高中生物奥林匹克竞赛植物部分的基础知识

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高中生物奥林匹克竞赛植物部分的基础知识
一、竞赛中涉及的问题
（一）植物分类的等级和基本单位
1．分类等级（阶层）
生物分类的等级有界、门、纲、目、科、属、种.在这些分类阶层中,还可分得更细,如：亚门、亚目、亚科等.每一阶层都有相应的拉丁词和一定的词尾.
界 Kingdom Regnum
门 Division Phylurn（divisio）
纲 Class Classis
目Order Ordo
科 Family Familia
属Genus Genus
种Species Species
（英文） （拉丁文）
2．物种命名法
现代生物的命名,即世界通用的科学名称的命名,都是采用双名法.
所谓双名法是指用拉丁文给植物的种定名,每一种植物的种名,都由两个拉丁词或拉丁化形式的字构成,第一个词是属名,相当于“姓”；第二个词是种加词,相当于“名”.一个完整的学名还需要加上最早给这个植物命名的作者名.因此一个完整的学名为属名十种加词十命名人名.属名一般采用拉丁文的名词,书写时第一个字母要大写.种加词其来源不拘,大多为形容词,但不可重复属名.
3．植物分类的基本单位
在上述各个分类等级（阶层、单位）中,“种”是分类的基本单位.种是指有一定的自然分布区和一定的形态结构、生理特征的生物类群.同一种的各个个体具有基本相同的遗传性状,彼此杂交可以产生正常的能育后代.不同种的个体之间,通常不能杂交,或杂交后不能生育后代.
（二）植物的类群
将自然界的生物分为动物界和植物界的二界分类系统,是瑞典生物学家林奈在1753年建立的,250多年来广为沿用.但随着人类认识地不断加深,对生物类群的划分出现多种不同的见解,相继有人提出三界说（植物、动物和原生生物）、四界、五界（原核生物、原生生物、真菌、植物、动物）、六界等分类系统.本章中仍采用二界说中广义的植物界概念.
1．藻类植物
藻类是一群最原始的植物,大约在35～33亿年前,在地球的水体中出现了最早的藻类——原核蓝藻.目前地球上的藻类是一群大多生活在水中,具有叶绿素,营自养生活,没有根、茎、叶等器官的分化,用单细胞的孢子或配子进行繁殖的低等植物.现把IBO考纲细目中所要求的七类藻类的主要内容列表比较如下：
七类藻类的主要内容比较

2．菌类植物
菌类植物结构简单,没有根、茎、叶等器官,一般不具有叶绿素等色素,大多营异养生活.菌类植物可分为细菌门、粘菌门和真菌门三类彼此并无亲缘关系的生物.其中粘菌是介于动物和真菌之间的生物.它在营养期为裸露的、无细胞壁、多核的原生质团,称变形体（与变形虫相似）.但在繁殖期,它可产生具纤维素细胞壁的孢子,又具真菌的性状.下面把细菌和主要的真菌作一扼要比较（见下表）.
细菌和主要真菌的比较
3．地衣植物
地衣是真菌和藻类的共生体,结构简单,没有根、茎、叶等器官.地衣的形态可分为3种类型：壳状、叶状和枝状.地衣能分泌地衣酸,使岩石表面变为土壤,而且抵抗不良环境条件的能力十分强,因此,地衣是植物界的“开路先锋”.松萝等地衣可以火药,从染料衣中提取的石蕊,可以制成石蕊试剂.
4．苔藓植物
苔藓植物是从水生到陆生的过渡类型,为小型的多细胞绿色植物,大多适于生活在阴湿环境中.有的为叶状体,有的已有假根和类似茎、叶的分化,茎、叶和假根中均无输导组织.苔藓植物的生活史中具有明显的世代交替（如下图）：
苔藓植物的生活史
在其生活史中,配子体发达,孢子体寄生在配子体上.苔藓植物受精必须借助于水.由于苔藓植物有颈卵器和胚的出现,是高级适应性状,因此,苔藓植物属于高等植物.其主要代表植物有地钱和葫芦萍等.
5．蕨类植物
蕨类植物是介于苔藓植物和种子植物之间的一大类群.蕨类的生活史可简单表示如下图.
