第一章药用植物

1.1药用植物繁殖原理1.1.1 植物的生活周期植物的生活周期指植物从发育的某一阶段开始，经过生长、发育，又重新出理现这一生活阶段的生理过程，也称为职务的生活史。

低等植物(I。

wer plants)体由单细胞或多细胞丝状体或叶状体构成，没有根、茎、叶的分化。

生活周期中多数低等植物的生殖器官为单细胞结构，极少数为多细胞结构。

生殖过程中，简单的合子萌发成植物体，不形成胚。

低等植物根据植物体结构和营养方式不同，一般分为藻类植物( algae)、菌类植物(fu。

gi)和地衣植物(lichenes)。

高等植物( higher plants)除苔藓植物外，植物体一般都有根、茎、叶和维管组织的分化；生殖器官由多细胞构成；受精卵形成胚，再长成植物体；生活周期中有单倍体植物体和二倍体植物体交替出现的生活阶段，单倍体植物体称为配子体；二倍体植物体称为孢子体。

高等植物包括苔藓植物门（Bryophyta）、蕨类植物门( Pteridophyta)、裸子植物门(Gymnospermae)和被子植物门(Angi。

一spermae)。

苔藓植物配子体为生活植物体，配子体产生卵和精子，受精卵发育成胚，胚发育出孢子体，孢子体寄生在配子体上，经减数分裂产生许多单倍体繁殖细胞——孢子。

孢子萌发，再发育出配子体。

蕨类植物又称羊齿植物，生活周期中配子体与孢子体各自独立生活。

蕨类植物的孢子体为多年生草本，有根、茎、叶和维管束分化。

配子体是简单微小的叶状体，称为原叶体(pr。

thallus，prothallism)。

孢子体经减数分裂产生许多单倍体孢子。

孢子发育出原叶体，原叶体产生卵细胞和精子，受精卵发育成胚，而后发育出孢子体。

裸子植物孢子体为木本，有强大的根系。

叶多为针形、条形或鳞形，极少数为扁平阔叶。

孢子体具有繁殖功能的繁殖叶集合形成雌球花和雄球花。

雌球花形成胚珠，胚珠的珠心产生雌配子体（胚囊），胚囊产生卯。

雄球花产生雄配子体（花粉粒），花粉粒产生精子，受精卵发育成胚，胚珠形成种子，配子体进一步退化，寄生在孢子体上。

被子植物的孢子体具有真正的花，典型的被子植物花由花萼、花冠、雄蕊和雌蕊等四部分组成。

雌蕊包括子房、花柱和柱头三部分。

胚珠包藏在子房内。

子房在受精后发育成果实。

具有双受精现象。

双受精现象是指2个精细胞进入胚囊后，1个与卵细胞结合形成合子，另1个与2个极核结合，形成3倍体初生胚乳核，再发育成胚乳。

被子植物小孢子（单核花粉粒）发育为雄配子体，雄配子体具营养细胞和生殖细胞，生殖细胞分裂产生2个精子。

被子植物大孢子发育的雌配子体称为胚囊，通常是8核或7细胞胚囊，即3个反足细胞，2个极核（或1个中央细胞），2个助细胞和1个卵细胞。

被子植物的雌雄配子体无独立生活能力，终生寄生在孢子体上。

被子植物的生活周期，一般可以从一粒种子开始。

种子成熟后在适宜的外界条件下萌发形成幼苗，逐渐发育成具有根、茎、叶的植物体。

植株经过一段时间的营养生长，在植物体的一定部位形成花芽，而转入生殖生长阶段。

在花芽发育成花朵时，雄蕊花药中的花粉母细胞经过减数分裂形成2个精子（雄配子）；雌蕊子房内胚珠中的胚囊母细胞也进行减数分裂产生单倍体的胚囊，其中包括卵细胞（雌配子）、极核（中央细胞）等7细胞8核。

