《被子植物门》课件

被子植物门课程目标了解被子植物的基本特征掌握形态结构和生理功能认识被子植物的分类系统区分主要类群及其特点理解被子植物的生态作用了解在生态系统中的重要性探索被子植物的经济价值被子植物的定义种子植物的一大类群胚珠被子房包被具有真正的花花由花被、雄蕊和雌蕊组成独特的双受精现象形成胚胎和胚乳受精后形成果实果实包裹种子保护和传播被子植物的主要特征真花具有完整花器官双受精形成胚胎和胚乳果实保护和传播种子维管组织发达的木质部和韧皮部被子植物在植物界中的地位1物种数量最多约占植物界总物种的90%2分布最广泛除极端环境外几乎遍布全球3生态主导地位构成大多数陆地生态系统的主体4进化最先进在植物演化中处于顶端位置被子植物的起源与演化1早白垩纪约1.45亿年前最早出现2晚白垩纪开始大规模分化3古近纪现代科属逐渐形成4新近纪至今多样性达到高峰被子植物的多样性250,000+已知物种仍有大量未被发现的种类13,000+属分布在不同生态环境中450+科形态特征各异64%地球生物量构成全球主要植被被子植物的生态适应性被子植物通过形态和生理调整适应各种环境：从干旱沙漠到潮湿雨林，从高寒山区到水生环境。被子植物的经济价值粮食作物水稻、小麦、玉米药用植物人参、银杏、当归木材资源红木、松木、桦木工业原料棉花、黄麻、橡胶观赏植物牡丹、月季、兰花被子植物的分类系统传统分类系统基于形态特征林奈系统恩格勒系统克朗奎斯特系统现代分类系统结合分子证据APG系统APGII系统APGIII系统系统发育分类反映真实进化关系APGIV系统（2016）分子标记分析全基因组比对被子植物的主要类群基部被子植物最原始的被子植物类群无油樟目睡莲目木兰目单子叶植物胚有一个子叶禾本目天门冬目棕榈目真双子叶植物胚有两个子叶蔷薇目豆目茄目被子植物的生殖器官：花花冠由花瓣组成，吸引传粉者雄蕊由花药和花丝组成，产生花粉雌蕊由柱头、花柱和子房组成，含胚珠花萼由萼片组成，保护花蕾花的结构与功能花器官组成部分主要功能花被花萼、花冠保护、吸引传粉者雄蕊花丝、花药产生花粉（雄配子体）雌蕊子房、花柱、柱头接收花粉，发育成果实花托茎的膨大部分支撑花器官花的类型与变异完全花具有四种花器官单性花只有雄蕊或雌蕊不完全花缺少一种或多种花器官花粉与传粉花粉产生花药中形成花粉粒传粉过程传粉媒介携带花粉花粉管生长花粉在柱头上萌发3精子释放精子通过花粉管到达胚珠被子植物的双受精现象花粉管到达胚囊穿过珠孔进入胚珠释放两个精子花粉管末端破裂第一次受精一个精子与卵细胞结合形成合子第二次受精另一个精子与中央细胞结合形成三倍体胚乳种子的形成与结构种皮胚乳胚芽胚轴胚根子叶种子由种皮、胚乳和胚组成，胚包括胚芽、胚轴、胚根和子叶。胚乳为发育中的胚提供营养。果实的类型与功能真果由子房发育而来假果由子房及其他花部发育而来聚合果由多朵花的子房发育而来果实功能保护种子、辅助传播被子植物的营养器官：根吸收功能吸收水分和矿物质固定功能将植物固定在土壤中储存功能储存养分供植物生长特殊功能呼吸根、支柱根、气生根等根的类型与功能直根系有明显主根，双子叶植物常见深入土壤吸收水分牢固固定植物如胡萝卜、萝卜须根系无明显主根，单子叶植物常见广泛分布于浅层土壤高效吸收养分如水稻、小麦特化根适应特殊环境的变态根储藏根呼吸根寄生根被子植物的营养器官：茎1支撑功能支撑叶、花和果实2运输功能输导水分和养分3储存功能储存养分和水分4营养繁殖某些植物可通过茎进行无性繁殖茎的类型与功能茎的类型多样：直立茎向上生长；匍匐茎贴地生长；攀援茎需要支撑物；块茎和球茎储存大量养分。被子植物的营养器官：叶光合作用制造有机物蒸腾作用散失水分调节温度气体交换通过气孔进行特殊功能储水、捕虫等叶的类型与功能单叶叶片完整不分裂复叶一个叶柄上多个小叶变态叶适应特殊环境的叶被子植物的生活周期种子萌发胚发育成幼苗营养生长根茎叶发育2生殖生长开花结果果实成熟种子形成与传播被子植物的生长发育1胚胎发育期胚根、胚芽、子叶形成2幼苗期种子萌发，初生根系和初生叶形成3营养生长期植株高度和叶面积快速增长4生殖生长期花芽分化，开花结果5衰老期器官功能下降，养分再分配被子植物的光合作用光能吸收叶绿素捕获光能光反应水分解，ATP形成暗反应CO₂固定，糖合成碳素同化形成各种有机物被子植物的水分运输根系吸水通过渗透作用和主动运输茎内运输木质部导管/管胞运输叶片蒸腾通过气孔散失水分水分运输流动推动力来自根压和蒸腾拉力。根压作用于吸水初期，蒸腾拉力是主要驱动力。被子植物的养分运输有机养分主要通过韧皮部筛管运输，遵循从"源"到"库"的原则。无机养分通过木质部上行。