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实验十一裸子植物和被子植物

花匠小妙招
2024-12-06 02:07

一、目的与要求
1、掌握裸子植物和被子植物门的主要特征，从而理解它在植物界中的演化地位。
2、掌握裸子植物门代表纲的主要特征。
3、掌握被子植物门代表纲的主要特征及其典型科的特征
二、材料和用品
1、自备材料：银杏、马尾松等的新鲜枝叶，马尾松及银杏的大、小孢子叶球新鲜材料或浸泡材料，马尾松的成熟球果。木兰科、毛茛科、蔷薇科、菊科、禾本科及兰科新鲜标本。
2、其它材料与用品：银杏种子，马尾松的干种子，马尾松幼雌、雄球果纵切永久制片。木兰科、毛茛科、蔷薇科、菊科、禾本科及兰科腊叶标本或浸制标本；显微镜、放大镜、解剖器、载玻片、盖玻片、烧杯、滴管等。
三、实验内容
    1、裸子植物门代表植物观察
    2、被子植物门代表植物观察
四、实验方法与实验举例
    1、裸子植物门代表植物观察
（1）银杏纲（Ginkgopsida）
本纲现存的仅银杏（Ginkgo biloba L.）一种，是著名孑遗植物，现广为引种栽培。（实验教材图 23—2）
营养体：银杏为落叶乔木，雌雄异株。有长短枝之分。叶片扇形，具柄，在新生长枝上互生，顶端 2裂或多裂，在短枝上簇生，顶端 2裂或不裂而呈波状，叶脉二叉状分枝。　
大、小孢子叶球：分别取其大、小孢子叶球浸泡标本观察，大、小孢子叶球均生于短枝顶端。小孢子叶球柔荑花序状，其上螺旋状着生许多小孢子叶，取下一个小孢子叶仔细观察，可见小孢子叶有一短柄，柄端着生两个下垂的肾形小孢子囊（花粉囊），囊内充满小孢子（花粉粒）。大孢子叶球有一长柄，柄上部二叉分枝，分枝顶端形成 2个环状（领状）的大孢子叶，又叫珠领，每个大孢子叶上着生一个直生胚珠（裸露的）。每个大孢子叶球通常仅有一个胚珠发育成熟为种子。
种子：再取银杏种子解剖观察，其外形似杏，从外向内包括种皮、胚乳和胚三部分：种皮又分外、中、内三层，外种皮肉质肥厚，有毒，表面黄绿色，剥去肉质外种皮可见一层黄白色的骨质硬壳即为中种皮，弄破中种皮可见紧贴中种皮内壁有一层褐色薄膜包于胚乳之外，此为内种皮，膜质内种皮以内的黄白色部分为丰富的胚乳，（注意：有时因胚乳尚未充分成熟或因胚乳干燥收缩而形成一些不规则空隙），剥开胚乳在顶端可见一倒生的胚，子叶两枚，或因未受精仅有胚乳存在而无胚。
（2）松柏纲（Coniferopsida）
松柏纲植物是现代裸子植物中数目最多、分布最广的类群，包括四个科，即松科、杉科、柏科和南洋杉科，此地常见的是前三个科的植物。现以松科（Pinaceae）松属（Pinus）的马尾松（Pinus   massoniana Lamb.）为代表来观察。（实验教材图23—3）
营养体：为常绿乔木。有长短枝之分，长枝即通常所见的枝，短枝极不明显，螺旋着生在长枝上，外包褐色筒状叶鞘，针形叶两针一束着生于短枝顶端而伸出叶鞘，除去叶鞘仔细观察可见在针叶的基部有长约 1毫米的小柄即为短枝。叶有鳞片叶和针形叶两种，鳞片叶先生出，螺旋状着生在当年生新枝上，膜质、棕色、披针形，从其腋部长出短枝及针叶后便逐渐脱落，存在时间较短，故在老枝上见不到；针形叶生于短枝顶端，长针形，通常 2针一束，基部包有叶鞘，生存时间 3—5年，连短枝同时脱落。
