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特殊植物火柴头的生物学特性探讨. 姓名: 魏传芬 导师: 金银根. 前言 火柴头 （ Commelina benghalensis L） 为单子叶植物纲、鸭跖草目、鸭跖草科、鸭跖草属（ Commelina L.） 一年生草本植物，是旱生蔬菜、果园、大豆、玉米等作物田间或山坡路边、田埂较湿处常见中生型杂草。. 金银根（1994）首次报道了火柴头近地面茎节上的芽 向地（重）性 生长、在地下完成生殖发育的过程，所产生的种子与地上种子特性相近；火柴头的直立茎基部的侧芽可发育形成匍匐茎，匍匐茎亦可产生直立茎和向地下生长的生殖茎，其顶芽和各节上的侧芽均能在地下发育成花序，并开花结实.
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特殊植物火柴头的生物学特性探讨 姓名: 魏传芬 导师: 金银根
前言火柴头（Commelina benghalensis L）为单子叶植物纲、鸭跖草目、鸭跖草科、鸭跖草属（Commelina L.）一年生草本植物，是旱生蔬菜、果园、大豆、玉米等作物田间或山坡路边、田埂较湿处常见中生型杂草。 金银根（1994）首次报道了火柴头近地面茎节上的芽向地（重）性生长、在地下完成生殖发育的过程，所产生的种子与地上种子特性相近；火柴头的直立茎基部的侧芽可发育形成匍匐茎，匍匐茎亦可产生直立茎和向地下生长的生殖茎，其顶芽和各节上的侧芽均能在地下发育成花序，并开花结实.
火柴头地下生殖生长是一个特殊的生长过程,它是地上茎的侧芽、即花（序）芽向地生长，并能在地下完成生殖的全过程，是迄今为止尚未被人们从根本上认识的一种特殊的地下生殖类型，其地下生殖过程及机制还有待进一步揭示。因此，弄清火柴头种子的发芽出苗特征，揭示其芽向地性生长特性，有助于探讨地下生物学规律及生长机理，推动植物向性生长的研究.火柴头地下生殖生长是一个特殊的生长过程,它是地上茎的侧芽、即花（序）芽向地生长，并能在地下完成生殖的全过程，是迄今为止尚未被人们从根本上认识的一种特殊的地下生殖类型，其地下生殖过程及机制还有待进一步揭示。因此，弄清火柴头种子的发芽出苗特征，揭示其芽向地性生长特性，有助于探讨地下生物学规律及生长机理，推动植物向性生长的研究.
1.材料与方法 1.1供试材料 玉米田间自然分布的火柴头群体，观察记载其生长发育特性。11月中旬采集地上、地下部分种子,自然凉干收存备用。 1.2方法 1.2.1 种子萌发试验 分类 分组 选种 观察记录 自动光照 浸泡
在扫描电镜和解剖镜下观察拍照，以显示种子不同端、侧面的形态。在扫描电镜和解剖镜下观察拍照，以显示种子不同端、侧面的形态。 1.2.2形态结构观察 1.2.2.1种子形态观察 取地上茎、叶、花和地下花序芽及花序轴，主根和第一、二节上的不定根，石腊法制片，显微镜观察拍照。 1.2.2.2植株形态观察 测量记录株高、分枝数、分节级次，地上和地下生殖枝总数、每株的花序或复花序数。 1.2.2.3解剖结构观察
2、结果 2.1不同类型的种子萌发特性 结果表明，不同类型的种子萌发速率和萌发率不同。其中地下生殖的大粒种萌发速率快，萌发率高达71%；而地上小粒种萌发速率最慢，萌发率最低，仅有18%。
2.1种子类型与形态特征 火柴头地上和地下种子可区分出大粒种和小粒种。大粒种长椭圆形，种脊一面扁平，种皮均具近六边形隆起的脊纹，在凹陷的窝内有网状丝纹.在种子的侧面具萌发孔，其上有帽状珠孔盖覆盖，种脊位于宽面一侧居中，有皱折斑纹和稍突的细长种脐.
