被子植物

被子植物又称“开花植物”。被子植物是植物生命的一个主要分类，构成了地球上所有植物的大部分。

被子植物产生被“果实”包裹的种子，其中包括我们吃的果实，以及我们可能不认为是果实的植物，如小麦、玉米、水稻、枫树种子、豆类和玉米。

花朵构成了它们繁殖结构的一个特征元素，称为被子植物。它有时被称为“开花植物”——尽管即使如此，我们可能也无法总是将它们的花朵识别为我们一听到这个词就想到的华丽多彩的花瓣物体。

图1：被子植物

被子植物在2.5亿至2亿年前进化而来，它们由于两个原因迅速超越了早期占主导地位的植物类型——裸子植物。

被子植物利用花朵进行繁殖，使其繁殖效率更高。裸子植物主要依靠风来通过移动花粉（包含植物雄性生殖细胞）到雌性植物的子房中来实现有性繁殖，而被子植物则利用香甜、色彩鲜艳的花朵和含糖的花蜜来吸引昆虫和其他动物。

由于这种合作策略，被子植物的繁殖效率更高，在这种策略中，蜜蜂等动物为花朵授粉以换取花蜜。被子植物也开始将其种子包裹在果实中，这为它们的后代植物提供了更多的营养和保护，以及与动物合作的方法。许多被子植物的果实，像它们的花朵一样，被创造出来以吸引动物食用它们。

在许多情况下，种子随后会安全地通过动物的消化道，在此过程中将它们带到远离母株的地方。

最终，种子会随粪便排出，这对植物来说往往是营养丰富的额外好处。因此，被子植物得以广泛传播。结果，被子植物现在占地球上所有植物物种的80%以上。

裸子植物，包括银杏树、红杉、棕榈树和松树，在各种生态系统中发挥着至关重要的作用。然而，许多生活在史前森林中的裸子植物物种已经灭绝，被被子植物取代。

被子植物的特征

被子植物有多种特征

1. 所有植物在其生命中的某个阶段都会开花。花是植物的生殖器官，它们是传递遗传信息的机制。
2. 茎、根和叶是孢子体的三个部分。
3. 木质部中的真血管和韧皮部中的伴侣细胞构成了维管系统。
4. 花由雄蕊（即小孢子叶）和心皮（即大孢子叶）组成。
5. 每个小孢子叶包含四个小孢子囊。
6. 在大孢子叶的基部，胚珠被包裹在子房中。
7. 被子植物是异形孢的，这意味着它们既产生小孢子（花粉粒）又产生
8. 一个单一的功能大孢子永久保留在细胞核中。
9. 在被子植物中，花粉粒从花药转移到柱头，并利用授粉进行繁殖。花粉粒将遗传信息从一朵花传递到另一朵花。花粉粒存在于不开花植物中，它比生殖细胞或配子体细胞小得多。
10. 孢子体或二倍体。
11. 皮层、木质部、表皮和韧皮部构成了高度复杂的根系。
12. 在花中，发生双受精和三倍体融合，导致二倍体合子和三倍体胚乳的发育。
13. 被子植物可以在各种环境中生存，包括水生环境。
14. 被子植物的受精过程更快，因为雌性生殖部分较小，种子产生迅速。
15. 雄蕊是花的生殖部分，存在于所有被子植物中。它们是产生含有遗传信息的花粉粒的器官。
16. 心皮包裹着可能变成果实的生长中的种子。
17. 被子植物有几个优点，其中之一是能够产生胚乳。受精后，胚乳形成，并作为生长中的种子和幼苗的食物来源。

被子植物的分类

被子植物分为两类

1. 单子叶植物
2. 双子叶植物

单子叶植物

以下是单子叶植物的特征

• 种子有一个子叶。
• 每个花轮有三个成员。
• 单子叶植物有大量封闭的维管束。
• 在单子叶植物中，叶子简单，叶脉平行。
• 例如：百合、甘蔗、香蕉等。
• 该组的根是不定根。

双子叶植物

• 这些植物的种子有两个子叶。
• 叶子具有网状脉。
• 例如：向日葵、葡萄、番茄等。
• 花是四数或五数，维管束排列成环状。
• 它们由主根而不是不定根组成。

被子植物大约有2.5亿年的历史，占地球上所有植物生命的80%左右。它们也是人类和动物的重要食物来源。

被子植物的生命周期

关键点

• 小孢子发育成花粉粒，即雄配子体，而大孢子则形成包含雌配子体的胚珠。
• 在胚珠中，大孢子母细胞经过减数分裂，产生四个大孢子：一个大和三个小；只有一个大孢子能够存活并产生雌配子体（胚囊）。
• 当花粉粒到达柱头时，它会伸出花粉管进入胚珠，并将两个精细胞沉积到胚囊中。
• 在两个可用精子的帮助下，发生双受精，产生二倍体合子（未来的胚胎）和三倍体细胞（未来的胚乳作为食物储备）。
• 少数物种是雌雄同体（单花中既有雌蕊也有雄蕊），少数物种是雌雄同株（不同花中既有雌蕊也有雄蕊，但都在同一植物上），还有少数物种是雌雄异株（雌花和雄花出现在不同的植物上）。

