单子叶植物

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单子叶植物纲(Monocotyledoneae)被子植物门的1纲。叶脉常为平行脉,花叶基本上为3数,种子以具1枚子叶为特征。  

目录

特点

绝大多数为草本,极少数为木本,维管束分散,筛管质体具有楔形蛋白质的内含物,除百合目的一部分植物外,维管束通常无形成层。茎及根一般无次生肥大生长,有些植物虽有此种生长,但形成层不同于双子叶植物,即次生韧皮部次生木质部皆在形成层的内侧形成,竹、椰子、露兜树虽有似树木的坚实树干,但仍具闭锁维管束,和草本性的单子叶植物相同。主根较早即停止生长,另发出多数纤细的不定根,形成须根(见根)。叶一般为单叶、全缘,稀有掌状或羽状分裂叶以至掌状或羽状复叶;叶片与叶柄未分化,或已明显分化,经常有叶柄的一部抱茎成叶鞘;一部分单子叶植物也具托叶,但不一定等同于双子叶植物的托叶;在一般单一、全缘的叶,第一次侧脉先端在叶缘或叶端融合为闭锁叶脉系,棕榈科、姜科、芭蕉科的叶有次生细脉,和第一次侧脉平行成特殊平行脉。如椰子等多种具复叶植物,常由叶片本身裂开形成,此外有些植物的复叶,则由开孔形成,也有的由小叶原基分化而成。花叶多3数稀有4或2数,除姜目某些种的雄蕊外,无5数,在原始类群中,多见离生心皮以及单沟的花粉。种子具1枚子叶,胚常变位,看起来子叶似顶生,而胚芽似侧生,发芽时,首先突破种皮而出的为胚根,其次为围绕胚芽的子叶鞘的基部,胚轴一般极短或受抑制,胚乳中的养分,被子叶顶部所吸收。也有胚的各部不分化的。  

历史起源

一般认为单子叶植物是由已绝灭的原始双子叶植物中如毛茛类或睡莲类的祖先演化而来。H.休伯尔认为单子叶植物和毛茛类双子叶植物是同出于一个自然单位的极端两翼,而番荔枝科、马兜铃科、睡莲科及胡椒科为两翼间的纽带。即休伯尔认为单子叶植物起源是与毛茛类的祖先相关的。而A.克朗奎斯特则认为可作为单子叶植物起源的双子叶植物,应是草本、形成层活动力弱、有正常花被(即花被不特化)、单孔的花粉、离生心皮及薄片胎座的类群。在现存的双子叶植物目中,睡莲目具备此类特殊性,虽它非单子叶植物的直接祖先,但在前单子叶植物的双子叶植物中,有近似睡莲目的化石,见于晚白垩世阿尔比期(Albian epoch)。

1964年H.梅尔希奥将单子叶植物纲分为沼生目(Helobiae)等14目,A.Л.塔赫塔江和A•克朗奎斯特改本纲为百合纲(Liliopsida)。1981年,克朗奎斯特,还将本纲分为泽泻亚纲(Alismatidae)等5个亚纲,共有泽泻目Alismatales等19个目(见被子植物门)。1980年,H.T.达尔格伦,改称本纲为亚纲,分为泽泻超目(Alismatiflo-rae)等7个超目,共有水鳖目(Hydrocharitaies)等26个目,各分类内容大都相似。

单子叶植物多为草本,根为须根系,茎中的维管束散生,叶由叶鞘、叶舌、叶耳、叶片组成,具平行脉,子叶1,三基数花,花粉粒具单萌发孔

例:玉米、小麦、水稻、高粱甘蔗等。  

学科分支

(一)沼生目Helobieae

沼生目Helobieae:水生或沼生草本植物,心皮离生,种子无胚乳。含4亚目9科,介绍泽泻科1科。

泽泻科(Alismataceae

1.主要特征:

泽泻科——慈姑

(1)体态:沼生或湿生草本,具有地下球茎

(2)叶:基生,开花时有茎生叶,常有长柄,基部鞘状而开裂,有线状披针形至卵圆形常箭簇状叶片,主脉与叶缘平行聚合于叶顶端,横脉常密集而平行;水生的种类叶常有两种类型:出水叶,即挺出水面的叶,如箭形叶或戟形叶等,叶脉在边缘成网结;沉水叶,条形或带形,横隔很明显;

(3)花:三基数,两性或单性辐射对称。花被6,2轮排列,外轮绿色、萼片状,内轮花瓣状;雄蕊6~多数,分离,花丝扁而宽;花粉散播时具有3核;心皮6~多数,分离,螺旋状排列于突起的花托上或轮状排列于扁平的花托上;

