標籤:植物單子葉植物綱

單子葉植物綱(Monocotyledoneae)被子植物門的1綱。葉脈常為平行脈,花葉基本上為3數,種子以具1枚子葉為特徵。

1介紹

絕大多數為草本,極少數為木本,維管束分散,篩管的質體具有楔形蛋白質的內含物,除百合目的一部分植物外,維管束通常無形成層。莖及根一般無次生肥大生長,有些植物雖有此種生長,但形成層不同於雙子葉植物,即次生韌皮部和次生木質部皆在形成層的內側形成,竹、椰子、露兜樹雖有似樹木的堅實樹榦,但仍具閉鎖維管束,和草本性的單子葉植物相同。主根較早即停止生長,另發出多數纖細的不定根,形成鬚根(見根)。

2特點

葉一般為單葉、全緣,稀有掌狀或羽狀分裂葉以至掌狀或羽狀複葉;葉片與葉柄未分化,或已明顯分化,經常有葉柄的一部抱莖成葉鞘;一部分單子葉植物也具有托葉,但不一定等同於雙子葉植物的托葉;在一般單一、全緣的葉,第一次側脈先端在葉緣或葉端融合為閉鎖葉脈系,棕櫚科、姜科、芭蕉科的葉有次生細脈,和第一次側脈平行成特殊平行脈。如椰子等多種具複葉植物,常由葉片本身裂開形成,此外有些植物的複葉,則由開孔形成,也有的由小葉原基分化而成。花葉多3數稀有4或2數,除姜目某些種的雄蕊外,無5數,在原始類群中,多見離生心皮以及單溝的花粉。種子具1枚子葉,胚常變位,看起來子葉似頂生,而胚芽似側生,發芽時,首先突破種皮而出的為胚根,其次為圍繞胚芽的子葉鞘的基部,胚軸一般極短或受抑制,胚乳中的養分,被子葉頂部所吸收。也有胚的各部不分化的。

3起源

一般認為單子葉植物是由已絕滅的原始雙子葉植物中如毛茛類或睡蓮類的祖先演化而來。H.休伯爾認為單子葉植物和毛茛類雙子葉植物是同出於一個自然單位的極端兩翼,而番荔枝科、馬兜鈴科、睡蓮科及胡椒科為兩翼間的紐帶。即休伯爾認為單子葉植物起源是與毛茛類的祖先相關的。而A.克朗奎斯特則認為可作為單子葉植物起源的雙子葉植物,應是草本、形成層活動力弱、有正常花被(即花被不特化)、單孔的花粉、離生心皮及薄片胎座的類群。在現存的雙子葉植物目中,睡蓮目具備此類特殊性,雖它非單子葉植物的直接祖先,但在前單子葉植物的雙子葉植物中,有近似睡蓮目的化石,見於晚白堊世阿爾比期(Albian epoch)。
1964年H.梅爾希奧將單子葉植物綱分為沼生目(Helobiae)等14目,A.Л.塔赫塔江和A·克朗奎斯特改本綱為百合綱(Liliopsida)。1981年,克朗奎斯特,還將本綱分為澤瀉亞綱(Alismatidae)等5個亞綱,共有澤瀉目Alismatales等19個目(見被子植物門)。1980年,H.T.達爾格倫,改稱本綱為亞綱,分為澤瀉超目(Alismatiflo-rae)等7個超目,共有水鱉目(Hydrocharitaies)等26個目,各分類內容大都相似。
單子葉植物多為草本,根為鬚根系,莖中的維管束散生,葉由葉鞘、葉舌、葉耳、葉片組成,具平行脈,子葉1,三基數花,花粉粒具單萌發孔。
例:水稻,小麥,玉米等。
系統學意義
澤瀉科是具三數花,心皮離生的類群,花粉散播時已具3核,種子無胚乳,而多數雙子葉植物在花粉散播時具有2核,它在發育上比大多數的雙子葉植物要進化,但心皮多數、離生是原始的特徵。
⑶百合目Liliales:百合目是一個大而複雜的目,含5亞目17科。僅介紹百合科1科。