这时植物便开始开花、传粉和受精，受精卵（合子）以后发育成胚；初生胚乳核以后发育形成胚乳，珠被发育成种皮，整个胚珠则发育成种子，而子房则发育形成果实。

被子植物生活周期存在两个基本阶段。

一个是二倍体阶段或称孢子体阶段，这一阶段是从合子发育成胚开始，到种子萌发、幼苗生长、花里形成胚囊母细胞和花粉母细胞，即到减数分裂前为止，此阶段细胞内染色体数目为二倍体(2N)；孢子体阶段也是植物体的无性阶段，也称无性世代。

另一个是单倍体阶段或称配子体阶段，也称有性世代，这一阶段是从孢子母细胞减数分裂开始，到胚囊发育成熟，花粉粒发育成熟，直到双受精之前为止；此阶段配子体细胞内的染色体数目为单倍体(N)，单倍配子体不能脱离二倍孢子体而生存。

精子和卵细胞经受精融合形成合子，使生活周期重新进入二倍体阶段。

在被子植物生活周期中，二倍体更加发达，在生活史中占优势，而单倍体则更加退化。

二倍体的孢子体阶段（无性世代）和单倍体的配子体阶段（有性世代），在生活周期中有规律地交替出现，这种现象称为世代交替。

1.1.2植物繁殖的细胞学基础1665年，英国物理学家胡克(R．H。

ke，1635-1703）看到了“细胞”( cell)。

德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺在1838—1839年总结了前人的工作，提出了细胞学说，即：“一切生物，从单细胞到高等动植物都是由细胞组成的；细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。

”细胞的发现，使人类认识到所有植物体和动物体都是从细胞繁殖和分化中发育起来的，细胞是生物有机体结构和生命活动的单位，是生物发育的基础。

除病毒外，一切生物有机体都是由细胞组成的。

单细胞生物体只由一个细胞构成，而高等植物体则由无数功能和形态结构不同的细胞组成。

细胞也是代谢和功能的基本单位。

虽然细胞形态各有不同，但每一个生活细胞都具有一套完整的代谢机构以满足自身生命活动的需要。

生活细胞还能对环境变化做出反应，从而使其代谢活动有条不紊地协调进行。

在多细胞生物体中，各种组织分别执行特定功能，但都是以细胞为基本单位而完成的。

细胞还是有机体生长发育的基础。

一切生物有机体的生长发育主要通过细胞分裂、细胞体积增长和细胞分化来实现。

细胞是生长和发育的基本单位。

组成多细胞生物体中的细胞都是由同一受精卵经过细胞分裂和分化而来的。

细胞又是遗传的基本单位，具有遗传上的全能性，细胞包含全套的遗传信息，即具有一套完整的基因组。

植物的性细胞或体细胞在合适外界条件下培养可诱导发育成完整的植物体，这说明从复杂有机体中分离出来的单个细胞，具有遗传上的全能性。

根据细胞在结构、代谢和遗传活动上的差异，常把细胞分为两大类，即原核细胞( procaryotic cell)和真核细胞(eucarotic cell)。

原核细胞没有典型的细胞核，其遗传物质分散在细胞质中，且通常集中在某一区域，但两者之间没有核膜分隔；原核细胞遗传信息的载体仅为一环状DNA，DNA不与或很少与蛋白质结合；原核细胞的另一特征是没有分化出以膜为基础的具有特定结构和功能的细胞器；原核细胞通常体积很小，直径为o．2~ 10 μm不等；由原核细胞构成的生物称原核生物，原核生物主要包括支原体（mycoplasma）、衣原体(chlamvdia)、立克次氏体( rickettsia)、细菌、放线菌(actin。

mycetes)和蓝细菌等，几乎所有的原核生物都是由单个原核细胞构成。

真核细胞具有典型的细胞核结构；DNA为线状，主要集中在由核膜包被的细胞核中；真核细胞同时还分化出以膜为基础的多种细胞器，真核细胞的代谢活动如光合作用、呼吸作用、蛋白质合成等分别在不同细胞器中进行，或由几种细胞器协同完成，细胞中各个部分的分工，有利于各种代谢活动的进行。

