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植物篇:開花的種類( 花柱(部分被子植物) )

是柱頭和子房間的連接部分,也是花粉管進入子房的通道。花柱的長短因種而異,如玉米的花柱細長如絲,但蓮和罌粟的花柱則極短而不明顯。花柱的內部結構簡單,通常由表皮包裹的薄壁組織構成。一般雙子葉植物多具實心花柱,單子葉植物的花柱多為空心。

中空的花柱結構是在花柱道周圍常有一層特殊的內表皮細胞,稱為通道細胞,是分泌細胞,能向花柱道分泌物質;實心的花柱中沒有花柱道,由引導組織充滿,如棉花、煙草、薺菜、芝麻等大多數雙子葉植物。引導組織細胞長形,壁薄,細胞內含豐富的細胞器,細胞間逐漸形成大的胞間隙,並在胞間隙中充滿基質(碳水化物性物質)。小麥、水稻等植物雖為實心花柱,卻不含引導組織,花粉管從花柱中央的薄壁組織間隙穿過。

花柱(學名:style)

基本信息

  • 中 文 名:花柱
  • 外 文 名:style
  • 分 屬:部分被子植物擁有
  • 學 科:植物學
  • 性 質:雌蕊的一部分
  • 作 用:花柱是花粉管進入子房的通道

釋義

雌蕊由子房、花柱和柱頭三部分組成,花柱上承柱頭,下接子房,是花粉管進入產房的通道。花柱的長短差異懸殊,玉蜀黍的花柱長達33厘米,而罌粟不具花柱。

形態特徵

以茶花花柱為例。

茶花花柱中間有一丫形孔道.分別與頂端柱頭孔道相通,孔道下端連 房,當花粉在柱頭上萌發後,花粉管經孔道進入子房。花柱長約3-20mm、花柱由皮層、維管東、柱崆等組織組成,花柱的維管束成「品」字形排列。在幼花形成花蕾露白,柱頭的溝裂孑L道和花柱的腔均呈關閉狀。當茶花將開放時,柱頭溝裂,柱腔呈半廾狀,至茶花開放後,柱腔才呈開放狀。花柱的長短不一,多數與雄蕊等高。

結構與構造

花柱的結構雖有很多類型,但歸納起來可分為三種:

  • 1.花柱開裂,不成筒狀和柱狀的結構。
  • 2.花柱成為空心的管狀結構。如百合、豆科植物、油菜等 。
  • 3.花柱成為實心的柱狀結構。

有些植物的花柱生於縱向分裂的子房基部,稱花柱基生(Gynobasic),如黃芩、丹參等唇形科植物和新疆紫草、紫草等紫草科植物。在蘭科與蘿藦科植物中,雄蕊與花柱合生形成特殊的合蕊柱(Gynostemium)。

構造方面,花柱開裂,不成筒狀和柱狀的,其心皮的近軸面,從胎座珠柄附近起,直到柱頭的表皮組織和下皮組織,都充滿了濃厚的細胞質。表皮細胞常常分化為腺毛,或成乳頭狀的凸起,且分泌糖汁或松脂,以協助花粉管的發育,這種表皮組織常名花柱組織。如原始的毛茛目植物,它們的子房僅為心皮縱折而成,其近軸面與葉緣直達胚珠都生滿腺毛。還有,柱頭的表皮細胞向外凸出成為乳頭狀的構造,而表面以下的部分細胞,在花朵將開放的時候,退化溶解成為柱頭外面的膠質團。

花柱空心而成管狀結構的,則從柱頭的近軸面直達子房內部珠柄生長的地方,都為一種柱頭組織所充滿。但也有是圍繞於花柱管內周的某些細胞,永久分生活潑,而且有輸導作用。 花柱成實心的柱狀結構的,則柱頭的組織分化成束,這種束可名為柱頭組織束,它的細胞細而長。柱頭組織束沿着花柱的維管束分布,子房之中的每一個子房腔,必定與一個花柱組織束相通聯,所以同一花柱之中,可能同時存在着有多條花柱組織束。柱頭組織在柱頭外表有成毛狀分歧的,如:稻(Oryza sativa)、小麥(Triticum aesti-yum)、玉蜀黍(Zea mays)等:或不成毛狀分歧的,如:柑桔等。

