三、绿色开花植物
绿色开花植物具有全面的植物的结构和性能，是植物的代表，通过它就可以了解所有的植物特征。
1、绿色开花植物的分类。
一般根据植物的花和果实作为分类的主要依据，根、茎和叶作为参考，这是因为花和果有非常稳定的特征，而根、茎、叶等营养器官的变化比较大。绿色开花植物是种类最多的植物，有20多万种，分为300多个科，两个纲。与人类关系密切的有十个科，它们是：十字花科（大都是草本的，例如多种蔬菜和油菜）、蔷薇科（大都是木本的，例如苹果、梅、桃、蔷薇、月季、草莓）、锦葵科（棉花、麻、锦葵、木槿）、豆科（大豆、蚕豆、豌豆、菜豆、黄芪、甘草、檀树、槐树、苜蓿、紫云英）、菊科（例如向日葵、莴苣、菊芋、红花、苍术、菊花、大丽花、雪莲）、茄科（例如番茄、茄子、辣椒、马铃薯、烟草、枸杞、龙葵、曼陀铃）、葫芦科（例如各种瓜类、罗汉果、瓜蒌）、芸香科（例如柑橘类果树、柠檬、香橼、佛手、花椒）、禾本科（粮食作物，小麦、水稻、玉米、高粱、甘蔗、竹子、芦苇、狗尾草、野稗）、百合科（百合、郁金香、玉簪、黄精、贝母、葱、蒜、韭菜、洋葱）。前面8科属于双子叶植物纲，后面2科属于单子叶植物纲。
表6.1绿色开花植物
器官
双子叶植物纲
单子叶植物纲
种子
胚有两片子叶
胚有一片子叶
根
直根系
须根系
叶
多是网状脉
多是平行脉
茎
维管束成筒状排列，
有形成层，茎一直在长大
维管束散生，无形成层，
茎长成后不再长粗
花
各部分的基数是5或4
各部分的基数是3
2、绿色开花植物的结构。
绿色开花植物由根、叶、茎、花、果实、种子六种器官组成。
1）、植物的根。
根一般都长在土壤里，有固定植物、吸收水分和营养（无机盐和有机物）的作用。无机盐主要是氮、磷、钾，其它无机盐还有钙、硫、镁、铁、锌、硼等许多元素。氮是合成蛋白质的原料，能使植物多生产蛋白质促进生长。缺氮时植物矮小瘦弱叶片发黄；磷是构成细胞质和细胞核的原料，能促进植物发育早熟。缺磷时植物会矮小，叶色暗绿或者紫红色；钾能促进淀粉的制造，使植物健壮。缺钾时植物会软弱，叶片容易出现黄斑，叶边褐色，逐渐焦枯。
根有主根（胚根形成的根）、侧根（主根上的根）、不定根（茎叶上的根），有些还有变态根（菌根）。这些根组成了根系，有直根系（由主根和侧根组成）和须根系（主要由不定根组成）。根系有趋水性和趋肥性。根上有根毛，有吸收水分和养料的作用。生产1吨小麦需要1500吨水，300斤硫酸铵，112斤过磷酸钙，80斤硫酸钾，这些东西都需要根来吸收。变态根有贮藏根（在地里形成）、支持根（从空中生出扎入地里）、寄生根（从空中生出扎入其它植物体内）等。根的分布有三大特点：深、广、多，可达10几米深，有几万条根，水平分布几十米，超过树冠几倍。
根的结构。根尖是根上长根毛的一段，由根冠、生长点（分生区）、伸长区和根毛区（成熟区）四部分组成。根冠是保护组织，起到保护根尖的作用；生长点是一群体积很小的细胞，细胞核大，细胞壁薄，分裂能力极强，是分生组织；伸长区是根伸长最快的地方，细胞逐渐停止分裂，迅速伸长，能够吸收水分和无机盐；根毛区的细胞停止伸长，表皮细胞长出根毛（是表皮细胞的突起），是吸收水分和无机盐的主要部分。根毛密度每平方毫米多达数百根，成熟的根毛长度为0.5~10mm之间，平均直径约10um。根毛数量大，吸收面积大，具有很强的吸收能力。根毛细胞的细胞壁极薄，细胞质少，液泡大，利于吸收水液。一般情况下根毛的细胞液浓度总是大于土壤溶液的浓度，利于根毛吸收水液，否则就会失水，造成烧苗现象。有些根细胞的细胞质和细胞核都消失了，细胞连成一起形成了导管，分布在根、茎、叶里，起到输送水分和无机盐的目的。导管是输导组织。
