植物分類學(xué)蕨類植物

關(guān)于植物分類學(xué)蕨類植物17.05.20231第1頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)維管植物（vascularplant）

從蕨類植物開始，高等植物進化到了一個新階段，其標(biāo)志就是植物體有了維管組織的分化。維管組織的分化是植物體由簡單到復(fù)雜進化的關(guān)鍵；是高等植物由小型、簡單的莖葉體向大型化、高度分化的莖葉體進化的基礎(chǔ)；是高等植物由水生環(huán)境向陸生環(huán)境演化的基礎(chǔ)。維管植物分為蕨類植物門、裸子植物門和被子植物門第2頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月一、維管植物的特征定義：具維管植物分化的植物即為維管植物，包括蕨類植物和種子植物。維管植物的結(jié)構(gòu)特征：維管植物大多為陸生植物，只有少數(shù)在受精過程需要在水中或水濕條件下進行。孢子體在生活史中占優(yōu)勢，只有在幼小的時候（胚及幼孢子體階段）才依賴配子體而生存。少數(shù)維管植物孢子體的形態(tài)較簡單，僅為軸形，多數(shù)分化成復(fù)雜的根、莖、葉系統(tǒng)。配子體一般較小，種子植物配子體完全寄生在孢子體上。第3頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月二、中柱類型

1.原生中柱：中柱中的最原始類型。在橫切面上，木質(zhì)部在最中央，韌皮部圍繞于其外。其中，單中柱的木質(zhì)部位于最中央；若木質(zhì)部呈輻射狀，則為星狀中柱；若木質(zhì)部中夾雜著一些韌皮部，使木質(zhì)部成為不連續(xù)結(jié)構(gòu)，則為編織中柱。2.管狀中柱：中央為髓，木質(zhì)部呈管狀圍繞其外形成圓筒形。有外韌管狀中柱和雙韌管狀中柱二種類型。3.網(wǎng)狀中柱：相當(dāng)于雙韌管狀中柱的維管組織被分割成若干圓弧形片段。4.真中柱：種子植物的根和雙子葉植物莖的中柱（維管柱）。5.散生中柱：單子葉植物莖即為此類。第4頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月二、中柱類型

1.原生中柱：中柱中的最原始類型。在橫切面上，木質(zhì)部在最中央，韌皮部圍繞于其外。其中，單中柱的木質(zhì)部位于最中央；若木質(zhì)部呈輻射狀，則為星狀中柱；若木質(zhì)部中夾雜著一些韌皮部，使木質(zhì)部成為不連續(xù)結(jié)構(gòu)，則為編織中柱。2.管狀中柱：中央為髓，木質(zhì)部呈管狀圍繞其外形成圓筒形。有外韌管狀中柱和雙韌管狀中柱二種類型。3.網(wǎng)狀中柱：相當(dāng)于雙韌管狀中柱的維管組織被分割成若干圓弧形片段。4.真中柱：種子植物的根和雙子葉植物莖的中柱（維管柱）。5.散生中柱：單子葉植物莖即為此類。第5頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)蕨類植物形態(tài)特征概述一、孢子體特征二、配子體的特征三、蕨類植物的生活史四、無孢子生殖和無配子生殖五、蕨類植物的分類第6頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月概述蕨類植物也稱羊齒植物。既是孢子植物，又是高等植物、維管植物，比苔蘚植物進化，較種子植物原始，是介于苔蘚植物和種子植物之間的一個大類群，是有胚的孢子植物向種子植物進化的過渡類群。除海洋和沙漠外，到處都有它們的蹤跡，因為蕨類植物性喜溫濕，所以尤以熱帶、亞熱帶為其分布為中心，多為土生、石生類型，少數(shù)附生或水生。第7頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月概述蕨類植物具明顯的世代交替，無性生殖以孢子形式，有性生殖器官為精子器和頸卵器，有性生殖過程離不開水濕環(huán)境，這些特征與苔蘚植物相似；但蕨類植物的孢子體遠比配子體發(fā)達，能獨立生活，在生活史中占絕對優(yōu)勢，孢子體具真正而發(fā)達的根、莖、葉系統(tǒng)，有發(fā)達的縱向系統(tǒng)，這是較苔蘚植物進化之處。與種子植物相比，具維管組織，孢子體發(fā)達，這是相同之處；但不產(chǎn)生種子，生殖過程離不開水，配子體獨立生活且不能適應(yīng)真正的陸生環(huán)境使蕨類不能成為真正的陸生植物，這又是蕨類植物較種子植物原始之處?？傊ь愔参锛扰c苔蘚植物有相似之處，又較之進化；與種子植物有相似之處，又較之原始，說明了它們是由孢子植物向種子植物、由水生向陸生過渡的典型類群，也說明了蕨類植物是最高級的孢子植物。第8頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月概述孢子體顯著，生活期長，細(xì)胞染色體是雙倍的（2n），產(chǎn)生許多單倍染色體的孢子，孢子成熟脫離母體后在適宜的環(huán)境中萌發(fā)，獨立生長發(fā)育成配子體，即原葉體。配子體體形微小，結(jié)構(gòu)簡單，生活期短，其上產(chǎn)生精子器和頸卵器，分別產(chǎn)生精子和卵。精子有鞭毛，以水為媒介游入頸卵器與卵結(jié)合成合子，合子在配子體上發(fā)育成幼胚，長成孢子體，配子體則死亡。第9頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月一、孢子體特征與苔蘚植物相比，蕨類植物在進化上最大的突破是，植物體中分化出了維管組織，并分化出了真根。形態(tài)特征：一般為多年生草本，少為一年生。除極少數(shù)為假根外均具真正的根、莖、葉的分化。1.根

