單子葉植物

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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枚子葉為特征?! ?/p>

目錄

特點

絕大多數為草本,極少數為木本,維管束分散,篩管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,但形成層不同于雙子葉植物,即次生韌皮部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干,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,形成須根(見根)。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復葉;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托葉,但不一定等同于雙子葉植物的托葉;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。如椰子等多種具復葉植物,常由葉片本身裂開形成,此外有些植物的復葉,則由開孔形成,也有的由小葉原基分化而成?;ㄈ~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?! ?/p>

歷史起源

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于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?;ū唬椿ū徊惶鼗?、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,見于晚白堊世阿爾比期(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,根為須根系,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:玉米、小麥、水稻、高粱、甘蔗等?! ?/p>

學科分支

(一)沼生目Helobieae

沼生目Helobieae:水生或沼生草本植物,心皮離生,種子無胚乳。含4亞目9科,介紹澤瀉科1科。

澤瀉科(Alismataceae

1.主要特征:

澤瀉科——慈姑

(1)體態:沼生或濕生草本,具有地下球莖;

(2)葉:基生,開花時有莖生葉,常有長柄,基部鞘狀而開裂,有線狀披針形至卵圓形常箭簇狀葉片,主脈與葉緣平行聚合于葉頂端,橫脈常密集而平行;水生的種類葉常有兩種類型:出水葉,即挺出水面的葉,如箭形葉或戟形葉等,葉脈在邊緣成網結;沉水葉,條形或帶形,橫隔很明顯;

(3)花:三基數,兩性或單性,輻射對稱?;ū?,2輪排列,外輪綠色、萼片狀,內輪花瓣狀;雄蕊6~多數,分離,花絲扁而寬;花粉散播時具有3核;心皮6~多數,分離,螺旋狀排列于突起的花托上或輪狀排列于扁平的花托上;

慈菇Sagittariasagittifolia具有單性花,雄花在總狀花序上部,雌花在下部,在雄花中??梢?a href="/w/%E9%80%80%E5%8C%96" title="退化">退化的雄蕊;

(4)果實:聚合瘦果;

(5)種子:無胚乳。

2.分類和分布:全世界有12屬90種,我國有5屬13種。

3.經濟價值:

(1)食用:慈菇——球莖

(2)藥用:澤瀉——球莖:具利尿、清濕熱、降血脂和降血壓等作用。

4.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、離生是原始的特征。

(3)百合目Liliales:百合目是一個大而復雜的目,含5亞目17科。僅介紹百合科1科。

百合科(Liliaceae

1.主要特征:

(1)體態:草本,地下莖為根狀莖、球莖、塊根或鱗莖。鱗莖具有鱗被、鱗片和鱗芽。有時具葉卷須或托葉卷須;

百合科——射干

(2)葉:單葉,基生或莖生,互生,對生或輪生,有或無葉柄,有時退化為鱗片狀;有的種類具托葉,托葉常變態為卷須或刺;

(3)花:單花或組成花序:總狀,穗狀,或圓錐花序?;▋尚?,稀單性輻射對稱;五輪三數,花被同形,花瓣狀,6枚,排成2輪,每輪3枚,裂片復瓦狀或外輪鑷合狀;雄蕊6,稀12或3枚,下位或附生于花被裂片上而與花瓣對生;花絲分離或連合,花藥2室,常直裂,稀頂孔開裂;子房上位,稀多少附生于花被管上而成半下位,由3心皮組成,中軸胎座,稀為側膜胎座,花單一,柱頭3裂,稀花柱3條,胚珠多數;

(4)果實:蒴果或漿果;

(5)種子:有豐富胚乳。

2.分類和分布:含175屬,約2000種,但屬種數依觀點不同而有較大的變動;是全世界分布的科;我國有50余屬約400種。

3.分類的依據:

(1)腐生還是自養植物;

(2)具根狀莖還是鱗莖;鱗莖外是否有鱗莖皮;

(3)葉是否輪生于莖頂;

(4)葉是否退化為鱗片狀;

(5)葉具網狀脈還是平行脈;

(6)葉頂端是否成卷須;

(7)枝是否成葉狀枝;

(8)花單生還是排成花序及花序的類型;

