多肉植物的介绍、生物学分类和特征
在植物分类上隶属几十个科,个别专家认为有67个科中含有多肉植物,下面我们一起来看看多肉植物的简介和生物分类和特点。
多肉植物的介绍、生物学分类和特征
由于长期适应干旱环境,仙人掌和多肉植物的营养器官发生了很大的变化,叶子在大多数仙人掌植物中已经消失,在大戟科多肉植物中往往只是变得痕迹或早落;然而,它仍然存在于大多数其他科的肉质植物中,但它已经不同程度地变肉了。茎不仅取代了叶成为仙人掌光合作用的主要器官,而且由于其众多的变化而具有很高的观赏价值。但是其他科的很多多肉植物不存在或者只有很短的茎。此外,仙人掌还有独特的器官刺。(因此,在描述了多肉植物的三种常规形式后,为了便于描述,仙人掌将被单独列出和描述。根据植物中储水组织的不同部位,多肉植物可分为三种类型:多叶多肉植物、茎多肉植物和茎多肉植物。
具有景天酸代谢途径的植物多为肉质植物。夜间通过开放毛孔吸收CO?然后通过PEP羧化酶与磷酸烯醇式丙酮酸结合形成草酰乙酸,再在苹果酸脱氢酶(NADPH)的作用下还原为苹果酸,进入液泡,累积成酸(pH 5 ~ 3);第二天光照后,苹果酸从液泡转运到细胞质和叶绿体进行脱羧,释放出CO?被RuBP吸收形成碳水化合物。
储水组织主要在叶片中。一般茎不肉质,部分茎略木质化。叶片的肉质化程度根据生境的干旱程度而不同。原产于不太干旱地区的物种叶子更大更薄。比如番荔枝科的楼草(又名开花草,学名apteniacordifolia)原产于南非纳塔尔省,该省是南非比其他地区更潮湿的地区。所以它是一种蔓生植物,叶子大而薄,形状和普通草花没有太大区别。由于环境趋于干燥,茎变得越来越短,叶变得越来越厚。在分布于极度干旱地区的番荔枝科物种中,全株仅由一对或两对叶组成,茎已全部消失,叶呈高度肉质。
常见的旱生结构
由于科属的不同,多叶多肉植物的叶片虽然具有常见的旱生结构,如厚叶、角质层角质或蜡白粉末,但叶的类型也不少。这种多样化的叶型是分类的重要依据。大部分是单叶,但也有很多是复叶。
复叶的类型
复叶的类型有三叶、掌状复叶、一羽状复叶和二羽状复叶。单叶的形状有线形、细圆柱形、勺形、椭圆形、心形、剑形、舌状和菱形。大多数叶缘是完整的,有些叶缘和叶尖有齿、毛或刺。几种叶子有透明的尖端,俗称窗户。
叶子的排列
叶子的排列是交替的,对生的,互生的,轮生的,两排叠放的,丛生的等等。海拔较高地区的乡土树种叶片呈玫瑰花状排列,全株形态非常紧凑,是家庭栽培观赏的理想树种。番荔枝科的高肉质植物,整株植物通常只有一对叶片相连,形成一个不相关的体,其形状有球形、扁圆形、陀螺形和锭形等。因其品种多、株形小,是中国多肉植物采集栽培的“热点”。
茎肉质植物
大戟科、菊科、夹竹桃科和睡莲科的肉质植物,其储水部分在茎中,称为茎肉质植物。许多种类的茎类似于仙人掌,它们是圆柱形或球形的。它们有的有棱有疣,但从来没有刺,虽然有的物种有刺。刺有三种:刺、针和刺。有几种刺很结实,如黎蒴、五加科、夹竹桃科。
许多茎粗肉厚的物种通常没有叶子,有些在嫩的部分有微小的叶子,但经常掉落。菊科仙人掌生长期叶片多,休眠期叶片多。图5多肉植物的种类枯萎并脱落。马齿苋科的马齿苋和景天科的燕爪既有粗壮的肉质茎,又有肉质叶,这些叶一直存在。
茎状多汁植物
植物的肉质部分主要在茎的基部,形成极膨胀的块状、球状或瓶状,形状各异。没有结,没有边,只有疣状突起。有落叶或落叶早落,大部分直接从根颈或从突然变细几乎肉质化的细长枝条上长出。在极度干旱的季节,枝叶会一起脱落,比如薯蓣科著名的肉质物种玳瑁、墨西哥玳瑁就是这种类型。
但也有一些种类,在膨大的茎干上有几乎正常的分枝,茎干通常较高,生长期枝条上有叶片,干旱休眠期叶片脱落但有分枝存在。总的来说,植物的形状和普通树木相似,只是树干变大了,储存了更多的水分。如木棉科的猴面包树和纺锤,辣木科的象腿,漆科的象树,悬铃木科的昆士兰瓶树,索科特拉的夹竹桃科的沙漠玫瑰。然而,这些种类的插条通常很难形成膨胀的茎。播种苗的情况稍微好一点,但在潮湿地区生长的植物形态无论如何都不如原产的橘类植物典型。
