豆科（蔷薇目下的一科）

豆科

蔷薇目下的一科

豆科（Fabaceae或Leguminosae）为双子叶植物纲、蔷薇目下的一个科，属于乔木、灌木、亚灌木或草本，直立或攀援，常有能固氮的根瘤植物。模式属为Faba P.Miller。约650属，18000种，广布于全世界。豆科是以荚果为共同特征的一个大类群，是被子植物的第3大科，几乎遍布于世界各地。木本或草本，落叶或常绿，多具羽状复叶。

豆科在中国有172属，1485种，13亚种，153变种，16变型；各省区均有分布。豆科具有重要的经济意义，它是人类食品中淀粉、蛋白质、油和蔬菜的重要来源之一。

豆科最常见的三个亚科，一是蝶形花亚科，代表植物：国槐（槐属。羽状复叶）。二是云实亚科，代表植物：紫荆（落叶灌木，有荚果，花紫色，先叶开放）。三是含羞草亚科，代表植物：含羞草与合欢（乔木）。

植物学史

Leguminosae豆科，双子叶植物，约690属，17600余种，为种子植物的第三大科，广布于全世界，性状种种，其用途之大，不亚于禾本科；食用类有：大豆、蚕豆、豌豆、绿豆、赤豆、豇豆、菜豆、藊豆、木豆、落花生等；饲料类有：紫云英、苜蓿、蚕豆、翘摇等；材用类有：合欢、黄檀、皂角、格木、红豆、槐等；染料类有：马棘、槐花、木蓝、苏木等；树胶和树脂类有：阿拉伯胶、木黄芪胶、柯伯胶等；纤维类有印度麻、葛藤等；油料类有大豆、落花生等。此外，有不少种类的根部含有“根瘤菌”。植物就利用这些菌类来吸取大气中的游离氮素以为己体之需。所以，这些植物对于土壤改良和农田轮作是非常有价值的，因为这些含氮的根部腐烂后可增加土壤中的氮素，或将全株植物犁入土中当为绿肥，其效更著。

在恩格勒或塔赫他间的分类系统中，豆科包括3个亚科：含羞草亚科、苏木（云实）亚科和蝶形花亚科，《中国植物志》、《中国高等植物图鉴》采用此分法；而在哈钦松或克朗奎斯特的分类系统中，将上述3亚科分别提升为3个独立的科，即含羞草科，苏木（云实）科和蝶形花科，《广州植物志》、《云南植物志》等采用后一种分法。

豆科的主要特征为：花两性，花萼常5片合生，花瓣5片分离或合生，雌蕊1枚，子房上位，荚果。若分为3科（或亚科），则特征分别是：含羞草科的花辐射对称，花瓣镊合状排列，分离或于基部合生，雄蕊通常多数，但也有定数的；苏木（云实）科的花稍两侧对称，花瓣上向覆瓦状排列（最上的一片花瓣位于内面），雄蕊10枚或少于此数，常分离；蝶形花科的花两侧对称，花冠蝶形，花瓣下向覆瓦状排列，最外的或最上的为旗瓣，侧面一对为翼瓣，最内一对为龙骨瓣，雄蕊10，全部分离或其中1枚分离而其他9枚合生或全部合生，或有时少于10枚。

形态特征

叶

乔木、灌木、亚灌木或草本，直立或攀援，常有能固氮的根瘤。叶常绿或落叶，通常互生，稀对生，常为一回或二回羽状复叶，少数为掌状复叶或3小叶、单小叶，或单叶，罕可变为叶状柄，叶具叶柄或无；托叶有或无，有时叶状或变为棘刺。花两性，稀单性，辐射对称或两侧对称，通常排成总状花序、聚伞花序、穗状花序、头状花序或圆锥花序；花被2轮；萼片(3-)5(6)，分离或连合成管，有时二唇形，稀退化或消失。

花

花瓣(0-)5(6)，常与萼片的数目相等，稀较少或无，分离或连合成具花冠裂片的管，大小有时可不等，或有时构成蝶形花冠，近轴的（adaxil）1片称旗瓣，侧生的2片称翼瓣，远轴的（abaxil）2片常合生，称龙骨瓣，遮盖住雄蕊和雌蕊；雄蕊通常10枚，有时5枚或多数（含羞草亚科），分离或连合成管，单体或二体雄蕊，花药2室，纵裂或有时孔裂，花粉单粒或常联成复合花粉；雌蕊通常由单心皮所组成，稀较多且离生，子房上位，1室，基部常有柄或无，沿腹缝线具侧膜胎座，胚珠2至多颗，悬垂或上升，排成互生的2列，为横生、倒生或弯生的胚珠；花柱和柱头单一，顶生。果为荚果，形状种种，成熟后沿缝线开裂或不裂，或断裂成含单粒种子的荚节；种子通常具革质或有时膜质的种皮，生于长短不等的珠柄上，有时由珠柄形成一多少肉质的假种皮，胚大，内胚乳无或极薄。