(9)花是否具有苞片;

(10)花被片數目,離生還是合生,與子房是否貼合;

(11)花被片有無距、腺穴,內外花被片形態、顏色、雄蕊數目;

(12)有無花柱;

(13)蒴果還是漿果;

4.經濟價值:

(1)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;

(2)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、郁金香、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;

(3)蔬用:黃花菜、大蒜、蕌頭、洋蔥Aliumcepa,蔥A.fistulosum

(4)淀粉;百合鱗莖,菝葜屬根莖;

(5)香料:鈴蘭花

5.百合科與石蒜科Amaryllidaceae的比較:

科 目 總苞 副花冠 子 房
百合科 基生或莖生 單生或具花序 常無 上位,極少半下位
石蒜科 全部基生 傘形花序 有時有 下位

 石蒜科的觀賞植物很多,如百子蓮,君子蘭,網球花,朱頂蘭,石蒜,水仙,晚香玉,玉簾,風雨花,金色蔥蓮等。

6.系統學意義:百合科的原始類型,如無葉蓮Petrosaviasinii心皮3枚,其部合生,上部分離,花柱3,表明它和雙子葉植物的多心皮類有一定的聯系。百合科的基本特為5輪3數花,花公式為花兩性,*,P3+3,A3+3,G(3),可能向子房下位發展,雄蕊由6枚減少至3枚,最后只有1枚,又可繼續發展到單性花。因此百合科是系統發育一個關鍵的科。蔥屬具有傘形花序,花序有總苞,但子房上位,對于它的歸屬,有人將其置于百合科,亦有人將其置于石蒜科,其化學成份既不同于石蒜科,又不同于百合科,所以有人將其獨立為蔥科Aliaceae。

應記學名

蒜Aliumsativa

百合Lilimubrownii  

(三)禾本目Graminales(Poales)

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

1.主要特征

(1)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;

(2)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;

禾本科——玉米

(3)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,生于一短而細的花軸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,最后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,相當于一總苞如薏苡;

(4)果實:穎果——果皮與種皮不能分離的果實,或胞果,后者用以指薏苡的果實,稀為漿果或堅果;

(5)種子:具豐富的胚乳,胚乳粉狀,占種子的比例大。

2.分類和分布:含750屬近萬種,種數在被子植物中排行第四。除了沙漠和冰雪地帶外,到處都能生長,如蘆葦生長在溫帶河湖岸邊,并且禾本科植物有極強的恢復生長能力,刈割或放牧后能迅速地再生。禾本科可以分成2亞科

科目
竹亞科 木質,喬木灌木藤本狀,莖中空 可分為稈葉、生葉,稈生葉稱為竹籜(稈籜、筍籜)
禾亞科 草質、柔軟,莖中空或實心 無稈生葉和枝生葉之分

 稈生葉——竹籜:包括籜葉:無中脈,直立或外反;籜鞘:與籜葉之間無明顯關節;籜舌;籜耳;

枝生葉:具短柄,包括葉片;葉鞘:與葉片之間有關節,脫落時在關節處斷開;葉舌;葉耳。

竹類的莖稈分節與節間;節上有兩個環,在下的叫籜環,在上的叫稈環?;X環顯著突起,有剛毛環。稈環不太明顯。兩環(節內)相隔7~10mm;

3.竹亞科的分類依據: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征,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:

(1)地下莖粗短型(pachymorphrhizome):地下莖粗短,紡錘狀,彎形,直徑通常大于由它生出地面的竹稈,其節間不對稱,寬度大于長度而實心;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;

(2)地下莖細長型(leptomorphrhizome):地下莖圓筒形或近圓筒形,直徑通常小于由它生出地面的竹稈;其節間的長度遠大于其寬度,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;

(3)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的主要特征是:地面上竹稈的疏離是因為稈脛的延長,并非是延伸地下莖,如玉山竹屬Yushania;變型II:細長地下莖的側芽出土成稈,有些稈的基部分蘗出其他竹稈,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。

(4)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;

4.禾亞科的分類依據:

(1)小穗兩側壓扁還是背腹壓扁;

(2)小穗是否具柄;

(3)小穗基部是否增厚為基盤;