根的吸收作用。根毛通过毛细管作用吸收水分和无机盐。从根毛吸收的水经过重重细胞送往导管，导管把这些水液送到植物各处；吸收的无机盐随着细胞质通过胞间连丝进入导管，与水一起由导管运输到各处。不同的植物需要的无机盐是不同的，生长发育时期不同所需要的数量也不同。植物需要的无机物主要是氮磷钾肥。无土栽培利用营养液（含植物需要的无机盐和水）栽培植物，产量比土壤栽培高几倍甚至几十倍，而且优质、无污染，容易实现工厂化、自动化生产。
炁学提示：根能够吸收水分和无机盐炁粒，是由于根里的植物细胞之间的炁子作用。
图6.5根的结构
2）、植物的叶。
植物的叶有正常叶和变态叶。不同的植物有不同的叶，是识别植物的重要标志。正常叶由叶片、叶柄和托叶组成，有单叶（叶柄上只有一片叶）和复叶（多个叶片共用一个叶柄）两种。变态叶有叶刺、叶卷须、鳞片叶等。
叶片的结构。叶由表皮、叶肉和叶脉组成。表皮分上表皮和下表皮，由表皮细胞构成。表皮细胞无色透明，表皮上有一层透明不容易透水的角质层。表皮的这种结构利于透光、防止水分散失，保护叶片，属于保护组织。表皮上有气孔，气孔由两个保卫细胞构成。保卫细胞控制着气孔的开与关，是气体交换和水分散失的门户。保卫细胞里有叶绿体。叶肉由叶肉细胞组成，含有大量的叶绿体。叶绿体含有叶绿素等多种色素。叶绿素使叶子呈现绿色。叶绿体是光合作用的场所，是制造有机物的，所以叶肉属于营养组织。上表皮处的叶肉细胞是圆柱形的，排列整齐，叫做栅栏组织，含有比较多的叶绿体。下表皮处的叶肉细胞形状不规则，排列疏松，空隙很大，叫做海绵组织，所含的叶绿体比较少。叶绿素只有在光照下才能形成。叶绿素的形成还需要比较高的温度。叶上有脉络叫做叶脉，有平行脉和网状脉。叶脉和叶柄里有导管（输送水液）和筛管（输送有机物），属于输导组织。
图6.6叶的气孔结构
叶的光合作用。光合作用是1897年认识到的，是绿色植物利用光能把无机物变成有机物和氧气的过程。在光合作用过程中，无机物合成有机物，光炁流变成了有机物的炁子（即内能）而贮存起来，成为生物能的组成部分。绿叶是进行光合作用的主要器官，是制造养料的工厂，能够通过叶绿体中的叶绿素利用光合作用，把阳光、水和二氧化碳加工成淀粉等有机物养料，同时释放氧气。没有叶绿素的叶绿体呈现白色或者黄色，在光照下形成叶绿素则形成绿色。实验证明，淀粉是在叶绿体里形成的。光合作用需要光能，淀粉把光能固定下来。光合作用是绿色植物的生理活动，需要能量才能进行，光能就是所需要的能量。光合作用发生了两个变化：一个是炁粒转化（西学里叫做物质转化），把水和二氧化碳等无机物变成了淀粉等有机物，另外一个是炁流转化（西学里叫做能量转化），把光能变成有机物的内能。呼吸作用和光合作用是相反的过程。生物的呼吸作用消耗了氧气产生了二氧化碳，燃料燃烧也消耗氧气并且产生二氧化碳，而绿色植物的光合作用消耗了二氧化碳生产了氧气，维持了地球空气的质量，对生物的生存、繁殖和发展有决定性的意义。光合作用生产的有机物（植物）是重要的原料、燃料和食物。利用光合作用，采用立体种植技术，能够合理利用光能，提高种植的产量、质量和效益。
叶绿体
水+二氧化碳+阳光淀粉等有机物+氧气。
