被子植物

被子植物(Angiosperm)·

由GPT-5.6-Sol生成


主要特征·

被子植物又称有花植物雌蕊植物。胚珠被心皮形成的子房包裹,子房发育成果实,是区别于裸子植物的核心特征。

五项进化特征·

  1. 具有真正的花:典型花由花萼、花冠、雄蕊群和雌蕊群组成。花被加强保护并提高传粉效率;花部多样化可适应虫媒、鸟媒、风媒或水媒传粉。
  2. 具有雌蕊并形成果实:雌蕊由心皮组成,分子房、花柱和柱头。胚珠在子房内受到保护;受精后胚珠形成种子,子房形成果实。果实的色、香、味及钩、刺、翅、毛和开裂方式有利于种子保护与传播。
  3. 双受精:1个精子与卵结合形成二倍体合子并发育为胚;另1个精子与2个极核结合形成三倍体胚乳。双受精是被子植物共有的独特特征。
  4. 孢子体高度发达:木质部有导管和木纤维,韧皮部有筛管和伴胞;形态、生活型和生境高度多样化。
  5. 配子体进一步简化:雄配子体为2或3细胞花粉粒;雌配子体为7细胞8核胚囊,无颈卵器。雌、雄配子体均终生寄生于孢子体。

分类原则与依据·

性状演化的一般趋势·

结构 原始性状 较进化性状
茎与生活型 木本、直立、无导管或导管原始、多年生、自养 草本、缠绕、导管完善、一二年生、寄生或腐生
常绿、单叶全缘、互生 落叶、叶形复杂、对生或轮生
花序与性别 花单生、有限花序、两性、雌雄同株 花形成花序、无限花序、单性、雌雄异株
花部排列与数目 螺旋排列、多数且不定数 轮状排列、少数且定数
花被与离合 同被花,花部离生 萼冠分化或花被退化,花部合生
对称与传粉 辐射对称、虫媒 两侧对称、风媒
雌蕊 子房上位、胚珠多数、边缘或中轴胎座 子房下位、胚珠少或1枚、侧膜或特立中央胎座
果实和种子 单果或聚合果、真果;有胚乳、胚小而直伸、2子叶 聚花果、假果;无胚乳、胚弯曲或卷曲、1子叶

这些趋势不是绝对标准:同一性状在不同类群中的意义可不同,各性状并非同步演化,分类价值也不相等。判断类群地位应综合全部证据,通常生殖器官性状比营养器官性状更重要

分类资料·

资料 主要内容
形态学 根、茎、叶、花和果实,其中花、果尤其重要,应用最广
细胞学 染色体数目、核型、带型及减数分裂行为
化学 生物碱等次生小分子,以及蛋白质等大分子的分布和差异
分子生物学 DNA序列、DNA杂交和分子标记,用于比较同源性和构建系统关系
超微结构与微形态 韧皮部超微结构、表皮和花粉外壁等扫描电镜特征

现代证据应与传统形态学相互验证,不能以单一资料取代综合分类。

花程式与花图式·

花程式用字母、数字和符号表示花的组成、数目、离合和子房位置。

  • K:花萼;C:花冠;A:雄蕊群;G:雌蕊群;萼冠不分时用 P 表示花被。
  • 下标数字表示数目;0 表示缺少; 表示多数;括号表示同轮合生;+ 表示有多轮。
  • G 下加横线表示子房上位,上加横线表示子房下位,上下均加表示半下位。
  • G 后的“心皮数∶子房室数∶每室胚珠数”表示雌蕊组成。
  • * 表示辐射对称, 表示两侧对称; 分别表示雄花和雌花。

例:百合 $*P_{3+3}A_{3+3}G_{(3:3:\infty)}$,表示两性、辐射对称;花被与雄蕊各2轮,每轮3枚;3心皮合生,子房上位、3室,每室胚珠多数。