关键词

• 子叶：子叶是种子植物胚胎的叶子，在发芽后成为幼苗的第一片叶子。
• 助细胞：助细胞是一种辅助细胞。辅助细胞是位于胚囊顶部附近的两个有核细胞，有助于胚胎的生长。
• 异形孢：异形孢负责产生雄性和雌性配子体。

图：2 此图显示了被子植物的生命周期。花药和子房是容纳实际配子体（花粉粒和胚囊）的结构。双受精是被子植物独有的过程。

在被子植物的生命周期中，成年或孢子体阶段是一个重要的阶段。例如，裸子植物和被子植物都是异形孢的。它们产生发育成花粉粒（雄配子体）的小孢子，以及形成包含雌配子体的胚珠的大孢子。在花药的小孢子囊内，雄性小孢子母细胞通过减数分裂分裂，产生单倍体小孢子，这些小孢子经过有丝分裂并产生花粉粒。每个花粉粒包含两个细胞；一个生殖细胞，它将分裂成两个精子和花粉管细胞。

胚珠，即大孢子囊，由两层珠被覆盖，子房内的卵壁被心皮的子房保护着。在大孢子囊内，一个大孢子母细胞经历减数分裂，产生四个大孢子；一个大的和三个小的。只有大的大孢子存活下来，并形成胚囊，即雌配子体。然后，大孢子分裂三次，产生一个八细胞阶段。

其中四个细胞移动到胚囊的每个极点；两个到达赤道并结合产生一个2n的极核。因此，反足细胞由离卵子最远的三细胞形成，而助细胞由离卵子最近的两个细胞形成。

成熟胚囊中的中央细胞包含一个卵细胞、两个助细胞（“辅助”细胞）、三个反足细胞和两个极核。当花粉粒到达柱头时，花粉管从花粉粒伸出，沿着花柱生长，并通过珠孔（胚珠珠被上的一个孔）进入胚珠。两个精细胞被插入胚囊。

之后，发生双重受精事件。精子和卵子结合形成二倍体合子，即未来的胚胎。另一个精子与2n极核融合，产生一个三倍体细胞，该细胞将发育成胚乳，即食物储备。合子发育成一个胚胎，带有一个根或小根和一个（单子叶植物）或两个（双子叶植物）叶状器官，称为子叶。被子植物的两个主要类别，单子叶植物和真双子叶植物，根据其胚胎叶的数量来区分。

胚胎外部，复杂的碳水化合物、蛋白质或脂质被保存为种子食物储备。子叶充当一个管道，将分解的食物储备从种子的储存处输送到生长中的胚胎。

种子包含坚韧的珠被形成种皮，胚乳包含食物储备，受良好保护的胚胎位于核心。

图3：欧洲七叶树的果实：这些种子被包裹在称为种皮的保护性外壳中，通常带有一些储存的食物。受精并在被子植物中生长后，会产生成熟的胚珠。种子的形成完成了种子植物的繁殖过程（始于花朵的发育和授粉），胚胎由受精卵发育而来，种皮由胚珠的珠被发育而来。

各种被子植物物种是雌雄同体（雄蕊和雌蕊在同一朵花上），而另一些则是雌雄同株（雄蕊和雌蕊在不同的花上但在同一株植物上），还有一些是雌雄异株（雄蕊和雌蕊在不同的花上但在同一株植物上）（雄花和雌花出现在不同的植物上）。解剖学和环境障碍促进异花授粉，这由物理媒介（水或风）或鸟类或昆虫等动物介导。异花授粉增加了物种的遗传多样性。

被子植物的多样性

根据子叶的数量，被子植物的多样性分为两种基本类型：单子叶植物和双子叶植物。

被子植物属于被子植物门。现代被子植物似乎是一个单系群，这意味着它们都起源于一个共同祖先。花的结构、子叶和花粉粒等特征将开花植物分为两大类。草和百合是单子叶植物，而真双子叶植物和双子叶植物则属于多系群。然而，许多物种具有两类植物的特征；因此，判断一种植物是单子叶植物还是真双子叶植物并不总是那么简单。

基部被子植物被认为在分裂成真双子叶植物和单子叶植物之前就已经分化，因为它们兼具单子叶植物和真双子叶植物的特征。许多分类方案将它们单独归类。木兰纲（如睡莲、樟科和木兰树）和胡椒科（如辣椒）是两个被子植物科。

基部被子植物

胡椒目、睡莲目和木兰纲是基部被子植物的例子。这些个体具有单子叶植物和双子叶植物的特征。木兰是高大的树木，开着巨大、芳香的花朵，花朵有许多部分，被认为是古老的，代表木兰纲家族。月桂树的叶子芳香，而花朵小而不显眼。月桂目是主要生长在温暖气候中的小树和灌木。这一群中常见的植物包括鳄梨树、肉桂、月桂和香料灌木。睡莲目家族的荷花、睡莲和其他相关植物在淡水生物群落中茁壮成长，叶子漂浮在水面上或漂浮在水下地面上。园丁们喜爱睡莲，它们已经点缀池塘和水池多年。胡椒目生长在热带气候中，包括灌木、草本植物和小树。