叶的呼吸作用。这是光合作用的反过程，绿色植物吸收氧气分解有机物释放能量、二氧化碳和水。呼吸作用受到温度、水分、氧气浓度和二氧化碳浓度等条件的影响，其中温度影响最大。植物细胞都能够并且时刻进行着呼吸作用，光合作用只能在叶绿体内和在光下才能进行。在细胞内分解有机物的主要场所是线粒体。在日夜温差大的地方，白天阳光充足气温较高，光合作用旺盛，制造的有机物多；夜间气温低，呼吸作用减弱，分解的有机物少，总的是有机物积累多，结果是作物产量高、品质好。
线粒体
淀粉等有机物+氧气水+二氧化碳+炁流（能量）。
叶的蒸腾作用。叶是植物的主要蒸腾器官。蒸腾作用主要是通过气孔进行的：根部吸收的水分从导管输送到叶肉细胞里，大部分通过气孔蒸发出去。叶柄和嫩茎也有一定的蒸腾作用。保卫细胞吸水时，气孔张开，水蒸发出去，并且带走大量的热量，降低叶面温度，防止叶片被晒伤，同时形成植物的吸水能力，利于吸收水分和营养物质；保卫细胞失水时，气孔关闭，水不能散发出去，维持植物的水分平衡。当冬季到来，气候寒冷，或者干旱来临，叶柄基部细胞分裂成薄壁，形成离层，叶子掉落，从而减少水分蒸发。植物的蒸腾作用能够把地下水变成空气水分，提高空气湿度，提高降雨量。植物吸收的水分只有1~5%保留下来，其余的主要通过蒸腾作用散失到体外。
3）、植物的茎。
茎的主要功能。茎是一条运输管道，根吸收的水和养料通过茎运送到植物的各处，叶子制造的养料也是通过茎运送到植物的各个部分。
茎包括主干和侧枝。主干由胚芽形成，侧枝由主干上的芽形成。茎上有芽，芽分顶芽和侧芽，顶芽长在茎的顶端，侧芽长在茎的侧面。顶芽和侧芽的发育相互制约着，摘顶芽可以促进侧芽发育成为侧枝。芽又分叶芽、花芽、混合芽，花芽和混合芽比较肥大，叶芽比较弱小。叶芽由芽轴、生长点、叶原基、芽原基、幼叶等组成。叶原基和芽原基分别发育成为幼叶和侧芽。花芽发育成为花或者花序，混合芽发育成为枝叶和花。茎的生长是顶芽的生长点细胞分裂和伸长的结果。茎的生长有向光性，这是由于生长素的作用。茎的背光面的生长素比较多，细胞发育快，所以就把植物推向光源方向，使植物得到更多的阳光。
茎的种类。茎有地上茎和地下茎。地上茎有直立茎（例如杨、柳、棉、桃、玉米）、缠绕茎（例如牵牛花）、攀援茎（例如葡萄、黄瓜）和葡萄茎（例如地瓜、草莓）四种。在形态、结构和功能上发生了变化的茎叫做变态茎，常见的有枝刺（有刺的树）、茎卷须（例如黄瓜）、肉质茎（例如仙人掌）。肉质茎里有叶绿体，代替了叶进行光合作用。地下茎也属于变态茎，常见的有根状茎（例如连藕、竹子、芦苇）、块茎（例如薯类、姜）、球茎（例如芋头、荸荠）、鳞茎（例如洋葱）等，一般都很肥大，贮藏大量营养。
茎的结构。双子叶植物的地上茎由树皮、木质部和髓组成。树皮由表皮、木栓层、皮层、韧皮部（有筛管和韧皮纤维）、形成层组成。木质部主要有导管和木纤维，木本植物的茎叫做木质茎，草本植物的茎叫做草质茎。在韧皮部和木质部之间是形成层，由分裂能力很强的形成层细胞组成，分裂向外的形成韧皮部，向内的形成木质部，向内的多于向外的，使植物长大。韧皮部、形成层和木质部构成了维管束。髓和髓射线都是由薄壁细胞形成的。水和无机盐通过木质部的导管自下往上运输，而叶片生产的有机物则通过树皮的最里层的韧皮部的筛管自上而下运输。导管由许多管状的导管分子形成，这些分子都是死细胞。筛管分子是长形的活细胞，筛管分子之间形成筛板和筛孔。茎、根和叶脉都有导管和筛孔，它们彼此相连，形成管道系统，完成运输水分、无机盐和有机物的功能。表皮和木栓层是保护组织，导管和筛管属于输导组织，韧皮纤维和木纤维属于机械组织，形成层属于分生组织，髓和髓射线属于营养组织。
年轮。多年生木本植物可以形成年轮。年轮是由形成层（分生组织）细胞分裂形成的同心圆组织。一般一年长一个年轮，根据主干基部的年轮可以知道树木的年龄和气候变化规律。
