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豆科

(薔薇目下的一科)

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豆科(Fabaceae或Leguminosae)為雙子葉植物綱、薔薇目下的一個科,屬於喬木、灌木、亞灌木或草本,直立或攀援,常有能固氮的根瘤植物。模式屬為Faba P. Miller 。約650屬,18000種,廣佈於全世界。 [1]  豆科是以莢果為共同特徵的一個大類羣,是被子植物的第 3 大科,幾乎遍佈於世界各地。木本或草本,落葉或常綠,多具羽狀複葉。 [6] 
豆科在中國有172屬,1485種,13亞種,153變種,16變型;各省區均有分佈。 [1] 
藥用植物中有兒茶、決明、甘草、黃芪、葛、苦蔘、雞血藤等。有些種類的枝幹和樹皮常含有單寧、樹膠及染料,用於醫藥、印染及其他工業中,如黑荊、金合歡、阿拉伯樹膠、蘇木等。 [6] 
中文名
豆科
拉丁學名
Fabaceae Lindl.
植物界
被子植物門
雙子葉植物綱
亞    綱
原始花被亞綱
薔薇目 [1] 
亞    目
薔薇亞目
豆科
分佈區域
廣佈於全世界

豆科植物學史

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Leguminosae 豆科,雙子葉植物,約690屬,17600餘種,為種子植物的第三大科,廣佈於全世界,性狀種種,其用途之大,不亞於禾本科;食用類有:大豆、蠶豆、豌豆、綠豆、赤豆豇豆菜豆藊豆木豆落花生等;飼料類有:紫雲英、苜蓿、蠶豆、翹搖等;材用類有:合歡、黃檀、皂角、格木、紅豆、槐等;染料類有:馬棘、槐花、木藍、蘇木等;樹膠和樹脂類有:阿拉伯膠、木黃芪膠、柯伯膠等;纖維類有印度麻、葛藤等;油料類有大豆、落花生等。此外,有不少種類的根部含有“根瘤菌”。植物就利用這些菌類來吸取大氣中的遊離氮素以為己體之需。所以,這些植物對於土壤改良和農田輪作是非常有價值的,因為這些含氮的根部腐爛後可增加土壤中的氮素,或將全株植物犁入土中當為綠肥,其效更著。 [5] 
恩格勒或塔赫他間的分類系統中,豆科包括3個亞科:含羞草亞科、蘇木(雲實)亞科和蝶形花亞科,《中國植物誌》、《中國高等植物圖鑑》採用此分法;而在哈欽松或克朗奎斯特的分類系統中,將上述3亞科分別提升為3個獨立的科,即含羞草科,蘇木(雲實)科和蝶形花科,《廣州植物誌》、《雲南植物誌》等採用後一種分法。 [5] 
豆科的主要特徵為:花兩性,花萼常5片合生,花瓣5片分離或合生,雌蕊1枚,子房上位,莢果。若分為3科(或亞科),則特徵分別是:含羞草科的花輻射對稱,花瓣鑷合狀排列,分離或於基部合生,雄蕊通常多數,但也有定數的;蘇木(雲實)科的花稍兩側對稱,花瓣上向覆瓦狀排列(最上的一片花瓣位於內面),雄蕊10枚或少於此數,常分離;蝶形花科的花兩側對稱,花冠蝶形,花瓣下向覆瓦狀排列,最外的或最上的為旗瓣,側面一對為翼瓣,最內一對為龍骨瓣,雄蕊10,全部分離或其中1枚分離而其他9枚合生或全部合生,或有時少於10枚。 [5] 