4百合科

分類和分佈
含175屬,約2000種,但屬種數依觀點不同而有較大的變動;是全世界分佈的科;中國有50餘屬約400種。
經濟價值
⑴藥用:百合Liliumbrowniivar.viridulum鱗芽片藥用,潤肺止咳,知母Anemarrhenaasphodeloides,根莖藥用——清熱,貝母:川貝母Fritillariacirrhosa產西南,浙貝母F.fhunbergii產江、浙,平貝母F.ussuriensis產東北,三種均作貝母用,鱗莖有化痰止咳功效,黃精Polygonatumsibricum根莖藥用,補脾潤肺,強壯滋補,玉竹P.ordoratum與黃精同效,麥冬Ophiopngonjaponicum,天門冬Asparaguscochinchinensis,塊根潤肺止咳,藜蘆Veratrumnigrum根能催吐,祛痰,殺蟲。此外如七葉一枝花Parispolyphylla,土茯苓Smilaxglabra均可作藥用;蘆薈Aloeveravar.chinensis石刁柏Aaparagusofficinalis含多種皂甙,對多種肉瘤、乳腺癌有療效,作保健食品;
⑵觀賞:絕大多數百合科植物均有大而鮮艷的花,是世界性的觀賞花卉,如百合屬多種、鬱金香、風信子、萱草,玉簪、鈴蘭、吊蘭、文竹、天門冬、麥冬、沿階草、貝母、嘉蘭、虎眼萬年青、虎尾蘭、七葉一枝花、蜘蛛抱蛋、黃精均可觀賞;
⑶蔬用:黃花菜、大蒜、蕌頭、洋蔥Aliumcepa,蔥A.fistulosum
⑷澱粉;百合鱗莖,菝葜屬根莖;
⑸香料:鈴蘭花
主要特徵
⑴體態:草本為主,一年生或多年生,少數為木本,散生或叢生,有地下莖。莖特稱為「稈」,通常為圓形,亦有方形的,有明顯的節和節間,節間多中空,亦有實心的,如高粱、玉米、甘蔗等;
⑵葉:互生,排成2列,由葉片和葉鞘組成,在葉片和葉鞘的連接處有時有葉舌和葉耳,葉鞘是開裂的。葉頸是葉片與葉鞘連接處增厚的部分;⑶花:小,兩性,稀單性,極為簡化,由花組成小穗,再由小穗組成穗狀花序或圓錐花序,組成小穗的花稱為小花floret。小花有外稃(苞片)palea1枚,外稃有時有芒,內稃(小苞片)lemma一枚;漿片(退化的花被)2枚,在吸水時膨脹,能撐開內稃與外稃使雄蕊花柱得以露出;雄蕊1~6枚,常為3枚,花絲細長,花藥丁字著生;雌蕊由3心皮組成,胚珠1枚,柱頭羽毛狀;
小穗spikelet:小花(1~多朵)加上內穎glume(1朵不孕小花的苞片)和外穎glume(另1朵不孕小花的苞片;小花排成二列狀,生於一短而細的花軸rachilla,基部有兩個空穎glume;——小花與空穎合成1小穗,小穗有柄成圓錐狀或總狀復花序,或無柄而成穗狀復花序。
以小穗為單位,組成穗狀或總狀花序,最後組成穗狀復花序或圓錐花序。
小穗基部有時尚有佛焰狀的厚鞘,相當於一總苞如薏苡;
⑷果實:穎果——果皮與種皮不能分離的果實,或胞果,後者用以指薏苡的果實,稀為漿果或堅果;
⑸種子:具豐富的胚乳,胚乳粉狀,占種子的比例大。
竹亞科
