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2013年织金五中高中生物竞赛培训补充知识点二


2013 年织金五中高中生物竞赛培训补充知识点(二)
1、花序 大多数植物的花按一定的顺序排列在花枝上,形成花序。花序的总花柄或主轴,称花序轴或花轴。根 据花序轴分枝的方式和开花的顺序,花序可分为两大类:无限花序和有限花序。 (1)无限花序(图 1—2-33) 开花顺序由基部向顶部或由边缘向中央依次开放。 分简单花序(花轴不分枝, A~H)与复合花序(花轴分枝,每一分枝

相当于一种简单花序)。

①总状花序:花序轴较长,上面着生花柄等长的两性花。如油菜、紫藤。 ②伞房花序:花轴上的花,花柄长短不等,越近顶部的花柄越短,各花分布近于同一平面上。如苹果、 梨、山楂。 ③伞形花序:各花自轴顶生出,花柄等长。如韭菜、人参等。 ④穗状花序:花轴上着生许多无柄的两性花。如车前子、马鞭草。 ⑤菜荑花序:花轴上着生许多无柄或短柄的单性花(雌花或雄花),花序常下垂。如杨、柳、枫杨。 ⑥肉穗花序:结构与穗状花序相似,但花轴肉质化,着生许多无柄的单性花,如玉米、香蒲的雌花序。 马蹄莲、芋、半夏、天南星的肉穗花序外包有佛焰苞(大型苞片),又称佛焰花序。 ⑦头状花序:花轴缩短呈球形或盘形,密生许多无柄花。如向日葵、蒲公英、菊(花序边缘为舌状花, 中央为管状花)。 ⑧隐头花序:花轴肉质并内凹成囊状,无柄单性花隐生于囊体的内壁上,雄花在上,雌花在下。如无 花果、薜荔。 复合花序包括:复总状花序(又称圆锥花序,如水稻、丁香、女贞)、复穗状花序(如小麦)、复伞房花序 (如花楸、石楠)、复伞形花序(如胡萝卜、茴香)、复头状花序(如合头菊)。 (2)有限花序(聚伞类花序) 开花顺序由顶端向基部或中心向边缘依次开放,花序轴不 能继续延伸(图 1—2—34)。

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①单歧聚伞花序:包括螺状聚伞花序(各级分枝向同一方向生长,如勿忘草)和蝎尾状聚伞花序(各级分 枝左右相间长出,如唐菖蒲)。 ②二歧聚伞花序:顶花下面两侧同时发育出一对分枝。如石竹,大叶黄杨。 ③多歧聚伞花序:顶花下面同时发育出三个以—亡分枝。如大戟、益母草。 2、花药的发育 早期花药为实心结构,在长大过程中,四角表皮内侧分化出一些质浓、核大的孢原细胞,孢原细胞经 一次平周分裂, 形成外层的周缘细胞和内层的造孢细胞。 周缘细胞经过多次分裂, 自外向内形成药室内壁、 中层和绒毡层(可为花粉粒的发育提供营养物质),连同花药的表皮构成花药壁。造孢细胞经分裂产生大量 的花粉母细胞或小孢子母细胞(2n),小孢子母细胞经减数分裂产生 4 个小孢子(n),花药又称小孢子囊。每 一小孢子经一次有丝分裂形成一个大的营养细胞(n)和一个小的生殖细胞(n), 生殖细胞再经一次有丝分裂形 成 2 个精子(雄配子),这样就形成了一个含有 3 个细胞的花粉粒,即雄配子体,如小麦、水稻、玉米等。 但棉花、百合、桃等的花粉粒只有 2 个细胞,它们的生殖细胞要在花粉粒萌发成的花粉管中才分裂成 2 个 精子。综合如下:

3、胚珠的发育和胚囊的形成 胚珠的发育,先在胎座上产生一个突起,叫胚珠原基。胚珠原基前端成为珠心,后端分化出珠柄。珠 心外包一层或两层珠被,留一小孔,为珠孔。珠心的基部与珠被汇合的部位叫合点。由胎座经珠柄而人的 维管束经合点进入胚珠。由于胚珠发育时,各部分生长速度的不同,形成直生胚珠、倒生胚珠(大多数被子 植物是这种类型)、横生胚珠等。
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当珠被形成时,在近珠孔端的珠心表皮下分化出一个质浓、核大的孢原细胞。孢原细胞直接或间接地 发育为大孢子母细胞(胚囊母细胞),大孢子母细胞(2n)经减数分裂形成四个大孢子(n),近珠孔的三个退化, 仅一个大孢子(又称单核胚囊)连续进行三次核有丝分裂,最终形成 7 个细胞或 8 个核的成熟胚囊,又称雌 配子体,占据整个珠心,近珠孔端含 1 个卵细胞,即雌配子(图 1—2—35)。

综合如下:

4、传粉 传粉是有性生殖过程的重要环节,有自花传粉(雄蕊的花粉落到同一花中雌蕊的柱头上,如小麦、大豆 等)和异花传粉(一朵花的花粉传到另一花的柱头上,如水稻等多数被子植物)两种方式。其中自花传粉是一 种原始的传粉方式。异花传粉主要有风媒传粉(如稻、玉米)和虫媒传粉。 值得注意的是,杨与柳同属杨柳科,同为无被花,而杨为风媒,柳为虫媒。鼠尾草等唇形科植物花中 的杠杆系统是由雄蕊药隔的一部分变态而成的。 5、双受精及种子、果实的形成 被子植物具有独特的双受精现象,即两个精子分别与卵细胞和极核结合,形成受精卵和受精极核。受 精后,花的各部分都发生显著的变化。现将受精后花或花序发育成果实和种子的过程综合如下:
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有些植物不经受精,子房也能发育成果实,这种现象称为单性结实,其果实为无籽果实,如香蕉、柑橘。 6、果实的类型 果实的类型有好几种划分方法。只由—子房发育而成的,称为真果,如桃等多数植物的果实。除子房 外还有其他部分(如花托、花序轴等)参与组成的,称为假果,如苹果、梨、石榴、瓜类。 根据果实是由单花或花序形成来分,可分为单果、聚合果和复果三类。单果是由一朵花中单个雌蕊发 育而成,如花生、桃。聚合果是由一朵花中许多离生雌蕊,形成许多小果聚集在同一花托上,如草莓、悬 钩子、莲。聚花果是由整个花序发育而成,又称花序果或复果,如桑葚、无花果、菠萝。 果实的分类主要还是根据果皮的性质及成熟后是否开裂来划分,分为肉果和干果两大类。肉果的果皮 肉质化,分浆果(其中瓜类特称为瓠果,柑橘类特称为柑果)、核果和梨果。 干果的果皮干燥,分裂果和 闭果,裂果包括荚果(豆科植物特有,由一个心皮发育成,果皮两 面开裂)、角果(十字花科植物特有,二 心皮一室子房发育成, 具假隔膜)、 蒴果(合生心皮发育 成)、 瞢荚果(一心皮或离生心皮发育成, 单侧开裂); 闭果包括瘦果、颖果、坚果、翅果、双悬果等。 不同果实的可食部分也有很大的不同,如表 1-2-1 所示。

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果实和种子的散布,主要依靠风力(如蒲公英、槭、铁线莲的果实,棉的种子)、水力、动物和人类的 携带(如苍耳、鬼针草的果实)以及果实本身所产生的机械力量(如凤仙花、喷瓜的果实)。
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7、C3 和 C4 植物的比较 项目 概念 C3 植物 在光合作用的暗反应中,CO2 中的 碳直接转移到 C3 中的植物,叫做 C3 植物 叶片中维管束鞘细胞无叶绿体, 周 围排列疏松的叶肉细胞含正常的 叶绿体 C4 植物 在光合作用的暗反应中,CO2 中的碳首先转移 到 C4,然后再转移到 C3 中的植物,叫做 C4 植 物 叶片中的维管束外有 “花环型” 结构,即 (内 圈的)维管束鞘细胞和(外圈的)部分叶肉 细胞,而且维管束鞘细胞中含数量多、个体 大但无基粒的叶绿体;叶肉细胞含正常的叶 绿体 CO2 和 PEP 在叶肉细胞中结合生成 C4(草酰乙 酸), 4 进入维管束鞘细胞形成 CO2 和丙酮酸, C 后面 CO2 参与暗反应过程同 C3 植物 叶肉细胞:C4 途径 CO2+PEP→C4 CO2+C5→2C3 维管束鞘细胞:C3 途径 C3+ATP+NADPH→(CH2O)+C5+ADP CO2 补偿点 光饱和点 是 C4 植物的 3∽7 倍 低,一般在 0.28∽0.56 kW/m
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叶片的结构和特点

CO2 和 C5 结合生成 2C3, 3 在 ATP 和 C NADPH 的作用下最后合成葡萄糖 代谢过程 叶肉细胞:C3 途径

在强光下很低 很高, 光合效率随光强增高上升的幅度很大, 2 即使在夏天的最高自然光强 (约为 1.1kW/m ) 下也不饱和 较高(CO2 泵) 30∽47℃ 玉米、甘蔗、高粱、苋菜等

