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绪章绪论
了解植物在生物界中的地位、性质及发展趋势,介绍本课程的主要学习内容及学习要求。
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●0.1植物在生物界中的地位
人类文明是从植物学开始的,比如种地,植物学(Botany)一开始就是面向生物的营养与健康的。植物学是生物学的分支学科。研究植物的形态、分类、生理、生态、分布、发生、遗传、进化等。
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●0.2植物的多样性
植物的多样性包括:
1、植物的物种多样性
2、植物的遗传多样性
3、植物的生态系统多样性
4、景观多样性 -
●0.3植物在自然界和人类生活中的作用
植物的作用非常的多,比如:推动地球和生物的发展、合成有机物质,贮存能量、促进物质循环,维持生态平衡;净化大气、净化水域、净化土壤及保持水土、防风固沙调节气温、杀菌、保持生态平衡等。
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●0.4植物学发展简史及发展趋势
人类对植物的认识最早可以追溯到旧石器时代,人类在寻找食物的过程中采集了植物的种子、茎、根和果实。植物学的创始人是提奥夫拉斯图(Theophrastus),在他的著作《植物历史》(也称《植物调查》)中将植物进行了分类。1世纪希腊医生迪奥斯克里德斯(Dioscorides)的著作《药物论》(De Materia Medica)为以后药用植物的使用奠定了基础。1593年中国明朝的李时珍也完成了《本草纲目》的编写。17世纪末英国生物学家雷确立了现代植物分类的基本原理。17世纪,出现了各式各样的显微镜,开创了植物解剖学的研究,随后植物生理学和植物胚胎学也得到进一步的发展。
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●0.5植物学教学内容和学习方法
植物学的主要内容包括:植物形态解剖学、植物系统学、 植物分类学。
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第一章植物细胞
植物细胞是植物生命活动的结构与功能的基本单位,由原生质体和细胞壁两部分组成。原生质体是细胞壁内一切物质的总称,主要由细胞质和细胞核组成,在细胞质或细胞核中还有若干不同的细胞器,此外还有细胞液和后含物等。
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●1.1植物细胞概述
我们知道,植物界的种类形形色色、千差万别,既有高大的树木,又有低矮的小草,还有肉眼看不到的藻类,但就植物体的构造来说都是由细胞构成的。有单细胞的;有多细胞的。而复杂的高等植物,一个个体是由无数个细胞构成的,细胞之间有了功能上的分工和形态结构上的分化,它们相互依存、彼此协作,共同保证着整个有机体正常生活的进行。
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●1.2植物细胞结构与功能-细胞壁
细胞壁是包被在原生质体外面的坚韧外壳,实际上是原生质体生命活动过程中向外分泌的多种物质符合而成的结构。
它的主要功能是支撑和保护作用,另外还与植物组织的吸收、运输和分泌等方面的生理活动有关。 -
●1.3植物细胞结构与功能-原生质体
我们知道植物细胞是由细胞壁和原生质体两部分组成,细胞壁以内的原生质体,是细胞进行各类代谢活动的主要场所。 原生质体又可分为细胞膜、细胞质和细胞核三部分。
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●1.4植物细胞结构与功能-细胞核
细胞核是真核细胞遗传、代谢及生长、分化的控制中心。通常生活的细胞中都有一个近球形的细胞核,它的折光率与细胞质有所不同,所以在光学显微镜下比较容易辨别。
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●1.5植物细胞的后含物
原生质体代谢的产物,包括贮藏物质、代谢废物及次生代谢产物,是细胞中无生命的物质,称为后含物。
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●1.6植物细胞的分裂、生长与分化
植物个体通常是由亿万个细胞构成的,但实际上都是源于单细胞的合子。合子将经过一系列复杂而有规律的细胞分裂、生长与分化过程。
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第二章植物组织
植物组织包括五大基本组织(保护组织、输导组织、营养组织、机械组织、分生组织)。植物组织由来源相同和执行同一功能的一种或多种类型细胞集合而成的结构单位。
对植物组织的分类主要有两种看法,一是侧重于组织的发生,并从形态上说明植物的组织;一是着眼于生理功能上的不同,从生理上说明各类组织。另外,也有人用细胞类型的分类代替各组织类型。植物组织的分类是为研究方便而给予的人为归类。 -
