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植物分类学—蕨类植物(上课版)


第四章 蕨类植物 (Pteridophyte)

一、蕨类植物概述 ? ? ? ? ? ? ? ⑴羊齿植物; ⑵维管植物; ⑶孢子植物; ⑷颈卵器植物; ⑸世代交替明显; ⑹孢子体远比配子体发达,但都能独立生存 ⑺绝大多数为草本,极少数为木本。
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二、蕨类植物的主要特征
1)植物体的形态结构
①孢子体:



(1)孢子体有根、茎和叶的分 化。
(2)根:主根不发达。大多数 具不定根。 (3)高等蕨类大多仅具根状茎 ;低等蕨类多具气生茎;一些种 类既有气生茎,又有根状茎。 (4)维管组织主要由初生木质 部和初生韧皮部构成,木质部含 有管胞或导管,韧皮部含有筛管 或管胞。

(5)出现了支持和输导作用的 中柱。

(1)原生中柱包括单中柱、星状中柱、编织中柱 (2)网状中柱、真中柱和散状中柱是最进化的类型

(6)叶的类型多样。 ①从进化水平上分为小型叶和大型叶。 小型叶:无叶柄、叶隙,仅有一条

不分枝的叶脉。石松科、卷柏科
大型叶:具叶柄,有或无叶隙,

叶脉多分枝。如真蕨类。

②从功能上分为营养叶和孢子叶。 孢子叶:能产生孢子囊和孢子的叶,又称能育叶。 营养叶:仅能进行光合作用的叶,也称不育叶。 ③从形态上分为同型叶和异型叶。 同型叶:同一植株上的叶没有明显分化,兼有营养和生殖的功能 异型叶:同一植株上的营养叶和孢子叶有明显的形态差异。

(7)孢子囊和孢子 ①孢子囊穗:小型叶蕨类, 单生在孢子叶叶腋,孢子叶 通常在枝的顶端形成穗状。 ②孢子囊群:大型叶陆生蕨 类,孢子囊长在一个特化的 孢子叶背面边缘。 ③孢子果:大型叶水生蕨类。
孢子囊群

孢子囊穗

孢子果

④孢子囊从结构和发育上分为2类: 厚孢子囊:孢子叶的一群原始细 胞发育产生,孢子囊成熟时壁由 多层细胞组成。原始类型 薄孢子囊:孢子叶的一个原始细 胞发育产生,孢子囊成熟时壁由 一层细胞组成。进化类型

松叶蕨厚孢子囊

蕨薄孢子囊

孢子囊壁由单层或多层细胞构成,在细胞壁上有不均匀增厚的环带 环带着生的位置有多种形式,如海金沙的顶生环带,芒萁属的横行 中部环带,金毛狗脊属的斜形环带,水龙骨属的纵形环带等。

⑤孢子 同型孢子:同一个孢子体上的孢子囊中经减数分裂形成单倍体的 孢子,孢子的形态、大小相同。绝大多数蕨类。 异型孢子:同一植物体上产生的大小两种孢子,称异形孢子。孢子

体上的孢子囊有大小两种类型,大孢子囊中产生大而少的大孢子,
在小孢子囊中产生较小而多的小孢子,大孢子萌发产生雌配子体, 小孢子萌发产生雄配子体。卷柏和少数水生蕨类。

1)植物体的形态结构
②配子体: 孢子萌发后直接形成配子体,蕨类植物的配子体又称原叶体。 配子体小,绝大多数为背腹性的叶状体,心形,绿色,下生假根 ,精子器与颈卵器均生在腹面。精子螺旋状,具多数鞭毛。 原始类型:生长在地下,辐射对 称的圆柱体或块状,无叶绿素, 与真菌共生获取营养,形体小。 大多数蕨类:生在阴湿的地表, 具背腹分化的绿色叶状体。腹面

产生颈卵器和精子器。独立生活

松叶蕨配子体

精子多鞭毛。配子体产生 的精子和卵,在受精时还 不能脱离水的环境。

颈卵器

精子器

精子和卵子

受精卵发育成胚,幼 胚暂时寄生在配子体 上,长大后配子体死 亡,孢子体即行独立 生活。

配子体上长成孢子体

胚的结构

2)蕨类植物的生活史
蕨类植物的 生活史均具 世代交替, 孢子减数分 裂。但和苔 藓植物相比 又有所不同 ,蕨类植物 是孢子体发 达的异形世 代交替,配 子体虽微小 ,但大多可 独立生活。