很多草本植物都有鳞茎,膨大,半埋或紧贴地面生长。根据扩大茎基的原则,它们也应该作为肉质植物包括在内。但有专家不承认,所以石蒜科虎耳草和百合科酸枣的种类有争议。但是,有些球茎植物肯定是没有争议的。比如百合的苍蛟寺和大苍蛟寺就是著名的多肉植物物种,也是爱好者梦寐以求的珍品。
繁殖方式:繁殖相对容易,常用的方法有嫁接、扦插、播种,其中仙人掌嫁接繁殖应用最多。
生理特征
植物粘液
许多物种有白色的牛奶或无色的粘液,这是一种多糖物质。一些专家指出,他们的细胞含有大量的戊糖,这增加了细胞液的浓度,增强了对干旱和胁迫的抵抗力。同时,这种粘液和乳汁在植物受伤时能使伤口结膜迅速愈合,既防止了体内水分的流失,又避免了病菌的感染。在栽培中利用这一特性,可以通过切顶的方式切割出一些横截面积较大的球形和圆柱形品种。
植物蒸腾
它们的形态和表皮的一些结构大大减少了它们的蒸腾作用。它们的表皮有厚厚的角质层,多种表皮都涂有蜡。气孔数量远少于其他植物,深埋于表皮凹陷的坑中。角质层有很大的扩散阻力,所以这种植物的失水明显小于其他植物。数据显示,一颗玉米每天流失3-4升水,而一颗树状仙人掌每天只流失25毫升水。块菌玉,仙人掌中最小的品种,是气孔最少的植物,在旱季可以形成濒死状态,各种生理活动几乎停滞不前。
代谢型
仙人掌和多肉植物在代谢模式上不同于普通植物。其特点是气孔白天关闭以减少蒸腾,晚上打开以吸收CO,在一定范围内,温度越低吸收越多。吸收的一氧化碳被羧化形成苹果酸,储存在大液泡中。白天,苹果酸脱羧释放CO2进行光合作用。在一定范围内,温度越高,脱羧越快。在栽培中利用这一特性,即增加温室昼夜温差,夜间增加室内CO浓度,可以加速这类植物的生长。
代谢原理
夜间大气中的CO从气孔进入细胞质,被磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEP)催化,与PEP结合形成草酰乙酸,再被苹果酸脱氢酶还原为苹果酸,储存在液泡中,浓度可达100 mmol升。苹果酸从细胞质通过液泡膜进入液泡,而从液泡返回细胞质是一个被动过程。白天,苹果酸从液泡中释放出来后,
一氧化碳和C3化合物是由脱羧作用形成的(见四碳植物)。有两种脱羧酶催化这一反应。在某些植物中,NADP(辅酶ⅱ) ~或NAD(辅酶ⅰ) ~苹果酸酶催化氧化脱羧形成CO和丙酮酸;在其他植物中,PEP羧激酶催化草酰乙酸的形成,并脱羧形成一氧化碳和PEP。CO产生后,通过光合碳循环再次固定,最终形成淀粉等糖类。在弱光下,特别是温度高的时候,会有一些CO释放到大气中。
夜间,二氧化碳被开放的气孔吸收,羧化形成的苹果酸储存在植物细胞的大液泡中。在一定范围内,气温越低,吸收的二氧化碳越多。白天关闭气孔减少水分蒸腾,然后夜间储存在细胞液泡中的酸性物质(主要是苹果酸,也有天冬氨酸)脱羧,释放的二氧化碳进入卡尔文循环进行光合作用。在一定范围内,温度越高,脱羧越快。
由于夜间温度相对较低,通过气孔流失的水分比白天少得多。对于植物来说,这样做的好处是可以避免过多的水分流失,因为气孔只在夜间开放吸收二氧化碳。因为这种方式最早是在景天属植物中发现的,所以被称为景天酸代谢途径。这一特性可用于栽培技术中,如在一定范围内尽可能增加温室昼夜温差,增加夜间室内二氧化碳浓度,可加速这类植物的生长。
渗透压力
它们的渗透压不高,一般在405.3千帕到2026.5千帕(4-20大气压)之间,但只有仙人掌屑含量超过1215.9千帕(12大气压)。这个数字远低于其他沙漠植物。所以一些可溶性盐多的沙漠地区没有仙人掌类植物。这在修养上很重要。施肥时,一定不要一次性加入高浓度的无机肥料,培养土也不要掺入过多的盐类物质,否则根水会向外渗透,导致植物枯萎。
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