在被子植物是生活在地球上的植物的最大量,多样和成功的团体。它们被称为开花植物,因为它们最独特的特征是花朵。
被子植物一词来自希腊语“ angion”(意为容器),来自词“ sperma”(其意为种子)。因此,被子植物的名称是指种子容器。
Tulip字段(来源:John O'Neill,通过Wikimedia Commons)
这些植物中的花朵的主要功能是产生果实和种子。种子可以通过自花授粉,异花授粉或非性行为(如无融合生殖)产生。
被子植物是维管束植物的单生种类,被认为是裸子植物的姐妹群。被子植物和裸子植物之间的主要区别在于,胚珠被包裹在子房中,后来成为果实。
除针叶林外,被子植物几乎在全球所有地区生长并占主导地位。有一些被子植物适合陆地,水生和附生生境,南美的热带地区是这些物种中最丰富的。仙人掌是被子植物,适于在极度干旱的地区生长。
被子植物的花与传粉媒介密切相关,并被认为是平行进化的(共同进化)。授粉媒介已经模拟了植物对胚珠覆盖的适应性。
在被子植物中,植物的形态变化最大,代表非常小,如浮萍,大小为1毫米,巨大的树,如桉树,高度可达100m。
在这一类中,大多数是对人类具有经济重要性的植物,其中玉米,小麦,咖啡,可可,马铃薯以及许多其他构成人类饮食基础的农作物突出。
双倍受精后被子植物有性繁殖,产生胚和胚乳。
被子植物有300,000多种不同的物种,大致分为450个科,正是这些开花植物统治了地球1亿多年。
特点
被子植物大部分是自生植物,但是也有一些寄生和腐生植物。一些被子植物是藤本植物,爬到热带雨林的顶部,而另一些是附生植物,生长在森林的树栖层中。
-被子植物的花由三个轮生植物组成:花被,雄蕊和雌蕊。
- 花被是由经过修饰的嫩芽构造而成的,这些嫩芽形成花萼和花冠。花萼通常是绿色且光合作用,由叶状萼片组成。花冠通常是彩色的,艳丽的,芬芳的,由单个或融合的花瓣组成。
- 雄蕊由一组雄蕊组成,这些雄蕊是花粉的载体,在该花粉中发现雄配子体(microgametophytes)。雄蕊是花的雄性生殖器官。
- 妇科由形成一个或多个雌蕊的心皮组成。在心皮内是卵巢或大孢子囊,发现雌配子体(macrogametophyte)。心皮代表花朵的女性生殖器官。
被子植物中的花在绝大多数物种中都是双性恋的,也就是说,雄配子体和雌配子体不仅存在于同一植物上,而且存在于同一结构中。
大多数被子植物具有作为水和矿物质传导细胞的血管,但是,一些基层被子植物则具有气管作为传导细胞。
起源与演变
被子植物大约在1.25亿年前出现在下白垩统,在白垩纪中部达到了高度的专业化程度。下白垩纪的植物化石与现有和当前可识别的群体具有共同的特征。
被子植物的最新祖先仍然是个谜。最广泛接受的假说是它们起源于灭绝的蕨类植物群的成员,已知它们是带有蕨类种子和叶子的植物。
对被子植物起源的假说是基于这样一个事实,即蕨类植物具有类似于花药的雄性生殖结构,而雌性则相当于心皮。
第一被子植物
被认为是最早的被子植物的有始祖植物化石,可以追溯到1.3亿年前。这些是与木兰科相关的水生植物,因为它们的花没有花被,雄蕊上有心皮。
植物学家将始祖鸟的花归类为非常古老的花,是被子植物当前花的前身,但是,一些植物学家认为这些花是非典型的,类似于在一些当前被子植物中观察到的花。
克拉德主义者和古植物学家认为必须用新技术来发现和描述更多化石,以阐明和解决被子植物起源的难题。被子植物的进化分析基于关键特征,例如对称性,花卉特征,孢粉学和基因组大小。
植物的遗传特性很复杂,这限制了它们对进化的理解。然而,分子分析将木兰科属植物分类为被子植物中最祖先的一类。
重现被子植物的祖先花,具有两性特征,呈放射状对称,有两个或多个轮生,花被分离的花被具未分化的花被,雄蕊有三个稍分开的厚的雄蕊,而雌蕊有五个单独的螺旋心皮。
当前被子植物(双子叶植物)的花具有由专门的轮生而排列的周期性花,轮生花萼和花冠。雄蕊的耐力丝很细,有分化的花药,而雌蕊的心皮,花柱和柱头都较差。
如在双子叶植物中观察到的那样,被子植物的花粉粒已经进化为具有三个或三个以上的开口(三尖齿),而在裸子植物和裸子植物中则观察到具有单个开口(单硫酸盐)的花粉粒。
被子植物的分类
被子植物的第一个分类是Linnaeus在1735年基于植物的性系统进行的,他使用花卉特征来区分各组象形图。