被子植物的激素调节激素类型主要作用发现植物生长素促进细胞伸长燕麦胚芽鞘赤霉素促进茎伸长水稻细胞分裂素促进细胞分裂椰子脱落酸抑制生长棉花乙烯促进果实成熟柑橘被子植物对环境的响应向光性茎向光生长叶定向排列向地性根向地心生长茎背地生长向水性根向水分移动触发反应触碰引起运动如含羞草叶片闭合被子植物的生态位80%陆地覆盖构成全球大部分植被9/10食物链基础提供初级生产力70%全球氧气光合作用产生氧气12,000+生态系统全球不同类型生态系统中的关键物种被子植物与其他生物的关系传粉关系与昆虫、鸟类等传粉者共生关系与菌根真菌、根瘤菌被食关系作为草食动物食物分解关系死亡后被微生物分解竞争关系与其他植物竞争资源被子植物的进化优势高效繁殖系统花和果实的发育双受精现象形成营养丰富的胚乳发达的维管系统效率高的导管和筛管多样化的传粉机制与传粉者协同进化复杂的防御系统产生各种次生代谢物被子植物的系统发育基部被子植物保留原始特征无油樟目睡莲目木兰类植物早期分化类群木兰目樟目单子叶植物主要分化支系禾本目兰目真双子叶植物最大分化支系蔷薇目菊目分子生物学在被子植物研究中的应用DNA条形码技术物种鉴定与分类基因表达分析探究发育机制基因组学研究揭示进化关系基因编辑技术功能研究与改良被子植物的基因组研究被子植物基因组测序数量呈指数增长，为分类学和进化研究提供新视角。被子植物的保护与可持续利用就地保护建立自然保护区迁地保护植物园与种子库法律法规保护珍稀濒危种可持续利用生态友好型开发被子植物在农业中的应用60%全球粮食来自水稻小麦玉米95%农作物种类属于被子植物5,000+农业品种通过育种开发30%产量提升得益于基因改良被子植物在园艺中的应用被子植物在园艺中以其丰富的形态和色彩，为观赏、装饰、环境美化和心理治疗提供了丰富资源。被子植物在医药中的应用传统草药如人参、当归现代药物源头如紫杉醇、阿司匹林研发平台药物筛选和发现生物工厂生产有价值代谢物被子植物在工业中的应用纤维产业棉花、亚麻、黄麻1木材工业家具、建筑、纸浆2能源产业生物燃料、生物质能3化工产业香精、染料、橡胶4新型材料生物塑料、复合材料5被子植物与全球气候变化碳汇功能吸收大气CO₂减缓温室效应储存碳元素缓解气候变化分布变化物种向高纬度迁移范围北移高海拔扩展生态系统重组生理适应对极端气候的响应抗旱能力增强开花期改变生长季延长被子植物与生物多样性保护25%濒危物种全球被子植物面临威胁35生物多样性热点高度集中的特有种区域17,000+保护物种列入IUCN红色名录48%栖息地被子植物提供的生物栖息环境被子植物与生态系统服务调节服务气候调节、水源净化、空气净化供给服务食物、药材、纤维、木材文化服务审美价值、文化象征、教育价值支持服务初级生产、养分循环、土壤形成被子植物的形态适应干旱适应肉质茎储水，气孔减少水生适应通气组织发达，叶片大而薄高寒适应矮小紧凑，毛被覆盖被子植物的生理适应环境压力植物响应适应机制干旱水分保持渗透调节，气孔关闭高温避免过热热休眠，合成热休克蛋白低温防冻保护增加膜流动性，产生抗冻蛋白盐胁迫离子平衡Na⁺排出，K⁺选择性吸收强光避免光损伤叶绿素含量调整，光保护机制被子植物的繁殖策略有性繁殖通过种子繁殖基因重组适应性强远距离传播无性繁殖通过营养器官遗传稳定快速扩张资源高效利用混合策略兼顾两种方式环境波动应对资源分配权衡生态位扩展被子植物的传粉综合征虫媒花色彩鲜艳，有香气和蜜腺鸟媒花红色管状，多蜜少香兽媒花夜开，气味浓烈风媒花小而不显，花粉量大水媒花简化结构，花粉防水被子植物的种子传播风力传播种子轻小或有翅动物传播果实美味或种子附着水力传播种子防水能漂浮自体传播果实爆裂弹射种子被子植物的共生关系菌根共生与真菌交换养分根瘤共生与根瘤菌固氮传粉互利给传粉者提供食物蚁植物关系为蚂蚁提供栖息地被子植物的防御机制物理防御刺、棘、毛和厚角质层化学防御产生毒素、单宁和生物碱诱导防御被攻击后激活防御系统间接防御吸引天敌消灭害虫被子植物的次生代谢产物生物碱萜类化合物酚类化合物黄酮类糖苷类其他被子植物产生多种次生代谢物，用于防御、吸引传粉者和种子传播者，也是重要药物来源。被子植物的遗传多样性物种间多样性各物种间遗传差异种群间多样性同种不同地理种群间差异个体间多样性同一种群内个体间差异多倍体现象染色体组加倍增加多样性被子植物的物种形成种群隔离地理隔离或生态隔离基因突变积累遗传差异适应性分化对不同环境的选择压力生殖隔离杂交不育或不成功新物种形成基因交流彻底中断被子植物的地理分布被子植物分布与气候带密切相关，不同地区的特有物种比例差异很大。被子植物的濒危与保护主要威胁栖息地丧失、过度采集、气候变化、外来物种入侵保护策略就地保护、迁地保护、种质资源库、生态恢复法律保障国际公约、国家立法、保护名录、贸易限制科学研究物种监测、种群动态、复育技术、濒危评估被子植物研究的前