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实验二十一 植物界大类群
作者:生科院植…    文章来源:西北农林科技大学    点击数:4784    更新时间:2010/7/13
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一、目的和要求


    1.了解低等植物的形态特征、基本类型及其分布。

    2.学习和掌握各大类群的主要区别。

    3.识别常见的各类群植物。

二、仪器和材料

    镊子,放大镜,解剖针,载玻片,盖玻片,纱布,吸水纸,碘液,蒸馏水;念珠藻装片,水绵装片,轮藻装片,轮藻、海带浸泡标本,细菌涂片,黑根霉、酵母菌装片,伞菌标本及切片,三种地衣标本,地钱雌、雄株标本,葫芦藓标本及精子器纵切片,蕨类标本, 蕨原叶体装片,真蕨子囊堆纵切片,裸子植物标本。

三、实验内容和方法

    (一)藻类(Algae)

    藻类植物是没有根、茎、叶分化的自养植物。它们的细胞具有叶绿体 (除蓝藻外) 和其它色素,能进行光合作用。藻类包括蓝藻、绿藻、轮藻、褐藻、红藻、金藻、甲藻和裸藻等。

    1. 念珠藻 (Nostoc sp.)

    念珠藻属蓝藻门。观察念珠藻装片,可见胶质鞘内有很多串珠状丝状体,由单列细胞组成。细胞中没有细胞核和色素体,属原核生物。丝状体中部或两端,有个别形状较大、细胞壁较厚、不含原生质的异形细胞,营养繁殖时异形细胞断裂而将丝状体分为数小段,每段称为连锁体 (图5—1)。雨季湿地上或阴湿的石头上都可以找到念珠藻,采集到念珠藻后做涂片观察。


图5—1 念珠藻
A.植物体全形; B.植物体部分放大; C.丝状体
1.营养细胞 2.异形胞 3.厚垣孢子

    2. 水绵 (Spirogyra sp.)

    水绵属绿藻门。观察水绵装片,水绵为不分枝的丝状体,由一列圆柱形细胞连接而成。每个细胞中有一根条带状载色体,有的种类有2~3根,作螺旋状悬浮于细胞质中。载色体上有多个发亮的小颗粒为淀粉粒,细胞中央有一个大液泡。若找不到细胞核,可加少许碘液再观察,即可见到 (新鲜材料适用)。水绵的营养繁殖简单,植物体任何一段都可以离开母体发展为新植物体。有性生殖为接合生殖,在切片中可以看到二丝状体先行接近,相对的两细胞壁产生突起,并逐渐密接,细胞壁溶解而形成结合管。此时两细胞的内容物沿着接合管由一细胞流入另一细胞中,形成结合子。后母体死亡,合子萌发而形成新个体(图5—2)。


图5—2 水绵
1.细胞壁; 2.叶绿体; 3.蛋白质; 4.细胞质; 5.细胞核; 6.合子(2N); 7. 接合管
3. 轮藻 (Chara sp.)

    轮藻属轮藻门。观察轮藻标本,可见植物体基部有假根伸入泥土中,上部具直立的“主枝”,有“节”与“节间”,每节着生一 轮“旁枝”。再观察轮藻装片可看到藏卵器位于“茎节”处的叶状体腹面,由5个螺旋状细胞构成,中央藏一大型卵细胞,下部有柄,顶部有数个盖细胞,整个形状为纺锤形。藏精器位于藏卵器之下,球形,成熟时呈红色,由8个具柄的盾形细胞构成。成熟时产生大量精子,游动外出与卵细胞结合而成结合子。合子萌发为新个体(图5—3)。


图5—3 轮藻
1.物体一部分; 2.精囊球; 3.卵囊球; 4.皮层细胞; 5.中央细胞;
6.盾细胞、盾柄细胞、头细胞、精囊丝; 7.短枝

    4. 海带 (Laminaria sp.)

    海带属褐藻门。观察海带标本,可见其褐色的叶状体由假根、带柄及带片组成。海带尽管看起来个体很大,似乎有根、茎、叶,但其根、茎、叶是假根、假茎、假叶。其植物没有组织的分化,假根不具备根的功能;假茎、假叶也不具有茎、叶功能。

    (二) 菌类(Fungi)

    菌类植物不是一个具自然亲缘关系的类群。它们是一群没有根、茎、叶分化,一般不含光合色素 (硝化细菌、氢细菌、硫细菌、铁细菌除外),不能进行光合作用,异养生活的低等植物。根据菌类结构和生活习性的不同将菌类植物分为细菌、粘菌、真菌三大类。