竹子一生中只開一次花,開完花后就死去,花不作為主要的分類特徵,分類主要依據竹節、分枝、稈籜、枝生葉。從外形上看,可以把竹類劃分為叢生竹和散生竹兩類,按照F.A.McClure的觀點,將將這兩類型的竹的地下莖歸為:
⑴地下莖粗短型(pachymorphrhizome):地下莖粗短,紡錘狀,彎形,直徑通常大於由它生出地面的竹稈,其節間不對稱,寬度大於長度而實心;其節不腫脹也不隆起,側芽單一,休眠時呈不對稱的圓頂狀,通常是頂芽出土成竹稈;側芽在頂芽分化后萌發演為成另一短縮地下莖,如箣竹屬Bambusa、牡竹屬Dendroclamus;
⑵地下莖細長型(leptomorphrhizome):地下莖圓筒形或近圓筒形,直徑通常小於由它生出地面的竹稈;其節間的長度遠大於其寬度,通常對稱;其節常腫脹或隆起,休眠時的芽呈舟形,通常側芽出土成竹稈,頂芽留在地下,如毛竹屬Phyllostachys;
⑶在上面兩大類的地下莖上還派生變態成兩類中間類型,McClure稱為變型I(MetamorphI)及變型Ⅱ(MetamorphⅡ)。變型I的主要特徵是:地面上竹稈的疏離是因為稈脛的延長,並非是延伸地下莖,如玉山竹屬Yushania;變型Ⅱ:細長地下莖的側芽出土成稈,有些稈的基部分櫱出其他竹稈,形成小叢,這些小的竹叢均由細長型地下莖連接起來,如苦竹屬Pleioblastus、倭竹屬Shibataea。
⑷稈中部的分枝形態:單枝、雙枝(1枝粗,1枝細)、三枝(中間的枝粗,兩邊的細)、多枝(主枝粗壯)、多枝(數分枝同粗);
常見的竹有粉簞、青皮、撐篙、車筒竹等;觀賞的有黃金間碧玉、佛肚竹、斑竹、方竹、鳳尾竹可作綠籬;
經濟價值
⑴糧食作物:
⑵建材、編織材料;
⑶釀酒原料;
⑷香料:香茅
⑸藥用:薏苡、蘆根、茅根、淡竹葉、竹茹、麥芽、谷芽;
⑹油料:玉米胚芽油;
⑺蔬菜:茭白、竹筍
⑻綠化、觀賞:草坪,竹子
特徵
⑴體態:草本為主,少數藤本,攀援或附生(石蒲藤),具根狀莖、塊莖或球莖,植物體含水樣液汁,有時具辛辣氣味,對粘膜(舌頭、喉嚨)有刺激作用,有灼燒感。液汁會引起皮膚過敏發癢,但在火烤后便可消除;⑵單葉或複葉,全緣或具各種分裂,常具長柄,基部成鞘狀,常具狀脈;
⑶花兩性或單性,同株或異株,組成肉穗花序,外面具有大而顯著的佛焰苞,在陰生觀賞植物中;
雄花在肉穗花序的上部,雌花在花序的下部,花序頂端有時具附屬物,雄花與雌花之間有不孕的中性花;花序開花后具有腐臭味,能夠吸引蠅類傳粉;
犁頭尖的肉穗花序從上到下為:附屬體、雄花、中性花、雌花、兩性花;
兩性花有花被,裂片4~6,或連成截形杯狀;單性花無花被;
雄蕊2,4,6或8,花藥頂端孔開裂,退化雄蕊有時存在於雌花;
子房上位,或陷於肉穗花序中,一至多室,花柱各式或缺,胚珠每室1或多個,胎座各式:側膜、中軸、基生或頂生;珠被2層;
⑷果實:漿果,或革質而開裂;
⑸種子:有胚乳。
經濟價值
⑴食用;
⑵藥用:天南星、半夏、菖蒲、千年健、海芋;
⑶飼料:水浮蓮;
⑷觀賞植物:龜背竹、馬蹄蓮、花葉芋、白掌、紅掌、萬年青……莎草目Cyperales