单子叶植物的茎由表皮、机械组织（由厚壁细胞构成）、薄壁细胞和维管束（由向外的韧皮部和向内的木质部构成）所组成，没有形成层。
草质茎
图6.7茎的结构
茎的输导作用。茎里有导管和筛管，导管输送水分和无机盐，筛管输送有机物。
茎的繁殖作用。许多植物的茎都有繁殖作用，上面的芽都能够长成植物。地下茎用带有芽眼的茎块、茎段繁殖，地上茎用扦插、压条、嫁接方法繁殖。
4）、植物的花。
花的结构。花由花柄、花托、花被和花蕊四个部分组成。花被由花萼（有几片萼片）和花冠（有几个花瓣）组成。花蕊分雄蕊和雌蕊，雄蕊由花药（内有花粉）和花丝组成，雌蕊由柱头、花柱和子房（内有胚珠）组成。小麦的麦穗由许多小穗组成，小穗的基部有两个颖片，颖片包着几朵花。小麦花有两层外壳，外壳叫做外稃，一般有芒，内壳叫做内稃。稃里是花蕊，有雄蕊和雌蕊，雌蕊的基部有两片浆片，雄蕊由花丝和花药（内生花粉）组成，雌蕊由柱头和子房（内生胚珠）组成。花蕊是进行生殖的主要器官。
花的种类。有两性花（在一朵花里有雌雄两种花蕊）、单性花（一朵花上只有雄蕊或者雌蕊，分别叫做雄花和雌花）、无性花（既没有雄花也没有雌花）。雄花和雌花在同一棵植物上的叫做雌雄同株，一株植物上只有雄花或者雌花的叫做雌雄异株，只有雄花的叫做雄株，只有雌花的叫做雌株。
花序。单生花比较大，花序花比较小。常见的花序有如下几种：总状花序（有长的花轴，有花柄，花长在花柄上）、穗状花序（有长花轴，没有花柄，花直接长在花轴上）、伞形花序（花轴的顶端有很多花柄）、头状花序（花轴上有很多花，没有花柄）、复总状花序（花轴上有很多小的总状花序）、复穗状花序（花轴上有很多小的穗状花序）等。
开花和传粉。花一般是由花芽发育而成的，花芽发育先形成花蕾，花蕾成熟后就开花、传粉。雄花成熟产生花粉，花粉传播到上雌花的花柱上叫做传粉。不同的植物的开花期（从第一朵花到最后一朵花的开花时间）是不同的，从几天到几个月不等。
传粉方式有自花传粉（在同一朵花上传粉）和异花传粉（不同的花之间的传粉）。异花传粉需要外力作用，一般是昆虫和风，靠昆虫传粉的叫做虫媒植物和虫媒花，靠风传粉的叫做风媒植物和风媒花。
受精。花粉落在花柱上以后，花粉里带精子与子房里的卵细胞相融合完成受精。具体过程是花粉受到花柱上的粘液作用开始萌发，生出花粉管。里面有两个精子，花粉管伸入子房里，进入胚珠，通过珠孔伸进去，同时花粉管破裂，精子游出来。其中一个精子进入卵细胞，另外一个精子进入两个极核中一个极核，完成受精过程。这种受精方式叫做双受精，是绿色开花植物所特有的。总是最先进入珠孔最先释放精子，并且最先受精。如果子房里有多个胚珠，则都能够受精。
图6.8花粉和子房的结构
5）、植物的果实和种子。
花在受精后，花冠、雄蕊、柱头、花柱、花萼相继萎落，只有胚珠和子房继续发育，最后形成果实。受精的卵细胞形成种子的胚，受精的极核形成胚乳，珠被形成种皮，子房壁形成果皮，果皮和种子构成果实。胚珠形成了种子。有些种子没有胚乳，是由于种子在形成的过程中，胚乳的养料被子叶吸收了，没有发育成功。子房发育形成果实，胚珠发育形成种子。
果实由外果皮（薄皮）、中果皮（果肉）、内果皮（硬壳）、内果皮内的种子等组成。果皮多肉的叫做肉果，果皮无肉的叫做干果。肉果分核果、浆果、梨果（也叫做假果，因为是由花托形成的）。干果分裂果和闭果。裂果分荚果、角果，闭果分坚果、瘦果、颖果、翅果。肉果生时绿（叶绿素关系）、硬（由于细胞致密，淀粉为主）、酸（由于液泡里的酸性物质），成熟时红黄（由于叶黄素和花青素）、脆（由于细胞分离和淀粉变成糖）、甜（由于淀粉和酸性物质变成了糖）。