花图式是花横剖面的投影,可显示花部数目、位置、离合和胎座类型,但不能表示子房上下位及胚珠数,故常与花程式配合使用。


双子叶与单子叶植物·

特征 双子叶植物纲 单子叶植物纲
子叶 通常2片 通常1片
根系 主根发达,多为直根系 主根不发达,多为须根系
茎内维管束 常环状排列,有形成层 常散生,无形成层
叶脉 多网状脉 多平行脉
花基数 多为4或5 多为3
花粉 多为3沟或多孔 多为单萌发沟

这些区别均有例外,不能只凭单一性状判断。单子叶植物的须根、散生维管束和平行脉多为次生性状,而单沟花粉较原始;多数观点认为单子叶植物来自早期草本双子叶植物。


双子叶植物重点科·

识别特征 典型果实或代表
木兰科 芳香木本;互生全缘叶有托叶环;花单生,两性,伸长花托;花被3基数多轮,雄蕊、心皮多数离生并螺旋排列 聚合蓇葖果;玉兰、含笑、鹅掌楸
毛茛科 多草本,无托叶;花部多离生,辐射或两侧对称;雄蕊、心皮多数,心皮离生、子房上位 聚合瘦果或聚合蓇葖果;毛茛、乌头
桑科 木本常有乳汁;花单性、单被或无被,常成柔荑、头状或隐头花序;子房上位 聚花果;桑、构树、无花果
壳斗科 木本;革质互生叶;雌雄同株,雄花柔荑花序;雌花位于总苞内,子房下位 坚果被木质壳斗半包或全包;栗、栎
石竹科 草本,节膨大;叶对生全缘;花两性、辐射对称、5基数;子房上位、1室,特立中央胎座 蒴果,胚弯曲;石竹、康乃馨
锦葵科 常具星状毛、黏液和发达韧皮纤维;花具副萼;雄蕊多数,花丝合成单体雄蕊管;子房上位 蒴果或分果;棉、木槿
葫芦科 攀缘或匍匐草本,具卷须和双韧维管束;花单性;雄蕊外观常为3枚;子房下位、侧膜胎座 瓠果;南瓜、黄瓜、西瓜
杨柳科 木本;雌雄异株,柔荑花序,无花被;子房上位、侧膜胎座 蒴果,种子具白色丝毛;杨、柳
十字花科 草本常具辛辣汁液;总状花序;4萼片、4枚十字形花瓣;6雄蕊中4长2短;子房上位,有假隔膜 长角果或短角果;油菜、白菜
蔷薇科 叶常有托叶;花辐射对称、5基数,花筒明显,雄蕊多数;心皮和子房位置变化大 核果、瘦果、梨果或蓇葖果;桃、梨、苹果、玫瑰
豆科 常有根瘤;复叶具托叶和叶枕;花常为蝶形或假蝶形;雄蕊常10枚并成二体;单心皮、子房上位 荚果;大豆、花生、豌豆、合欢
伞形科 芳香草本,茎有棱且中空;叶柄基部鞘状;复伞形花序;子房下位,2室各1胚珠,具花柱基 双悬果;胡萝卜、芹菜、当归
茄科 草本或灌木,具双韧维管束;花5基数、合瓣,雄蕊着生花冠筒;2心皮合生,子房上位 浆果或蒴果;茄、番茄、马铃薯、辣椒
唇形科 常含芳香油;茎四棱、叶对生;轮状聚伞花序,二唇形花冠;二强雄蕊;子房4深裂、花柱基生 4小坚果;薄荷、丹参、益母草
菊科 头状花序具总苞,花冠可为管状、舌状等;花萼退化为冠毛;5枚聚药雄蕊;子房下位、1室1胚珠 连萼瘦果;向日葵、菊、蒲公英