不論哪種花柱,都能為花粉管的生長提供營養和某些化學物質,引導花粉管向下生長。花柱內有維管束連接子房、花托和柱頭。

主要功能

花柱主要功能是對花粉管的傳導作用,是花粉管通向子房進入珠孔而受精的通道。花柱還有分泌黏液的功能,以利授粉和刺激花粉的萌發。

雌蕊簡介

雌蕊位於花的中央,多數植物的花,只有一枚雌蕊。雌蕊常分化出柱頭、花柱和子房三部分。雌蕊群( gynoecium)是一朵花中所有雌蕊(pistil)的總稱,位於花中央或花托頂部。每一雌蕊包括柱頭、花柱和子房三個部分。雌蕊的主要功能是通過傳粉與受精作用產生果實與種子。

柱頭位於雌蕊的上部,是接受花粉粒的地方。風媒花的柱頭多呈羽毛狀,以增加柱頭接受花粉粒的表面積。多數植物的柱頭常能分泌水分、脂類、酚類、激素和酶等物質,有的能分泌糖類和蛋白質,有助於花粉粒的附着和萌發。

花柱位於柱頭和子房之間,是柱頭和子房間的連接部分,其長短隨各種植物而不同,是花粉萌發後花粉管進入子房的通道。子房是雌蕊基部膨大的部分,裡面有胚珠,胚珠受精後,整個子房發育為果實,胚珠發育為種子,子房壁成為果皮,包裹種子。

雌蕊的類型根據組成雌蕊的心皮數目可將雌蕊分為以下兩大類。

(1)單雌蕊( simple pistil) 由單個心皮構成的雌蕊。若一朵花中僅具一個單雌蕊,則稱為單生單雌蕊,常見於豆科、薔薇科的李亞科等,如豌豆、山桃;若一朵花中具多個離生的單雌蕊,則稱為離心皮雌蕊(apocarpous pistil),常見於木蘭科、毛茛科、景天科等,如玉蘭、毛茛、紅景天。

(2)復雌蕊(compound pistil) 由兩個以上的心皮聯合構成的雌蕊,又稱為合心皮雌蕊(syncarpous pistil)。這是被子植物中最為常見的雌蕊類型,並且一朵花中通常只有一個復雌蕊,如山楂、百合、連翹等。組成復雌蕊的心皮數目往往可以通過花柱或柱頭的分裂數目、背縫線的數目及子房室的數目來判斷。 [1]

進化來源

最原始的被子植物,心皮簡單。心皮依中脈相對縱拆而成子房。花粉管由心皮邊緣的任何部分進入子房再達到胚珠。心皮的全部邊緣都可認為是柱頭,而無特殊分化的結構,更無所謂花柱。較為進化的被子植物,如木蘭科等,柱頭的結構與上述最原始的類型相差無幾,亦無特殊的分異,僅僅是心皮的尖端發生腺毛而已。

進化的被子植物,子房的上端常分化成纖細的柱形或管狀結構。這種結構,稱為花柱。花柱的頂端,通常向外平展擴張,或成其他各式各樣的結構,都稱為柱頭。被子植物並不都具有花柱;各種被子植物的花柱,也因種類的不同而不同。蓮(Nelumbo nucifera)、虞美人(Papaver rhoeas)以及番木瓜等都無花柱。一花具有多個分生的心皮,而花柱與柱頭各自分離生長,如:芍藥屬、含笑屬,薔薇屬、景天屬(Sedum)等。也有一花具有多數心皮。心皮雖已分化成為一體,而花柱則仍然各自分離,如: 石竹、 亞麻等。更有同一花朵的各心皮分化成一個子房,同時花柱也分化成一體,但柱頭仍然各自分離,如:待宵草(Oenothera odorata) 、馬齒莧、天竺葵屬(Pelargoninm)等。另有多心皮的子房,各心皮與花柱均分化成一體,而柱頭也不分裂的,如:茄科植物的枸杞 ,番茄、茄、辣椒以及柑桔屬,報春花屬、金桔等。花柱的結構除以上所述的幾種類型之外,還有介乎分離與否、毛莨屬(Ranunculus),木蘭屬(MagnoUa),景天屬(Sedurn)等。

花柱的結構除上述幾種類型外,還有介乎分離與不分離之間的,如:梧桐。梧桐的花柱在花朵開放時聯合成為一體,花謝時則各自分開。

花柱草(學名:Stylidium uliginosum Swartz)

是花柱草科花柱草屬植物,一年生或多開生小草本,高5-13厘米。葉全部基生,逞蓮座狀生長,卵圓形、卵形至倒卵形,長5-8毫米,頂端圓鈍或渾圓,全緣無毛;花冠白色,或粉色,長約2毫米,蒴果細柱狀,長約8毫米。中國產廣東沿海地區。喜生長於丘陵溪邊濕草地中。