    大、小孢子叶球：马尾松为雌雄同株，取带有大、小孢子叶球的当年新长枝的标本观察，可见大孢子叶球 1—2个生于新枝顶端，紫红色。小孢子叶球柱状，棕黄色，多个，螺旋状生于当年生新枝下部鳞片叶腋内。
小孢子叶和花粉粒：从浸泡的或新鲜的马尾松小孢子叶球标本上取一小孢子叶球，用放大镜观察，可见许多小孢子叶螺旋排列于轴上，用小镊子取下一小孢子叶放大观察，可见其背面着生两个小孢子囊（花粉囊）。将小孢子叶放在一载玻片上，用解剖针将小孢子囊捅破，使花粉粒散出，去掉小孢子囊，加一滴清水，盖上盖玻片，在显微镜下观察花粉粒的结构，先在低倍镜下观察其外形，可见其两侧各有一个鼓起的气囊，然后换高倍镜仔细观察花粉粒的壁、生殖细胞、管细胞以及退化的第一、第二原叶体细胞。
    大孢子叶和胚珠：从马尾松大孢子叶球的浸泡标本上或新鲜标本上取一大孢子叶球观察，可见其上有许多大孢子叶（珠鳞）螺旋排列，用解剖针挑拨，可见其珠鳞背面生有苞鳞，苞鳞较小，珠鳞较大，二者彼此分离。取下一珠鳞，用放大镜观察，可见在其腹面的腋部有两枚裸露而倒生的胚珠。
提示：也可以取马尾松大孢子叶球（松幼雌球果）纵切永久制片在显微镜下观察，识别苞鳞、珠鳞、胚珠（包括珠被、珠孔、珠心、雌配子体、退化的颈卵器）等。
球果和种子：取马尾松成熟球果的干制标本观察，当胚珠受粉后，珠鳞便逐渐木质化增大，压盖胚珠直至发育成种子，珠鳞便称为种鳞或果鳞，并因干燥而离开，散布种子。在成熟球果上可见果鳞螺旋状排列于轴上，果鳞背面有一小块与之分离的褐色苞鳞，果鳞左右对称，扁平，木质化，背面称鳞背，上面较厚的菱形部分称鳞盾，鳞盾正中央有一突起称鳞脐，果鳞背面中线隆起称鳞脊，腹面称鳞腹，腹面基部着生两枚具长翅的黄褐色种子，因翅是由鳞腹的表皮细胞分离衍生而成，故翅与种子极易脱离。
2、被子植物门代表植物观察
（1）双子叶植物纲
A．木兰科（Magnoliaceae）
属木兰目（Magnoliales），本科约 15属200多种，主要分布在亚洲东南部和南部热带、亚热带及温带地区。我国有11属100多种，大部分在西南部，多供观赏和药用。以木兰属（Magnolia）的玉兰（Magnolia denudata Desr.）为代表来观察。（实验教材图 24—1）
营养体：玉兰为落叶乔木，取其新鲜枝叶观察：单叶互生，叶片倒卵形，先端突尖，全缘；托叶大而早落，在节部留下环状托叶痕（此为鉴别科的主要特征之一）；芽鳞被绢毛。
    花：花乳白色，单生枝顶，蕾时外包数层具绢毛的芽鳞。取玉兰花的新鲜标本或浸泡标本解剖观察其形态结构，并记录花的结构。
果实和种子：取玉兰果实的浸泡标本观察或观察其腊叶标本上的果实，可见其果实为聚合蓇葖果，离生心皮雌蕊群全部或仅有部分雌蕊受精发育成熟为沿背缝线裂开的蓇葖果，由许多这样彼此离生的果实聚合在一起总称为聚合蓇葖果。在裂开的果实内有时可见到两枚红色种子悬挂在由珠柄的螺纹导管展开的细丝上。
B．毛茛科（Ranunculaceae）
属毛茛目（Ranales ），本科约有50属2000种，主产北温带，我国有40属700多种，各地均产。以毛茛属（Ranuculus）的毛茛（R. japonica L.）为代表来观察。（实验教材图24—3）
营养体：取毛茛或小毛茛的新鲜植株观察，其为直立小草本，多湿生，根须根状，单叶，掌状分裂，互生或基生，叶柄基部扩大，无托叶。