5莎草科

分類和分佈
約含80屬4000種,中國有31屬670餘種,廣布。
花的分類類型
可分為如下6種類型:
⑴藨草型:花兩性,具6條下位剛毛;
⑵刺子莞型:具兩性花和單性花,具下位鱗片或剛毛;
⑶莎草型:花兩性,無下位剛毛或鱗片;
⑷割雞芒型:具兩性和單性,雄花有1枚雄蕊,兩性花有2枚雄蕊,小穗基部有舟狀小鱗片;
⑸珍珠茅型:花單性,小堅果具有下位盤;
⑹苔草型:花單性,雌花具有囊包。
主要特徵
⑴體態:多年生草本,植物體有辛辣味,有根狀莖、塊莖、匍匐莖,有時有塊根,地上莖常不顯著,地上部分常常為葉鞘組成的假莖;⑵葉:排成2行,或有時為螺旋狀,基部有開裂或不開裂的葉鞘,鞘的上部有或無葉柄,葉柄上部有葉舌,葉片常甚大,全緣,有多數密生羽狀平行葉脈,由中脈向上鈄伸;
⑶花:單生或具花序,在莖頂上端抽出,或從根莖上抽出;花常兩性,兩側對稱,花三基數。花被6枚,排成2輪,外輪花萼狀,內輪花冠狀。萼連合成管,花瓣下部合生成管,花冠裂片以後面的最大,但正常的花冠遠不如由雄蕊變態而來的花瓣顯著;理論上雄蕊應為2輪6枚,但僅有內輪後面(中央)1枚雄蕊發育,側生的2枚雄蕊退化合生髮展成唇瓣;正常發育的雄蕊花絲與葯隔具槽,花柱包於其內,並由葯隔伸出;外輪雄蕊前面(中央)1枚退化,側生的2枚退化發展成花瓣狀,或成為腺體貼生於唇瓣的基部;子房下位,由3個心皮組成中軸胎座或側膜胎座、基生胎座。花柱柱頭伸出花藥。
⑷果實:蒴果,有時為漿果;
⑸種子:具假種皮,含豐富胚乳,胚乳粉質。
代表植物
⑴姜花屬Hedychium:總狀花序頂生,側生退化雄蕊花瓣狀,子房前面有腺體2枚;姜花H.coronarium,花芳香,作切花;
⑵山姜屬Alpinia:總狀花序頂生,側生退化雄蕊小,腺體狀,附著在唇瓣基部兩側,子房前面有腺體2枚,葯隔附屬體小;艷山姜A.zerumbet常見;
⑶姜屬Zingiber:花葶自根狀莖發出,側生退化雄蕊小,葯隔附屬體大而包卷著花柱;姜Z.officinale栽培作調味品;
⑷豆蔻屬Amomum:花葶發自根莖,側生退化雄蕊小,葯隔附屬物小。砂仁A.villosum,草果A.tsao-ko栽培;
主要特徵
⑴體態:多年生陸生、附生、寄生或腐生草本。陸生、腐生蘭有根狀莖、塊莖、假鱗莖,有明顯肉質的鬚根。附生蘭,莖節膨大成假鱗莖,靠氣生根吸收水分。氣生根的特點:具根被(有數層老死的皮層細胞)有時具葉綠體,可進行光合作用,主要具吸收水分的作用;⑵葉:不分裂,正常葉常呈二列狀排列,葉鞘抱莖。有時全部退化成鱗片狀,如腐生蘭;
⑶花:常大而美麗有色彩,但有時小而無色,或褐綠色;
單子葉植物:石斛蘭
⑷花單生或組成花序,有苞片,花莖常形成花葶(無葉的總花梗),從莖頂或葉腋抽出形成穗狀、總狀、圓錐花序;
