叶为大型羽状复叶,聚生于茎顶,茎不分枝苏铁纲 2叶为单叶,不聚生于茎顶端,茎有分枝。3叶扇形,有二叉状脉序;花粉萌发时产生2个有纤毛的 游动精子 银杏纲 3叶针状或鳞片状,无二叉状脉序;花粉萌发时不产生游 动精子。4大孢子叶两侧对称,常集成球果状;种子有翅或无 翅 松柏纲 4大孢子叶特化为鳞片状的珠托或套被
6、,不形成球果;种子有肉质的假种皮 红豆杉纲 1花有假花被;茎的次生木质部有导管;亚灌木或木质藤 本 买麻藤纲,第二节 铁树纲(苏铁纲)(Cycadopsida),本纲现存的只有苏铁科,9属,100种左右;我国仅有苏铁属,约8种,常见的有苏铁。,攀枝花苏铁,苏铁科主要特征:1.茎干不分枝、羽状复叶;,铁树,苏铁(铁树),小孢子叶球,大孢子叶球,种子,苏铁科主要特征:2.大、小孢子叶球分别着生在不同植株顶端;3.小孢子叶球由多数小孢子叶螺旋排列轴上而成。每个小孢子叶的背面有许多小孢子囊,内有小孢子,产生螺旋形有鞭毛的游动精子;,铁树,铁树,苏铁的大孢子叶与胚珠,苏铁科主要特征:4.大孢子叶球由多个
7、大孢子叶组成。每个大孢子叶扁平,上部呈羽状分裂。密生黄褐色绒毛,下部两侧着生几个大孢子囊;5.成熟后形成一个核果状的种子。,铁树,苏铁科主要特征:1.茎干不分枝、羽状复叶;2.大、小孢子叶球分别着生在不同植株顶端;3.小孢子叶球由多数小孢子叶螺旋排列轴上而成。每个小孢子叶的背面有许多小孢子囊,内有小孢子,产生螺旋形有鞭毛的游动精子;4.大孢子叶球由多个大孢子叶组成。每个大孢子叶扁平,上部呈羽状分裂。密生黄褐色绒毛,下部两侧着生几个大孢子囊;5.成熟后形成一个核果状的种子。,生 殖,原叶体细胞小孢子 管细胞 珠孔 生殖细胞,花粉室,分裂,体细胞和柄细胞,2精细胞和柄细胞,分裂,1精卵结合,1精细
8、胞消失,合子,萌发,散出,传粉滴吸入,最大的精子,植物中苏铁精子的体积是所有生物中最大的。长0.3毫米,视力好的人,不用放大镜也可以看见。生物界最大的精子,只有那么一点点大,其它的精子,可以想象是多么的微小了。苏铁的精子,形状象陀螺,它的前端着生很多的鞭毛,排成一环一环的能够在花粉管的液体内自由游动。它与雌花中的卵子结合,发育成胚,以后长成幼小的苏铁。,二、经济价值,三、系统学意义:,观赏,茎干用于提取淀粉供食用。,1、古老性和原始性:起源于2.6亿年前,仅存1科10属,约100种。,(1)茎干不分枝,无主根,蕨状叶,幼叶拳卷;,(2)大孢子叶羽状分裂,保留了原始的叶状结构的特征;,(3)前胚
9、期具有多数游离核阶段;,(4)花粉管兼具吸器和输送精子的作用,精子大型有多数鞭毛;(5)内外种皮皆有维管束通过。2、大孢子叶的演化方向:(1)大孢子叶的变化:从全缘 羽状分裂 盾状体;(2)胚珠着生位置:大孢子叶边缘 大孢子叶下端 大孢子叶柄上(3)胚珠数目:多数 2枚胚珠,,第三节 银杏纲(Ginkgopsida),本纲现仅残存1目,1科,1属,1种,为我国特产,国内外栽培很广。,银杏,又名白果、公孙树,银杏主要特征:,1、形态:落叶大乔木,单轴分枝。有长、短枝,长枝为营养枝,短枝为生殖枝,长短枝可以转化;2、叶:扇形,长枝的叶先端2深裂,短枝上的叶先端不裂或浅裂,叶脉二叉状分枝;,3、孢子
10、叶球:单性异株,雌、雄球花均生于短枝的顶端。雄球花呈柔荑花序状具一短柄,柄端有2个小孢子囊;,大孢子叶球具1长柄,柄端具环形大孢子叶(珠领2个)珠领上通常各生1枚直生胚珠,但常只有1个珠领上的胚珠发育成熟。,4、种子具3层种皮,外皮层厚,肉质。中皮层黄白色,骨质。内种皮红色,纸质。种子表面被白粉,子叶2枚。,银杏的种子(白果)供食用(多食有毒),种仁能敛肺定喘,止带浊,缩小便。叶中提取的总黄酮能扩张动脉血管,改善微循环,用于治疗冠心病。,思考题,如何区分银杏的雌、雄和长、短枝?,银杏为中生代孓遗的稀有树种,系我国特产,仅浙江天目山有野生状态的树木,生于海拔500一1000米、酸性(pH值55.