果

豆科植物果实为单心皮发育成的荚果，落花生（Arachishypogaea）荚果在初期时形成果针钻入土中，在10~15天期间迅速膨大，果实成熟时，中果皮纤维层发达，与维管束相连，排成一列Y形柱头状机械组织，其间薄壁细胞破裂成空腔。候景贞研究白扁豆（Dolichos lablab）果实发育形态提出，该物种果实发育在前期生长快，而中期缓慢，之后干缩变小，果皮颜色及质地也随之相应变化，果皮内因缺少交叉的厚壁组织，并且两条缝线处具有两排木质化细胞的封闭层，所以成熟时不开裂。

分布范围

约650属，18000种，广布于全世界。中国有172属，1485种，13亚种，153变种，16变型；各省区均有分布。热带地区以木本的含羞草亚科和云实亚科为主，而温带地区则以草本的蝶形花亚科为主。

化学成分

种子或营养体中通常含非蛋白质氨基酸，具含单宁的细胞，以及其他分泌细胞或腔，通常具原花色素苷（proanthocyanin）有时具生氰的（cyanogenic）化合物，但无鞣花酸（ellagic acid）及硫蚁类（iridoid）化合物；常含生物碱，特别是吡啶（pyridine）、喹嗪（quinolzdinl）及吲哚（indole）类成分。

主要价值

经济价值

本科具有重要的经济意义，它是人类食品中淀粉、蛋白质、油和蔬菜的重要来源之一。木材可供建筑、家具、农具等用。田菁和瓜尔豆的种子胶还可配制成水基压裂液，可增加含油地层的渗透性，从而提高油井的产量。

食用价值

农业上的豆类作物有大豆、花生、蚕豆、豌豆、赤豆、绿豆、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，是优良的绿肥和饲料作物，如苜蓿、紫云英、田菁、三叶草、黄花草木樨、苕子等。

药用价值

药用植物中有儿茶、决明、甘草、黄芪、葛、苦参、鸡血藤等。有些种类的枝干和树皮常含有单宁、树胶及染料，用于医药、印染及其他工业中，如黑荆、金合欢、阿拉伯树胶、苏木等。

观赏价值

绿化造林树种中有台湾相思、楹树、铁刀木、凤凰木、格木、刺槐、槐、黄檀等。

下级分类

本科包括3个亚科，亦有不少植物学家将其分成3个独立的科，即含羞草科（Mimosaceae）、云实科（Caesalpiniaceae）和蝶形花科（Papilionaceae=Fabaceae），并认为和无患子科（Sapindaceae）、牛栓藤科（Connaraceae）或蔷薇科（Rosaceae）有较密切的亲缘关系。据R.M.Polhill（1981）等人的观点，本科中云实亚科的Gleditsia类群比较原始，由此分化成2个基本类群：1.Dimorphandra类群，2.Sclerolobium类群。前者向含羞草亚科演进，后者向蝶形花亚科演进。中国植物志中将含羞草亚科排列在前，并不意味着云实亚科直接起源于含羞草亚科，只是考虑到云实亚科和蝶形花亚科有较紧密的联系。

含羞草亚科

常绿或落叶的乔木或灌木，有时为藤本，很少草本。叶互生，通常为二回羽状复叶，稀为一回羽状复叶或变为叶状柄（phyllodium）、鳞片或无；叶柄具显著叶枕；羽片通常对生；叶轴或叶柄上常有腺体；托叶存在或无，或呈刺状。花小，两性，有时单性，辐射对称，组成头状、穗状或总状花序或再排成圆锥花序；苞片小，生在总花梗的基部或上部，通常脱落；小苞片早落或无；花萼管状（稀萼片分离），通常5齿裂（稀3-4或6-7），裂片镊合状（极少覆瓦状）排列；花瓣与萼齿同数，镊合状排列，分离或合生成管状；雄蕊5-10（通常与花冠裂片同数或为其倍数）或多数，突露于花被之外，十分显著，分离或连合成管或与花冠相连；花药小，2室，纵裂，顶端常有一脱落性腺体；花粉单粒或为复合花粉；心皮通常1枚，稀2-15，子房上位，1室，胚珠数枚，花柱细长，柱头小。果为荚果，开裂或不开裂，有时具节或横裂，直或旋卷；种子扁平，种皮坚硬，具马蹄形痕（pleurogram）。