由真核细胞构成的生物称真核生物，高等植物和绝大多数低等植物均由真核细胞构成。

植物细胞由多种元素组成，主要有碳、氢、氮、氧、磷、硫、钙、氯、镁、铁、锰、铜、锌、钼等。

其中，碳、氢、氮、氧四种元素占90%以上，它们是构成各种有机化合物的主要成分。

除此以外的其他元素含量较少或很少，但也非常重要。

各种元素的原子或以各种不同的化学键互相结合而成各种化合物，或以离子形式存在于植物细胞内。

组成细胞的化合物分为无机物和有机物两大类，前者包括水和无机盐，后者主要包括核酸、蛋白质、脂类、多糖等. ～原生质是指细胞内全部活的物质，是一个生活细胞中所有有生命活动的物质的总称，由多种有机物和无机物组成，成分相当复杂，不同的细胞类型个细胞不同代谢阶段，其物质组成有很大差异。

原生质最重要的生理特性是具有生命现象，即具有新陈代谢能力，也就是原生质能够从周围环境中吸取水分、空气和其他物质进行同化作用，把这些简单物质同化成为自己体内的物质。

同时，又将体内复杂物质进行异化作用，分解为简单物质，并释放出能量。

高等植物体由多细胞组成，植物体内细胞高度分化，细胞体积通常很小。

在种子植物中，细胞直径一般介于10 N100 μm。

植物细胞的形状多种多样，有球状体、多面体、纺锤形和柱状体等。

植物细胞由细胞壁( cell wall)和原生质体（protoplast）两大部分组成。

原生质体是组成细胞的一个形态结构单位，是指活细胞中细胞壁以内各种结构的总称，是细胞内各种代谢活动进行的场所。

原生质体包括细胞膜( cell membrane)、细胞质( cytoplasm)、细胞核(nucleus)等结构。

植物细胞中的一些贮藏物质和代谢产物统称为后含物。

植物细胞的原生质体外具有细胞壁，是植物细胞区别于动物细胞的显著特征。

细胞壁具有支持和保护其内原生质体的作用，同时还能防止细胞由于吸涨而破裂。

在多细胞植物体中，细胞壁能保持植物体正常形态，影响植物生理活动。

因此细胞壁对于植物的生活有重要意义。

高等植物细胞壁的主要成分是多糖和蛋白质，多糖包括纤维素、半纤维素和果胶质。

植物体不同细胞的细胞壁成分有所不同，如在多糖组成的细胞壁加入了其他成分，如木质素、脂类化合物（角质、木栓质和蜡质等）和矿物质（碳酸钙、硅的氧化物等）。

植物细胞壁的厚度变化很大，这与各类细胞在植物体中的作用和细胞年龄有关。

根据形成的时间和化学成分不同可将细胞壁分成胞间层、初生壁和次生壁。

胞间层( middle lamella)又称中层，位于细胞壁最外面，主要由果胶类物质组成，有很强的亲水性和可塑性，多细胞植物依靠它使相邻细胞粘连在一起。

果胶易被酸或酶分解，从而导致细胞分离。

细胞膜又称质膜( plasma membrane)，包围在原生质体表面。

细胞内还有构成各种细胞器的膜，称为细胞内膜。

相对于内膜，质膜也称外周膜。

外周膜和细胞内膜统称为生物膜。

质膜厚约7.5 nm，主要由脂类和蛋白质组成。

各种膜所含蛋白质与脂类的比例大小同膜功能有关，因为膜的功能主要由蛋白质承担，因而功能活动较旺盛的膜，蛋白质含量就高。

除了脂类和蛋白质外，质膜表面还有糖类分子称膜糖。

膜糖是由葡萄糖、半乳糖等数种单糖连成的寡糖链。

膜糖大多和蛋白质分子相结合为糖蛋白，也可和脂类分子结合而糖脂。

单位膜模型( unit membrane model)认为，膜的中央为脂双分子层，在电镜下显示为明线；膜两侧为展开的蛋白质分子层，在电镜下显示为暗线，展开的蛋白质分子层厚度约2 nm。

流动镶嵌模型(fluid mosaic model)是由S.J.Singer和G.Nicolsion 1972年提出的。

该模型认为，细胞膜结构是由液态的脂类双分子层镶嵌可移动的球形蛋白质形成的。