细话裸子植物——植物学教材质疑(十三)

裸子植物在植物学教材中所占篇幅不大,但各教材却有不少问题困扰着师生们。本文指出了各教材在许多知识方面的矛盾之处,并提出了改进意见。首先,裸子植物具有真中柱,而不是网状中柱。其次,根据一些裸子植物发育的异形叶性,本文推测出几类植物叶的起源。然后,文章仔细分析了苏铁属植物的生殖结构及其发育,澄清了一系列混乱;探讨了松属生活史的一些细节,纠正了一些不准确的说法;此外,还讨论了胚珠叶生还是茎生这个重要问题。最后,文章建议,将麻黄属和买麻藤属出现的一个花粉管里的两个精子参与受精的现象称为双融合而不是双受精。

广义紫菀属(菊科紫菀族)系统学研究的现状

广义的紫菀属(Asters.l.)曾是个大包大揽的类群,产于北美和欧亚大陆.Nesom主要根据瘦果的形态和细胞学性状对Asters.l.进行了评价,将北美紫菀类植物从Aster中独立出去,使Aster成为欧亚特有类群.但是,在欧亚各国对Aster有定为一属和分为十多个属等不同的分类学处理,分歧较大.狭义紫菀属(Asters.s.)与从Asters.l.中分出的各属之间的系统学关系,以及后者中某些属与北美紫菀类和紫菀族其他亚族间的系统学关系,都存在很大疑问.过去一直认为北美是Aster的发源地,现在欧亚Asters.l.的起源与演化需要重新研究,而青藏高原是探讨Asters.l.物种多样性形成的关键地区.DNA尤其是DNA序列资料在研究Asters.l.的系统发育和分类上将发挥关键作用.

小花三脉紫菀和狭叶三脉紫菀的区别:形态学和细胞学证据

产自湖北神农架的狭叶三脉紫菀Aster ageratoides var. gerlachii (Hance) Chang一直被各种文献和有关标本馆误定为小花三脉紫菀A. ageratoides var. micranthus Ling。我们对二者进行了野外采集和形态学、细胞学的比较研究,分析了导致错误鉴定的原因,重新确定了二者的界限。小花三脉紫菀无横走地下茎,这一性状具有重要的分类学价值。核型研究发现,小花三脉紫菀为二倍体,2n=2x=18=18m,核型属1A型;狭叶三脉紫菀则是四倍体,2n=4x=36=32m+4sm (2SAT),核型属2A型。二变种的染色体数目、核型均为首次报道。狭叶三脉紫菀在湖北为新分布记录。

珠芽紫堇的生殖生态学研究Ⅰ.传粉生态学

连续３年的野外观察和室内实验结果表明：珠芽紫堇（Ｃｏｒｙｄａｌｉｓｓｈｅａｒｅｒｉｖａｒ．ｂｕｌｂｉｌｉｆ－ｅｒａＨａｎｄ．－Ｍａｚｚ．）的有性生殖为兼性自花受精．其自花受精是对开花期间持续降雨导致传粉者限制的适应．保证自花受精的内部因素有闭花传粉、自交亲和及内轮花瓣顶端合生．晴天，闭花传粉则变为异花传粉中的花粉次级呈现．其传粉昆虫是柳分舌蜂（Ｃｏｌｅｔｅｓｃｕｒｎｉｃｕｌａｒｉｓ），传粉主要发生在异株异花间．山小地花蜂（Ｐａｎｕｒｇｉｎｕｓｍｏｕｎｔａｉｎｓ）为蜜腺抢劫蜂，干扰传粉者的采访．受精后花冠仍不凋谢，花粉生活力也无明显下降，持续时间约占整个花期的１／４至１／３．笔者为了解释这一特殊现象。

虾须草属位于紫菀族的新证据

虾须草属Sheareria(菊科Compositae)是我国特有的单型属。国内学者将其置于向日葵族Helianthereae米勒菊亚族Milleriinae,而Robinson和Nesom则认为该属应归属于紫菀族Astereae。我们比较该属与向日葵族、紫菀族代表植物种类的微形态学、解剖学和细胞学特征。虾须草S.nana舌片近轴面细胞为线形,具横向条纹,细胞中央纵向隆起,与紫菀族代表种相同或相近,而与向日葵族的代表种中的细胞近圆形、表面具乳突存在显著区别。在舌状花子房壁横切面上维管束(肋)间部分的结构上,5种向日葵族植物具有如下共同特征:子房壁含3–4层结构,即表皮、下皮层、小细胞区,有的还有薄壁细胞层;表皮与下皮层细胞大小和形态一致,排列整齐。虾须草与5种紫菀族植物的子房壁均只由表皮和薄壁组织组成。虾须草为二倍体,核型公式为2n=2x=18sm。虾须草与紫菀族的染色体基数均为x=9,而和向日葵族普遍存在的染色体基数x=10不同。所有的证据都表明虾须草属应置于紫菀族,而不是向日葵族中。