豆科形態特徵

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豆科 豆科
喬木、灌木、亞灌木或草本,直立或攀援,常有能固氮的根瘤。葉常綠或落葉,通常互生,稀對生,常為一回或二回羽狀複葉,少數為掌狀複葉或3小葉、單小葉,或單葉,罕可變為葉狀柄,葉具葉柄或無;托葉有或無,有時葉狀或變為棘刺。花兩性,稀單性,輻射對稱或兩側對稱,通常排成總狀花序、聚傘花序、穗狀花序、頭狀花序或圓錐花序;花被2輪;萼片(3-)5(6),分離或連合成管,有時二唇形,稀退化或消失。 [1] 
花瓣(0-)5(6),常與萼片的數目相等,稀較少或無,分離或連合成具花冠裂片的管,大小有時可不等,或有時構成蝶形花冠,近軸的(adaxil)1片稱旗瓣,側生的2片稱翼瓣,遠軸的(abaxil)2片常合生,稱龍骨瓣,遮蓋住雄蕊和雌蕊;雄蕊通常10枚,有時5枚或多數(含羞草亞科),分離或連合成管,單體或二體雄蕊,花葯2室,縱裂或有時孔裂,花粉單粒或常聯成複合花粉;雌蕊通常由單心皮所組成,稀較多且離生,子房上位,1室,基部常有柄或無,沿腹縫線具側膜胎座胚珠2至多顆,懸垂或上升,排成互生的2列,為橫生、倒生或彎生的胚珠;花柱和柱頭單一,頂生。果為莢果,形狀種種,成熟後沿縫線開裂或不裂,或斷裂成含單粒種子的莢節;種子通常具革質或有時膜質的種皮,生於長短不等的珠柄上,有時由珠柄形成一多少肉質的假種皮,胚大,內胚乳無或極薄。 [1] 
豆科植物果實為單心皮發育成的莢果,落花生(Arachishypogaea)莢果在初期時形成果針鑽入土中,在 10~15 天期間迅速膨大,果實成熟時,中果皮纖維層發達,與維管束相連,排成一列 Y 形柱頭狀機械組織,其間薄壁細胞破裂成空腔。候景貞研究白扁豆(Dolichos lablab)果實發育形態提出,該物種果實發育在前期生長快,而中期緩慢,之後幹縮變小,果皮顏色及質地也隨之相應變化,果皮內因缺少交叉的厚壁組織,並且兩條縫線處具有兩排木質化細胞的封閉層,所以成熟時不開裂。 [6] 

豆科分佈範圍

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豆科
豆科(6張)
約650屬,18000種,廣佈於全世界。中國有172屬,1485種,13亞種,153變種,16變型;各省區均有分佈。 [1]  熱帶地區以木本的含羞草亞科和雲實亞科為主,而温帶地區則以草本的蝶形花亞科為主。 [6] 

豆科主要價值

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豆科經濟價值

豆科-含羞草 豆科-含羞草
本科具有重要的經濟意義,它是人類食品中澱粉、蛋白質、油和蔬菜的重要來源之一。木材可供建築、傢俱、農具等用。田菁和瓜爾豆的種子膠還可配製成水基壓裂液,可增加含油地層的滲透性,從而提高油井的產量。 [1] 

豆科食用價值

農業上的豆類作物有大豆、花生、蠶豆、豌豆、赤豆、綠豆、豇豆、四季豆和扁豆等。本科植物的根部常有固氮作用的根瘤,是優良的綠肥和飼料作物,如苜蓿、紫雲英、田菁、三葉草、黃花草木樨、苕子等。 [6] 

豆科藥用價值

藥用植物中有兒茶、決明、甘草、黃芪、葛、苦蔘、雞血藤等。有些種類的枝幹和樹皮常含有單寧、樹膠及染料,用於醫藥、印染及其他工業中,如黑荊、金合歡、阿拉伯樹膠、蘇木等。 [6] 

豆科觀賞價值

綠化造林樹種中有台灣相思、楹樹、鐵刀木、鳳凰木、格木、刺槐、槐、黃檀等。 [1] 