11、5)黄壤、排水良好地带的天然林中,常与柳杉、概树、蓝果树等针阔叶树种混生,生长旺盛。银杏的栽培区甚广,北自东北沈阳,南达广州,东起华东海拔401000米地带,西南至贵州、云南西部(腾冲)海拔2000米以下地带均有栽培,又名公孙树是庭院和寺庙的绿化的优良树种。,银杏叶化石,第四节 松柏纲(球果纲)(Coniferopsida),松柏纲植物因叶子多为针形,故称为针叶树或针叶植物;又因孢子叶常排成球果状,也称为球果植物。,黑松(P.thunbergii Parl.),黑松枝条褐色鳞形叶螺旋状着生于长枝上,在其叶腋内生有短枝,短枝顶端双生2枚针形叶。药用价值松节:祛风燥湿,活络止痛;花粉:收敛,止血。
12、,黑松孢子叶球,花粉有两个气囊,便于传粉。,一、松柏纲的主要特征,1、常绿或落叶乔木,稀为灌木,有长、短枝之分;2、次生木质部发达,由管胞组成,无导管,具树脂道。3、叶针形、鳞形、钻形、条形或刺形,表皮具较厚的角质层及下陷的气孔。,鳞片形,4、孢子叶球单性。小孢子叶背面着生小孢子囊 2-7枚,大孢子叶腹面基部生有2-9枚倒生胚珠;5、精子无鞭毛;6、球果由大孢子叶(种鳞 与苞鳞)组成。胚乳丰富(雌配子体),子叶2-10枚。,二、松柏纲植物的生活史,(一)孢子体,松属的孢子体(常见的植物体)为高大多年生常绿乔木,单轴分枝,主干直立,旁枝轮生,具长枝和短枝。网状中柱,90-95由管胞组成,树脂道约
13、占1,木射线约占6%。长枝上生鳞叶,叶腋内生短枝,短枝极短,顶生1束针形叶,每束通常2、3、5个叶,基部常有薄膜状的叶鞘8-12枚(由芽鳞变成)包围,叶内有1或2条维管束和几个树脂道。孢子叶球单性,同株。,小孢子叶球排列如穗状,生在每年新生的长枝条基部,由鳞片叶腋中生出。每个小孢子叶球有1个纵轴,纵轴上螺旋状排列着小孢子叶,小孢子叶的背面(远轴面)有1对长形的小孢子囊。小孢子囊内的小孢子母细胞,经过两次的连续分裂(其中一次为减数分裂),形成4个小孢子(花粉粒)。小孢子有2层壁,外壁向两侧突出成气囊,能使小孢子在空气中飘浮,便于风力传播。,(二)小孢子叶球,(三)大孢子叶球,大孢子叶球1个或数个
14、着生于每年新枝的近顶部,初生时呈红色或紫色,以后变绿,成熟时为褐色。大孢子叶球是由大孢子叶构成的,大孢子叶也是螺旋状排列在纵轴上的,但由两部分组成:下面较小的薄片称为苞鳞(bract);上面较大而顶部肥厚的部分称为珠鳞(ovuliferous scale),也叫果鳞或种鳞,一般认为珠鳞是大孢子叶,苞鳞是失去生殖能力的大孢子叶。,在松科各属植物苞鳞和珠鳞是完全分离的,每1珠鳞的基部近轴面着生2个胚珠,胚珠由1层珠被和珠心组成,珠被包围着珠心,形成珠孔。珠心即大孢子囊,中间有1个细胞发育成大孢子母细胞,经过两次连续分裂(其中一次是减数分裂),形成4个大孢子,排列成1列称为“链状四分体”。通常只有合
15、点端的1个大孢子发育成雌配子体,其余3个退化。,(四)以松属Pinus为例说明松柏纲的生活史:1、雄配子体,小孢子囊造孢组织小孢子母细胞小孢子R 连续三次分裂 2营养细胞、1管核、1生殖细胞传粉(4个细胞,由传粉滴引导花粉至珠心顶端传粉室,晚春)。2、雌配子体 胚珠(当年春天)内大孢子母细胞 4个大孢子(直列(链状)四体)最下面1个大孢子发育游离核分裂(约2000核,休眠,冬天到第二年春天)后产生细胞壁(第二年春天)2-7颈卵器(近珠孔端)第二年春末到夏初受精。,马尾松生活史,3、受精过程,花粉粒萌发(第二年春夏间)花粉管伸长、生殖细胞 2个精子(无鞭毛)花粉管进入颈卵器,先端破裂放出精子、管