(4)小穗單性還是兩性;

(5)小穗含小花數目及結實小花數目;

(6)小穗是否脫節于穎之上;

(7)內外穎中內穎與第1小花相對長度,及內外穎是否退化;

(8)外稃有無芒,主脈數;

(9)基盤和外稃有無毛被;

(10)花序中有無不穎小穗形成的剛毛(如狗尾草);

(11)穗軸的形態及是否有節;

(12)小穗組成花序的形態。

5.經濟價值:

(1)糧食作物:

(2)建材、編織材料;

(3)釀酒原料;

(4)香料:香茅

(5)藥用:薏苡、蘆根、茅根、淡竹葉、竹茹、麥芽、谷芽;

(6)油料:玉米胚芽油;

(7)蔬菜茭白、竹筍

(8)綠化、觀賞:草坪,竹子

6.與風媒傳粉相適應的特征:

(1)花高度簡化,花被退化為2~3,充滿漿汁的漿片,吸脹后將內外稃撐開,讓雌雄蕊伸出展開;

(2)花絲長,花藥丁字著生,花藥大,花粉小、輕,極易被風吹送散布;

(3)花柱羽毛狀,極易接受由風攜來的花粉;

(4)如玉米,花單性雌雄同株,雌花序肉穗狀,聚集了大量的雌花,花柱長伸出集中在花序頂端,方便接受花粉,受精后可產生大量的種子,這種花序體現了經濟的原則。

應記學名:

禾本科Gramineae(Poaceae)

水稻Oryzasativa  

(四)佛焰苞目Spathiflorae

1.主要特征

(1)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;

佛焰苞——白鶴芋

(2)單葉或復葉,全緣或具各種分裂,常具長柄,基部成鞘狀,常具狀脈;

(3)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或多個,胎座各式:側膜、中軸、基生或頂生;珠被2層;

(4)果實:漿果,或革質而開裂;

(5)種子:有胚乳。

2.分群的依據:

(1)花兩性還是單性,同株還是異株;

(2)肉穗花序有無附屬物;

(3)葉盾狀著生還是基部著生;

(4)佛焰苞與花序是否分離。

3.經濟價值:

(1)食用;

(2)藥用:天南星、半夏、菖蒲、千年健、海芋;

(3)飼料:水浮蓮;

(4)觀賞植物:龜背竹、馬蹄蓮、花葉芋、白掌、紅掌、萬年青……  

(五)莎草目Cyperales

僅含莎草科Cyperaceae。

1.主要特征

(1)體態:草本,莖多實心,常三棱形,無節和節間;

(2)葉常3列,葉鞘閉鎖,包裹莖稈;

莎草科——香附

(3)花:花小,特化,組成小穗再組成花序;花序下常有葉狀總苞;花兩性或單性,小穗下具有穎片,穎片排成2列或螺旋狀,小花生于鱗片(苞片,又稱為穎片),具或不具小苞片(先出葉),花被退化成下位剛毛或鱗片,或不存在,雄蕊3~1枚,子房上位,由2~3心皮構成,胚珠1,花柱2~3;

(4)果實:小堅果,果皮發亮,有光澤;苔草屬的果實有由小苞片形成的囊包包裹;

(5)種子:含豐富胚乳。

2.分類和分布:約含80屬4000種,我國有31屬670余種,廣布。

3.分類依據:

(1)小穗穎(鱗)片排成2列還是螺旋狀;

(2)小穗軸是否有關節

(3)花兩性還是單性

(4)雌花有無先出葉(小苞片);

(5)小花是否具下位剛毛或鱗片;下位剛毛的數目;

(6)花柱基部是否膨大;

(7)柱頭數目;

(8)小堅果下面是否具有下位盤;

(9)小堅果是否由囊包包裹。

4.花的分類類型:可分為如下6種類型:

(1)藨草型:花兩性,具6條下位剛毛;

(2)刺子莞型:具兩性花和單性花,具下位鱗片或剛毛;

(3)莎草型:花兩性,無下位剛毛或鱗片;

(4)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;

(5)珍珠茅型:花單性,小堅果具有下位盤;

(6)苔草型:花單性,雌花具有囊包。

5.經濟價值:

(1)荸薺Eleocharistuberosa,球莖供食用;

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

(3)藥用:香附子Cyperusrotundata塊莖;

(4)油料:油莎草Cyperusesculentus塊莖;

(5)觀賞:風車草Cyperusalternafoliusssp.flabelliformis——葉狀總苞20枚以上;草坪植物;

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

姜科(Zingiberaceae

1.主要特征

(1)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;

姜科——姜

(2)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;

(3)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?;ū?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,花冠裂片以后面的最大,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,但僅有內輪后面(中央)1枚雄蕊發育,側生的2枚雄蕊退化合生發展成唇瓣;正常發育的雄蕊花絲與藥隔具槽,花柱包于其內,并由藥隔伸出;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,或成為腺體貼生于唇瓣的基部;子房下位,由3個心皮組成中軸胎座或側膜胎座、基生胎座?;ㄖ^伸出花藥。

(4)果實:蒴果,有時為漿果;

(5)種子:具假種皮,含豐富胚乳,胚乳粉質。

2.分類和分布:含50屬1000余種,分布熱帶和亞熱帶;我國有9屬140種,主要分布西南到東南。分類依據:

(1)營養葉2列排列或螺旋狀排列,葉鞘是否閉鎖;

(2)花序頂生、側生或從根狀莖發出;

(3)外輪側生退化雄蕊花瓣狀或退化為腺體貼生于唇瓣基部,或不存在;

(4)花藥基部是否有距;

(5)藥隔頂端是否有附屬物。

3.代表植物:

(1)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;

(2)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,藥隔附屬體??;艷山姜A.zerumbet常見;

(3)姜屬Zingiber:花葶自根狀莖發出,側生退化雄蕊小,藥隔附屬體大而包卷著花柱;姜Z.officinale栽培作調味品;

(4)豆蔻屬Amomum:花葶發自根莖,側生退化雄蕊小,藥隔附屬物小。砂仁A.villosum,草果A.tsao-ko栽培;

4.經濟價值:

(1)調味品:姜、沙姜、草果、豆蔻等;

(2)藥用:砂仁、郁金、莪術、益智、豆蔻;

(3)觀賞:艷山姜、姜花、豆蔻等。

應記學名:

姜Zingiberofficinale  

(七)蘭目Orchidales

蘭目Orchidales(微子目Microspermae):含擬蘭科Apostasiaceae和蘭科2科。

蘭科(Orchidaceae

1.主要特征

(1)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,有明顯肉質的須根。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;

蘭科——四月蘭

(2)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;

(3)花:常大而美麗有色彩,但有時小而無色,或褐綠色;

(4)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,但由于變態,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,構造極為復雜,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,來源于雌蕊的蕊喙)。

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;

(5)果實:蒴果,3爿或6爿裂開,頂部與基部仍然相連;

(6)種子:具膜質窄翅,無胚乳。

2.分類和分布:蘭科有730屬20000多種,僅次于菊科植物,最新資料認為蘭科可能有1000屬30000種。在熱帶亞洲、非洲、南美洲分布最多,我國約150屬約1000種,主要分布在南嶺以南,以云南、貴州、廣西、廣東、海南、臺灣分布最多。

3.分類依據:

(1)有無假鱗莖;

(2)葉有無節;

(3)發育雄蕊是1個還是2個;

(4)柱頭是2個能育或3個均能育;

(5)蕊喙的形態,是直立、突出,還是微缺而短;

(6)花粉是否結合成塊狀;有無花塊柄和粘盤;

(7)花粉塊的數目;

(8)唇瓣基部有無距;

(9)花粉塊柄和粘盤位于花粉塊的基部(基盤部)還是頂端(頂盤部);屬于基盤部的種類較少,如玉鳳花Hebenaria等,大部分屬種屬于頂盤部。

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,其余2枚側生雄蕊退化

3個柱頭均發育

2個柱頭發育,另1柱頭發育成蕊喙

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。

4.代表植物:

(1)兜蘭屬Paphiopedilum:陸生,葉根生,幼時二重疊;內輪2個側生雄蕊發育,外輪1個退化雄蕊較大,位于2個發育雄蕊之上,并多少覆蓋著合蕊柱。常見有帶葉兜蘭P.hirsutissimum,栽培供觀賞。兜蘭屬是蘭科最原始的屬,內輪2個發育雄蕊,是具2輪3個發育雄蕊的擬蘭科,向具1輪(外輪中央)1個發育雄蕊的其他蘭科植物演化的過渡類型。

(2)紅門蘭屬Orchis:陸生,具塊莖;唇瓣有距;花粉塊2,粒狀,基部有柄和粘盤,粘盤藏在粘囊中。廣布紅門蘭O.chusua、寬葉紅門蘭O.latifolia等植物的塊莖可代替手參Gymnadeniaconopsea入藥。

(3)石斛屬Dendrobium:附生,根狀莖短;莖節明顯,少數節間膨大呈假鱗莖狀;總狀花序,蕊柱的藥座兩側有高喙;花粉塊4,無柄。多數種類的花大而艷麗,可觀賞。石斛D.nobile,細莖石斛(環草、黃草)D.moniliforme,供入藥,養陰除熱、生津止渴。

(4)蘭屬Cymbidium:附生、陸生或腐生,根簇生、纖細,莖極短,或變態為假鱗莖,葉帶狀、革質;花葶直立或下垂,總狀花序,花大多有香氣,花被開張,蕊柱長;花粉塊2,具柄和粘盤。其中國內外廣為栽培觀賞的有墨蘭C.sinense,寒蘭C.kanran,春蘭C.goeringii和建蘭C.ensifolium栽培的品種和類型也很多。

(5)鶴頂蘭屬Phaius:陸生蘭,有假鱗莖;葉具摺扇狀脈,無關節;花葶從假鱗莖下部抽出,花大而美麗,花瓣與萼片與萼片近相似或者后者較寬;唇瓣圍繞蕊柱,基部具囊或矩,蕊柱細長;花粉塊8,每室4個互相壓疊,位于上面的稍長,蠟質,具花粉塊柄。鶴頂蘭P.tankervilliae,分布于我國南部,栽培供觀賞。

(6)萬帶蘭屬Vanda:附生蘭,莖較長;葉扁平或少數近圓柱狀,2列,有關節;花總狀,疏離,較大;萼片和花瓣近同形,基部收窄(花瓣明顯有爪),邊緣多少反折而卷曲,唇瓣下面無龍骨狀突起,有短矩;蕊柱中等長,兩側壓扁。琴唇萬帶蘭V.concolor,分布于西南至廣西。純色萬帶蘭V.subconcolor,花略有香味,產于海南。本屬尚有若干種栽培供觀賞,如棒葉萬帶蘭V.teres,大花萬帶蘭V.coerulea等。

5.經濟價值

(1)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;

(2)藥用:天麻Gastrodiaelata、石斛、白芨Bletillastriata、手參Gymnabeniaconopsea、石仙桃Pholidotachinensis;

(3)香料:香子蘭Vanillaplanifolia。

6.蘭科植物對昆蟲傳粉的適應:

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,在脊的里面有分泌蜜汁的距。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于合蕊柱的正面上方,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,位于合蕊柱最突出的位置,有利于昆蟲接觸而將整個花粉塊帶走。第三,蘭花由于花色鮮艷,或由于香氣和唇瓣以及唇瓣附近的蜜腺而吸引昆蟲前來傳粉。蘭花的唇瓣始終位于合蕊柱前方,并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于昆蟲的重力而下降,并由于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,于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后由于干燥的作用,引起粘盤的收縮,使花粉塊由垂直而向前彎曲90°角,并位于昆蟲頭部的前端,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,由于內輪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,位于退化成瓣狀的內輪中央雄蕊和唇瓣的掩蔽之下。當昆蟲從唇瓣的前端口部進入花內時,由于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,于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于此處,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,勢必經過位于中央而在退化雄蕊之下的柱頭,將粘性花粉涂擦在柱頭上。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,然后蕊柱的頂端變寬、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。從這里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,僅余1或2枚雄蕊發育,其余的完全退化,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,使蕊柱和唇瓣處于遠軸位置,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征。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,并未分化完全,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并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枚的雄蕊僅余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?;慕Y構,蘭科成為單子葉植物發展的最高類群。

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