花：取毛茛或小毛茛的花的新鲜材料或浸泡材料观察，花数朵排成伞房状或圆锥状花序，仔细观察一朵花的形态结构：两性，辐射对称，最外一轮绿色而较小的为花萼，5个萼片；第二轮黄色而较大的为花冠，5个花瓣，在解剖镜下观察，可见花瓣腹面基部有一蜜腺穴；花冠里面是雄蕊群，雄蕊多数，螺旋状着生在头状花托的基部；花正中央为凸起的头状花托，上面螺旋状着生许多离生心皮雌蕊，每个雌蕊为子房上位。
果实和种子：取其新鲜果实观察或观察其腊叶标本上的果实，可见其为聚合瘦果，头状。每个瘦果中有一个种子。
C．蔷薇科（Rosaceae）
属蔷薇目（Rosales），本科有100多属3000多种，主产北半球温带，我国有51属1000种左右，全国各地均产。蔷薇科又分成四个亚科，即绣线菊亚科（Spiraeoideae）、蔷薇亚科（Rosoideae）、苹果亚科（梨亚科）（Maloideae）、梅亚科（李亚科）（Prunoideae）。
绣线菊亚科
以绣线菊属（Spiraea ）的光叶绣线菊 [S. japonica L. f. var. fortunei (Planch.) Rehd.]为代表来观察。（实验教材图26—1）
营养体：落叶灌木，单叶互生，叶披针形，渐尖，基部圆形，背面灰白色，无托叶。
花：花排成复伞房花序，顶生腋生。花小，花萼5枚，基部联合成萼筒（花筒）；花瓣5枚，花冠，白色，少红色，整齐；雄蕊多数，每5枚轮状着生于花筒口部，在内面的雄蕊基部有蜜腺；花的正中央为雌蕊群，由5枚仅基部微联合而上部离生的心皮组成5个单雌蕊；花筒浅杯形，纵剖花筒可看到花萼、花冠和雄蕊群三者均着生于花筒边缘，而雌蕊群生于花筒的底部，但花筒并未与雌蕊的子房愈合，所以这种子房仍为子房上位，这种花为周位花。
果实和种子：聚合蓇葖果，5个心皮形成5个蓇葖果，聚生在一个花托上，沿腹缝线裂开。每个果实内有2枚以上种子。
蔷薇亚科
以蔷薇属（Rosa L.）的粉团蔷薇（R. var. cathayensis Rehd. et Wils.）为代表来观察。（实验教材图26—2）
营养体：落叶灌木。取其新鲜枝叶或腊叶标本观察，茎及叶轴下面具皮刺，一回羽状复叶，小叶5—7，托叶与叶柄合生，托叶边缘篦齿状分裂。
花：花单生或组成花序，粉色、粉红色等。取其花的新鲜标本或浸泡标本解剖观察：萼裂片5枚；花瓣5个，整齐花冠；雄蕊多数，轮生于花筒口部，每轮5枚；正中央为雌蕊群的花柱上部和柱头，子房被壶形的花筒及花托愈合体所隐藏（注意：不要将花筒误认为雌蕊子房）；花的下面为壶形的花筒与花托（由花萼、花冠和雄蕊群三者下部和下陷花托联合而成），纵切开花筒，顶部开口小，在腹壁上着生许多离生心皮单雌蕊，雌蕊具毛，子房仅基部与花筒腹壁相连，周壁并未与花筒愈合，花柱细长而伸至口外，花被及雄蕊群均着生在口沿而处于子房周围，所以仍为子房上位周位花。
果实和种子：观察其果实的浸泡标本或其腊叶标本上的果实，为聚合瘦果，隐藏于肉质肥厚的花筒内合称蔷薇果（蔷薇属植物所特有）。若有其果实的浸泡标本，可纵剖之，可见里面的每个小硬核即是一个小瘦果，内有一个种子。
苹果亚科
以梨属（Pyrus L.）的沙梨[P. pyrifolia (Barm.f) Nakai]为代表来观察。（实验教材图26—3）
营养体：落叶乔木。取梨的新鲜枝叶或腊叶标本观察：叶为卵形，单叶互生，叶缘有刺芒状锯齿，具托叶。