双子叶重点科花程式·

花程式中的 $\underline{G}$ 表示子房上位,$\overline{G}$ 表示子房下位。

花程式
木兰科 $*P_{6-15}A_{\infty}\underline{G}_{\infty:1:1-\infty}$
毛茛科 $*,\uparrow K_{3-\infty}C_{3-\infty}A_{\infty}\underline{G}_{\infty-1:1:1-\infty}$
桑科 雄花:$*K_{4-6}C_0A_{4-6}$;雌花:$*K_{4-6}C_0\underline{G}_{(2:1:1)}$
壳斗科 雄花:$*K_{(4-8)}C_0A_{4-20}$;雌花:$*K_{(4-8)}C_0\overline{G}_{(3-6:3-6:2)}$
石竹科 $*K_{4-5,(4-5)}C_{4-5}A_{4-10}\underline{G}_{(5-2:1:1-\infty)}$
锦葵科 $*K_{5,(5)}C_5A_{(\infty)}\underline{G}_{(3-\infty:3-\infty:1-\infty)}$
葫芦科 雄花:$*K_{(5)}C_{(5)}A_{1(2)(2)}$;雌花:$*K_{(5)}C_{(5)}\overline{G}_{(3:1:\infty)}$
杨柳科 雄花:$K_0C_0A_{2-\infty}$;雌花:$K_0C_0\underline{G}_{(2:1:\infty)}$
十字花科 $*K_{2+2}C_4A_{2+4}\underline{G}_{(2:1:1-\infty)}$
蔷薇科 $*K_5C_{5,0}A_{\infty-5}\underline{G}{\infty-1}$,或 $\overline{G}{(2-5)}$
豆科 $\uparrow,*K_{(5),5}C_5A_{(9)+1,(5)+(5),(10),10}\underline{G}_{1:1:1-\infty}$
伞形科 $*K_5C_5A_5\overline{G}_{(2:2:1)}$
茄科 $*K_{(5)}C_{(5)}A_5\underline{G}_{(2:2:\infty)}$
唇形科 $\uparrow K_{(5)}C_{(4-5)}A_{4,2}\underline{G}_{(2:4:1)}$
菊科 $*,\uparrow K_{0-\infty}C_{(5)}A_{(5)}\overline{G}_{(2:1:1)}$

蔷薇科四亚科·

亚科 心皮与子房 果实
绣线菊亚科 心皮2~5,离生,子房上位 聚合蓇葖果
蔷薇亚科 心皮多数、离生,子房上位 聚合瘦果或聚合核果
苹果亚科 心皮2~5合生,花托与子房合生,子房下位 梨果
李亚科 心皮1,子房上位 核果

豆科三亚科·

  • 含羞草亚科:花辐射对称,花瓣镊合,雄蕊多数而常分离。
  • 苏木亚科:假蝶形花冠,两侧对称,上升覆瓦状,居上花瓣在内;雄蕊常10枚、分离。
  • 蝶形花亚科:蝶形花冠,下降覆瓦状,旗瓣居外;雄蕊常10枚并成二体。

菊科的进化性·

菊科是被子植物第一大科。头状花序在功能上类似一朵大花,总苞保护小花,边缘花招引昆虫,中央大量盘花提高结实率;聚药雄蕊和雌雄异熟促进异花传粉;冠毛利于果实远距离传播。生活型多样、草本生活周期短且营养繁殖发达,使其快速更新和扩散。

菊科按乳汁和头状花序的小花类型分为:

  • 管状花亚科:植物体无乳汁;头状花序全为管状花,或中央为管状花、边缘为假舌状花或漏斗状花。
  • 舌状花亚科:植物体有乳汁;头状花序全部由舌状花组成。

菊科花冠有5种常见类型:筒状花为辐射对称两性花;舌状花为两侧对称两性花;二唇花上唇2裂、下唇3裂;假舌状花为雌花或中性花,舌片具3齿;漏斗状花无性,花冠呈5~7裂的漏斗状。


单子叶植物重点科·

识别特征 典型果实或代表
泽泻科 水生或沼生草本;叶基生;花被2轮各3片;雄蕊、心皮6至多数且离生;子房上位 聚合瘦果;慈姑、泽泻
棕榈科 单干木本,大型羽状或掌状叶聚生茎顶;肉穗花序具佛焰苞;花3基数 核果或浆果;棕榈、椰子、油棕
禾本科 秆有节、节间常中空;叶由叶鞘和叶片组成,具叶舌、叶耳;以小穗为花序基本单位 颖果;稻、麦、玉米、竹
百合科 草本,常具根茎、球茎或鳞茎;花被6、雄蕊6;3心皮合生,子房上位、3室 蒴果或浆果;百合、葱、蒜
兰科 陆生、附生或腐生草本;花两侧对称,具唇瓣,子房常扭转;雄蕊与雌蕊合成合蕊柱,花粉成花粉块;子房下位、侧膜胎座 蒴果,种子极小、多且无胚乳;兰、石斛、天麻