种子由种皮和种胚组成。种皮上有种脐，种皮有保护作用。种胚由胚根、胚轴、胚芽和子叶四部分组成，是种子的主要部分，将发育成新的植物。有两片子叶的植物叫做双子叶植物，子叶里含有大量的营养物质，提供种子发芽和早期生长所需要的营养；有一片子叶的植物叫做单子叶植物，有乳胚。有些种子还有果皮和胚乳等结构，有果皮的叫做果实，有胚乳的种子的胚乳是营养器官，子叶里没有营养物质，起到把胚乳里的营养物质输送给胚发育利用。
人工种子是利用植物细胞培育成胚状体，再用营养凝胶包裹起来形成的，能够发芽发育成为植物。
种子的化学成分。大体上可以分为无机物和有机物两大类。有机物比无机物多，主要以营养物质存在，提供种子发芽出苗。无机物是水分和矿物质，占种子重量的十几%。有机物主要是淀粉、蛋白质和脂肪。不同的种子含有不同的成分，就有机物而言，有些含淀粉多些（例如小麦、水稻），有些含蛋白质多些（例如大豆），有些含脂肪多些（例如花生、油菜）。
种子能够发芽是由于胚有生活力。在适当的外界条件（温度、空气和水分）下，种子就能够发芽。萌发的种子里含有糖分，是由淀粉变成的。水分使营养物质进行转化利用，空气满足营养物质转化时所需要的氧，温度是一切反应所需要的条件。没有生活力和休眠的种子不能够发芽。有些种子需要经过休眠才能够发芽。休眠时间不同，有的几周，有的几年，有些能够休眠几百年。休眠的原因有三种情况：种皮坚硬致密，胚没有发育完成，有抑制物质。解除休眠就能够促使种子发芽，相应的处理方法就是：破坏种皮，低温沙埋催熟、及时采收破壳水洗。
种子有不同的寿命，同贮存环境和自身特性有关，一般低温、干燥利于保存。
植物的营养繁殖。植物一般是通过种子繁殖的，有些营养器官（根、茎、叶）也能够繁殖后代，这种繁殖方式叫做营养繁殖。
6）、植株成长与开花结果的关系。
植物从种子到种子，经过生长、发育和繁殖，完成生活过程，这个过程叫做营养器官的生长。种子萌发生出根，长成茎、叶，然后开花、结实，完成使命。根、茎、叶是为植物提供营养的，叫做营养器官，这些器官的生长叫做营养生长；花、果实和种子是进行生殖的，叫做生殖器官，生殖器官的生长叫做生殖生长。幼时以营养生长为主，成年成熟后以生殖生长为主。营养生长是生殖生长的物质基础和能量基础，营养生长不良则营养贮存不充足，生殖生长就不好，产量和品质就不好；营养生长过于旺盛则消耗过多的营养，也不利于生殖生长，叫做徒长，往往会延迟开花、结实不良、大量落花落果；生殖生长过于旺盛则营养生长不良，树势衰弱，出现隔年开花结实现象（大小年现象），甚至死亡。通过合理调节营养生长和生殖生长，使植物按人们的需要生长：吃植物体的以营养生长为主，吃花和果实的以生殖生长为主。调节生长的方法是，适时适量施肥、灌溉、摘心、整枝、去叶、疏花、疏果等。
3、植物对昆虫的化学防御。
植物对昆虫的化学防御是通过植物次生性物质进行的。这些化学物质有3万种以上，数量最多的是生物碱、萜类和酚类。它们引起昆虫的拒避和抗生，使昆虫不敢吃、少吃、中毒、抑制生长发育。不同的植物有不同的防御体系——次生性物质谱。不同的昆虫适应不同的植物，有些能够利用植物的毒性物质加强自己的毒性。有几十万种植食性昆虫取食的植物。
4、年轮。
单子叶植物没有形成层，所以不能够增粗。树木有形成层，所以能够增粗。形成层的生长发育同气候关系密切，同年气候、四季气候关系更加密切，形成了年轮现象。