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奥赛辅导:植物生物学(蕨类植物部分)


蕨类植物(Pteridophyte)

形态和营养器官
? 根:主根均不发育,通常为不定根 ? 茎:低等种类多具地上气 生茎,高等种类多仅具根状茎 ? 叶:
?小型叶:仅具1条叶脉,无叶柄,也无叶隙 ?大型叶:叶脉具各种分支并形成脉序,具叶柄和叶隙 ?单叶:叶柄上仅具1个叶片 ?复叶:由叶柄、叶轴、羽片和羽轴组成 ?营养叶(不育叶):无

生殖功能 ?孢子叶(能育叶):可产生孢子囊和孢子进行繁殖 ?同型叶(一型叶):无营养叶和孢子叶之分 ?异型叶(两型叶):具两种不同功能的叶

小 型 叶

大 型 叶

单 叶

复 叶

营 养 叶 和 孢 子 叶

同 型 叶

异 型 叶

维管组织
? 分化程度不高,由木质部和韧皮部组成 ? 木质部大多由环纹、螺纹或梯纹管胞及木 薄壁组织组成 ? 韧皮部主要由筛管和韧皮薄壁组织组成, 无伴胞 ? 现存蕨类多无维管形成层,仅有初生结构

中柱
? 由中柱鞘、维管系统、髓等组成,类型多样

孢子囊和孢子
? 孢子囊:蕨类植物孢子体上产生孢子的多细胞无
性生殖器官

? 厚孢子囊:由一群原始细胞发育产生,囊壁为多
层细胞

? 薄孢子囊:由1个原始细胞发育产生,囊壁仅为1
层细胞

?松叶蕨类为2或3个孢子囊聚合成聚囊,生孢子 体2叉状小叶叶腋中的短侧枝的顶端

?石松和卷柏孢子囊单生孢子叶叶腋,且许多孢子 叶密集枝端形成孢子叶球或孢子叶穗

?楔叶亚门孢子囊长筒形,5~10枚生孢子叶(孢 囊柄)六角形盘状体的下面

?真蕨孢子囊多个聚集成孢子囊群,生孢子叶背面 或背面边缘,多数种类囊群外还有各种膜质保护 结构—囊群盖

?同型孢子(同形孢子):孢子形 态大小相同

?异型孢子 (孢子异型): 大孢子囊产 生大孢子, 小孢子囊产 生小孢子

配子体的形态和营养方式
?配子体(原叶体):由孢子直接萌发产生,n
?小,生活时期短,无根、茎、叶分化,具单细胞假根 ?楔叶类配子体为垫状,具许多直立的叶状条片 ?真蕨类配子体大多为心形的叶状体

?营养方式:
?不含叶绿素,埋生土中,与真菌共生,靠真菌获取营养 ?绿色,光合自养,可独立生活

配子体(原叶体)

有性生殖器官和受精条件
?颈卵器:退化,腹部埋入配子体组织内,内有
1卵,颈部短,颈沟细胞也少

?精子器:球形,具鞭毛(石松类长卵形2条鞭毛,
其余均为具多条鞭毛并呈螺旋形弯曲的精子)

?受精过程必须在有水的条件下才能完成

有性生殖

生活史
? 孢子减数分裂 ? 孢子体发达的异形世代交替 ? 孢子体和配子体均能独立生活

生活史

生 活 史

孢子体

生 活 史
配子体

生境和分布
? 分布广泛:平原、草地、沟溪、山地、林下、淡水中 ? 维管组织分化程度不高,受精过程离不开水, 对陆生环境的适应还不完善 ? 仍生活在沟谷和阴湿的环境中 ? 热带和亚热带地区种类和数量均多

蕨类植物的分类系统
? 分类系统—秦仁昌系统,蕨类植物门分5个亚门
蕨类植物5个亚门主要特征比较
特征 根

松叶蕨亚门 石松亚门 水韭亚门 楔叶亚门 真蕨亚门 假根 真根 真根 真根 真根 根状茎、地上 地上气生茎 粗壮似块茎 根状茎和气生多仅具根状 茎 气生茎 茎,节,节间明茎,极少具气 孢 显,节间中空 叶


孢 子 囊



生茎 小型叶,具1条 小型叶,具1小型叶,细长 小型叶,鳞片 大型叶,各种 叶脉或无 条形,具叶舌 状,轮生,彼此脉序,单叶或 条叶脉 联合,1叶脉 复叶 厚孢子囊,2或 厚孢子囊,单生 生孢叶基部 厚孢子囊5-10 薄孢子囊集 3个形成聚囊 孢叶基部,孢叶 特殊的凹穴 生孢囊柄六角 成囊群生孢 集成孢子叶球 中,厚孢子囊 形盘状体下面 叶背或背缘, 多具囊群盖