真根。通常為不定根，具較好的固定和吸收能力，常著生在根狀莖上。2.莖通常為根狀莖，少數(shù)為直立莖，多為二叉分枝，有維管組織，形成中柱，所以蕨類植物和種子植物又稱維管植物。絕大多數(shù)蕨類植物具中柱，木質(zhì)部以管胞，韌皮部以篩胞運輸水分和營養(yǎng)物質(zhì)。個別種類具導(dǎo)管。多無形成層。第10頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月一、孢子體特征3.葉蕨類植物的葉具有葉脈。小型葉與大型葉：小型葉：無葉跡和葉柄，僅具單一不分枝葉脈的葉。大型葉：具葉柄和葉片分化，具葉跡，具多分枝葉脈的葉。營養(yǎng)葉與孢子葉：營養(yǎng)葉（不育葉）：僅行光合作用的葉稱。孢子葉（可育葉）：能產(chǎn)生孢子囊和孢子的葉。同型葉與異型葉：同型葉：既行營養(yǎng)功能，又可產(chǎn)生孢子囊的葉。異型葉：植物體上既有孢子葉又有營養(yǎng)葉，其形態(tài)不同。第11頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月小型葉第12頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月大型葉第13頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月營養(yǎng)葉和孢子葉第14頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月同型葉第15頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月異型葉第16頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月一、孢子體特征4.孢子囊：由孢子葉表皮細(xì)胞發(fā)育而來。⑴孢子囊位置小型葉蕨類：單生于孢子葉葉腋或葉基。孢子葉通常集生在枝的頂端，形成球狀或穗狀稱孢子葉球或孢子葉穗。大型葉蕨類：其孢子囊通常生在孢子葉背面、邊緣或集中在特化的孢子葉上，往往由多數(shù)孢子囊聚集成群，稱孢子囊群。水生蕨類孢子囊生于孢子果內(nèi)。⑵孢子囊發(fā)育類型厚囊性發(fā)育：一群細(xì)胞發(fā)育而成。囊壁厚，無柄，無環(huán)帶，不規(guī)則開裂。薄囊性發(fā)育：由一個細(xì)胞發(fā)育而成。具三列細(xì)胞構(gòu)成的長柄，囊壁薄，一層細(xì)胞，環(huán)帶多縱行，橫裂。環(huán)帶由囊壁上一列壁不均勻增厚的細(xì)胞構(gòu)成。中間類型：厚囊性發(fā)育，但囊壁較薄，具短柄，環(huán)帶盾形，縱裂。5．孢子孢子大多同型，萌發(fā)成的配子體，雌雄同株。異型孢子則分別萌發(fā)成雌、雄配子體，是較進化的類型。孢子囊群第17頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月二、配子體的特征配子體又稱原葉體。為小型植物體，結(jié)構(gòu)簡單，生活期短。原始類型：為輻射對稱的圓柱狀體，生長在地下，無葉綠體，通過菌根吸取養(yǎng)料，生殖器官包埋體內(nèi)，極少數(shù)配子體為絲狀體。原始類型僅占少數(shù)。進化類型：配子體綠色、具腹背分化的葉狀體，腹面產(chǎn)生生殖器官。精子具鞭毛，受精需借助水環(huán)境。合子發(fā)育為胚，幼胚階段寄生在配子體上，孢子體長大后即行獨立生活，配子體死亡。蕨類植物的精子器和頸卵器較苔蘚植物簡化。原始型配子體進化型配子體第18頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月三、蕨類植物的生活史生活史過程：與苔蘚植物相似，但孢子體獨立生活。生活史特征：蕨類植物也有明顯的世代交替現(xiàn)象。但與苔蘚植物不同的是，通常所見綠色的植物體為孢子體，孢子體發(fā)達，配子體退化，孢子體和配子體都能獨立生活。

第19頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月生活史第20頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