花柱草屬

概況

花柱草屬(Stylidium)約有300種,主要分布在澳大利亞西南部,熱帶亞洲及中國南部也有少量分布,中國只有2種,花柱草(Stylidium uliginosum)和狹葉花柱草(Stylidium tenellum)。

形態

花柱草屬植物多為多年生草本,少數為一年生草本或亞灌木,植株高度從幾厘米到1.8米不等;單葉,對生、互生或簇生於莖上,或基生而呈蓮座狀排列,無托葉或托葉退化成鱗片狀;花兩性,單生,或左右對稱,罕為輻射對稱,組成總狀花序、聚傘花序或疏穗狀花序;萼管與子房貼生,5~7裂,有點二唇形;花冠合瓣,裂片覆瓦狀排列,不相等,最下的裂片成唇瓣;雄蕊2,與花柱合生成柱,稱為合蕊柱,頂部初時下彎,觸之有彈力,花葯2室;子房下位,2室或在基部1室,每室有胚珠多顆;蒴果,種子多數,有肉質的胚乳。

通常情況下,合蕊柱從花中心伸出,並向下彎曲成一個倒U形狀,當昆蟲來采蜜時,合蕊柱受到機械刺激,便以一定角度在10~20毫秒內彈出,因此花柱草又稱扳機植物(triggerplants)。經過幾分鐘到半個小時後恢復到初始位置(運動速度與溫度有關,溫度越高速度越快)。合蕊柱運動是由一個位於合蕊柱彎曲部位的運動組織引起,這個運動組織受到刺激後形狀便發生改變。在合蕊柱觸發過程中合蕊柱頭就會與昆蟲接觸,由於雄蕊與柱頭成熟時間不同,這樣有利於避免自花授粉,雄蕊首先成熟,合蕊柱頭在與昆蟲接觸時把花粉沾到昆蟲上,之後柱頭成熟,在接下來合蕊柱觸發過程中柱頭又會接受到昆蟲帶來的花粉。

食蟲特性

花柱草的花萼也像其雄蕊一樣非常有意思,上面布滿了像毛膏菜一樣的腺毛和露珠(有時種莢、花瓣背面和雄蕊上也會有),但要比毛膏菜的露珠小很多,需要仔細看才能發現,它們只能捕捉非常小的昆蟲。也有觀點認為這些腺體太小,根本無法捕捉到昆蟲,認為這種進化是為了防止螞蟻靠近花朵,這一類爬蟲偷走花蜜卻不能幫助授粉。然而,針對一些花柱草(如Stylidium fimbriatum)的研究卻發現其腺體中存在消化酶。隨後又陸續有相關的研究和報道,證實其他品種的花柱草也能分泌消化酶,這是被定義為食蟲植物的最關鍵的依據之一,而單波花柱草已在食蟲植物名單中。 [2]

花柱草的花

是花柱草身上最神奇的部位,相比花柱草千變萬化的植株形態,其花的結構則更為相似。但在眾多的品種中,其花瓣的形狀比較多變。在原生地,花柱草的花期常在春季,也有一些品種一年四季都開花(如我國的狹葉花柱草),花莖一般都細而長,高高直立於植株上方,通常有花數朵或數十朵,花序為穗狀花序、傘房花序或極少見的單生花序。花瓣共有五片,其中一片為了給雄蕊讓出位置向外彎曲、較小,不容易發現,其他四片則對稱生長,幾乎涵蓋了所有的顏色,大部分呈白色、黃色或粉紅色。 花柱草的花為雙性花,即一朵花上同時有雄蕊和雌蕊,其雄蕊就像一條粗壯的胳膊從花瓣中央伸出,「手上」則拿着一個粘滿花粉的刷子,彎曲在花瓣的一側,雄蕊的基部是可以活動的,當有昆蟲觸碰花瓣時,雄蕊會以極快的速度朝花瓣的另一端「拍」過去,在將花粉「拍」到昆蟲身上的同時也將昆蟲趕到另一朵花兒上。

一株健康生長的花柱草其雄蕊每次「出擊」的速度可以達到0.015秒,當用手觸動花瓣時,甚至可以聽到雄蕊打在指甲上「嗒」的一聲,可見其力道之「大」。而被暴打的昆蟲則乖乖的帶着花粉飛向另一朵花。花柱草也正是這樣完成了異花授粉,孕育出優良的下一代,避免了種群的衰退。一般在數小時至一天時間之後,雄蕊就會恢復到原來的位置,恢復的時間越長,其積蓄的能量也會越大,下一次「出擊」也會更加強勁、迅速。 在花瓣下方,是花萼和長條狀的種莢。種莢內一般有種子數十粒,其種子和毛膏菜種子一樣,只有針尖大小。


參考文獻