慈菇Sagittariasagittifolia具有单性花雄花在总状花序上部,雌花在下部,在雄花中常可见退化的雄蕊;

(4)果实:聚合瘦果;

(5)种子:无胚乳。

2.分类和分布:全世界有12属90种,我国有5属13种。

3.经济价值:

(1)食用:慈菇——球茎

(2)药用:泽泻——球茎:具利尿、清湿热、降血脂和降血压等作用。

4.系统学意义:泽泻科是具三数花,心皮离生的类群,花粉散播时已具3核,种子无胚乳,而多数双子叶植物在花粉散播时具有2核,它在发育上比大多数的双子叶植物要进化,但心皮多数、离生是原始的特征。

(3)百合目Liliales:百合目是一个大而复杂的目,含5亚目17科。仅介绍百合科1科。

百合科(Liliaceae

1.主要特征:

(1)体态:草本,地下茎为根状茎、球茎、块根或鳞茎。鳞茎具有鳞被、鳞片和鳞芽。有时具叶卷须或托叶卷须;

百合科——射干

(2)叶:单叶,基生或茎生,互生,对生或轮生,有或无叶柄,有时退化为鳞片状;有的种类具托叶,托叶常变态为卷须或刺;

(3)花:单花或组成花序:总状,穗状,或圆锥花序。花两性,稀单性辐射对称;五轮三数,花被同形,花瓣状,6枚,排成2轮,每轮3枚,裂片复瓦状或外轮镊合状;雄蕊6,稀12或3枚,下位或附生于花被裂片上而与花瓣对生;花丝分离或连合,花药2室,常直裂,稀顶孔开裂;子房上位,稀多少附生于花被管上而成半下位,由3心皮组成,中轴胎座,稀为侧膜胎座,花单一,柱头3裂,稀花柱3条,胚珠多数;

(4)果实:蒴果或浆果;

(5)种子:有丰富胚乳。

2.分类和分布:含175属,约2000种,但属种数依观点不同而有较大的变动;是全世界分布的科;我国有50余属约400种。

3.分类的依据:

(1)腐生还是自养植物;

(2)具根状茎还是鳞茎;鳞茎外是否有鳞茎皮;

(3)叶是否轮生于茎顶;

(4)叶是否退化为鳞片状;

(5)叶具网状脉还是平行脉;

(6)叶顶端是否成卷须;

(7)枝是否成叶状枝

(8)花单生还是排成花序及花序的类型;

(9)花是否具有苞片

(10)花被片数目,离生还是合生,与子房是否贴合;

(11)花被片有无距、腺穴,内外花被片形态、颜色、雄蕊数目;

(12)有无花柱;

(13)蒴果还是浆果;

4.经济价值:

(1)药用:百合Liliumbrowniivar.viridulum鳞芽片药用,润肺止咳知母Anemarrhenaasphodeloides,根茎药用——清热贝母川贝母Fritillariacirrhosa产西南,浙贝母F.fhunbergii产江、浙,平贝母F.ussuriensis产东北,三种均作贝母用,鳞茎有化痰止咳功效,黄精Polygonatumsibricum根茎药用,补脾润肺,强壮滋补,玉竹P.ordoratum与黄精同效,麦冬Ophiopngonjaponicum,天门冬Asparaguscochinchinensis,块根润肺止咳,藜芦Veratrumnigrum根能催吐,祛痰,杀虫。此外如七叶一枝花Parispolyphylla,土茯苓Smilaxglabra均可作药用;芦荟Aloeveravar.chinensis石刁柏Aaparagusofficinalis含多种皂甙,对多种肉瘤乳腺癌有疗效,作保健食品;

(2)观赏:绝大多数百合科植物均有大而鲜艳的花,是世界性的观赏花卉,如百合属多种、郁金香、风信子、萱草玉簪铃兰吊兰文竹、天门冬、麦冬、沿阶草、贝母、嘉兰、虎眼万年青虎尾兰、七叶一枝花、蜘蛛抱蛋、黄精均可观赏;

(3)蔬用:黄花菜大蒜、蕌头、洋葱Aliumcepa,葱A.fistulosum

(4)淀粉;百合鳞茎,菝葜属根茎;

(5)香料:铃兰花

5.百合科与石蒜科Amaryllidaceae的比较:

科 目 总苞 副花冠 子 房
百合科 基生或茎生 单生或具花序 常无 上位,极少半下位
石蒜科 全部基生 伞形花序 有时有 下位

 石蒜科的观赏植物很多,如百子莲,君子兰,网球花,朱顶兰,石蒜,水仙,晚香玉,玉帘,风雨花,金色葱莲等。

6.系统学意义:百合科的原始类型,如无叶莲Petrosaviasinii心皮3枚,其部合生,上部分离,花柱3,表明它和双子叶植物的多心皮类有一定的联系。百合科的基本特为5轮3数花,花公式为花两性,*,P3+3,A3+3,G(3),可能向子房下位发展,雄蕊由6枚减少至3枚,最后只有1枚,又可继续发展到单性花。因此百合科是系统发育一个关键的科。葱属具有伞形花序,花序有总苞,但子房上位,对于它的归属,有人将其置于百合科,亦有人将其置于石蒜科,其化学成份既不同于石蒜科,又不同于百合科,所以有人将其独立为葱科Aliaceae。

应记学名

蒜Aliumsativa

百合Lilimubrownii  

(三)禾本目Graminales(Poales)

禾本目Graminales(Poales):仅含禾本科Graminaceae(Poaceae).

1.主要特征

(1)体态:草本为主,一年生或多年生,少数为木本,散生或丛生,有地下茎。茎特称为“秆”,通常为圆形,亦有方形的,有明显的节和节间,节间多中空,亦有实心的,如高粱、玉米、甘蔗等;

(2)叶:互生,排成2列,由叶片和叶鞘组成,在叶片和叶鞘的连接处有时有叶舌和叶耳,叶鞘是开裂的。叶颈是叶片与叶鞘连接处增厚的部分;

禾本科——玉米

(3)花:小,两性,稀单性,极为简化,由花组成小穗,再由小穗组成穗状花序或圆锥花序,组成小穗的花称为小花floret。小花有外稃(苞片)palea1枚,外稃有时有芒,内稃小苞片)lemma一枚;浆片(退化的花被)2枚,在吸水时膨胀,能撑开内稃与外稃使雄蕊花柱得以露出;雄蕊1~6枚,常为3枚,花丝细长,花药丁字着生;雌蕊由3心皮组成,胚珠1枚,柱头羽毛状;

小穗spikelet:小花(1~多朵)加上内颖glume(1朵不孕小花的苞片)和外颖glume(另1朵不孕小花的苞片;小花排成二列状,生于一短而细的花轴rachilla,基部有两个空颖glume;——小花与空颖合成1小穗,小穗有柄成圆锥状或总状复花序,或无柄而成穗状复花序。

以小穗为单位,组成穗状或总状花序,最后组成穗状复花序或圆锥花序。

小穗基部有时尚有佛焰状的厚鞘,相当于一总苞如薏苡;

(4)果实:颖果——果皮与种皮不能分离的果实,或胞果,后者用以指薏苡的果实,稀为浆果或坚果;

(5)种子:具丰富的胚乳,胚乳粉状,占种子的比例大。

2.分类和分布:含750属近万种,种数在被子植物中排行第四。除了沙漠和冰雪地带外,到处都能生长,如芦苇生长在温带河湖岸边,并且禾本科植物有极强的恢复生长能力,刈割或放牧后能迅速地再生。禾本科可以分成2亚科

科目
竹亚科 木质,乔木灌木藤本状,茎中空 可分为秆叶、生叶,秆生叶称为竹箨(秆箨、笋箨)
禾亚科 草质、柔软,茎中空或实心 无秆生叶和枝生叶之分

 秆生叶——竹箨:包括箨叶:无中脉,直立或外反;箨鞘:与箨叶之间无明显关节;箨舌;箨耳;

枝生叶:具短柄,包括叶片;叶鞘:与叶片之间有关节,脱落时在关节处断开;叶舌;叶耳。

竹类的茎秆分节与节间;节上有两个环,在下的叫箨环,在上的叫秆环。箨环显著突起,有刚毛环。秆环不太明显。两环(节内)相隔7~10mm;

3.竹亚科的分类依据:竹子一生中只开一次花,开完花后就死去,花不作为主要的分类特征,分类主要依据竹节、分枝、秆箨、枝生叶。从外形上看,可以把竹类划分为丛生竹和散生竹两类,按照F.A.McClure的观点,将将这两类型的竹的地下茎归为:

(1)地下茎粗短型(pachymorphrhizome):地下茎粗短,纺锤状,弯形,直径通常大于由它生出地面的竹秆,其节间不对称,宽度大于长度而实心;其节不肿胀也不隆起,侧芽单一,休眠时呈不对称的圆顶状,通常是顶芽出土成竹秆;侧芽在顶芽分化后萌发演为成另一短缩地下茎,如箣竹属Bambusa、牡竹属Dendroclamus;