光合效率 最适温度 举例

低 20∽30℃ 小麦、水稻、大豆、马铃薯等

8、光合作用的机理 光合作用过程包括一系列的光化学步骤和物质的转变,大致可分为下列三大步骤:光能的吸收、传递 和转换过程(通过原初反应完成); 光能转变为活跃的化学能过程(通过电子传递和光合磷酸化完成); 活跃的 化学能转变为稳定的化学能过程(通过碳同化完成)。前两个步骤基本属于光反应,第三个步骤属于暗反应。 高等植物的光合碳同化过程有 C3、C4 和 CAM 三条途径。 (1)C3 途径 C3 途径是卡尔文等提出的 C02 同化途径, 故称为 卡尔文循环。这个循环中的 C02 受体是核酮糖-1,5 —二磷酸(RuBP),在 RuBP 羧化酶催化下,C02 固定 后形成的最初产物 3—磷酸甘油酸(PGA)是一种三碳 化合物,故该途径称为 C3 途径(图 l—2-10)。C3 途径 是所有植物光合作用碳同化的基本途径。只有 C3 途 径的植物,称为 C3 植物。

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(2)C4 途径 一些起源于热带的植物,如甘蔗、玉米和高梁等,它们固定 C02 的最初产物不是磷酸甘油酸,而是草 酰乙酸(OAA)等四碳二羧酸,故命名为 C4 途径。通过 C4 途径固定 C02 的植物称为 C4 植物。 C4 途径的 C02 受体是叶肉细胞细胞质中的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),在 PEP 羧化酶催化下,固定 C02 生成草酰乙酸,草酰乙酸在脱氢酶的作用下被还原为苹果酸(有些品种形成天冬氨酸)。苹果酸离开叶肉细 胞,进入维管束鞘细胞,脱羧放出 C02,为 RuBP 固定进入卡尔文循环;脱羧后形成的丙酮酸再回到叶肉 细胞,转变为 PEP,继续固定 C02(图 1-2-11)。

C4 植物实际上是在 C3 途径的基础上,多一个固定 C02 途径。 (3)CAM(景天科酸代谢) 景天科植物如仙人掌、落地生根等的叶子,气孔晚上开放,吸进 C02,与 PEP 结合,形成草酰乙酸, 再还原为苹果酸,积累于液泡中。白天气孔关闭,液泡中的苹果酸便运到细胞质,脱羧放出 C02,参与卡 尔文循环,形成淀粉等(图 l—2—12)。因此植物在晚上有机酸含量高,糖类含量下降;白天则相反。这种 有机酸合成有日变化的代谢类型称为景天科酸代谢(简称 CAM)。这与植物适应干旱地区有关。

(4)光呼吸 光呼吸是指植物在光照下,在光合作用的同时发生吸收 02、释放 C02 的呼吸。一般生活细胞的呼吸 在光照或黑暗中都可以进行。黑暗中的呼吸相对地称为暗呼吸。 光呼吸的主要过程是细胞过氧化物体中乙醇酸的氧化,乙醇酸来自叶绿体。叶绿体中的 RuBP 羧化酶 既是羧化酶, 催化 CO2 与 RuBP 结合, 又是加氧酶, 催化 02 与 RuBP 结合。 在光照下, 浓度高时, 02 RuBP 加氧酶催化 02 与 RuBP 结合,产生乙醇酸;乙醇酸进入过氧化物体,被氧化产生甘氨酸;甘氨酸进入线粒
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体,被分解产生 C020 图 1—2—13 是光呼吸的全过程。在整个途径中,02 的吸收发生于叶绿体和过氧化 物体,C02 的放出发生于线粒体中,因此,光呼吸是在叶绿体、过氧化物体和线粒体三种细胞器的协同下 完成的。光呼吸使有机物分解成 C02,但不产生 ATP 或 NADPH,是一个耗能过程。

(4)C3 植物和 C4 植物的光合特征 一般来说,C4 植物比 C3 植物具有较强的光合作用、较低的光呼吸。这是因为:C4 植物的 PEP 羧化 酶对 C02 的亲和力比 C3 植物的 RuBP 羧化酶大得多, 植物能够利用低浓度的 C02(当外界干旱气孔关闭 C4 时,C4 植物能利用细胞间隙里含量低的 C02 继续生长)。而且 C4 植物具有独特的“花环型”结构,叶肉 细胞与维管束鞘细胞分工配合,在叶肉细胞内以 C4 途径固定 C02,形成 C4-二羧酸向维管束鞘细胞运输, 起了“C02”源的作用,为维管束鞘中进行的 C3 途径提供高浓度的 COa,使植物同化 C02 的能力比 C3 植 物强, 光合效率也比较高; 另外, 高浓度的 C02 足以和 02 竞争而使 RuBP 羧化酶接受 C02 而不与 02 结合, 因此,C4 植物在光照下只产生少量的乙醇酸,光呼吸低于 C3 植物。 (5)影响光合作用的主要因素 衡量光合作用强度的指针是光合速率, 它以每小时每平方分米叶面积吸收 CO2 毫克数表示。 影响光合 作用的外部因素有:光照强度、C02、温度、水分和矿质元素等;影响光合作用的内部因素有:叶绿素的 含量、叶片的年龄和光合作用产物的积累等。

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