花：形成伞形的总状花序，取其花的浸泡标本解剖观察：为两性整齐花，花萼5枚裂片；花冠白色，由5枚花瓣组成；雄蕊多数，每一轮5枚；正中央为雌蕊，将花纵切后，可见其子房完全包埋于杯状花筒内并与花筒愈合，花柱和柱头露在外面，这种子房位置为子房下位，花柱5条，分离，说明雌蕊有5个心皮构成，其花被与雄蕊群均着生于子房上方的杯状花筒的口沿，所以这种花为子房下位上位花。
果实和种子：取其新鲜果实观察，为梨果，将果实横切可见到5个子房室和中轴胎座，果肉含有“沙粒”，即石细胞团，每子房室内有1—2粒种子。这种果实的大部分可食部分是由花筒发育而来的，为假果。（观察提示：也可取苹果的果实解剖观察。）
梅亚科
以桃属（Prunus L.）的桃（P. persica Battsch .）为代表来观察。（实验教材图26—4）
营养体：落叶小乔木。取其新鲜枝叶或其腊叶标本观察：单叶互生，长椭圆状披针形，边缘具齿，叶柄顶部两侧常有腺体，托叶羽裂。
花：花单生叶腋，取其花的浸泡标本解剖观察：两性整齐花。萼裂片5枚；花瓣5枚，新鲜时红色；雄蕊多数，轮生于花筒口沿内侧，每轮5枚；雌蕊子房上位，1心皮，花萼、花冠和雄蕊群着生于杯状花筒口沿，围于子房周围，这种花为子房上位周位花。
果实和种子：取桃的新鲜果实解剖观察：为核果，最外层是膜质外果皮，中间很厚的肉质可食部分为中果皮，内层为坚硬的石质内果皮。小心敲破内果皮，可见1枚种子和一未发育的胚珠。
D．菊科（Asteraceae）
属菊目（Asterales），本科约1000属30000种左右，广布全世界，热带较少，我国约200多属2000多种，全国都有分布。菊科根据植物体内是否含有乳汁和花冠的特点又分成两个亚科，即筒（管）状花亚科（Tubiflorae）和舌状花亚科（Liguliflorae），其中筒状花亚科的占绝大部分。
筒状花亚科
   以向日葵属（Helianthus）的向日葵（H. annuus L.）为代表来观察。（实验教材图27—4）
营养体：一年生栽培高大草本。取其新鲜标本观察：单叶互生，叶片阔卵形，具长柄，叶缘具齿，无托叶，全株具硬刚毛，折断其叶无白色乳汁流出。
花：取其新鲜或浸泡的花序及其上的小花观察，注意识别其特点。
观察提示：（1）向日葵为顶生的头状花序，扁平，边缘有数层绿色总苞片，总苞内侧有一圈片状黄色装饰边花（缘花），边花之内全为管（筒）状花，又称盘花。
（2）边花花冠黄色，上部展开呈舌片状，顶端有不明显的3裂（即由3个花瓣联合），两侧对称，称假舌状花冠；花冠内仅有花柱而无雄蕊；在体视显微镜下剥开子房，可见内无胚珠，因此边花是仅起招引昆虫作用的不孕中性花。
（3）盘花花冠黄色，顶端有5齿，即由5个花瓣联合成整齐花；花冠之上可见由5枚雄蕊花药联合成的花药管，花丝分离，称为聚药雄蕊；雌蕊柱头2裂伸出药管，2心皮合生的复雌蕊，1室，胚珠1枚，为子房下位上位花。
果实和种子：观察其果实的干标本，为瘦果，矩圆形，略扁，内含1种子。
观察提示：本亚科也可以刺儿菜属（Cephalanoplos ）的刺儿菜（C.   segetum    (Bunge)    Kitam.）为代表来观察。取其新鲜植株观察：多年生草本，雌雄异株，叶缘具刺。其头状花序篮状，单生茎顶，全为管状花，淡紫色，雄株头状花序较小，雌株较大，雌花花冠筒较雄花长，冠毛羽毛状。瘦果上有宿存的羽毛状冠毛。
舌状花亚科