单子叶重点科花程式·

花程式
泽泻科 $*P_{3+3}A_{\infty-6-3}\underline{G}_{\infty-6-3:1:1-\infty}$
棕榈科 $*P_{3+3}A_{3+3}\underline{G}_{3,(3:3:1)}$
禾本科 $\uparrow P_{2-3}A_{3,6}\underline{G}_{(2-3:1:1)}$
百合科 $*P_{3+3}A_{3+3}\underline{G}_{(3:3:\infty)}$
兰科 $\uparrow P_{3+3}A_{2,1}\overline{G}_{(3:1:\infty)}$

禾本科小穗·

小穗基部常有2枚不育颖片,即外颖和内颖;每朵小花外有外稃和内稃,外稃可具芒;其内有2~3枚浆片,雄蕊常3枚,花药丁字形,雌蕊由2~3心皮组成,子房上位、1室1胚珠,柱头羽毛状。竹亚科秆木质化、普通叶与叶鞘间有关节;禾亚科多为草本,叶片不易从叶鞘脱落。

兰科的进化性·

唇瓣、蜜腺、子房180°扭转、合蕊柱、蕊喙、花粉块和黏盘共同构成高度特化的虫媒传粉系统。植物体为草本,并有附生和腐生类型,因此兰科被视为单子叶植物中最进化的类群。


自然作用与经济价值·

  • 通过光合作用提供有机物、能量和 $O_2$,是陆地生态系统的主要初级生产者。
  • 与分解者共同推动元素循环;植被的成层结构为动物和微生物提供多样生境,影响生态系统结构与稳定。
  • 涵养水源、保持水土、防风固沙,并可监测、吸收或分解污染物;还具有滞尘、降温、降噪和美化环境等作用。
  • 提供粮食、蔬菜、果品、油料、糖料、饮料、纤维、木材、饲料和工业原料,也是植物药和模式植物的重要来源。

起源与系统演化·

起源问题·

  • 时间:早期进化和重要分化发生在白垩纪,可能上溯至晚侏罗纪;辽宁古果等化石说明白垩纪之前被子植物已经出现。化石是判断起源时间的首要证据。
  • 地点:有高纬度和中低纬度起源说,多数证据倾向中低纬度热带起源,但具体发源地仍无定论。
  • 祖先:有多元论、二元论和单元论。多数植物学家支持单元起源,因为被子植物共同具有导管、筛管和伴胞、心皮形成雌蕊、花粉管、双受精及三倍体胚乳等独特性状。
  • 单双子叶关系:多数观点认为单子叶是从早期草本双子叶植物演化出的自然分支,但具体祖先尚缺可靠化石证据。

花的起源学说·

学说 对花的解释 对原始类群的判断
真花学说 两性花来自本内苏铁式两性孢子叶球;苞片、大小孢子叶分别形成花被、雄蕊和心皮 木兰目、毛茛目等多心皮类较原始;单性、无被、风媒为次生
假花学说 一朵花相当于一个孢子叶球穗,雄花和雌花分别是退化的大小孢子叶球 柔荑花序类较原始;两性、双被、虫媒为次生

现代多数学者认为柔荑花序类的简化是风媒适应的次生现象,但两种学说均缺乏充分证据。

主要分类系统·

系统 核心观点
恩格勒系统 假花学说、二元起源;以无被、单性、风媒柔荑花序类为原始,认为单双子叶平行发展
哈钦松系统 真花学说、单元起源;木兰目原始,单子叶起源于毛茛目;但将双子叶分木本与草本群而割裂部分近缘科
塔赫他间系统 真花学说、单元起源;被子植物来自种子蕨,木兰目原始,单子叶经睡莲目到泽泻目演化
克朗奎斯特系统 真花学说、单元起源;木兰亚纲为基础复合群;较塔赫他间系统简化,本教材科的排列采用此系统
APGⅢ 主要依据叶绿体和核糖体基因序列,以亲缘分支分类;区分基底类群、木兰类、单子叶和真双子叶等,力图反映真实亲缘关系