●2.1植物组织概述及分生组织
植物组织的出现是植物进化的标志,通常植物的进化程度越高,细胞间的分工越细,植物体的结构越复杂,适应性越强。
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●2.2保护组织
保护组织是由一层或几层细胞构成,覆盖于植物体表面起到保护作用,它的作用是防止体内水份过度蒸腾;控制植物与环境的气体交换;防止病虫害的侵袭和机械损伤。
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●2.3薄壁组织和机械组织
薄壁组织因为细胞具有薄的初生壁而得名。这类组织在植物体内分布最广,占植物体体积的大部分,成为植物体的基本部分,因此又被称为基本组织。
机械组织在植物体内主要起机械支持作用。机械组织细胞的特点是细胞壁均匀或不均匀加厚。 -
●2.4输导组织
输导组织存在于植物体的各种器官中,细胞为长管状,那么在植物体内相互贯通将形成网状的运输系统。
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●2.5分泌结构
我们知道一些植物的某些细胞或组织能够合成某些特殊的物质,并把它们排出体外或积累于植物体内,这就是我们熟悉的分泌现象。
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●2.6复合组织和组织系统
在植物体内还存在由多种类型细胞构成的复合组织。主要包括周皮、木质部和韧皮部、维管束。本节我们主要学习木质部、韧皮部及维管束。
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第三章种子和幼苗
种子是种子植物的胚珠经受精后长成的结构,一般有种皮、胚和胚乳等组成。胚是种子中最主要的部分,萌发后长成新的个体。胚乳含有营养物质。种子是裸子植物、被子植物特有的繁殖体,由胚珠经过传粉受精形成。
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●3.1种子的结构
种子一般由种皮、胚乳和胚三部分组成。
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●3.2种子的主要类型
种子的类型主要分为有胚乳种子和无胚乳种子两类。
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●3.3种子的萌发
种子萌发的内部条件和外部条件。
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●3.4幼苗类型
幼苗类型分为:子叶出土幼苗和子叶留土幼苗。
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第四章根
根一般指植物在地下的部位。主要功能为固持植物体,吸收水分和溶于水中的矿物质,将水与矿物质输导到茎,以及储藏养分。许多植物的地下构造本质上为特化的茎(如球茎、块茎),根与之不同处主要在于缺少叶痕与芽,具有根冠,分枝由内部组织产生而非由芽形成。
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●4.1根的主要功能和经济用途
根的主要功能:支持与固定、吸收、输导、合成与转化、分泌、储藏和繁殖。其它功能:如:呼吸、寄生和攀援等。
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●4.2根与根系的类型及根尖的分区
掌握两对概念:主根和侧根,定根和不定根。
根尖分为四个区: 根冠、分生区、伸长区、根毛区。 -
●4.3根的发育与结构-初生结构
根的初生结构是由根尖的顶端分生组织细胞分裂、生长、分化形成的。根的初生结构包括表皮、皮层和中柱三个部分。
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●4.4双子叶植物根的次生结构
初生生长后,由于次生分生组织(维管形成层和木栓形成层)的活动,不断产生次生维管组织和周皮,此生长过程称为次生生长,所形成的组织构成次生结构。
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●4.5单子叶植物根的结构和特点
比较单双子叶植物根结构的不同。
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●4.6侧根、根瘤及菌根
侧根的形成起源于中柱鞘,发生于根的内部,因此称为内起源;侧根发生的位置与木质部束数有关。
根瘤是由根瘤细菌侵染宿主根部后形成的瘤状共生结构。
菌根是高等植物与某些真菌形成的共生体。
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第五章茎
茎是植物体中轴部分。呈直立或匍匐状态,茎上生有分枝,分枝顶端具有分生细胞,进行顶端生长。茎一般分化成短的节和长的节间两部分。茎具有输导营养物质和水分以及支持叶、花和果实在一定空间的作用。有的茎还具有光合作用、贮藏营养物质和繁殖的功能。