以蒲公英属（Taraxacum）的蒲公英（T. mongolicum Hand.-Mazz.）为代表来观察。（实验教材图27—5）
营养体：多年生草本。取其新鲜植株观察：叶莲座状基生，倒披针形，箭状羽裂或不裂，断其一片叶，可见伤口处有白色乳汁流出。
花：头状花序黄色，单生于无叶花葶顶端，花期较长。取其新鲜或浸泡的花序观察，注意其与筒状花亚科向日葵的区别。
观察提示：①蒲公英的花序全由左右对称的舌状花组成，黄色。
②舌状花的花冠为舌状，上部展开成舌片状，两侧对称，花瓣5，（联合成5个小齿裂）；退化变态的花萼在子房顶沿形成许多白色冠毛，。其它特点同向日葵。
果实和种子：取其果实观察，成熟瘦果顶端具长喙，喙顶端为宿存的冠毛，似伞，整个果序冠毛组成球形，风一吹满天飞，以利散布果实和种子。每个瘦果内有1枚种子。
观察提示：本亚科也可以苦荬菜属（Ixeris）的抱茎苦荬菜（I. sonchifolia Hance.）为代表来观察：多年生草本，茎生叶基部耳形抱茎，具乳汁。花黄色，头状花序排成伞房圆锥状，总花序梗纤细，全为舌状花，多数。瘦果具冠毛，刚毛状。
（2）单子叶植物纲
A．禾本科（Poaceae）
属莎草目，本科约750属10000多种，广布全世界，为被子植物第四大科，我国有225属1200多种，产全国各地。通常又分为2个亚科，即竹亚科（Bambusoideae）及禾亚科（Agrosridoideae）。以禾亚科小麦属（Triticum L.）的小麦（T. aestivum L.）和稻属（Oryza L.）的水稻（O. sativa    L.）为代表来观察。
    ①小麦（T. aestivum L.）（实验教材图28—3）
营养体：一年生或越年生栽培草本；茎（秆）从基部分蘖，丛生，圆筒形，节与节间明显，节间中空；叶2列互生于节上，叶鞘开放，叶片带状，粗糙，平行脉序；叶片与叶鞘联结处外侧有一较厚的环，称叶颈；内侧与茎接触处有一环状薄膜称叶舌；叶颈两侧的耳状突起称叶耳。
花：复穗状花序顶生，约10—20个小穗互生于总穗轴两侧，每节生一小穗（穗状花序），小穗无柄，两侧压扁，基部两侧各有一枚舟形总苞片称颖片，质硬，顶端常具长芒，靠下的一片称外颖（第一颖），靠上的一片称内颖（第二颖），每一小穗含3—5朵花，交互着生于小穗轴两侧。取半开放的花解剖观察（应取小穗中下部的花）：最外面有1片与颖片相似的苞片称外稃，顶端常具芒；在外稃对面有一片与外稃等长、两侧向内折叠、质薄而透明的苞片称内稃；拨开外稃可见在子房基部有2枚具毛而肉质透明的卵形鳞片称浆片；雄蕊3枚，离生，花药较长，丁字着生；中央为雌蕊，复雌蕊，子房上位，2心皮合生，柱头2，羽毛状。（注意：小穗最上部的花无雌蕊或仅有内外稃，为不育花）
果实和种子：观察其果实的干标本，为颖果（子房和种子紧密结合形成禾本科特有的颖果），即平时说的麦粒，其腹面有纵沟，顶端具冠毛，易与稃片脱离。
②水稻（O. sativa L.）：（实验教材图28—4）
营养体：一年生栽培草本作物。取其新鲜植株或腊叶标本观察：形似小麦，但较粗糙。