(2)地下茎细长型(leptomorphrhizome):地下茎圆筒形或近圆筒形,直径通常小于由它生出地面的竹秆;其节间的长度远大于其宽度,通常对称;其节常肿胀或隆起,休眠时的芽呈舟形,通常侧芽出土成竹秆,顶芽留在地下,如毛竹属Phyllostachys;

(3)在上面两大类的地下茎上还派生变态成两类中间类型,McClure称为变型I(MetamorphI)及变型II(MetamorphII)。变型I的主要特征是:地面上竹秆的疏离是因为秆胫的延长,并非是延伸地下茎,如玉山竹属Yushania;变型II:细长地下茎的侧芽出土成秆,有些秆的基部分蘖出其他竹秆,形成小丛,这些小的竹丛均由细长型地下茎连接起来,如苦竹属Pleioblastus、倭竹属Shibataea。

(4)秆中部的分枝形态:单枝、双枝(1枝粗,1枝细)、三枝(中间的枝粗,两边的细)、多枝(主枝粗壮)、多枝(数分枝同粗);

常见的竹有粉箪、青皮、撑篙、车筒竹等;观赏的有黄金间碧玉、佛肚竹、斑竹、方竹、凤尾竹可作绿篱;

4.禾亚科的分类依据:

(1)小穗两侧压扁还是背腹压扁;

(2)小穗是否具柄;

(3)小穗基部是否增厚为基盘;

(4)小穗单性还是两性;

(5)小穗含小花数目及结实小花数目;

(6)小穗是否脱节于颖之上;

(7)内外颖中内颖与第1小花相对长度,及内外颖是否退化;

(8)外稃有无芒,主脉数

(9)基盘和外稃有无毛被;

(10)花序中有无不颖小穗形成的刚毛(如狗尾草);

(11)穗轴的形态及是否有节;

(12)小穗组成花序的形态。

5.经济价值:

(1)粮食作物:

(2)建材、编织材料;

(3)酿酒原料;

(4)香料:香茅

(5)药用:薏苡、芦根茅根淡竹叶竹茹麦芽谷芽

(6)油料:玉米胚芽油;

(7)蔬菜茭白竹笋

(8)绿化、观赏:草坪,竹子

6.与风媒传粉相适应的特征:

(1)花高度简化,花被退化为2~3,充满浆汁的浆片,吸胀后将内外稃撑开,让雌雄蕊伸出展开;

(2)花丝长,花药丁字着生,花药大,花粉小、轻,极易被风吹送散布;

(3)花柱羽毛状,极易接受由风携来的花粉;

(4)如玉米,花单性雌雄同株,雌花序肉穗状,聚集了大量的雌花,花柱长伸出集中在花序顶端,方便接受花粉,受精后可产生大量的种子,这种花序体现了经济的原则。

应记学名:

禾本科Gramineae(Poaceae)

水稻Oryzasativa  

(四)佛焰苞目Spathiflorae

1.主要特征

(1)体态:草本为主,少数藤本,攀援或附生(石蒲藤),具根状茎、块茎或球茎,植物体含水样液汁,有时具辛辣气味,对粘膜(舌头、喉咙)有刺激作用,有灼烧感。液汁会引起皮肤过敏发痒,但在火烤后便可消除;

佛焰苞——白鹤芋

(2)单叶或复叶,全缘或具各种分裂,常具长柄,基部成鞘状,常具状脉;

(3)花两性或单性,同株或异株,组成肉穗花序,外面具有大而显著的佛焰苞,在阴生观赏植物中;

雄花在肉穗花序的上部,雌花在花序的下部,花序顶端有时具附属物,雄花与雌花之间有不孕的中性花;花序开花后具有腐臭味,能够吸引蝇类传粉;

犁头尖的肉穗花序从上到下为:附属体、雄花、中性花、雌花、两性花;

两性花有花被,裂片4~6,或连成截形杯状;单性花无花被;

雄蕊2,4,6或8,花药顶端孔开裂,退化雄蕊有时存在于雌花;

子房上位,或陷于肉穗花序中,一至多室,花柱各式或缺,胚珠每室1或多个,胎座各式:侧膜、中轴、基生或顶生;珠被2层;

(4)果实:浆果,或革质而开裂;

(5)种子:有胚乳。

2.分群的依据:

(1)花两性还是单性,同株还是异株;

(2)肉穗花序有无附属物;

(3)叶盾状着生还是基部着生;

(4)佛焰苞与花序是否分离。

3.经济价值:

(1)食用;

(2)药用:天南星半夏菖蒲千年健海芋

(3)饲料:水浮莲;