本章名词·

被子植物|angiosperm ⭐真题

被子植物是胚珠由心皮包裹形成子房、最终发育成果实的植物类群,又称有花植物或雌蕊植物。它具有真正的花,通常包含花萼、花冠、雄蕊群和雌蕊群,适应多种传粉方式;雌蕊发育成果实,对种子起保护和传播作用。被子植物是现存植物界种类最多、分布最广、适应性最强的类群,已知约25万种,自新生代以来占据地球植被优势。其结构复杂完善,生殖方式高效多样,进化水平最高。

|class

纲是生物分类系统中的一个等级,介于门与目之间,用于将具有某些共同重要特征的类群归为一类。在植物界,裸子植物门分为苏铁纲、银杏纲、松杉纲和买麻藤纲等,被子植物则分为双子叶植物纲和单子叶植物纲。在动物界,软体动物门包含尾腔纲、多板纲、腹足纲等多个纲。纲的划分反映了生物演化中的关键形态与结构差异。

|family

科是生物分类学中的一个阶元,位于目之下、属之上,由一个或多个具有共同演化起源和相似形态特征的属组成。科内的物种通常具有较为一致的形态结构、繁殖方式或生态适应性,例如松科植物多具球果,菊科植物具头状花序和舌状花或管状花。科是生物多样性研究中的基本分类单位之一,反映了一类生物的自然亲缘关系。

两性花|bisexual flower

两性花是指一朵花中同时具有雄蕊和雌蕊的花,即在同一花内兼备雄性生殖器官(雄蕊)和雌性生殖器官(雌蕊)。在花程式表示中,两性花通常以雄花符号(♂)和雌花符号(♀)上下叠加来表示(有时可省略)。真花学说认为,被子植物的两性花源于两性孢子叶球演化,两性花在多数被子植物中常见,如茄科的花即为两性花。

外稃|lemma

外稃是禾本科植物小穗中每朵小花外侧的苞片,通常无柄,顶端常具芒,如小麦的外稃顶端常具芒;有时不育小花的外稃退化变小,如水稻下方两朵退化小花仅存极小的外稃。

不等裂|unequal cleavage

不等裂是指受精卵进行完全卵裂时产生的子细胞大小不等的分裂方式,常见于海绵动物、蛙类等。其形成原因是卵细胞内卵黄分布不均匀,卵黄少的动物极一端形成的胚细胞较小,而卵黄多的植物极一端形成的胚细胞较大。这种分裂方式属于完全卵裂,分裂后的子细胞完全分离。

互生|alternate

互生(alternate)是植物叶在茎上的一种排列方式,指每节只着生1片叶,相邻节上的叶交错排列而不相对,常见于单叶和复叶。

花被|perianth

花被是花萼和花冠的总称,当二者在形态、颜色上不易区分时合称花被,在花程式中以P表示。它由多轮花被片组成,兼具保护花蕊和吸引传粉者的功能,能加强保护作用并增强传粉效率,为异花传粉创造条件。

花程式|floral formula

花程式是用字母、数字和符号表示花的各部分特征(组成、数目、子房位置和构成)的公式。常以K、C、A、G、P分别代表花萼、花冠、雄蕊、雌蕊和花被,数字下标表示各轮数目,缺如用0,多数用∞,联合加括号,多轮用+。子房位置以G上下横线表示上位、下位或半下位,心皮数、室数和胚珠数以“:”隔开标注于G右下角;花对称性和性别亦用特定符号表示。

花图式|floral diagram

花图式是以花的横切面俯视示意图表示花各部分数目、排列方式、联合状况和子房位置等特征的图解。它用特定的符号和图式直观展示花的对称性、各轮器官的组成及其相对位置。花图式与花程式结合,可完整描述花的结构。