微糙三脉紫菀的细胞地理学研究

三脉紫菀多倍体复合体一直被认为是一个困难的类群.但是,作为该复合体主产地的中国,其分类学研究和细胞学资料十分缺乏.因此,对微糙三脉紫菀9个居群进行了细胞学研究.结果显示,微糙三脉紫菀为四倍体(2n=4x=36),关于微糙三脉紫菀有六倍体的报道应属鉴定错误.微糙三脉紫菀6个居群的核型资料表明,其核型的不对称性具有经度地带性变异的趋势.据此认为,微糙三脉紫菀起源于浙皖山丘西部,然后向西扩散,抵达云贵高原和四川.这一假设得到横走地下茎演化证据的支持.

湖南紫菀属(菊科)一新变种——垂茎三脉紫菀

报道了湖南紫菀属Aster一新变种——垂茎三脉紫菀A.ageratoidesvar.pendulusW.P.Li&G.X.Chen。新变种与宽伞三脉紫菀A.ageratoidesvar.laticorymbus(Vant.)Hand.-Mazz.最为接近,但以如下特征与之相区别:茎下垂,基生叶和茎下部叶背面常为紫色,茎生叶常条形,叶上面被糙毛,总苞片较宽。新变种因叶常条形和舌状花白色而与小花三脉紫菀A.ageratoidesvar.microanthusLing相似,但总苞片顶端呈绿色,1.25–1.75mm宽,具明显横走地下茎而不同。

三峡库区川鄂紫菀(菊科)的形态学和细胞学研究

对川鄂紫菀(Astermoupinensis(Franch.)Hand. Mazz.)秭归居群进行了形态学和细胞学研究.形态学研究表明,川鄂紫菀存在居群间分化,但不足以划分变种.发现了一些被以前研究者忽视的重要性状,首次报道了川鄂紫菀的染色体数目和核型.其核型公式为2n=2x=18m.

种子植物受精摆脱水束缚应归因于花粉管的起源吗?——植物学教材质疑(一)

几乎所有中文植物学教材都把花粉管当成是种子植物对受精摆脱水束缚的适应特征,并得出粉管受精使种子植物更适应于陆生生活的结论。但是,某些灭绝的(种子蕨和科得荻植物)和一些现存的(银杏和苏铁)裸子植物行游动受精,需要特别指出的是其受精并不需要液态水。种子蕨和科得荻植物不形成花粉管,银杏和苏铁的花粉管是吸器而无输送精子的功能。其实,正是小孢子在小孢子囊中的原位发育导致植物演化出花粉和传粉,花粉的形成及其传播才使受精真正摆脱了水的限制。澄清花粉管的功能可作为植物学批判性教学的案例,以促进学生们科学精神和科学思维的发展。

一些花序的新定义和一个新的花序分类系统——植物学教材质疑(六)

花序是生花的分枝结构或系统,通常是被子植物科的重要特征,与传粉密切相关。花序教学的困难可能来自各教材在花序定义和分类上存在的问题。本文重新定义了一些花序类型,如有限和无限花序、伞房花序、轮伞花序,也澄清了伞形花序、柔荑花序、头状花序和隐头花序等花序分类上的一些混乱。笔者提议将花簇生和因花序退化而形成的单花列为花序类型。最后,本文提出了一个新的花序分类系统,增加了一些分类单元。

自花传粉与异花传粉:何者更进化?——植物学教材质疑(二)

传粉生物学的学习对理解被子植物多样性至关重要。中文植物学教材均教导学生,自花传粉是原始的传粉方式,异花传粉更为进化,因为前者会导致近交衰退,而后者具杂交优势。这种说法其实是对进化内涵的误解。被子植物的基部类群以异花传粉为主,而自花传粉少见且是次生的;从异花传粉转变为自花传粉在被子植物中反复、独立地发生。自花传粉之所以被自然选择保留,是因为在一定条件下表现出近交优势。在自花传粉教学中,要纠正学生对进化的理解,引导学生深刻理解近交衰退,并通过采取辩论式教学方法,培养学生运用术语进行逻辑性强的论证的能力,使学生逐步养成儒雅的学者气质。

花程式:问题和建议——植物学教材质疑(五)

长期以来,花程式被广泛用于简要地描述被子植物各类群,特别是科的花形态、结构和各部分的数量。但是,植物学教材中,花程式存在诸多混乱,如:有的符号使用不规范;一些重要信息遗漏或错误;变态器官在少数科的花程式中加以记录,而在其他科被忽略。本文提出了一些建议,旨在改进和发展花程式教学。此外,本文还详述了一些方法,以帮助同学们解决植物学实验中遇到的一些有关花程式设计的困难。