2．3幼苗的形态建成 火柴头种子萌发到幼苗形成，随温度的不同而有差异。当子叶将胚顶出种皮后，胚芽不断生长发育，形成茎叶。子叶和茎基最初的几个节上均可产生侧芽和不定根，其侧芽均为向地性生长的花（序）芽。
火柴头根系为须根系，主根不明显。叶单叶互生,由叶片，叶柄和叶鞘三部分组成。叶片宽卵形, 其上表皮具短硬毛；叶鞘筒状抱茎，茎圆柱形，有明显的节和节间，茎基分枝发达，形成大量的匍匐茎，其节上可形成若干条不定根及数条分枝或直立茎，因此,一粒种子萌发生长可形成较大的群丛。（表一）
2.4向地性生长特性 5叶期以上的植株或主茎，其基部几个节上的侧芽（花芽）突破叶鞘向地生长，形成生殖枝，如土壤疏松，这些生殖枝能在较短的时间内钻入土中，在地表下3-5 cm土层中穿行，其长度可达6-15 cm 。野外观察和盆栽试验表明：如土层干结，向地性生长的生殖枝则难入土，顶芽和侧芽则可在地表分别发育成只含一朵花的花序，并在佛焰苞内开花结实。
2.5 花和花序的组成 火柴头地上花枝由若干个单歧聚伞花序组成。每一花序由基部合生成的佛焰苞所包围。每一佛焰苞内有2-4朵花，一般仅1-2朵开花结果。花芽由3枚近无色或半透明的花萼组成，呈复瓦状排列，花瓣3枚，2大呈蓝紫色，1小色淡，雄蕊6枚，2-3枚可育的雄蕊花丝粗壮，3枚败育的雄蕊花丝瘦小。
花药皱缩呈星状分叉，雌蕊花柱空心型，中轴胎座3室，每室1-2个胚珠，地下花序组成与地上相似，不同之处在于，花序节上仅有退化“叶鞘”，佛焰苞及花序等均不具绿色，每一花序芽中一般有1-3朵花。
2．6 火柴头主要器官的解剖结构 2．6．1根 由胚根直接发育的主根或节上的不定根,结构上分为表皮、皮层和中柱三部分。根的表皮上一般没有根毛，细胞4-6层，主根中柱内初生木质部四原型与初生韧皮部相间排列，不定根较主根粗壮，其结构与主根相近，但中柱内初生木质五原型，发育分化程度高.
2．6．2 茎 茎由表皮、基本组织和维管束三部分组成，表皮一层细胞，基本组织内分散着若干维管束。初生木质部导管常呈“V”字形排列，为内始式发育成熟方式 2．6．3 叶 叶片的解剖结构为：上、下表皮、叶肉、叶脉三部分。上表皮有短刺毛和明显的角质层，下表皮上有较多的气孔，表皮细胞相对规则，气孔器由两个保卫细胞和紧贴于外围的四个近弧形的副卫细胞所组成。
叶肉细胞分化出栅栏组织和海绵组织。栅栏组织一般为一层长轴形细胞，排列紧密，海锦组织细胞一般不规则，排列疏松。叶肉细胞分化出栅栏组织和海绵组织。栅栏组织一般为一层长轴形细胞，排列紧密，海锦组织细胞一般不规则，排列疏松。 2．6．4 下胚轴 下胚轴由表皮、皮层基本组织和中柱所组成。表皮为一层细胞，皮层细胞较多，在下胚轴的上端，中柱结构与茎内似，含有四个外韧维管束。
2．6．5胚珠 纵切胚珠，其结构为内外珠被、珠心、合点、珠柄和珠孔几部分。珠心表皮细胞增生成数层细胞，构成厚珠心将来进一步发育成珠孔盖（萌发孔盖）。合点端是胎座维管束经珠柄入珠心的交汇处，也是珠被、珠心的连接处，有发达的维管束，在珠心细胞大量解体的后期，外珠被近珠孔附近的内表皮细胞恢复分裂，形成新的胚珠。
3.讨论 3．1种子萌发方式的特殊性 一般植物种子萌发是胚根或胚芽先突破种皮生长，形成相应的地下或地上器官，随着胚轴伸长部位的不同形成特定的子叶出土或子叶留土的类型。火柴头种子萌发过程中，伸长生长最快的部位是子叶，尤其是子叶片（呈管状）的明显生长，将胚体推出种皮，然后胚芽、胚根分别发育生长，形成植株的地上和地下器官。随入土深度的增加，下胚轴显著伸长，直到将胚芽推至近土表，第一真叶顶出，继之发育形成幼苗。
3．2 生殖方式的特殊性 • 营养繁殖 种子发芽后，进入营养生长期，植株不断形成匍匐茎，其节上产生不定根及数条分枝或直立茎。如此，一粒种子萌发可形成较大的群丛，并迅速扩散繁殖、成片生长。 • 地表单性结实 营养生长一定阶段后，主茎基部1-5节上的侧芽突破叶鞘向地性生长，形成生殖枝。地下生殖枝不含色素，若土层干结，向地生长的生殖枝则难以入土，顶芽和侧芽则在近地面发育成可育的花序 • 地下单性结实 火柴头近地面芽形成的生殖枝入土后，在地表下３～５cm土层中穿行，长度达６～１５ cm
节上没有不定根，地下生殖枝上的顶芽和侧芽分化，其雄蕊退化，在地下开花结实，形成可育种子。节上没有不定根，地下生殖枝上的顶芽和侧芽分化，其雄蕊退化，在地下开花结实，形成可育种子。 • 有性生殖 植株经一定时期的营养生长后，进入生殖生长，花序或花芽分化形成，开花后可进行异化受粉受精结实，亦可闭花（自花）授粉受精结实，种子具有较高的发芽力。 • 3．3主根与不定根中的维管束 • 本研究表明由胚根发育来的主根维管束为四原型，中柱较细小，而不定根中维管束则为五原型，中柱较粗，整个不定根尤其是子叶节以上不定根均明显粗于主根。一般在较浅土层中出苗的幼苗的下胚轴上可产生不定根，在节间不定根的产生与茎中维管束的交叉、联系和再生有直接关系
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