荚果|legume

荚果是豆科植物特有的一类干果,由单心皮雌蕊发育而成,成熟时通常沿背缝线和腹缝线两边开裂,内含多粒种子,但有些种类如落花生的荚果不开裂。

坚果|nut

坚果是干果的一种,为不开裂的闭果,果皮坚硬,内含一粒种子,常外包由总苞发育而成的壳斗,壳斗半包或全包坚果,外面有鳞片或刺。

壳斗|cupule

壳斗是总苞花后增大形成的木质杯状或囊状结构,半包或全包坚果,外面有鳞片或刺。

蕊喙|rostellum

蕊喙是兰科植物合蕊柱顶部前方的一个突起,由柱头的不育部分特化形成,其下方为凹陷且充满黏液的可育柱头。

双悬果|cremocarp

双悬果是伞形科植物的典型裂果,由2心皮下位子房发育形成,成熟时沿合生面分离为两个分果(悬果瓣),常具5条纵棱,种子含丰富胚乳,果棱上有时具刺毛等附属物。

双子叶植物|dicotyledon

双子叶植物(dicotyledon),又称木兰纲,是被子植物两个纲之一,与单子叶植物纲相对。其传统鉴别特征通常包括胚具两片子叶、直根系、茎内维管束环状排列、网状叶脉和花部五或四基数等,但这些特征存在交错现象,并非绝对。在系统演化上,双子叶植物相对原始,单子叶植物可能起源于原始的草本双子叶植物。

长角果|silique

长角果是角果的一种,由两个合生心皮发育而成,具假隔膜将子房分为两室,种子着生于侧膜胎座上,成熟时沿腹缝线开裂,果形细长,长宽比显著大。

翅果|samara

翅果是由单心皮或多心皮雌蕊发育而成的干果,成熟时果皮干燥不开裂,果皮向外延伸形成翅状附属物,适于风力传播种子,如槭树、榆树的果实。

虫媒花|entomophilous flower

虫媒花是以昆虫为传粉媒介的花,属于异花传粉的一种类型,其花部结构在形态和数量上具有多样化的适应特征,以吸引昆虫访花,从而提高传粉效率。

唇瓣|labellum

唇瓣是兰科植物花中内轮中央(近轴)的一枚花瓣特化而成的结构,常大而艳丽,基部形成距或囊,内有蜜腺;因子房作180°扭转,唇瓣常位于远轴下方,在传粉中起吸引和着陆平台的作用。

有花植物|angiosperms

有花植物即被子植物,又称雌蕊植物,其胚珠由心皮包裹形成子房,最终发育成果实。该类群具有真正的花,花由花萼、花冠、雄蕊群和雌蕊群组成,适应多种传粉方式。有花植物是现代植物界中种类最多、结构和机能最复杂、进化水平最高、分布最广、适应性最强的类群,占植物界一半以上。

小穗|spikelet

小穗是禾本科植物花序的基本单位,通常由一对颖片和若干小花组成,着生于穗轴各节。小麦属小穗两侧压扁、无柄,含小花36(或39);水稻小穗亦两侧压扁而具脊,含3小花,仅顶花结实。小穗的结构和特征在禾本科植物分类中具有重要意义。

真花学说|Euanthial theory

真花学说是由哈利叶(Hallier,1903)提出,后经柏施、哈钦松等发展的被子植物花起源理论。该学说认为被子植物的两性花起源于本内苏铁的两性孢子叶球,其基部苞片演化成花被,小孢子叶演化成雄蕊,大孢子叶演化成雌蕊(心皮),孢子叶球轴缩短形成花轴或花托。据此,多心皮类的木兰目和毛茛目被视为较原始类群,而柔荑花序类为进化类群;单性、单被、风媒等特征是由多心皮类次生演化而来,属进化特征。

中日性植物|day-neutral plant

中日性植物(day-neutral plant)是指开花不受日照长度影响的植物。这类植物只要达到花熟状态,在适宜的生长条件下即可成花,其成花诱导过程对光周期不敏感。

总苞|involucre

总苞是着生在花序基部并聚集的叶,通常由多枚苞片组成,呈一轮或多轮排列,是叶的变态,与苞片同源但位置集中于花序最下方。