    1.细菌(Bacteria)

    取细菌涂片观察,区别球菌、杆菌、螺旋菌三种细菌类型。球菌:细胞呈圆球形,因分裂方式不同而有链状、葡萄状和板状。杆菌:细胞呈杆状,有的细胞连接在一起呈线形。 螺旋菌:细胞呈螺旋状或呈“S”形(图5—4)。


图5—4 细菌
1.球菌; 2.杆菌; 3.螺旋菌

    2.真菌 (Fungi)

    真菌是无叶绿素的低等异养型植物,它是真核生物。真菌菌丝体为分枝和不分枝的细丝。无性繁殖时产生各种孢子;有性繁殖时有些种类要经过质配后产生双核菌丝体,并形成各种形态的子实体,如蘑菇的菌伞。

    (1)黑根霉菌(Rhizopus stolonife)

    用放大镜观察馒头或面包培养基上的黑根霉,白色菌丝体上有一些黑色颗粒状孢子囊,用解剖针挑取少许黑根霉作临时装片,显微镜下观察,可见菌丝体、匍匐枝、孢子囊梗、孢子囊等部分。孢子囊内具许多黑色孢子。注意整个菌丝体、孢子囊、菌丝有无横隔(图5—5)。

    (2)酵母菌 (Sacharomycos sp.)

    观察酵母菌切片可见菌体为单细胞,卵形,内有一个大液泡,细胞核不易看到,细胞质内含油滴。此外,在处于营养繁殖时的母菌体中可见芽体(图5—6)。

    (3)伞菌 (Agaricus sp.)

    伞菌子实体由菌盖和菌柄两部分组成。菌盖下有菌褶,菌褶两侧表面的子实层由担子和隔丝组成,每一担子有4个担子梗,每个担子梗上有一个担孢子。


图5—5黑根霉菌
1.孢子囊; 2.孢子梗; 3.菌丝; 4.假根; 5.配子囊;
6.接合孢子(合子); 7.接合孢子(合子)萌发; 8.孢子


图5—6 酵母菌
A.单个细胞; B.出芽; C.芽细胞形成假菌丝; D.子囊和子囊孢子
1.核; 2.液泡; 3.芽孢子

    (三)地衣植物 (Lichenes)

    地衣是真菌和藻类的共生植物,共生的真菌绝大多数为子囊菌,共生的藻类是蓝藻和绿藻。观察三种地衣标本,区别壳状地衣、枝状地衣和叶状地衣。

    (四)苔藓植物 (Bryophyta)

    苔藓植物一般很小,肉眼几乎不能辨认,大的也不过几十厘米。配子体无真正的根,有茎叶分化,称为茎叶体植物。一些表皮细胞突起物形成的假根完成吸收水分和无机盐及固着植物体的功能。繁殖器官为多细胞,有胚形成。孢子体不发达,配子体占优势,孢子体寄生于配子体上。主要分布于阴湿土壤。根据形态和结构不同分为苔类和藓类两个纲。

    1.地钱(Marchantia polymorpha)

    地钱属于苔类(Hepatiace)植物。叶状体绿色,叉状分枝,边缘有不规则皱折和裂片。根状体在叶状体下部,呈丝状,起固着作用。在叶状体上,多在分叉之脉处,形成小杯状物,内生颗粒状的芽体,是无性繁殖器官——芽皿。有性生殖器官——雄托、雌托,从分叉的叶状体基部向上弯曲生出,有明显托柄。雌托裂片很深,呈发射状。每个裂片下方近中央处,生有倒悬的颈卵器。取地钱雌托纵切片观察,在条丝之间倒挂着几个长颈瓶状的颈卵器,颈卵器外面是一层细胞结构的壁,腹部有一卵细胞(或合子)和一个腹沟细胞,颈部有一串颈沟细胞(受精时腹沟细胞和颈沟细胞消失)。取地钱雄托纵切片观察,在托盘上陷生着许多球拍状的精子器。

    2.葫芦藓(Funarta hygrometqrica)

    葫芦藓属于藓类(Musci)植物。配子体直立,有分枝,“叶”螺旋状密生在细而短的“茎”上,“茎”下方有假根。“茎”顶端为孢子体,它由膨大的孢蒴、细长蒴柄和基足组成。孢蒴顶端有蒴帽,成熟时蒴帽脱落,基足伸入“茎轴”内部,在外形上不能见到。