三、蕨类植物的分类
蕨类植物的分类,各植物学家观点不一致。我国蕨类植物学家秦仁 昌教授将蕨类植物分为5个亚门:石松亚门、水韭亚门、松叶蕨亚 门、楔叶亚门和真蕨亚门。
? 1.植物体无真根,仅具假根,孢子囊形成聚囊 ……………松叶蕨亚门 ? 1.植物体均具真根,不形成聚囊,孢子囊单生,或聚集孢子囊群。 ? 2.植物体具明显的节和节间,叶退化成鳞片状,不能进行光合作用,孢子 具弹丝………………………楔叶亚门 ? 2.植物体非如上状,叶绿色,小型叶或大型叶,可进行光合作用,孢子均 不具弹丝。 ? 3.小型叶,幼叶无拳曲现象。 ? 4.茎多为二叉分枝,叶小形、鳞片状,孢子叶在枝顶端聚集成孢子叶穗 ,孢子同型或异型,精子具2条鞭毛… … … … … …石松亚门 ? 4,茎粗壮似块茎,叶长条形似韭菜叶,不形成孢子叶穗,孢子异型,精 子具多鞭毛………………水韭亚门 ? 3.大型叶,幼叶有拳曲现象,孢子囊在孢子叶的背面或边缘聚集成孢子 囊群。…………………真蕨亚门

(1)石松亚门
代表植物1—石松

孢子体具有根茎叶分化,茎多二叉 分枝;编织中柱;小型叶;孢子囊 着生在孢子叶叶腋处, 形成孢子 囊穗。孢子同型。 配子体为不规则的块状体,有假根 ,无叶绿体,与特定的真菌共生。

精子器和颈卵器生于配子体并埋 在组织中。 精子器卵圆形,具厚壁,产生双 鞭毛的精子。 颈卵器露出配子体外。受精时, 精子借助于水游入其中,与卵结 合为受精卵,并发育为胚。

石松配子体纵切

代表植物2—卷柏 叶有叶舌,小型叶, 鳞片状;茎分为表皮、皮 层和中柱3部分。内有横桥 细胞。初生木质部中有导 管。原叶体独立生活时间 短。孢子异型。

示叶舌

孢子囊穗

孢子异型。孢子囊穗,四棱形。大孢子囊产生 大孢子,发育为雌配子体。小孢子囊产生小孢 子,发育为雄配子体。配子体极度退化,是在 孢子壁内发育的。胚形成孢子体并附着在雌配 子体上。

孢子体附着在雌配子体

示大小孢子囊

小孢子囊

小孢子(中间为小孢子囊)

(2)水韭亚门
代表植物—水韭 1、植物体为草本,有根、茎 叶的分化; 2、具根托(属于茎),先端 生不定根; 3、茎块茎状,原生中柱,有 次生生长结构; 4、叶条形丛生,具叶舌; 5、孢子叶有大小之分,孢子 异型; 6、配子体极度简化,有雌雄 配子体之分。

中华水韮

(3)松叶蕨亚门
代表植物—松叶蕨 1、植物体为草本,有茎、叶的分化; 2、无真根、具单细胞假根; 3、茎分为根状茎和二叉分枝的气生枝;为星状中柱。 4、叶鳞片状,小型叶,无叶脉和气孔; 5、孢子三个聚生,孢子囊3室,生于叶腋,孢子同型; 6、配子体小,雌雄同株。

松叶蕨根状茎

气生茎

表皮外壁角质加厚,示气孔

孢子囊、茎、叶

孢子同型

配子体呈不规则圆柱状、棕色, 有单细胞假根。有共生菌丝。配 子体表面有颈卵器和精子器,精 子多鞭毛,受精时离不开水,胚 的发育需要菌丝的共生。

松叶蕨配子体 示 表 面 精 子 器

(4)楔叶亚门
代表植物—犬问荆 1、植物体有根、茎叶的分化; 2、有不定根; 3、茎有节和节间之分,有时生 块状茎,管状中柱到具节中柱 ,木质部内始式; 4、叶小型,不发达,轮生成鞘 状; 5、孢子叶又称孢囊柄,孢子同 型或异型; 孢子的外壁分裂成4条弹丝,水 分减少时松开,水多时又可以 卷起来。 6、配子体具背腹性。