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●5.1茎的形态特征和分支方式
茎的主要功能;茎的经济价值;茎的形态特征;芽;茎的生长习性;茎的分支
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●5.2茎的初生生长与初生结构
初生生长(primary growth)即由根和茎的的顶端分生组织细胞分裂,分化和生长所引起的植物器官的生长。主要表现为植物体长度的增加,故也称伸长生长。在初生生长过程中所形成的组织结构,成初生结构,包括表皮,皮层,初生韧皮部,初生木质部,髓和射线。
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●5.3茎的次生生长与次生结构
茎的次生分生组织(维管形成层和木栓形成层)的细胞分裂生长和分化的活动使茎加粗,这个过程称为茎的次生生长,次生生长所形成的次生组织组成了茎的次生结构。
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●5.4单子叶植物茎的结构
单子叶植物茎由表皮、基本组织和维管束组成。
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第六章叶
叶,是维管植物营养器官之一。其功能是进行光合作用合成有机物,并有蒸腾作用,提供根系从外界吸收水和矿质营养的动力。有叶片、叶柄和托叶三部分的称"完全叶",如缺叶柄或托叶的称"不完全叶";又分单叶和复叶。
叶片是叶的主体,多呈片状,有较大的表面积适应接受光照和与外界进行气体交换及水分蒸散。富含叶绿体的叶肉组织为进行光合作用的场所;表皮起保护作用,并通过气孔从外界取得二氧化碳而向外界放出氧气和水蒸气;叶内分布的维管束称叶脉,保证叶内的物质输导。叶的形状和结构因环境和功能的差异而有不同。 -
●6.1叶的生理功能
叶的生理功能包括:光合作用、蒸腾作用、吸收作用、繁殖作用。
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●6.2叶的组成
分别学习双子叶植物叶的组成和禾本科植物叶的组成,并对两者进行区分。
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●6.3单叶和复叶
单叶:一个叶柄上只生一张叶片
复叶:一个叶柄上生有许多小叶 -
●6.4叶的形态
各种植物叶片的形状多种多样,大小不同,形状各异。 通常从叶形、叶尖、叶基、叶缘几个方面描述叶的形态。
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●6.5脉序、叶序、叶镶嵌和异形叶性
脉序:贯穿在叶肉内的维管束和其他有关组织组成的。
叶序:叶在茎上都有一定规律的排列方式。
叶镶嵌:同一枝上的叶,以镶嵌状态的方式排列而不重叠的现象。
异形叶性:同一植株上具有不同叶形的现象。 -
●6.6叶的结构
分别学习叶的发育,双子叶植物叶的结构,单子叶植物叶结构。
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●6.7叶的生态类型
旱生植物和水生植物的叶,阳地植物和阴地植物的叶。
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●6.8叶的衰老和脱落
多数植物的叶生活到一定时期便会从枝条上脱离下来,是植物体在内因和外因综合作用下出现的一种适应方式。
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第七章营养器官的相互联系及其变态
植物的营养器官从生理功能上来看,各自都有自己独特而重要的作用,由于行使不同功能,长期对于不同环境适应,从而表现出形态结构上的差异。但是,一株植物是一个整体,各营养器官彼此间又是相互联系和统一的,它们既有区别,又有联系。植物的功能决定了器官的形态,形态适应于功能和特定的环境。因此,植物体才能在极其复杂的环境中顺利完成生长发育过程,得以繁殖后代。
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●7.1营养器官的联系
植物器官的相互联系主要是表现在以下三个方面:
营养器官之间维管系统的相互联系
营养器官之间主要生理功能的相互联系
营养器官的生长相关性 -
●7.2营养器官变态的概念及类型
由于环境的变化,植物器官因适应环境而改变器官原有的功能和形态,发生了变异,这种变异就是这次课要给大家讲解的植物营养器官变态。
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●7.3根的变态
很多植物的根在长期发展过程中,其形态及功能发生了变化,这种变化可以遗传给下一代,并已经成为这种植物的鉴别特征,这就是根的变态。植物的主根、侧根和不定根都有变态发生。
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●7.4茎的变态
茎的变态类型包括两大类型,地上茎变态和地下茎变态。