目前根据APG系统(Angiosperm系统发育组)对植物进行分类。该系统由许多研究人员组成的团队提出,他们提出了一个分类,其中包括有关已知植物科的所有可用信息。
APG系统基于叶绿体的基因和编码核糖体的基因建立家族的分离,因为这些细胞器中的基因突变速率较慢。还使用了许多形态特征,例如花粉形态。
第一个APG分类系统于1998年发布。当前,APG系统为第四版,于2016年在《植物学》上发表。APG IV可识别64个订单和416个不同的家庭,而APG I则可识别40个订单和457个家庭。
最近被子植物的分类为“ ANITA”类(伞形科,睡莲科,鸢尾科,Trimeniaceae和Austrobaileyaceae),作为最基础的科目,然后繁殖了木兰科,然后是单子叶植物,最后是双子叶植物和双子叶植物。
被子植物的生命周期
像所有的精子植物一样,被子植物具有代代相传的特征。配子体完全在孢子体的生殖结构内发育,这是异孢子的生命周期。
被子植物生命周期图(来源:Angiosperm_life_cycle_diagram.svg:LadyofHats Mariana Ruiz衍生作品:Tinymonty通过Wikimedia Commons)
微型配子体或雄配子体
周期从产生花粉或微型配子体的雄蕊开始。每个雄蕊有一个花药,其中包含四个微孢子囊或花粉囊,在每个花粉囊中,干细胞经历减数分裂并产生四个单倍体小孢子。
小孢子生长发育产生不成熟的花粉粒,由花粉管细胞和将产生两个精子细胞的生殖细胞组成。小孢子形成完整的外壁(exin)和内壁(intine)。
要完成花粉粒的发育,一旦出现花粉管萌芽,花粉必须达到花朵的可接受的柱头。
巨型配子体或雌配子体
大配子体发育发生在大孢子囊内,大孢子囊是胚珠的一部分,胚珠位于子房内。子房可以包含一个或多个子房,每个子房由被皮覆盖的巨孢子囊或核仁组成。
珠被在花柱或小孔的开口处相遇,该开口是花粉管穿透花的地方。
在每个大孢子囊中,一个大孢子体充当大孢子的母细胞并经历减数分裂,形成四个单倍体大孢子。这些大孢子中的三个崩解或退化,并且最远离该微粒的大孢子得以幸存,这将成为大配子体。
在大多数被子植物中,发育中的大型配子体产生八个核。四个核心在下端和上端分组。接下来,两个原子核移向中心。这些核被称为极核。
末端的其余三个核形成单个细胞,两个极性核形成单个双核细胞。离微粒最远的细胞将产生卵细胞,该卵细胞的侧翼是两个称为增效剂的短寿命细胞。
增效剂将通过形成胚囊的末端而参与受精过程。位于相对端的其他三个细胞称为对映体,将作为卵细胞的营养组织。
配子体,也称为胚囊,由七个不同细胞中的八个独立的核组成。胚胎囊内是已受精胚胎的发育所在。
受精
一旦柱头接收到花粉粒,该表面上的钙离子就会刺激花粉管发芽,持续时间从几小时到几天不等。这通过样式的传递结构发展成一种协同作用。
在协同细胞内部,花粉管排出两个滑入其中的精子细胞,一旦到达那里,它们就会产生双重受精。
其中一个精子细胞进入增效剂,使邻近的卵细胞受精,产生一个合子,该合子成为胚胎。第二个精子细胞与包含两个极核的细胞结合,在经历有丝分裂后形成了被称为胚乳的营养组织。
施肥过程完成后,种子成熟过程将继续。子孢子说,当种子发芽,生长和成熟时,它将产生成熟的二倍体或多倍体子孢子,当其花发育时,它将再次开始循环。
被子植物的例子
如前所述,被子植物将所有已知的开花植物分组。因此,在该植物分区内选择示例性物种可能不是一件容易的事。
从以人类为中心的角度来看,多种被子植物具有巨大的商业重要性,因为它们代表了人类的主要食物来源。小麦属的许多物种对于世界各地的食用面粉生产都是必不可少的。
玉米可能是另一个在中美洲和南美洲大部分国家的文化,历史和美食中非常重要的可食用物种的典范。
阿拉伯咖啡在世界上具有重要的商业意义,因为其谷物用于生产咖啡,这是一个具有重大经济和美食重要性的领域。
以同样的方式,可可可是人类高度赞赏的另一种示例性开花植物,具有多种用途。所有水果和坚果都是由树木生产的,这些树木的种类属于开花植物或被子植物。
玫瑰,郁金香,向日葵和雏菊都是地球五大洲许多国家具有商业和文化意义的植物的典范。
参考文献
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