蕨类植物的生活史
该类植物也具有明显的世代交替现象.蕨类植物的孢子体发达,并且有根、茎、叶的分化,其中,叶有小型叶和大型叶、营养叶（进行光合作用）和孢子叶（产生孢子）之分.其内部都有维管系统,木质部大多只有管胞,少数有导管.韧皮部主要含有筛胞,有的有筛管,起着输导和支持作用,因此,蕨类植物与种子植物合称为维管植物.蕨类植物的配子体虽然不如孢子体发达,但也能独立生活.蕨类植物也具有胚,但不产生种子,而以孢子繁殖后代,蕨类植物的受精仍离不开水.因此,蕨类常生活在阴湿环境中,主要的蕨类植物有石松、卷拍、木贼、菠、满江红等.
6．裸子植物
裸子植物是介于蕨类和被子植物之间的维管植物.其孢子体特别发达,具有真中柱,并生型维管束,有形成层和次生生长.木质部大多数只有管胞,极少数有导管.韧皮部中只有筛胞而无伴胞.其配子体完全寄生在抱子体上,且仍保留着结构较简单的颈卵器.其胚珠裸露,不被大孢子所形成的心皮所包被,传粉时,花粉粒可经珠孔直接进入胚珠.大多数裸子植物具有多胚现象,种子由种皮、胚和胚乳组成,它们分别由珠被、受精卵和大孢子发育而成.其中种皮是老的孢子体（2n）.胚是新的孢子体世代（2n）,胚乳则是雌配子体世代（n）.
（1）以松树为例,其生活史过程可表示如下图所示：

裸子植物（松树）的生活史
（2）裸子植物主要特征比较见下表：
裸子植物各纲（科）的主要特征比较


7．被子植物
（1）被子植物的生活史如下图

被子植物的生活史
（2）被子植物各科特征比较见下表：
被子植物各科特征比较




二．典型例题
例1 下列说法是否正确,请予判断：
（1）蓝藻的光合色素分布于载色体上.（ ）
（2）甲藻的运动细胞有两条项生或侧生的茸鞭型鞭毛.（ ）
（3）无隔藻属的营养体为二倍体,而羽纹硅藻属的营养体为单倍体.（ ）
（4）石药的生活史中只有核相交替而无世代交替.（ ）
（5）红藻门的果抱子均是单倍体的.（ ）
（6）我们所食用的海带为配子体,其植物体可分成固着器、桶和带片三部分.（ ）
【分析】 （1）由于蓝藻细胞没有分化成载色体等细胞器,所以其光合色素只能分布在光合片层上.（2）甲藻的运动细胞有两条顶生或侧生鞭毛,其中一条是茸鞭型,另一条是尾鞭型.（3）无隔藻属的营养体为单倍体,羽纹硅藻属的营养体则为二倍体.（4）石莼的生活史中既有核相交替又有世代交替,且石莼的世代交替为同形世代交替.（5）红藻门的果孢子体产生果孢子时,有的经过减数分裂形成单倍的果孢子,萌发成配子体；有的不经过减数分裂,形成二倍体的果孢子,发育成二倍体的四分孢子体.（6）海带的孢子体可分为固着器、柄和带片三部分.海带的孢子体和配子体之间差别很大,孢子体大而有组织的分化,配子体只有十几个细胞组成.
【参考答案】（1）～（6）均是错误的.
例2 下列真菌孢子中,具二倍体的孢子有
A 担孢子 B 接合孢子 C 卵孢子 D 子囊孢子
【分析】 担子菌亚门在有性生殖过程中形成双相的担子,担子经减数分裂后产生4个单相的担孢子,因此担孢子是单核相（单倍体）的.接合孢子是接合菌亚门在进行有性生殖时,由两个配子囊接合成1个具多数合子核的新细胞,接合孢子黑色,细胞壁厚,有疣状突起,休眠后在适宜的条件下,长出孢子囊梗,顶端形成孢子囊,其中的二倍体核经过减数分裂后,产生单倍体的（＋）、（－）孢子.鞭毛菌亚门水霉属的水霉进行有性生殖时,由精囊内的精核与卵囊内的卵结合,形成二倍体的合子,称为卵孢子,故卵孢子是二倍体的.子囊菌亚门在进行有性生殖时形成子囊,合子在子囊内进行减数分裂,产生子囊孢子,因此子囊孢子是单倍性的.
【参考答案】B、C.