孢 孢子同型 子

同型或异型 孢子异型

孢子同型, 同型,水生 具弹丝 异型

? 分类系统—秦仁昌系统,蕨类植物门分5个亚门
蕨类植物5个亚门主要特征比较(续表)
松叶蕨亚门 石松亚门 柱状,有分枝 柱状或不规 形 则块状,无 态 不含叶绿素, 和 与真菌共生 叶绿素,与真 配 菌共生,有 营 的部分组织 养 含叶绿素, 方 有的种类在 子 式
孢子囊内发 育

特征

水韭亚门 楔叶亚门 真蕨亚门 在大、小 绿色,垫 绿色自养, 孢子壁内 状,自养 多为心形 发育

体 精 子

螺旋形,具 多条鞭毛

纺锤形或 长卵形, 具2条鞭毛

螺旋形, 具多条鞭 毛

螺旋形, 具多条鞭 毛

螺旋形, 具多条鞭 毛

蕨类植物的代表种类
? 最早的蕨类植物化石发现于4亿年前的志留 纪晚期 ? 现存12000种,国产2600种,云南1000余种,甘 肃约300种 ? 松叶蕨亚门代表种类

松叶蕨亚门仅2属3种,中国产1种——松叶蕨

松叶蕨茎、叶与孢子囊

松叶蕨茎切面——原生中柱

水韭亚门代表种类
? 水韭亚门:70种,国产3种,常见种为中华 水韭

水韭基部—根茎肉质、块状

水韭孢子叶基部

石松亚门的代表种类
? 识别特征:
? ? ? ? ? 孢子体小型,直立或匍匐 小型叶,鳞片状,螺旋状排列,或呈4行排列 孢子同型或异型 配子体微小,生地下与真菌共生,或部分绿色 精子长卵形,具2条鞭毛

? 石松属(Lycopodium):我国11种

石松生活史

石松茎横切面——编织中柱

石 松 配 子 体 纵 切

卷柏属(Selaginella)

卷柏茎的横切面

卷 柏 孢 子 叶 穗 纵 切

卷柏雄配子体

卷柏雌配子体

蛇 足 石 杉 ( 千 层 塔

铺地蜈蚣(垂穗石松)

伏地卷柏

伏地卷柏松散的孢子叶穗

江 南 卷 柏 的 孢 子 叶 穗

楔叶亚门代表种类
? ? ? ? ? ? ? 识别特征: 孢子体茎具明显的节和节间,节间中空 小型叶,鳞片状,轮生 具节中柱 形成孢子叶球 孢子具弹丝 1科29种,中国产9种

犬 问 荆

(Equisetum palustre)

犬问荆营养枝及生殖枝

犬问荆孢子叶球局部

孢子叶切面观

孢 子 绿 色

成 熟 孢 子 叶 底 面 及 顶 面

成熟孢子

问荆(Equisetum arvense L.)

木贼营养体

节 节 草 节 、 节 间 及 叶

真蕨亚门代表植物
? ? ? ? ? 识别特征: 除树蕨外,孢子体仅具根状茎 大型叶,具各式脉序 幼叶拳卷 孢子囊聚集成囊群生孢子叶背面或背缘, 多具囊群盖 ? 配子体多为心形,绿色自养 ? 10000余种,全世界广布

蕨(Pteridium aquilinum var. latiusculum)

蕨孢子体各部分

蕨根状茎横切面

蕨孢子叶局部

薄 囊 蕨 孢 子 囊 群 切 面

蕨配子体

其它真蕨代表:瓶尔小草

观音座莲

紫 萁









金 毛 狗

胎生狗脊

巢 蕨

桫 椤

有柄石韦

水 蕨

田 字 苹

槐 叶 苹

满 江 红

满 江 红

蕨类植物的起源和演化
? 起源于4亿年前志留纪末期出现的裸蕨植物 ? 多数学者认为裸蕨很可能起源于绿藻 ? 古代蕨类:莱尼蕨、裸蕨、星木属、鳞木 属、封印木属、芦木属等 ? 蕨类器官演化:

莱 尼 蕨

叶 片 起 源 图 解

孢子叶起源图解

3 亿 9 千 万 年 前 的 蕨 类 植 物

蕨类植物的经济价值
?药用:石松、金毛狗、骨碎补、贯众、蕨等 ?食用:蕨、紫萁、荚果蕨等 ?指示植物:
? 土壤指示植物:铁线蕨为强钙性土壤指示植物 ? 气候指示植物:桫椤为热带亚热带指示植物 ? 矿物指示植物:木贼科某些种可为金矿的指示植物 ?工业用途:石松孢子可用于火箭等突然起火的燃料

?农业用途:满江红为优质绿肥 ?观赏:铁线蕨、桫椤、肾蕨、巢蕨、鹿角蕨等


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