l花兩性,兩側對稱,5輪3數,演化成3輪3數花,花雖然簡單,但由於變態,每一輪均顯得不易辨認;
l花萼3枚,花瓣狀,有顏色,多種多樣,遠軸1枚稱為中萼片,兩側的萼片稱為側萼片,有時兩側萼片合生稱為合萼,形成萼管(距);
l花瓣3枚,中央的(近軸的)1枚稱為唇瓣labellum,構造極為複雜,兩側的稱為花瓣。
l唇瓣常具各種漂亮的顏色,具各種的結構,常3裂,中間縊縮,形成上下唇,中央凸起成脊,有褶片或無,基部形成距、囊或蜜腺;唇瓣基部增厚的胼胝體,有韌性和彈性,昆蟲離開后,唇瓣回復到原來位置;
l合蕊柱:是雄蕊和雌蕊的結合體(兩輪雄蕊與柱頭結合成合蕊柱,合蕊柱基部形成蕊柱腳);
合蕊柱
雄蕊
1.發育雄蕊僅1枚(外輪遠軸),花粉結合成塊狀
2.發育雄蕊2枚(內輪兩側),花粉不形成塊,無花粉塊柄和粘盤
雌蕊
1.如柱頭2個發育,中間的柱頭不發育,側不發育的柱頭形成蕊喙rostellum,喙的一部分有時變1或2個粘盤viscidia(粘盤與蕊喙結合,花粉塊就附在粘盤上)
2.如柱頭3個全部發育,則無蕊喙結構
花粉塊:由花粉團和花粉塊柄組成,花粉塊柄的基部形成粘盤(細胞質膠化,來源於雌蕊的蕊喙)。
l子房下位,側膜胎座,胚珠極多數;子房成熟時連同花柄扭轉180度,少數90度,少數不扭轉,把鮮艷部分轉向無軸,吸引昆蟲;
⑸果實:蒴果,3爿或6爿裂開,頂部與基部仍然相連;
⑹種子:具膜質窄翅,無胚乳。
分類依據
⑴有無假鱗莖;
⑵葉有無節;
⑶發育雄蕊是1個還是2個;
⑷柱頭是2個能育或3個均能育;
⑸蕊喙的形態,是直立、突出,還是微缺而短;
⑹花粉是否結合成塊狀;有無花塊柄和粘盤;
⑺花粉塊的數目;
⑻唇瓣基部有無距;
⑼花粉塊柄和粘盤位於花粉塊的基部(基盤部)還是頂端(頂盤部);屬於基盤部的種類較少,如玉鳳花Hebenaria等,大部分屬種屬於頂盤部。
傳統上將蘭科分成兩個亞科:
雙雄蕊亞科
單雄蕊亞科
內輪兩側雄蕊發育,外側雄蕊退化成鱗片狀
外輪遠軸1枚雄蕊發育,其餘2枚側生雄蕊退化
3個柱頭均發育
2個柱頭髮育,另1柱頭髮育成蕊喙
花粉不結合成塊狀
每花粉室的花粉結合成1~4塊(2室2~8塊)
雙雄蕊亞科含2屬:杓蘭屬Cypripedium和兜蘭屬Paphiopedium;單雄蕊亞科含有蘭科絕大多數的屬種。
經濟價值
⑴觀賞:國蘭——蘭屬植物、洋蘭——卡特蘭cattleya、蝴蝶蘭?Phalaenopsis、石斛蘭、萬代蘭、文心蘭Oncidium、兜蘭;
⑵藥用:天麻Gastrodiaelata、石斛、白芨Bletillastriata、手參Gymnabeniaconopsea、石仙桃Pholidotachinensis;
⑶香料:香子蘭Vanillaplanifolia。