(4)观赏植物:龟背竹、马蹄莲、花叶芋、白掌、红掌、万年青……  

(五)莎草目Cyperales

仅含莎草科Cyperaceae。

1.主要特征

(1)体态:草本,茎多实心,常三棱形,无节和节间;

(2)叶常3列,叶鞘闭锁,包裹茎秆;

莎草科——香附

(3)花:花小,特化,组成小穗再组成花序;花序下常有叶状总苞;花两性或单性,小穗下具有颖片,颖片排成2列或螺旋状,小花生于鳞片(苞片,又称为颖片),具或不具小苞片(先出叶),花被退化成下位刚毛或鳞片,或不存在,雄蕊3~1枚,子房上位,由2~3心皮构成,胚珠1,花柱2~3;

(4)果实:小坚果,果皮发亮,有光泽;苔草属的果实有由小苞片形成的囊包包裹;

(5)种子:含丰富胚乳。

2.分类和分布:约含80属4000种,我国有31属670余种,广布。

3.分类依据:

(1)小穗颖(鳞)片排成2列还是螺旋状;

(2)小穗轴是否有关节

(3)花两性还是单性

(4)雌花有无先出叶(小苞片);

(5)小花是否具下位刚毛或鳞片;下位刚毛的数目;

(6)花柱基部是否膨大;

(7)柱头数目;

(8)小坚果下面是否具有下位盘;

(9)小坚果是否由囊包包裹。

4.花的分类类型:可分为如下6种类型:

(1)藨草型:花两性,具6条下位刚毛;

(2)刺子莞型:具两性花和单性花,具下位鳞片或刚毛;

(3)莎草型:花两性,无下位刚毛或鳞片;

(4)割鸡芒型:具两性和单性,雄花有1枚雄蕊,两性花有2枚雄蕊,小穗基部有舟状小鳞片;

(5)珍珠茅型:花单性,小坚果具有下位盘;

(6)苔草型:花单性,雌花具有囊包。

5.经济价值:

(1)荸荠Eleocharistuberosa,球茎供食用;

(2)编织:藨草Scripustriqueter、茳芏Cyperuspangorie、席草Lepironiaarticulata、苔草Carexdispalata、乌拉草Carexmeyeriana;

(3)药用:香附子Cyperusrotundata块茎;

(4)油料:油莎草Cyperusesculentus块茎;

(5)观赏:风车草Cyperusalternafoliusssp.flabelliformis——叶状总苞20枚以上;草坪植物;

(6)姜目Zingiberales(蘘荷目Scitamineae):含5科,介绍1科:

姜科(Zingiberaceae

1.主要特征

(1)体态:多年生草本,植物体有辛辣味,有根状茎、块茎、匍匐茎,有时有块根,地上茎常不显著,地上部分常常为叶鞘组成的假茎;

姜科——姜

(2)叶:排成2行,或有时为螺旋状,基部有开裂或不开裂的叶鞘,鞘的上部有或无叶柄,叶柄上部有叶舌,叶片常甚大,全缘,有多数密生羽状平行叶脉,由中脉向上钭伸;

(3)花:单生或具花序,在茎顶上端抽出,或从根茎上抽出;花常两性,两侧对称,花三基数。花被6枚,排成2轮,外轮花萼状,内轮花冠状。萼连合成管,花瓣下部合生成管,花冠裂片以后面的最大,但正常的花冠远不如由雄蕊变态而来的花瓣显著;理论上雄蕊应为2轮6枚,但仅有内轮后面(中央)1枚雄蕊发育,侧生的2枚雄蕊退化合生发展成唇瓣;正常发育的雄蕊花丝与药隔具槽,花柱包于其内,并由药隔伸出;外轮雄蕊前面(中央)1枚退化,侧生的2枚退化发展成花瓣状,或成为腺体贴生于唇瓣的基部;子房下位,由3个心皮组成中轴胎座或侧膜胎座、基生胎座。花柱柱头伸出花药。

(4)果实:蒴果,有时为浆果;

(5)种子:具假种皮,含丰富胚乳,胚乳粉质。

2.分类和分布:含50属1000余种,分布热带和亚热带;我国有9属140种,主要分布西南到东南。分类依据:

(1)营养叶2列排列或螺旋状排列,叶鞘是否闭锁;

(2)花序顶生、侧生或从根状茎发出;

(3)外轮侧生退化雄蕊花瓣状或退化为腺体贴生于唇瓣基部,或不存在;

(4)花药基部是否有距;

(5)药隔顶端是否有附属物。

3.代表植物:

(1)姜花属Hedychium:总状花序顶生,侧生退化雄蕊花瓣状,子房前面有腺体2枚;姜花H.coronarium,花芳香,作切花;