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●7.5叶的变态
叶的变态是由于叶子的功能改变引起的形态和结构变化。叶变态是一种可以稳定遗传的变异。在植物的各种器官中,叶的可塑性最大,发生的变态最多 。
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●7.6同源器官和同功器官
在各种变态器官中,就来源和功能而言,可以分为同源器官和同功器官两大类。
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第八章花
许多植物都会开出鲜艳、芳香的花朵。
这些花朵是植物种子的有性繁殖器官,可以为植物繁殖后代。花用它们的色彩和气味吸引昆虫来传播花粉。
可一些植物只有小而毫无生气的花,所以它们用有耀眼颜色的叶子或者萼片代替花瓣来吸引昆虫。 -
●8.1花的概述
花、果实和种子均与植物的生殖有关,统称为生殖器官。在植物的个体发育中,花的分化标志着植物由营养生长转入了生殖生长。
经过传粉与受精作用,花将进一步发育,产生种子与果实,使植物体得以继续繁衍。 -
●8.2花的结构组成
关于花结构的本质,比较一致的观点倾向于将花看作一个节间缩短的变态短枝,花的各部分从形态、结构来看,具有叶的一般性质。首先提出这一观点的是18世纪德国的诗人、剧作家与博物学家歌德(Goethe 1749-1832),他认为花是适应生殖的变态短枝。这一观点得到了化石记录以及很多系统发育与个体发育证据的支持,并且能较好地解释多数被子植物花的结构,因而延用至今。
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●8.3花程式和花图式
在研究被子植物花的复杂多样的形态特征时,常采用一种公式或图解来科学地进行描述和记载,前者称花程式,后者称花图式。
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●8.4花序
有些植物如荷花、芍药的一朵花单生在茎上,叫单生花,而大多植物有许多花按一定规律排列在花轴上,称为花序。花序生于枝顶端的叫顶生;生于叶腋的叫腋生。
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●8.5花芽分化
花和花序均由花芽发育而来,而花芽的出现则是被子植物从营养生长进入生殖生长的重要标志。花芽和叶芽一样,也是由茎的顶端分生组织(生长锥)逐渐分化而来的。
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●8.6雄蕊的结构与花药壁的发育
雄蕊原基形成后不断生长分化,其顶端膨大发育为花药,基部伸长形成花丝。
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●8.7花粉母细胞的减数分裂
在周缘细胞分裂、分化的同时,造孢细胞也相应分裂形成花粉母细胞(小孢子母细胞,),有个别植物(如瓜类)的花粉母细胞也可以由造孢细胞不经分裂直接发育而成。
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●8.8花粉的发育和花粉粒的结构
约有70%的被子植物在花药成熟时,其花粉粒发育到含营养细胞和生殖细胞时即散出进行传粉,如大豆、百合等。
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●8.9雌蕊的发育和结构
雌蕊是由一个心皮的两边缘向内卷合或数个心皮边缘互相连合而成,心皮边缘愈合处称为腹缝线,心皮中央相当于叶片中脉的部位称为背缝线。心皮卷合成雌蕊后,上端为柱头,中间位花柱,下部为子房。
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●8.10胚囊的发育和结构
胚囊发育于珠心组织。珠被原基开始形成时,在靠近珠孔一端的表皮层下发育出一个与周围不同的孢原细胞,其细胞的体积较大,细胞质较浓,细胞器丰富,液泡化程度低,细胞核大而显著。
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●8.11植物的开花与传粉
当花粉粒和胚囊(或其中之一)成熟后,花萼和花冠即行开放,雌雄蕊露出的现象称为开花。开花时被子植物生活史上的一个重要阶段,除少数闭花受精植物外,开花是大多数开花植物性成熟的标志。
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●8.12植物的受精作用
精细胞与卵细胞相互融合的过程称为受精。被子植物的卵细胞是位于子房内胚珠的囊胚中,而精子在花粉粒中。因此,精子必须依靠花粉粒在柱头上萌发形成的花粉管向下传送,经过花柱进入胚囊后,受精作用才有可能进行。
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第九章种子与果实的发育
被子植物的雌蕊经过传粉受精,由子房或花的其他部分(如花托、萼片等)参与发育而成的器官。果实一般包括果皮和种子两部分,其中,果皮又可分为外果皮、中果皮和内果皮。种子起传播与繁殖的作用。
