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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,
2、无颈沟细胞;,二、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micro
3、sporangium 花粉母细胞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
4、多胚现象(polyembryony) 由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,1
5、2科,71属,近800种。我国是裸子植物种类最多、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
6、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,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;
7、,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
8、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
9、,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,
10、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
11、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55.5)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
12、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。,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
13、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(
14、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。
15、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