對傳粉的適應

6.蘭科植物的花,形成了對昆蟲傳粉高度適應的結構。第一,5輪3數的花作了極大的變形。大而具色彩的唇瓣著生在合蕊柱正面的基部(子房作180°扭轉后),上面有隆起的脊、褶片、胼胝體等,在脊的裡面有分泌蜜汁的距。第二,合蕊柱把雄蕊、雌蕊的花柱柱頭結合成一個柱狀體。在具有大多數種類的單雄蕊亞科里,外輪遠軸的1枚雄蕊發育,花粉塊具柄和粘盤,和蕊喙及發育的2個柱頭在子房扭轉后均處於合蕊柱的正面上方,排成一列,柱頭凹陷,與蕊喙均充滿粘液,花粉塊柄和蕊喙相連,位於合蕊柱最突出的位置,有利於昆蟲接觸而將整個花粉塊帶走。第三,蘭花由於花色鮮艷,或由於香氣和唇瓣以及唇瓣附近的蜜腺而吸引昆蟲前來傳粉。蘭花的唇瓣始終位於合蕊柱前方,並靠近甚至包圍著合蕊柱,當昆蟲由唇瓣進入花內,唇瓣向基部增厚的脊、褶、胼胝體這些有柔韌而具彈性的構造由於昆蟲的重力而下降,並由於唇瓣基部和合蕊柱的基部緊緊相連,而引起原本就向前彎曲的合蕊柱更加向下彎,於是蕊喙觸到昆蟲的頭部,具有粘性的粘盤連同蕊喙柄、花粉塊柄、花粉塊在昆蟲離開花朵時就被帶走。第四,粘在昆蟲頭部的花粉塊柄離開蕊喙後由於乾燥的作用,引起粘盤的收縮,使花粉塊由垂直而向前彎曲90°角,並位於昆蟲頭部的前端,當昆蟲飛到另一朵花時,花粉塊首先接觸到具有粘性的柱頭面,便完成了授粉。在雙雄蕊亞科里,由於內輪2枚側生雄蕊發育,其位置在合蕊柱兩側,花粉不形成塊,亦無柄和粘盤,但花粉囊分泌出一種粘膠物質,將花粉粒粘結在一起。成拖鞋狀的唇瓣緊緊抱著合蕊柱,三個發育的柱頭合生,無粘性,位於退化成瓣狀的內輪中央雄蕊和唇瓣的掩蔽之下。當昆蟲從唇瓣的前埠部進入花內時,由於唇瓣兩側內壁極其光滑,昆蟲采蜜后不能從原路退出,必須靠自身的體重將唇瓣略為壓下,而且退化雄蕊也擋住了昆蟲從正面上方出去的道路,於是只好從合蕊柱上端兩側的小孔經過,而發育的雄蕊正好位於此處,具有粘液的花粉團便粘在昆蟲的頭部和身上。這一類群的柱頭也不具粘性,帶有花粉團的昆蟲訪問另一朵花而尋找出路時,勢必經過位於中央而在退化雄蕊之下的柱頭,將粘性花粉塗擦在柱頭上。這樣就完成異花之間的傳粉。
異花傳粉是蘭科植物的主要傳粉方式,但有時在缺少昆蟲的情況下也行自花傳粉。在蘭屬的墨蘭,彎曲成弧狀的合蕊柱,蕊喙的前端內彎,其連著花粉塊的粘盤接觸到內陷的充滿粘液的柱頭面,然後蕊柱的頂端變寬、變粗,下彎與柱頭成嚙合狀,從外面再也不能看見內陷的柱頭了。
這是自花傳粉的例子。蘭科植物是種子植物中最進化的類群之一,表現在花的結構與蟲媒傳粉之間高度的適應性,雌雄蕊結合成一體,以及它們的特化,配合花被的變態、蜜腺形態及位置,使蘭科植物的傳粉生殖達到異常精巧的地步,因而也造就了繁衍的種系。從這裡我們再一次看到蟲媒傳粉是更為進化的,因為從花結構的特化和精巧來說,是風媒花所不能比擬的。蘭科植物的合蕊柱體現了高度經濟的原則,原有2輪雄蕊,僅餘1或2枚雄蕊發育,其餘的完全退化,或成為具其他機能作用的退化器官,退化柱頭形成的粘液的喙,與花粉塊結合,保證來訪昆蟲帶走花粉,花粉塊柄的俯仰動作,確保了傳粉的完成。子房扭轉180°角,使蕊柱和唇瓣處於遠軸位置,便利了昆蟲傳粉。但是蘭科植物產生大量的種子是一個原始的特徵。達爾文計算過一種頭蕊蘭Cephalantheradamasonium其每個蒴果產生6020粒種子。如果一棵植株產生數個成熟的蒴果,產生種子的數量是驚人的。但是蘭科的種子在果實開裂時,並未分化完全,需待種子落在基質上,與真菌共生,分解脂肪后才能繼續發育,因此,大量產生出來的種子並不能使蘭科植物無限制地繁殖下去。蘭目中擬蘭科Apostasiaceae的三蕊蘭屬是較為原始的,3枚發育的雄蕊(外輪遠軸1枚與內輪側生2枚雄蕊發育)與花柱在上部是分離的,花近輻射對稱。這種情形與百合目的仙茅科最為接近,尤其是仙茅屬與小金梅草屬。隨著唇瓣的特化,花由輻射對稱發展到兩側對稱,子房上位3室演變為下位1室,百合目中5輪3數花的典型結構在蘭科里發生巨大的改變,2輪花被仍可辨認,2輪6枚的雄蕊僅餘1輪1或2枚,雄蕊與花柱結合成合蕊柱,以及由此而來的適應蟲媒傳粉特化和專化的結構,蘭科成為單子葉植物發展的最高類群。
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