例3 下列结构中,属于藓类孢子体世代的有
A 假根 B 基足 C 蒴盖 D 孢蒴 E 蒴帽 D 蒴柄
【分析】 葫芦藓生殖器官成熟后,精子器内的精子逸出,借助水游到颈卵器附近,进入成熟的颈卵器内,卵受精后形成合子,合子不经休眠,即在颈卵器中发育为胚,胚逐渐分化形成基足、蒴柄和孢蒴,成为三个孢子体.基足伸入母体之内,吸收养料,蒴柄初期生长较快,而将孢蒴顶出颈卵器之外,被撕裂的颈卵器部分,附着在孢蒴的外面,形成蒴帽.由此可见,基足、蒴柄、孢蒴属于孢子体世代,而蒴帽则属于配子体世代.孢蒴顶端为蒴盖,中部为蒴壶,下部为蒴台.孢蒴成熟后,孢子母细胞经减数分裂产生孢子,孢子在适宜的环境中萌发成为原丝体,原丝体由绿丝体、轮丝体和假根构成.故假根应为配子体世代.
【参考答案】B、C、D、F.
例4 下列植物中,哪一类植物能首先成功地移植到一个新形成的火山岛上?
A 蕨类 B 地衣 C 地钱 D 绿藻
【分析】地衣被誉为植物界的开路先锋,它能分泌地衣酸,腐蚀岩石,通过风化作用,使岩石表面变为土壤.地衣对不良环境条件,如高温、干旱、严寒等具有很强的抵抗能力,因此它能生活在其他植物不能生活的陆地环境中,如新形成的火山岛上.
【参考答案】B
例5 蕨类、苔藓均为隐花植物.这两类植物间的主要区别是
A 苔藓类由孢子繁殖,而蕨类则由种子繁殖
B 苔藓类主要生长在潮湿处,而蕨类则常生长在干燥处
C 苔藓类没有发育完善的输导组织,而蕨类则有明显的根、茎、叶
D 苔藓是自养生物,而蕨类则是异养生物
【分析】 苔藓和蕨类都是靠孢子繁殖,同属于孢子植物；它们的植物体内都含有叶绿体,能进行光合作用,故都属于自养生物；又由于它们精子都具鞭毛,因此受精过程都离不开水,都只能生长在阴湿的环境中.它们两者的主要区别是：苔藓的植物体只有茎叶的分化,无真正的根,只有假根行使吸收功能,且不具维管柱,没有发育完善的输导组织,而该类的植物体具有明显的根、茎、叶的分化,并且其根、茎、叶中具有由韧皮部和木质部组成的维管系统.
【参考答案】C
例6 裸子植物的雌配子体是
A 成熟胚囊 B 珠心 C 珠心和胚乳 D 胚乳和颈卵器
【分析】 成熟胚囊为被子植物所具有,裸子植物不具有,且为被子植物的雌配子体.裸子植物的胚珠裸露,由1层珠被和珠心组成,珠心即大孢子囊,中间有1个细胞发育成大孢子母细胞,经过两次连续分裂,其中一次是减数分裂,形成4个大孢子,通常只有合点端的1个大孢子发育成雌配子体,其余3个退化.成熟的雌配子体包含2个～7个颈卵器和大量的胚乳.
【参考答案】D.
例7 试列表比较裸子植物松科、杉科和柏科的不同点.
【分析】 对裸子植物松、杉、柏三科不同点进行比较,应从以下几个主要方面来归纳：（1）叶形及着生方式；（2）叶和珠鳞的着生方式；（3）珠鳞和苞鳞的离合情况；（4）每种鳞所具有的种子数；（5）小孢子叶的排列方式（见下表）.
松、杉、柏三科不同点比较表
比较特征 松科 杉科 柏科
叶形及着生方式 针形、条形束生或螺旋状排列 条形、披针形、钻形等螺旋状排列（水杉叶对生） 鳞形（叶对生）刺形（叶轮生）
叶及珠鳞排列方式 螺旋状 螺旋状排列（水杉为交互对生） 交互对生或轮生
珠鳞和苞鳞的离合情况 离生 半合生 完全合生
每种鳞具种子数 2粒 2粒～9粒 1至多粒
小孢子叶的排列方式 螺旋状排列 螺旋状排列（水杉的为交互对生） 交互对生
例8 裸子植物和被子植物所共有的特征是
A 单倍体胚乳 B 孢子异型
C 由子房发育为果实 D 孢子叶变为雄蕊和雌蕊
【分析】 裸子植物和被子植物的孢子体发达,两者的孢子体均为二倍体,但裸子植物的胚乳属于雌配子体,则为单倍体,而被子植物的胚乳由受精极核发育而来,属于三倍体.裸子植物和被子植物均能产生大、小两种异型孢子.裸子植物不形成果实,被子植物则由子房发育为果实.裸子植物中松柏类的孢子叶聚生成球果状,分别形成大孢子叶球（雌球花）和小孢子叶球（雄球花）,而大、小孢子叶在被子植物中则分别相当于心皮和雄蕊.