蕨類植物的生活史第21頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月四、無孢子生殖和無配子生殖1.無孢子生殖：孢子體不經(jīng)孢子階段而直接產(chǎn)生配子體的現(xiàn)象。孢子體上的一些細(xì)胞（2N）直接發(fā)育為配子體（2N），配子體上產(chǎn)生的精、卵當(dāng)然也是2N性質(zhì)的，它們受精產(chǎn)生的合子應(yīng)該是4N的，這樣就是產(chǎn)生了多倍體蕨類植物。2.無配子生殖：配子體不產(chǎn)生配子，其上的一些細(xì)胞（N）直接發(fā)育為孢子體，這個孢子體肯定是單倍體（N），稱為單性生殖。上述多倍的孢子體可以進行正常的有性生殖再產(chǎn)生多倍的孢子體。但單倍的孢子體（N）不可能通過減數(shù)分裂產(chǎn)生正?？捎逆咦?，因此不可能通過正常途徑產(chǎn)生配子體，但它可以通過無孢子生殖的方式直接產(chǎn)生配子體，這樣可以使它的有性生殖回到正常的軌道上。第22頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月五、蕨類植物的分類蕨類植物約12000多種，我國約有2600多種，以熱帶、亞熱帶種類最為豐富。我國植物學(xué)家秦仁昌教授將蕨類植物門分為五個亞門，即石松亞門、水韭亞門、松葉蕨亞門、楔葉亞門及真蕨亞門。其中前四個亞門為小型葉蕨類，又稱擬蕨植物，現(xiàn)存種類很少，是原始、古老的類型。真蕨亞門為大型葉蕨類，現(xiàn)代蕨類植物大多屬真蕨亞門。第23頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月蕨類植物的分類系統(tǒng)分類系統(tǒng)—秦仁昌系統(tǒng)，蕨類植物門分5個亞門蕨類植物5個亞門主要特征比較

特征

松葉蕨亞門

石松亞門

水韭亞門

楔葉亞門

真蕨亞門孢子體根

假根

真根

真根

真根

真根根狀莖、地上氣生莖地上氣生莖粗壯似塊莖根狀莖和氣生莖,節(jié),節(jié)間明顯,節(jié)間中空多僅具根狀莖,極少具氣生莖莖小型葉,具1條葉脈或無小型葉,具1條葉脈小型葉,細(xì)長條形,具葉舌

小型葉,鱗片狀,輪生,彼此聯(lián)合,1葉脈大型葉,各種脈序,單葉或復(fù)葉葉厚孢子囊,2或3個形成聚囊厚孢子囊,單生孢葉基部,孢葉集成孢子葉球生孢葉基部特殊的凹穴中,厚孢子囊厚孢子囊5-10生孢囊柄六角形盤狀體下面薄孢子囊集成囊群生孢葉背或背緣,多具囊群蓋孢子同型同型或異型孢子異型孢子同型,具彈絲同型,水生異型孢子囊孢子第24頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月分類系統(tǒng)—秦仁昌系統(tǒng)，蕨類植物門分5個亞門蕨類植物5個亞門主要特征比較(續(xù)表)

特征

松葉蕨亞門

石松亞門

水韭亞門

楔葉亞門

真蕨亞門配子體

形態(tài)和營養(yǎng)方式柱狀，有分枝不含葉綠素，與真菌共生柱狀或不規(guī)則塊狀，無葉綠素,與真菌共生，有的部分組織含葉綠素，有的種類在孢子囊內(nèi)發(fā)育在大、小孢子壁內(nèi)發(fā)育綠色，墊狀，自養(yǎng)綠色自養(yǎng)，多為心形

精子螺旋形，具多條鞭毛紡錘形或長卵形，具2條鞭毛螺旋形，具多條鞭毛螺旋形，具多條鞭毛螺旋形，具多條鞭毛第25頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月1.松葉蕨亞門僅2屬3種，中國產(chǎn)1種——松葉蕨第26頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月松葉蕨莖、葉與孢子囊第27頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月2.石松亞門的代表種類識別特征：孢子體小型，直立或匍匐小型葉，鱗片狀，螺旋狀排列，或呈4行排列孢子同型或異型配子體微小，生地下與真菌共生，或部分綠色精子長卵形，具2條鞭毛石松屬(Lycopodium)：我國11種第28頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月石松配子體縱切第29頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月卷柏屬(Selaginella)第30頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月卷柏孢子葉穗縱切第31頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月蛇足石杉（千層塔）第32頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月鋪地蜈蚣（垂穗石松）第33頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月伏地卷柏第34頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月伏地卷柏松散的孢子葉穗第35頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月江南卷柏的孢子葉穗第36頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月17.05.2023373.水韭亞門代表種類水韭亞門：70種，國產(chǎn)3種，常見種為中華水韭第37頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月17.05.202338水韭基部—根莖肉質(zhì)、塊狀第38頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月17.05.202339水韭孢子葉基部第39頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月4.楔葉亞門代表種類識別特征：孢子體莖具明顯的節(jié)和節(jié)間，節(jié)間中空小型葉，鱗片狀，輪生具節(jié)中柱形成孢子葉球孢子具彈絲1科29種，中國產(chǎn)9種第40頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月犬問荊(Equisetumpalustre)第41頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月犬問荊營養(yǎng)枝及生殖枝第42頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月犬問荊孢子葉球局部第43頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月木賊營養(yǎng)體第44頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月節(jié)節(jié)草節(jié)、節(jié)間及葉第45頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月5.真蕨亞門代表植物識別