菱的丝状结构是沉水叶还是同化根?--植物学教材质疑(四)

异形叶性是植物界常见现象之一。有的植物学教材以菱为异形叶性的例子,并指出,“菱的浮水叶扁平呈菱形,而沉水叶却细裂呈丝状”。但是,也有文献认为,这些“沉水丝状器官”是同化根或变态托叶。菱的形态和解剖结构均显示,这些“沉水丝状器官”是生于沉水茎上的不定根,不定根上再发出许多丝状侧根,这些侧根是具同化功能的变态器官。根据本研究,笔者设计并实施了一个探究性植物实验,以期培养学生的探究能力以及批判性思维习惯和能力。

关于植物生殖概念的思考——植物学教材质疑(七)

链型植物的生殖方式复杂多样,因而植物学教材中生殖概念存在诸多混乱。首先,在苔藓植物和种子植物中,无性生殖通常被错误地埋没在有性生殖概念之中;其次,无性生殖、孢子生殖和营养繁殖等概念间存在严重混乱;第三,孢子生殖被当作是隐花植物的关键特征,而显花植物(种子植物)也行孢子生殖这一事实被忽略;第四,种子被错误地当作有性生殖器官,实际上种子的功能不是生殖而是传播。本文分析了这些错误,提出了一些另类思考。

关于水生植物的一系列问题--植物学教材质疑(三)

许多植物学教材对水生植物的论述有待修正。关于水生植物,特别是浮水植物和沉水植物的定义,有些教材表述不够严谨。同时,在代表植物的选择及其插入的叶解剖图上,一些教材也存在不少问题。此外,水生植物适应综合征是学习的重点,但一些教材出现错误观点。针对上述问题,本文提出了一些修改建议;并且,在沉水植物的教学中,设计了探究式教学方案,独创性地从维持沉水植物低光补偿点的角度引导学生理解沉水植物的适应综合征。

果实分类系统的修订和教学——植物学教材质疑(十)

果实是被子植物特有的结构,它通过保护种子、帮助种子传播促进了被子植物的兴旺发达。果实的形态结构具高度多样性,使得构建一个令人满意的果实分类系统成为十分困难的事情。本文重新定义了一些果实类型,并修订了植物学教材采用的果实分类系统:1)将浆果状核果和梨果分别归入核果类和浆果类;2)将分果与裂果、闭果并列,并提出分果新类型:节荚、节裂角果和分角果;3)将闭果分为坚果和瘦果。瘦果包括真瘦果、小瘦果、下位瘦果、颖果、胞果和具翅瘦果;4)长、短角果被归入蒴果,花生的果实归入坚果。关于果实分类教学,建议引导学生探讨果实的民间分类和植物学分类之间的差异,果皮特征与种皮、种子数量的关系以及果实的分类学价值、果实类型的演化。

川东三县种子植物区系地理的数值研究

应用聚类分析和主成分分析方法探讨川东三县种子植物区系与其他区系之间的关系。研究结果表明,川东三县种子植物区系与神农架、庐山、日本、藏东种子植物区系关系密切,其联系纽带为泛热带、北温带和旧世界温带三种成分。川东种子植物区系较神农架区系具更为丰富的热带成分。

一些花结构的再认识——植物学教材质疑(十二)

好的植物学名词及其概念应是清晰和精确的,而模糊混乱的术语会阻碍植物学的发展和教学。花结构十分复杂多样,植物学教材关于花结构的名词概念存在许多可疑之处。本文讨论了花结构中hypanthium的起源和多样性及其中文译名、花被概念的分层、花结构开裂的演化、几种花冠的名称混乱、雄蕊与花冠的空间位置关系、瓣形雄蕊和瓣化雄蕊的区别、子房位置与花位的关系、雌蕊柄的起源和生长。其中,关于雌蕊柄的问题多为推测,有待实验验证。

关于禾本科的一些误解——植物学教材质疑(八)

禾本科植物具有巨大的生态和经济价值,其形态解剖结构和系统分类是植物学教材的重点内容。在学术和科普领域,grass一词的误译和哑铃形保卫细胞的误解十分流行;植物学教材对这些问题负有一定责任。此外,关于禾本科植物,植物学教材还普遍存在一些值得质疑的内容,如:将禾本科植物茎中的原生木质部腔隙说成气腔,而实际上它应是水腔;维管束鞘的归属未明确界定;禾本科植物花序和小穗结构的描述较为混乱。期待将来的植物学教材能在禾本科部分有所改进。