    葫芦藓雌雄同株,但异枝(稀有雌雄异株),雄枝顶端生有多数精子器,精子有一双等长鞭毛。雌株顶端具有多数颈卵器,颈卵器之间夹杂有隔丝。雌雄生殖器官成熟后,精子器顶端开口,精子溢出,借水游至颈卵器内,与卵细胞结合形成合子。合子在颈卵器内发育成胚,胚继续生长,突破颈卵器腹壁,长成孢子体(图5—7)。


图5—7 葫芦藓
A. 雄器苞叶; B.雌器苞; C.配子枝; D.孢子体纵切
1.叶; 2.隔丝; 3.精子器; 4.颈卵器; 5.孢蒴; 6.蒴帽;
7.蒴柄; 8.蒴盖; 9.蒴轴; 10.造孢组织; 11.气室; 12.蒴托

    (五)蕨类植物(Pteridphyta)

    植物体较大,有根、茎、叶的分化。有维管束系统,称为维管植物。生殖器官多细胞,配子体和孢子体都能独立生活,孢子体占优势。配子体产生颈卵器和精子器,孢子体产生孢子囊。主要分布于阴湿土壤中,蕨类植物分为石松纲、水韭纲、松叶蕨纲、木贼钢、真蕨纲等5个纲,其中,前四个纲称为小叶蕨类。

    1.真蕨原叶体:取真蕨原叶体切片,在显微镜下观察,可见其体形似心脏形,下部生有假根,假根之中生有精子器(藏精器),上部凹隙之下生有颈卵器(卵器)(图5—8)。

    2.真蕨类孢子囊堆:真蕨类孢子囊堆外部有囊盖,中部较厚,细胞较大,边缘较薄,一层细胞较小。孢子囊堆盖的下面连接囊轴,其轴下方与蕨叶下表相连,在孢子囊轴上着生多数孢子囊柄,柄的顶端生孢子囊。若把孢子囊置于高倍镜下观察,可见其壁为环带状五面加厚,另一方面有少数大的薄壁细胞,是开裂散发处,称为唇细胞。

    3.观察蕨类植物其它标本,注意它们的形态特征。


图5—8 真蕨原叶体
1.精子器; 2.颈卵器; 3.假根

    (六)裸子植物(Gymnopemae)

    裸子植物均为木本,茎有形成层和次生结构,木质部只有管胞而无导管和纤维,韧皮部有筛胞而无筛管和伴胞,植物体高大。生殖器官为多细胞(图6—9)。胚珠和种子裸露,孢子体发达,配子体十分简化,寄生于孢子体上。适宜于陆生环境,耐干旱,分布较广。

    裸子植物分为苏铁纲、银杏纲、松柏纲、红豆杉和买麻藤纲。以下通过几种常见科植物的观察,希望同学们能够掌握常见科植物的识别要点。

    1.苏铁科(Cycaceae):茎干不分枝,羽状复叶,大孢子叶异株,精子具鞭毛,如苏铁(Cycas revoluta)。

    2.银杏科(Ginkgoaceae):茎多分枝,单叶,扇形,雌雄异株,种子核果状,如银杏(Ginkgo biloba)。我国特有树种,著名的孑遗植物。

    3.松科(Pinaceae):茎有长枝或长枝、短枝均有,叶条形或针形,在长枝上螺旋状排列,散生,在短枝上簇生,针叶2针、3针或5针一束;球花单性,同株。常见种类有云杉(Picea asperata Mast.)、雪松 [Cedrus deodara (Roxb.)G.Don.],油松 (Pinus tabulaeformis Carr.) 等。

    4.杉科(Taxodiaceae):树皮常裂成长条片脱落,叶互生,螺旋状排列,披针形、钻形、鳞形或条形;球花单性,雌雄同株,球果当年成熟。常见种类有柳杉(Cryptomeria fortunei Hooibrenk ex Otto et Dietr)、水杉(Metasequoia.glyptostroboides Hu et Cheng)等。

    5.柏科(Cupressaceae):树皮常裂成较窄的长条片脱落,鳞叶交叉对生,刺叶3~4枚轮生;球花单性,雌雄同株或异株,球果当年或第二年成熟。常见种类有侧柏[Platycladus.orientalis (Ll.) Franco.]、圆柏[Sabina chinensis (L.) Ant.]、刺柏(Luniperus formosana Hayata.)等。

四、课堂作业

    1.绘地钱雌托、雄托外形图,并注明各部分名称。

    2.绘蕨原叶体略图,示精子器、颈卵器及假根。

五、思考题

    1.列表比较苔藓植物、蕨类植物和裸子植物的区别点。

    2.藻类与菌类、细菌与真菌的主要异同点何在?

    3.为什么说地衣是藻菌的共生体。

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