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●9.1种子的发育
种子的胚根首先突破种皮,向下生长,形成主根。与此同时,胚轴的细胞也相应生长和伸长,把胚芽或胚芽连同子叶一起推出士面,胚芽伸出土面,形成茎和叶。子叶随胚芽一起伸出土面,展开后转为绿色,进行光合作用,如棉花、油菜等。待胚芽的幼叶张开行使光合作用后,子叶也就枯萎脱落。至此,一株能独立生活的幼小植物体也就全部长成,这就是幼苗。
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●9.2果实的结构及类型
受精作用后胚珠发育成种子,子房发育成果实 。根据果实结构不同,分为真果和假果 。
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●9.3单果
单果:一朵花中仅有一枚雌蕊(单雌蕊和复雌蕊)所形成的果实;一朵花形成一个果实。
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●9.4聚合果和复果
聚合果:是由一朵小花中的离生单雌蕊发育而成的果实,每一个单雌蕊形成一个单独的小果;一朵花结多个果实。
复果:是由整个花序发育成的果实,又称为聚花果;一个花序形成的果实。 -
●9.5果实和种子的传播
果实和种子的传播:借风力传播,借水力传播,借人与动物活动传播,借果实自身机械力传播。
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第十章植物的类群与演化
目前已经知道,整个自然界植物约50万种,它们种类繁多、分布广泛、是人类不可缺少的资源,人们如果想要利用植物,首先要对植物分门别类,这就是植物分类学的重要任务。
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●10.1植物分类的基础知识
植物的分类经历了人为分类方法和自然分类方法两个阶段。
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●10.2植物界的基本类群
地球上的植物并不是从一开始就像现在这样丰富多彩,所有类群的植物都是经过极其漫长的年代逐渐进化来的。
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●10.3藻类植物
藻类植物的一般特征与分类,及其代表植物。
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●10.4菌类植物
菌类植物一般特征与分类,及其代表植物。
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●10.5地衣门
地衣门的一般特征及其代表植物。
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●10.6苔藓植物门
苔藓植物门一般特征及其代表植物。
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●10.7蕨类植物门
蕨类植物门一般特征及其代表植物。
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●10.8裸子植物门
裸子植物门的一般特征及其代表植物。
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●10.9被子植物门一般特征
简单了解被子植物门的特征及其代表植物。
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第十一章 被子植物主要分科
大约1亿年前,裸子植物由盛而衰,被子植物得到发展,成为地球上分布最广、种类最多的植物。被子植物也叫显花植物 、有花植物,它们拥有真正的花,这些美丽的花是它们繁殖后代的重要器官,也是它们区别于裸子植物及其他植物的显著特征。被子植物有1万多属,约30万种,占植物界的一半。它们形态各异,包括高大的乔木、矮小的灌木及一些草本植物。本章重点介绍被子植物的主要分科。
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●11.1被子植物的一般特征
重点掌握被子植物一般特征。
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●11.2被子植物的分类原则
被子植物的分类原则包括:形态学依据、细胞学依据、化学依据、超微结构和微形态学依据、分子生物学依据。
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●11.3被子植物分科概述
了解单双子叶植物一般特征,重点掌握其各分科代表植物。
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●11.4被子植物分类系统简介
了解被子植物分类系统:恩格勒系统、哈钦松系统、塔赫他间系统、克朗奎斯特系统。