豆科下級分類

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本科包括3個亞科,亦有不少植物學家將其分成3個獨立的科,即含羞草科(Mimosaceae)、雲實科(Caesalpiniaceae)和蝶形花科(Papilionaceae=Fabaceae),並認為和無患子科(Sapindaceae)、牛栓藤科(Connaraceae)或薔薇科(Rosaceae)有較密切的親緣關係。據R. M. Polhill(1981)等人的觀點,本科中雲實亞科的 Gleditsia 類羣比較原始,由此分化成2個基本類羣:1. Dimorphandra 類羣,2. Sclerolobium 類羣。前者向含羞草亞科演進,後者向蝶形花亞科演進。中國植物誌中將含羞草亞科排列在前,並不意味着雲實亞科直接起源於含羞草亞科,只是考慮到雲實亞科和蝶形花亞科有較緊密的聯繫。 [1] 
含羞草亞科
常綠或落葉的喬木或灌木,有時為藤本,很少草本。葉互生,通常為二回羽狀複葉,稀為一回羽狀複葉或變為葉狀柄(phyllodium)、鱗片或無;葉柄具顯著葉枕;羽片通常對生;葉軸或葉柄上常有腺體;托葉存在或無,或呈刺狀。花小,兩性,有時單性,輻射對稱,組成頭狀、穗狀或總狀花序或再排成圓錐花序;苞片小,生在總花梗的基部或上部,通常脱落;小苞片早落或無;花萼管狀(稀萼片分離),通常5齒裂(稀3-4或6-7),裂片鑷合狀(極少覆瓦狀)排列;花瓣與萼齒同數,鑷合狀排列,分離或合生成管狀;雄蕊5-10(通常與花冠裂片同數或為其倍數)或多數,突露於花被之外,十分顯著,分離或連合成管或與花冠相連;花葯小,2室,縱裂,頂端常有一脱落性腺體;花粉單粒或為複合花粉;心皮通常1枚,稀2-15,子房上位,1室,胚珠數枚,花柱細長,柱頭小。果為莢果,開裂或不開裂,有時具節或橫裂,直或旋卷;種子扁平,種皮堅硬,具馬蹄形痕(pleurogram)。 [2] 
約56屬,2800種。分佈於全世界熱帶、亞熱帶地區,少數分佈於温帶地區,以中、南美洲為最盛。通常生長於低海拔熱帶雨林,稀樹幹草原以及熱帶美洲和非洲的乾旱地區。中國連引入栽培的有17屬,約66種,主產西南部至東南部。 [2] 
雲實亞科
喬禾或灌木,有時為藤本,很少草本。葉互生,一回或二回羽狀複葉,稀為單葉(或單小葉);托葉常早落;小托葉存在或缺。花兩性,很少單性,通常或多或少兩側對稱,極少為輻射對稱,組成總狀花序或圓錐花序,很少組成穗狀花序;小苞片小或大而呈花萼狀,包覆花蕾時則苞片極退化;花托極短或杯狀,或延長為管狀;萼片5(-4),離生或下部合生,在花蕾時通常覆瓦狀排列;花瓣通常5片,很少為1片或無花瓣,在花蕾時覆瓦狀排列,上面的(近軸的)一片為其鄰近側生的二片所覆疊;雄蕊10枚或較少,稀多數,花絲離生或合生,花葯2室,通常縱裂,稀孔裂,花粉單粒;子房具柄或無柄,與花托管內壁的一側離生或貼生;胚珠倒生;1至多數,花柱細長,柱頭頂生。莢果開裂或不裂而呈核果狀或翅果狀;種子有時具假種皮,子葉肉質或葉狀,胚根直。 [2] 
約180屬3000種。分佈於全世界熱帶和亞熱帶地區,少數屬(如皂莢屬 Gleditsia Linn. 和肥皂莢屬 Gymnocladus Lam.)分佈於温帶地區。中國連引入栽培的有21屬,約113種,4亞種,12變種,主產南部和西南部。 [3] 
蝶形花亞科
頂果木 頂果木
喬木、灌木、藤本或草本,有時具刺。葉互生,稀對生,通常為羽狀或掌狀複葉,多為3小葉,稀單葉或退化為鱗葉,無二回以上的複葉,葉軸或葉柄上無腺體凸起;托葉常存在,有時變為刺,許多種、屬有小托葉。花兩性,單生或組成總狀和圓錐狀花序,偶為頭狀和穗狀花序,腋生、頂生或與葉對生;苞片和小苞片小,稀大型;花萼鐘形或筒形,萼齒或裂片5,基部多少合生,最下方1枚通常較長,作上升覆瓦狀排列或鑷合狀排列,或因上方2齒較下方3齒在合生程度上較多而稍呈二唇形;下方全部合生成1齒時則呈焰苞狀;花瓣5,不等大,兩側對稱,作下降覆瓦狀排列構成蝶形花冠,瓣柄分離或部分連合,上面1枚為旗瓣在花蕾中位於外側,翼瓣2枚位於兩側,對稱,龍骨瓣2枚位於最內側,瓣片前緣常連合,有時先端呈嚎狀以至旋曲,幷包裹着花蕊,在個別屬中退化僅存旗瓣或具二型花,閉花受精的花冠退化;雄蕊10枚或有時部分退化,連合成單體或二體雄蕊管,也有全部分離的,花葯2室,縱裂,基部有時具附屬物,同型或兩型,兩型時花葯揹着和底着,花絲長短交互排列,花粉粒由單細胞組成,橢圓形或球形,具3孔溝;子房由單心皮組成,1室,上位,有時由背腹縫線內伸形成或寬或窄的隔膜,具柄或無柄,通常生於具蜜腺的花盤上,胚珠彎生,數目1至多數,邊緣胎座,花柱單一,通常上彎,有時作螺旋狀捲曲或扭曲,無毛或被髯毛,柱頭通常小,頭狀或歪斜。莢果呈各種形狀,沿1條或2條縫線開裂或不裂,有時具翅,有時橫向具關節而斷裂成節莢,偶呈核果狀;種子1至多數;通常具革質種皮,無胚乳或具很薄的內胚乳,種臍常較顯著,圓形或伸長成線形,中央有1條臍溝,種阜或假種皮有時甚發達;胚軸延長並彎曲,胚根內貼或摺疊於子葉下緣之間,子葉2枚,卵狀橢圓形,基部不呈心形。 [4] 
參考資料