(2)山姜属Alpinia:总状花序顶生,侧生退化雄蕊小,腺体状,附着在唇瓣基部两侧,子房前面有腺体2枚,药隔附属体小;艳山姜A.zerumbet常见;

(3)姜属Zingiber:花葶自根状茎发出,侧生退化雄蕊小,药隔附属体大而包卷着花柱;姜Z.officinale栽培作调味品;

(4)豆蔻属Amomum:花葶发自根茎,侧生退化雄蕊小,药隔附属物小。砂仁A.villosum,草果A.tsao-ko栽培;

4.经济价值:

(1)调味品:姜、沙姜、草果、豆蔻等;

(2)药用:砂仁、郁金莪术、益智、豆蔻;

(3)观赏:艳山姜、姜花、豆蔻等。

应记学名:

姜Zingiberofficinale  

(七)兰目Orchidales

兰目Orchidales(微子目Microspermae):含拟兰科Apostasiaceae和兰科2科。

兰科(Orchidaceae

1.主要特征

(1)体态:多年生陆生、附生、寄生或腐生草本。陆生、腐生兰有根状茎、块茎、假鳞茎,有明显肉质的须根。附生兰,茎节膨大成假鳞茎,靠气生根吸收水分。气生根的特点:具根被(有数层老死的皮层细胞)有时具叶绿体,可进行光合作用,主要具吸收水分的作用;

兰科——四月兰

(2)叶:不分裂,正常叶常呈二列状排列,叶鞘抱茎。有时全部退化成鳞片状,如腐生兰;

(3)花:常大而美丽有色彩,但有时小而无色,或褐绿色;

(4)花单生或组成花序,有苞片,花茎常形成花葶(无叶的总花梗),从茎顶或叶腋抽出形成穗状、总状、圆锥花序;

l花两性,两侧对称,5轮3数,演化成3轮3数花,花虽然简单,但由于变态,每一轮均显得不易辨认;

l花萼3枚,花瓣状,有颜色,多种多样,远轴1枚称为中萼片,两侧的萼片称为侧萼片,有时两侧萼片合生称为合萼,形成萼管(距);

l花瓣3枚,中央的(近轴的)1枚称为唇瓣labellum,构造极为复杂,两侧的称为花瓣。

l唇瓣常具各种漂亮的颜色,具各种的结构,常3裂,中间缢缩,形成上下唇,中央凸起成脊,有褶片或无,基部形成距、囊或蜜腺;唇瓣基部增厚的胼胝体,有韧性和弹性,昆虫离开后,唇瓣回复到原来位置;

l合蕊柱:是雄蕊和雌蕊的结合体(两轮雄蕊与柱头结合成合蕊柱,合蕊柱基部形成蕊柱脚);

合蕊柱

雄蕊

1.发育雄蕊仅1枚(外轮远轴),花粉结合成块状

2.发育雄蕊2枚(内轮两侧),花粉不形成块,无花粉块柄和粘盘

雌蕊

1.如柱头2个发育,中间的柱头不发育,侧不发育的柱头形成蕊喙rostellum,喙的一部分有时变1或2个粘盘viscidia(粘盘与蕊喙结合,花粉块就附在粘盘上)

2.如柱头3个全部发育,则无蕊喙结构

花粉块:由花粉团和花粉块柄组成,花粉块柄的基部形成粘盘(细胞质胶化,来源于雌蕊的蕊喙)。

l子房下位,侧膜胎座,胚珠极多数;子房成熟时连同花柄扭转180度,少数90度,少数不扭转,把鲜艳部分转向无轴,吸引昆虫;

(5)果实:蒴果,3爿或6爿裂开,顶部与基部仍然相连;

(6)种子:具膜质窄翅,无胚乳。

2.分类和分布:兰科有730属20000多种,仅次于菊科植物,最新资料认为兰科可能有1000属30000种。在热带亚洲、非洲、南美洲分布最多,我国约150属约1000种,主要分布在南岭以南,以云南、贵州、广西、广东、海南、台湾分布最多。

3.分类依据:

(1)有无假鳞茎;

(2)叶有无节;

(3)发育雄蕊是1个还是2个;

(4)柱头是2个能育或3个均能育;

(5)蕊喙的形态,是直立、突出,还是微缺而短;

(6)花粉是否结合成块状;有无花块柄和粘盘;

(7)花粉块的数目;

(8)唇瓣基部有无距;

(9)花粉块柄和粘盘位于花粉块的基部(基盘部)还是顶端(顶盘部);属于基盘部的种类较少,如玉凤花Hebenaria等,大部分属种属于顶盘部。

传统上将兰科分成两个亚科:

双雄蕊亚科

单雄蕊亚科

内轮两侧雄蕊发育,外侧雄蕊退化成鳞片状

外轮远轴1枚雄蕊发育,其余2枚侧生雄蕊退化

3个柱头均发育

2个柱头发育,另1柱头发育成蕊喙

花粉不结合成块状

每花粉室的花粉结合成1~4块(2室2~8块)

双雄蕊亚科含2属:杓兰属Cypripedium和兜兰属Paphiopedium;单雄蕊亚科含有兰科绝大多数的属种。

4.代表植物:

(1)兜兰属Paphiopedilum:陆生,叶根生,幼时二重叠;内轮2个侧生雄蕊发育,外轮1个退化雄蕊较大,位于2个发育雄蕊之上,并多少覆盖着合蕊柱。常见有带叶兜兰P.hirsutissimum,栽培供观赏。兜兰属是兰科最原始的属,内轮2个发育雄蕊,是具2轮3个发育雄蕊的拟兰科,向具1轮(外轮中央)1个发育雄蕊的其他兰科植物演化的过渡类型。

(2)红门兰属Orchis:陆生,具块茎;唇瓣有距;花粉块2,粒状,基部有柄和粘盘,粘盘藏在粘囊中。广布红门兰O.chusua、宽叶红门兰O.latifolia等植物的块茎可代替手参Gymnadeniaconopsea入药。

(3)石斛属Dendrobium:附生,根状茎短;茎节明显,少数节间膨大呈假鳞茎状;总状花序,蕊柱的药座两侧有高喙;花粉块4,无柄。多数种类的花大而艳丽,可观赏。石斛D.nobile,细茎石斛(环草、黄草)D.moniliforme,供入药,养阴除热、生津止渴。

(4)兰属Cymbidium:附生、陆生或腐生,根簇生、纤细,茎极短,或变态为假鳞茎,叶带状、革质;花葶直立或下垂,总状花序,花大多有香气,花被开张,蕊柱长;花粉块2,具柄和粘盘。其中国内外广为栽培观赏的有墨兰C.sinense,寒兰C.kanran,春兰C.goeringii和建兰C.ensifolium栽培的品种和类型也很多。

(5)鹤顶兰属Phaius:陆生兰,有假鳞茎;叶具摺扇状脉,无关节;花葶从假鳞茎下部抽出,花大而美丽,花瓣与萼片与萼片近相似或者后者较宽;唇瓣围绕蕊柱,基部具囊或矩,蕊柱细长;花粉块8,每室4个互相压叠,位于上面的稍长,蜡质,具花粉块柄。鹤顶兰P.tankervilliae,分布于我国南部,栽培供观赏。

(6)万带兰属Vanda:附生兰,茎较长;叶扁平或少数近圆柱状,2列,有关节;花总状,疏离,较大;萼片和花瓣近同形,基部收窄(花瓣明显有爪),边缘多少反折而卷曲,唇瓣下面无龙骨状突起,有短矩;蕊柱中等长,两侧压扁。琴唇万带兰V.concolor,分布于西南至广西。纯色万带兰V.subconcolor,花略有香味,产于海南。本属尚有若干种栽培供观赏,如棒叶万带兰V.teres,大花万带兰V.coerulea等。

5.经济价值

(1)观赏:国兰——兰属植物、洋兰——卡特兰cattleya、蝴蝶兰Phalaenopsis、石斛兰、万代兰、文心兰Oncidium、兜兰;

(2)药用:天麻Gastrodiaelata、石斛、白芨Bletillastriata、手参Gymnabeniaconopsea、石仙桃Pholidotachinensis;

(3)香料:香子兰Vanillaplanifolia。

6.兰科植物对昆虫传粉的适应:

6.兰科植物的花,形成了对昆虫传粉高度适应的结构。第一,5轮3数的花作了极大的变形。大而具色彩的唇瓣着生在合蕊柱正面的基部(子房作180°扭转后),上面有隆起的脊、褶片、胼胝体等,在脊的里面有分泌蜜汁的距。第二,合蕊柱把雄蕊、雌蕊的花柱柱头结合成一个柱状体。在具有大多数种类的单雄蕊亚科里,外轮远轴的1枚雄蕊发育,花粉块具柄和粘盘,和蕊喙及发育的2个柱头在子房扭转后均处于合蕊柱的正面上方,排成一列,柱头凹陷,与蕊喙均充满粘液,花粉块柄和蕊喙相连,位于合蕊柱最突出的位置,有利于昆虫接触而将整个花粉块带走。第三,兰花由于花色鲜艳,或由于香气和唇瓣以及唇瓣附近的蜜腺而吸引昆虫前来传粉。兰花的唇瓣始终位于合蕊柱前方,并靠近甚至包围着合蕊柱,当昆虫由唇瓣进入花内,唇瓣向基部增厚的脊、褶、胼胝体这些有柔韧而具弹性的构造由于昆虫的重力而下降,并由于唇瓣基部和合蕊柱的基部紧紧相连,而引起原本就向前弯曲的合蕊柱更加向下弯,于是蕊喙触到昆虫的头部,具有粘性的粘盘连同蕊喙柄、花粉块柄、花粉块在昆虫离开花朵时就被带走。第四,粘在昆虫头部的花粉块柄离开蕊喙后由于干燥的作用,引起粘盘的收缩,使花粉块由垂直而向前弯曲90°角,并位于昆虫头部的前端,当昆虫飞到另一朵花时,花粉块首先接触到具有粘性的柱头面,便完成了授粉。在双雄蕊亚科里,由于内轮2枚侧生雄蕊发育,其位置在合蕊柱两侧,花粉不形成块,亦无柄和粘盘,但花粉囊分泌出一种粘胶物质,将花粉粒粘结在一起。成拖鞋状的唇瓣紧紧抱着合蕊柱,三个发育的柱头合生,无粘性,位于退化成瓣状的内轮中央雄蕊和唇瓣的掩蔽之下。当昆虫从唇瓣的前端口部进入花内时,由于唇瓣两侧内壁极其光滑,昆虫采蜜后不能从原路退出,必须靠自身的体重将唇瓣略为压下,而且退化雄蕊也挡住了昆虫从正面上方出去的道路,于是只好从合蕊柱上端两侧的小孔经过,而发育的雄蕊正好位于此处,具有粘液的花粉团便粘在昆虫的头部和身上。这一类群的柱头也不具粘性,带有花粉团的昆虫访问另一朵花而寻找出路时,势必经过位于中央而在退化雄蕊之下的柱头,将粘性花粉涂擦在柱头上。这样就完成异花之间的传粉。

异花传粉是兰科植物的主要传粉方式,但有时在缺少昆虫的情况下也行自花传粉。在兰属的墨兰,弯曲成弧状的合蕊柱,蕊喙的前端内弯,其连着花粉块的粘盘接触到内陷的充满粘液的柱头面,然后蕊柱的顶端变宽、变粗,下弯与柱头成啮合状,从外面再也不能看见内陷的柱头了。

这是自花传粉的例子。兰科植物是种子植物中最进化的类群之一,表现在花的结构与虫媒传粉之间高度的适应性,雌雄蕊结合成一体,以及它们的特化,配合花被的变态、蜜腺形态及位置,使兰科植物的传粉生殖达到异常精巧的地步,因而也造就了繁衍的种系。从这里我们再一次看到虫媒传粉是更为进化的,因为从花结构的特化和精巧来说,是风媒花所不能比拟的。兰科植物的合蕊柱体现了高度经济的原则,原有2轮雄蕊,仅余1或2枚雄蕊发育,其余的完全退化,或成为具其他机能作用的退化器官,退化柱头形成的粘液的喙,与花粉块结合,保证来访昆虫带走花粉,花粉块柄的俯仰动作,确保了传粉的完成。子房扭转180°角,使蕊柱和唇瓣处于远轴位置,便利了昆虫传粉。但是兰科植物产生大量的种子是一个原始的特征。达尔文计算过一种头蕊兰Cephalantheradamasonium其每个蒴果产生6020粒种子。如果一棵植株产生数个成熟的蒴果,产生种子的数量是惊人的。但是兰科的种子在果实开裂时,并未分化完全,需待种子落在基质上,与真菌共生,分解脂肪后才能继续发育,因此,大量产生出来的种子并不能使兰科植物无限制地繁殖下去。兰目中拟兰科Apostasiaceae的三蕊兰属是较为原始的,3枚发育的雄蕊(外轮远轴1枚与内轮侧生2枚雄蕊发育)与花柱在上部是分离的,花近辐射对称。这种情形与百合目的仙茅科最为接近,尤其是仙茅属与小金梅草属。随着唇瓣的特化,花由辐射对称发展到两侧对称,子房上位3室演变为下位1室,百合目中5轮3数花的典型结构在兰科里发生巨大的改变,2轮花被仍可辨认,2轮6枚的雄蕊仅余1轮1或2枚,雄蕊与花柱结合成合蕊柱,以及由此而来的适应虫媒传粉特化和专化的结构,兰科成为单子叶植物发展的最高类群。

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