16、细胞、营养细胞等精卵结合(1枚精子)受精合子 原胚胚(种子)(第三年六月)种子由种皮、胚和胚乳组成。是三个世代的产物(种皮由老孢子体世代发育而来;胚是新孢子体世代;胚乳是雌配子体残余。,4、种 子,松属的胚胎发育过程复杂,通常可分原胚阶段、胚胎选择阶段、胚的器官和组织分化阶段、胚的成熟阶段。这些阶段是按顺序连续发育的,是相互联系和相互制约的。,1)原胚阶段,受精卵接连进行3次游离核的分裂,形成8个游离核,这8个游离核在颈卵器基部排成上、下两层,每层4个,细胞壁即在此时形成,但上层4个细胞的上部不形成胞壁,使这些细胞的细胞质与卵细胞质相通,称为开放层;下层4个细胞称为初生胚细胞层。接着开放层和初
17、生胚细胞层各自再分裂1次,形成4层,分别称为上层、莲座层、胚柄层(初生胚柄层)和胚细胞层,组成原胚(proembryo)。,2)胚胎选择阶段,原胚的4层细胞从上到下,第一层(上层),初期有吸收作用,不久即解体;第二层莲座层,分裂数次之后消失;第三层胚柄层,它的4个细胞称为初生胚柄,不再分裂,但伸长;第四层胚细胞层的胚细胞,在胚柄细胞继续延长的同时,紧接着后面的胚细胞进行分裂并伸长,称为次生胚柄,由于胚柄和次生胚柄(胚管)迅速伸长,形成多回卷曲的胚柄系统。而胚细胞层的最前端的细胞发育成胚的本身,但它们不组成1个胚,而在纵面彼此分离,各个单独发育成胚,称为多胚现象。,常见的多胚现象有两种:简单多胚
18、现象:在同一个胚珠内有2个以上的颈卵器的卵细胞,可以同时受精,因而在胚胎发育的早期,可以产生2个以上的原胚;裂生多胚现象:由1个受精卵形成的4个胚细胞,分别单独发育成为4个幼胚。在胚胎发育过程中,通过胚胎选择,通常只有1个(很少2个或更多)幼胚正常分化、发育,成为种子中成熟的胚。,3)胚的器官和组织分化阶段,胚在进一步的发育中成为1个伸长的圆柱体。这个圆柱体的近轴区(基部)同胚柄系统相接,主要是横分裂,细胞略大,形成较规则的行列,进而发育成根端和根冠组织;而在远轴区内,细胞分裂似无特定的方向,细胞较小,由这些细胞进一步分化,最后分裂出下胚轴、胚芽和子叶。,4)胚的成熟阶段,成熟的胚包括胚根、胚
19、轴(胚茎)、胚芽和子叶(通常7-10枚)。包围此胚的雌配子体(胚乳)继续生长,最后珠心仅遗留一薄层。珠被发育成种皮,种皮分为3层:外层肉质(不发达)、中层骨质、内层纸质。,三、分类及代表植物,现代松柏纲植物有44属,约400余种,隶属于4科,即松科、杉科、柏科和南洋杉科,它们分布于南、北两半球,以北半球温带、寒温带的高山地带最为普遍。我国是松柏纲植物最古老的起源地,也是松柏植物最丰富的国家,并富有特有的属、种和第三纪孑遗植物,有3科,23属,约150种,为国产裸子植物中种类最多,经济价值最大的1个纲,分布几遍全国。另引入栽培1科,7属,50种,多为庭园绿化及造林树种。,1、雌雄异株,稀同株;小
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