图4：基部被子植物的例子： (a) 常见的香料灌木属于月桂目，与肉桂和月桂属于同一科。(b) 胡椒植物的果实是黑胡椒，是香料贸易路线上交易的主要产品。注意小而不起眼的簇状花。(c) 荷花（莲花）自古以来就被栽培用于观赏价值；荷花根可作为蔬菜食用。(d) 木兰树的红色种子，是最后阶段的特征，刚刚开始出现。

它们的花朵小而无花瓣，密集成簇生长在长穗状花序上。有几个物种提供有价值的香气或香料，例如胡椒（Piper nigrum）的浆果产出著名的黑胡椒粒，用于调味各种食物。

单子叶植物

图5：单子叶植物和双子叶植物：世界主要农作物：世界主要农作物是开花植物。

在播种期存在单个子叶是识别单子叶植物最常见的方式。单子叶植物的其他解剖特征包括叶脉平行于叶片长度，花器官呈三倍或六倍对称排列。真正的木材组织在单子叶植物中很少见。棕榈树的树干由初生和次生分生组织产生的维管和薄壁组织组成。最初的被子植物花粉是单沟的，外层有一个沟或孔。这一特征在现代单子叶植物中仍然存在。茎的维管组织没有特定的排列模式。根系主要是不定根且位置不规则，没有大的主根。单子叶植物包括真正的百合（这是它们另一个名称：百合纲的来源）、兰花、棕榈和草本植物。

真双子叶植物

真双子叶植物，或真正的双子叶植物，根据其生长芽中存在两个子叶来分类。在叶子中，叶脉形成网络，而花器官分为四、五或更多轮。在双子叶植物中，维管组织呈环状排列在茎中，而在单子叶植物中，维管组织分散在整个茎中。真双子叶植物既可以产生草本组织，如草，也可以产生木质组织。各种真双子叶植物产生三沟或三孔花粉，具有三个孔或沟。通常，根系由从胚胎胚根形成的一根主根固定。所有开花植物中有三分之二是真双子叶植物。

被子植物的例子

以下是被子植物的例子

1. 水果

被子植物的生命周期或许最好通过果树来展示。果树，如苹果、樱桃和橙花，有时在结果之前就会开花。果树可以通过蜜蜂或其他动物授粉这些花朵来交换遗传物质并保持其种群多样化。一旦花朵完成吸引传粉者的作用，它们就会失去花瓣，心皮开始在花的基部膨胀。这些心皮继续发育，直到果实达到完全大小，它们可能会改变颜色以吸引对食用它感兴趣的动物。

当鸟类或地面动物食用树的果实时，种子也会得到免费搭乘，随动物前往任何地方，并获得以粪便形式排泄的免费肥料。

2. 谷物

尽管将草本植物视为开花植物可能听起来很奇怪，但它们确实属于开花植物家族。这是因为草本植物已经超越了其通过大而鲜艳的花朵和果实吸引动物传粉者的进化起源。

由于水稻和小麦等草本植物通常大量紧密生长在一起，它们可以依靠风来授粉，并通过环境传播种子。人们食用的各种小麦、水稻和玉米含有“异常巨大”的种子，因为我们数千年来一直选择培育我们的驯化作物以生产尽可能大的种子。

因此，在没有人为干预的情况下，这些驯化植物无法繁殖，因为它们的种子太大，无法随风传播。然而，只要人类存在，我们就会继续种植大量它们来养活自己！

野生的草本植物种子要小得多，很容易被风传播。

3. 蔬菜

人类精心培育了我们餐桌上的蔬菜许多代，使它们尽可能大和美味。因此，西兰花、生菜和羽衣甘蓝都是开花植物可能会让人感到惊讶。

生菜、羽衣甘蓝和西兰花通常在开花前收获，因为花对许多人来说并不特别好吃。西兰花植株有紧密的绿色芽，实际上是小花蕾。

园丁和农民通常允许他们的少量绿色蔬菜开花并结出种子，以便为下一年的作物播种。然而，旨在食用的绿色蔬菜通常在开花前被采摘。

4. 花卉

说到那些被培育成巨大而鲜艳的花朵，我们的问题可能是：“果实到底在哪里？”事实并非所有的果实都像与这个名字相关联的“大、甜、多彩的果实”。实际上，任何包裹种子的保护层都被称为“果实”，各种植物的“果实”看起来就像膨大的豆荚。

当某些花朵，如水仙、百合和玫瑰的花瓣脱落后，它们会产生膨胀的绿色豆荚。例如，如果我们在花朵失去花瓣后穿过水仙花田，我们可能会注意到茎因果实发育的重量而“摇晃”，因为它们变得更重了。

如果我们把豆荚长时间留在茎上，它们最终会变干。然而，如果我们能摇动豆荚，听到里面干燥的种子沙沙作响，这意味着种子成熟过程已经结束，我们可以收获种子，明年种植更多的水仙花。

著名的“玫瑰果”，有时用于食品或药用制剂，实际上是玫瑰植物的果实。