花：花排成穗状圆锥花序顶生。取其花序的新鲜或浸泡标本解剖观察，先观察小穗：小穗具柄，两侧压扁，含3朵花，但仅最上1朵两性花发育，下面2朵已经退化，仅存退化成极小的鳞片状外稃位于发育花基部两侧，在2个退化外稃的下面各有1个半月形的突起疤痕，此为小穗基部退化了的外颖及内颖痕迹。解剖观察一朵发育的两性花：外稃常具芒，边缘套在内稃边缘之外组成矩圆形；将其分离，可见两稃同为舟形，质硬；在外稃与子房之间有2枚卵形浆片；在子房周围有6枚雄蕊，花药较长，丁字着生；中央为雌蕊，子房上位，柱头2裂，羽毛状，即为2心皮合生复雌蕊。
果实和种子：观察其果实的干标本，颖果包被于外稃与内稃之中，俗称稻谷，脱去内外稃（稻壳）即为颖果（糙米），碾去果皮与种皮（糠），余为粉质胚乳。
B．兰科（Orchidaceae）
属兰目（Orchidales），本科为种子植物第二大科，约有730属20000种，广布热带、亚热带和温带地区，尤以南美洲与亚洲的热带地区为多，我国约有150属1000多种，主要分布于长江流域和以南各省区，西南部和台湾最多。兰科有很多是著名的观赏植物，还有一些可供药用，各地多栽培。以兰属（Cymbidium）的春兰[ C. goeringii (Rchb. f.) Rchb. f.]为代表来观察。
营养体：多年生陆生草本。取其新鲜植株或腊叶标本观察：根绳状，茎极短或膨大变态为假鳞茎，叶近于基生，革质，狭带形，叶基扩大呈鞘。
花：花葶从叶丛中抽出，具一朵花，淡黄绿色，春季开花，有芳香。取其花的新鲜材料或浸泡材料解剖观察：为两性的两侧对称的不整齐花，花被排成2轮，每轮3片，离生。外轮为萼，花瓣状，远轴面1片称中萼片，两侧的2片称侧萼片，通常较内轮花瓣大；内轮为花冠，两侧2瓣称侧瓣，近轴（上面）1瓣特化增厚为唇瓣，唇瓣乳白色，有紫红色斑点；（注意：花被常因子房呈180度角扭转而使上下位置发生易位，致使唇瓣位于远轴面）唇瓣基部有活动关节以适应昆虫传粉，上面（腹面）有突起或增厚为胼胝体；在花正中央有一个面向唇瓣而微向内拱的半圆柱体，它是由外轮1枚发育雄蕊和雌蕊花柱与柱头合生而成，称合蕊柱，其余雄蕊已退化；合蕊柱顶端为药床，药床托生着两个半球形花粉囊，花粉囊之间有一纵脊为药隔，药隔下延形成喙状称蕊喙，用解剖针轻轻向上挑拨花粉囊，便可露出由花粉粒彼此粘合而成的花粉块及细丝状的花粉块柄，柄的末端膨大成一球形粘盘粘于蕊喙上，蕊喙之下有一陷穴，穴底部即是雌蕊的柱头；在合蕊柱和花被之下外形似花柄的棒状体为已扭转180度的子房，子房下位，雌蕊为3心皮合生的复雌蕊，横切子房，可见子房1室，侧膜胎座。
果实和种子：观察其果实，为蒴果，矩圆柱形，种子多而微小，肉眼难以看清，故又称微子植物。
提示：也可以兰属的其它种类如惠兰、建兰或墨兰等为代表来观察，它们的花的结构是一样的。
3、校内其它裸子植物和被子植物识别
如有时间，在老师的带领下，或利用业余时间，以小组为单位，自行识别校内其它裸子植物和被子植物，（主要植物已挂牌标明种名、学名、科属），并对照课本、植物志等资料掌握其识别要点。
五、综合分析
1、何谓裸子植物？它与蕨类植物有何异同？
2、我国特有的裸子植物有哪些？
3、总结裸子植物的主要特征。
4、什么是被子植物？它与裸子植物有何区别？
5、被子植物中双子叶植物纲与单子叶植物纲有哪些区别？
6、哪些性状说明木兰科与毛茛科是比较原始的？
7、为什么菊科和兰科分别能成为双子叶植物纲和单子叶植物纲中最大的一个类群？
六、实验报告
1、绘马尾松种鳞腹面观，示种子。
2、绘玉兰的花托结构图。
3、绘向日葵筒状花外形图。
4、绘兰花的分解图（示唇瓣及合蕊柱），并写出花程式。