答案：B.
例9 十字花科的花程式为
A *K2＋2C2＋2A6G（2∶1） B *K4C4A2＋4G（2∶1∶∞）
C *K2＋2C2＋2A4＋2G（2∶1） D *K2＋2C2＋2A2＋4G（2∶1∶∞）
【分析】 十字花科的花为两性花,辐射对称；花萼4,每轮2片；花瓣4,十字形排列,雄蕊6枚,外轮2个短,内轮4个长,为四强雄蕊；子房上位,由2心皮结合而成,常有1个次生的假隔膜,把子房分成假2室（花程式上仍只写1室）,胚珠多数.由此谁知,十字花科的花程式应为.*K2＋2C2＋2A2＋4G（2∶1∶∞）
【参考答案】D.
例10 蔷薇科的4个亚科中,除哪一个亚科外,其余均为周位花?
A 绣线菊亚科 B 蔷薇亚科 C 苹果亚科 D 梅亚科
【分析】一朵花中,由于花托形状的变化,改变了花部在花托上的排列地位,特别是子房的位置往往出现不同的三种状态,即子房上位、子房下位和子房半下位.子房位置与花都在花托上的排列,其对应关系如下：子房上位下位花,子房上位周位花,子房下位上位花,子房半下位周位花.由此可见,只有子房上位或半下位,才有可能出现周位花.观察蔷薇科的4个科,绣线菊亚科为子房上位周位花；蔷薇亚科为子房上位周位花；苹果亚科为子房下位上位花,稀半下位于房周位花；梅亚科为子房上位周位花,因此蔷薇科的三亚科中,除了苹果亚科中绝大多数为子房下位上位花外,其余三亚科全为子房上位周位花.
【参考答案】C.
（三）简答题
65．↑K（5）C（4－5）A4,2G（2∶4）是哪个科的花程式?请表述此花公式所包含的信息.
66．右图为某科植物的花图式,据图回答下列问题：
（1）该花图式所表达的信息用花程式表示（已知子房上位）,则为 .
（2）该花图式所代表的科是 .
（3）图中引线所表示的结构分别为：
A． B． C． D．
（4）花图式中,花瓣的排列方式为 ,胎座为
67．下列植物各届哪个科?请将这些科编入一定距式检索表中.这些植物是：含笑、牡丹、紫藤、一品红、金橘.
【参考答案】
（一）选择题
1 AD 2 B、C、D 3 B、C 4 C 5 B、D、E 6 C 7 D 8 A、D、E；B、C、F 9 A、B 10 A、C、D、E 11 B 12 A 13 C、D 14 A、B、C 15 A 16 C 17 A、C、D、E 18 D、E 19 B 20 B 21 D 22 D 23 A、B 24 B 25 B 26 D 27 D 28 B、H 29 B 30 B 31 A、B、C、E 32 D、E、F、M 33 B 34 A 35 B 36 D 37 A 38 C 39 D 40 C 41 D 42 B 43 A 44 D 45 A 46 D 47 A 48 D 49 C 50 B 51 C 52 D 53 D 54 A 55 C 56 C 57 B 58 B 59 B 60 C 61 B 62 B
（二）填空题
63 （1）担子菌亚门 （2）真蕨亚门 （3）红藻门 （4）子囊菌亚门 （5）地衣植物门 （6）蓝藻门
64．（1）真菌门 （2）真蕨亚门 （3）红藻门 （4）担子菌亚门 （5）真蕨亚门 （6）角苔属
（三）简答题
65．花两侧对称,草片5、合生,花冠4～5、合生,雄蕊4或2,子房上位,2心皮4室.此花程式是唇形科的花程式
66．（1）↑K（5）C5A（9）＋1G1∶1 （2）蝶形花科 （3）旗瓣 翼瓣 龙骨瓣 苞片（4）下降覆瓦状排列 边缘胎座
67．含笑属木兰科,牡丹属毛茛科或芍药科,紫藤属蝶形花科,一品红属大戟科,金橘属芸香科.以上五种可用以下检索表加以区别：
1．心皮多数至少数,离生
2．雌蕊多数,具托叶环痕………………………………………………………含笑
2．雌蕊5～10,无托叶环痕………………………………………………………牡丹
1．心皮1或数个,无离生心皮
3．心皮1,荚果,木质藤本……………………………………………………紫藤
3．心皮数个,非荚果,非藤本
4．无乳汁,单身复叶,柑果………………………………………………金橘
4．有乳汁,单叶,蒴果…………………………………………………一品红