显微镜下的蕨类孢子

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什么是蕨类植物?

蕨类植物是一种古老的植物。根据化石记录,它们的进化时间早于人类、哺乳动物、爬行动物和鸟类。它们的起源可以追溯到泥盆纪晚期,大约3.6亿年前——比恐龙还要古老得多!

在开花植物进化之前,它们在地球上繁荣了两亿年。尽管蕨类植物如此古老,但它们已经有了真正的根、茎和与现在的植物相似的复杂叶子。蕨类植物也有血管系统它可以有效地运输水分和营养物质。因此,我们把蕨类植物归为维管植物。这就是为什么一些巨大的蕨类植物可以长到20英尺高,而小的非维管植物,如苔藓和苔类。

蕨类植物属于维管植物低等科——蕨类植物。与其他维管植物(如开花植物和针叶树)不同,蕨类植物是通过孢子繁殖的,而蕨类植物没有种子和花。

蕨类植物的生命周期需要一个中间的植物阶段配子体(植物的有性阶段)介于蕨类孢子和成熟之间。蕨类植物受到限制,只能在适当潮湿的条件下繁殖。正如我们现在所知,大多数蕨类植物生长在森林树冠下的潮湿地区,沿着小溪、小溪和其他永久水分来源生长。它们不能像仙人掌那样生长在炎热干燥的地方,也不能像针叶树那样生长在寒冷冰冻的地方。

蕨类植物的结构

蕨类植物的形状和大小各不相同,但它们都有3个主要部分的叶子,粉末,生殖结构称为孢子囊

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[在这张图中]蕨类植物的结构
叶、根茎和孢子囊是蕨类植物的三个主要部分。叶子是蕨类植物的叶子。根茎是蕨类植物的茎。孢子囊是繁殖结构,以簇的形式存在(称为孢子囊;单数孢子囊)在叶下面。


的叶子

的叶子是蕨类植物的叶子,由叶片和茎组成。扁平的叶片是叶的膨大,多叶的部分,茎连接着叶和根茎。

根茎产生新的叶子,它们紧紧地盘绕成一个螺旋状(称为根茎)船首饰或牧杖)。随着它们的生长和成熟,这些蕨类植物会慢慢展开。叶子有双重功能——光合作用而且繁殖

蕨类植物的叶片以各种各样的形式生长。叶可以是单叶,不分裂,也可以分成许多部分(称为羽叶)。有些物种的羽状花序可以进一步分裂成小叶,称为羽状花序。小羽甚至可以分裂成裂片,产生更复杂的叶子形状,如山毛榉蕨,北方木蕨,和铁毛蕨(我最喜欢的蕨类)。

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[在这张图中]蕨叶分裂。
蕨类植物的叶子根据不同的物种表现出不同的分化。叶片剪影系列显示了不同程度的叶片划分。
•简单——叶子是不可分割的(燕窝蕨)。
•羽状裂-叶片被分成几段(敏感蕨类)。
•羽状-叶被分割成彼此完全分离的片段。


粉末

根茎是茎和根的结合,看起来像一个分枝的静脉系统。横向生长的根状茎可以沿着或在地下爬行,以扩大其地盘。有时,根茎甚至会爬上树。在某些点上,根茎可以垂直生长成一个短的树干。幼叶直接从根茎中发芽。一些蕨类植物的根状茎,如王蕨或冠蕨,可以生长成树状的实心茎,生出一簇叶子。

孢子囊

孢子囊(单孢子囊)被发现在簇称为孢子堆(单数sorus)在叶下面。它们通常是棕色、黑色和橙色的。蕨类孢子在孢子囊内。在一些物种中,有一块保护组织覆盖在孢子囊上,称为囊群盖.不是所有的叶子下面都有孢子囊。有孢子囊的叶称为可育叶。

当孢子囊打开时,它们会释放孢子。如果蕨类植物的孢子落在适宜居住的环境中,它们可以生长成一种叫做配子体.这种中间的,短命的植物有两套生殖器官-精子囊(雄性)和颈卵器(雌性)。在适当潮湿的条件下,受精发生在同一配子体或相邻配子体上。受精产生了一种新的孢子体——真正的蕨类植物。

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[在这张图中]孢子囊、孢子囊和孢子的显微图像和图解。
Sorus看起来像一个在叶子背面发现的小点。许多孢子囊组成一个孢子囊。孢子囊在一些蕨类植物中并不总是可见的,因为它们被一种叫做胞壳的结构所覆盖。孢子在孢子囊内。上面的面板是显微图像。
图片来源:修改自植物学的博客


蕨类植物的繁殖和生命周期

蕨类植物的生命周期是植物的交替生长高等而且单倍体配子体阶段。二倍体意味着细胞包含两套完整的染色体,分别来自双亲。开云体育电脑官网多叶的“蕨类”植物是它们的孢子体。成熟的孢子体可以产生孢子。

然而,蕨类植物的孢子并不会长成叶状孢子体。它们不像开花植物的种子。相反,它们产生了单倍体一代。在单倍体阶段,每个细胞包含一组染色体或一半的遗传补体(如人类的精子或卵细胞)。开云体育电脑官网这款裤子看起来像一个小小的心形植物。它被称为配子体。

在配子体中,精子是在一种叫做精子囊的结构中产生的。卵细胞是在一个叫做颈卵器的类似结构中产生的。卵子有时产生于与精子相同的配子体上,但有些物种可能产生于不同的配子体上。当有水存在时,精子利用鞭毛游向卵子并使其受精(这就是为什么蕨类植物只能在潮湿的环境中茁壮成长)。受精卵成为由卵子和精子的DNA结合形成的二倍体受精卵。受精卵通过细胞分裂生长成一个新的孢子体。

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[在这张图中]蕨类植物的生命周期
生命周期由二倍体孢子体和单倍体配子体两个阶段组成。孢子体是产生孢子的成熟植物,但孢子不能生长成小植物。相反,孢子是单倍体,它们生长成心形的植物,称为配子体。它产生精子和卵子。精子找到卵子受精后,受精卵发育成孢子体。


[在这张图中]心形配子体


在显微镜下观察蕨类孢子

你需要的材料

  • 蕨类叶子标本
  • 微观幻灯片和封面
  • 滴管
  • 镊子和解剖针
  • 复合显微镜

步骤

  1. 取一片蕨类植物的叶子,确保它下面有sori。注意巩膜的颜色。黑色的水珠比白色的成熟。
  2. 在显微镜载玻片上滴一滴水。
  3. 用镊子夹住叶子,用解剖针打开孢子囊。在一滴水旁边做这一步,这样孢子就可以被释放到水中。
  4. 穿上封面,就可以看了。
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你会看到什么

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[在这张图中]孢子堆。
孢子囊在叶(叶)下面。叶子的位置颠倒了。这是铁线蕨。


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[在这张图中]解剖显微镜下的Sori
3倍放大后孢子囊可见。
图片来源:植物学的博客


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[图中]复合显微镜下的铁丝蕨孢子囊
孢子囊被安装在滑梯上。孢子囊内有许多孢子。100 x放大。


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[在这张图中]复合显微镜下的铁丝蕨孢子
一个孢子被放置在载玻片上,放大400倍观察。


[在这个视频中]显微镜下的蕨类叶子弹射孢子。


蕨类显微摄影比赛

[在这张图中]蕨囊的荧光图像。
放大10倍。
图片来源:罗格里奥·莫雷诺,2018年显微摄影比赛。


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