成 熟 孢 子 弹 丝

问荆配子体

常见植物举例

1、木贼:茎有明显的节和节间 。 3、节节草:节 、节间明显, 叶成为膜状。 2、犬问荆:营养枝节上具多数轮生分 枝,生殖枝顶端生孢子叶球

(5)真蕨亚门
1、植物体有根、茎、叶的分化; 2、根为不定根; 3、除树蕨外,茎为根状茎,中柱有原生中柱、管状中柱和多环网 状中柱,木质部有各式管胞,有的具导管。表皮往往具各式磷片 或毛,具保护作用。 4、叶为大型叶,幼叶拳卷 ,成熟后由叶柄和叶片2部 分组成。结构如图所示:

5、孢子囊一般生在孢子叶的边缘或背面,由多数孢子囊聚集一起 构成孢子囊群。有的孢子囊群具有囊群盖。原始种类的孢子囊壁是 多层细胞,无环带;较进化的种类孢子囊壁为1层细胞,有环带。

孢子囊群

较进化的孢子囊结构

6、孢子在适宜的环境中,萌发成为心脏形的扁平配子体,称为原 叶体。配子体能进行光合作用,行独立生活。为扁平叶状结构,腹 面生有假根。 配子体的假根之间生有许 多精子器。腹面心形凹陷之处生 有许多颈卵器。分别产生精子和 卵,在有水条件下受精,产生合 子。合子在颈卵器中发育成胚, 而后成长为幼孢子体,暂依附配 子体。不久配子体死去,成长为 独立的孢子体。 球子蕨 精子

颈卵器 精子器

蕨 类 的 生 活 史

真蕨亚门可分为3个纲:厚囊蕨纲、原始薄囊蕨纲和薄囊蕨纲 (1)厚囊蕨纲 孢子囊壁由几层细胞。孢子囊较大,有 几个细胞共同起源,为同型孢子。 配子体的发育需要菌根共生。

瓶尔小草

福建莲座蕨

(2)原始薄囊蕨纲 孢子囊壁由单层细胞,在一侧具有盾形环带。孢子囊由1个细胞发 育,但囊柄可由多细胞发生。 配子体为长心形的叶状体。
紫萁:营养叶绿色,具开放性二叉分枝 叶脉,孢子叶小,黄褐色,狭线形,边 缘生有大量孢子囊,孢子绿色。根茎粗 短,被众多的叶柄残基所包围,不定根 棕褐色。

紫萁

(3)薄囊蕨纲 孢子囊起源于1个细胞,聚集成孢子囊群。囊群盖有或者无。水生 蕨类形成孢子果,异型孢子,大多数种类为同型孢子。 孢子囊壁由1层细胞构成,具各式的环带。有2个不加厚的细胞称为 唇细胞。

孢子果

薄囊蕨纲可分为3个目:水龙骨目、苹目和槐叶萍目 ①水龙骨目

肾蕨

贯众

里白

芒其

巢蕨

②苹目 孢子异型。孢子生长在孢 子果中。

苹:根状茎横走,节上生 有不定根。叶柄长,顶生 4小叶呈十字形排列。



③槐叶萍目

槐叶萍

满江红:植株呈三角形,幼时呈绿色。秋冬时 节,它的叶内含有很多花青素,群体呈现一片 红色,所以叫做满江红。个体很小,呈三角形 、菱形或类圆形。根状茎细弱,横卧,羽状分 枝,须根下垂到水中。叶细小如鳞片,肉质, 在茎上排列成两行,互生;每一叶片都深裂成 两瓣:上瓣肉质,浮在水面上,绿色,秋后变 红色,能进行光合作用;下瓣膜质,斜生在水 中,没有色素;孢子囊果成对生于分枝基部的 沉水叶片上。满江红常与蓝藻中的鱼腥藻共生 ,鱼腥藻能固定大气中的氮气

满江红

(6)蕨类植物的起源和进化
据化石证明:蕨类植物起源于裸蕨植物。而多数人认为,裸蕨 起源于绿藻。少数认为起源于苔藓植物。 裸蕨代表—莱尼蕨。 没有真正的根、茎、叶分化。有根状茎和气生茎的分化。根状茎 上有单细胞的假根,气生茎常二叉分枝,表皮角质化并具有一定 的气孔。 单中柱:木质部为环纹管胞,外围薄壁细胞组成的韧皮部。 孢子囊壁有几层细胞组成,没有自行扩散孢子的结构,孢子具坚 韧的外壁等。


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