约56属，2800种。分布于全世界热带、亚热带地区，少数分布于温带地区，以中、南美洲为最盛。通常生长于低海拔热带雨林，稀树干草原以及热带美洲和非洲的干旱地区。中国连引入栽培的有17属，约66种，主产西南部至东南部。

云实亚科

乔禾或灌木，有时为藤本，很少草本。叶互生，一回或二回羽状复叶，稀为单叶（或单小叶）；托叶常早落；小托叶存在或缺。花两性，很少单性，通常或多或少两侧对称，极少为辐射对称，组成总状花序或圆锥花序，很少组成穗状花序；小苞片小或大而呈花萼状，包覆花蕾时则苞片极退化；花托极短或杯状，或延长为管状；萼片5(-4)，离生或下部合生，在花蕾时通常覆瓦状排列；花瓣通常5片，很少为1片或无花瓣，在花蕾时覆瓦状排列，上面的（近轴的）一片为其邻近侧生的二片所覆叠；雄蕊10枚或较少，稀多数，花丝离生或合生，花药2室，通常纵裂，稀孔裂，花粉单粒；子房具柄或无柄，与花托管内壁的一侧离生或贴生；胚珠倒生；1至多数，花柱细长，柱头顶生。荚果开裂或不裂而呈核果状或翅果状；种子有时具假种皮，子叶肉质或叶状，胚根直。

约180属3000种。分布于全世界热带和亚热带地区，少数属（如皂荚属Gleditsia Linn.和肥皂荚属Gymnocladus Lam.）分布于温带地区。中国连引入栽培的有21属，约113种，4亚种，12变种，主产南部和西南部。

蝶形花亚科

乔木、灌木、藤本或草本，有时具刺。叶互生，稀对生，通常为羽状或掌状复叶，多为3小叶，稀单叶或退化为鳞叶，无二回以上的复叶，叶轴或叶柄上无腺体凸起；托叶常存在，有时变为刺，许多种、属有小托叶。花两性，单生或组成总状和圆锥状花序，偶为头状和穗状花序，腋生、顶生或与叶对生；苞片和小苞片小，稀大型；花萼钟形或筒形，萼齿或裂片5,基部多少合生，最下方1枚通常较长，作上升覆瓦状排列或镊合状排列，或因上方2齿较下方3齿在合生程度上较多而稍呈二唇形；下方全部合生成1齿时则呈焰苞状；花瓣5，不等大，两侧对称，作下降覆瓦状排列构成蝶形花冠，瓣柄分离或部分连合，上面1枚为旗瓣在花蕾中位于外侧，翼瓣2枚位于两侧，对称，龙骨瓣2枚位于最内侧，瓣片前缘常连合，有时先端呈嚎状以至旋曲，并包裹着花蕊，在个别属中退化仅存旗瓣或具二型花，闭花受精的花冠退化；雄蕊10枚或有时部分退化，连合成单体或二体雄蕊管，也有全部分离的，花药2室，纵裂，基部有时具附属物，同型或两型，两型时花药背着和底着，花丝长短交互排列，花粉粒由单细胞组成，椭圆形或球形，具3孔沟；子房由单心皮组成，1室，上位，有时由背腹缝线内伸形成或宽或窄的隔膜，具柄或无柄，通常生于具蜜腺的花盘上，胚珠弯生，数目1至多数，边缘胎座，花柱单一，通常上弯，有时作螺旋状卷曲或扭曲，无毛或被髯毛，柱头通常小，头状或歪斜。荚果呈各种形状，沿1条或2条缝线开裂或不裂，有时具翅，有时横向具关节而断裂成节荚，偶呈核果状；种子1至多数；通常具革质种皮，无胚乳或具很薄的内胚乳，种脐常较显著，圆形或伸长成线形，中央有1条脐沟，种阜或假种皮有时甚发达；胚轴延长并弯曲，胚根内贴或折叠于子叶下缘之间，子叶2枚，卵状椭圆形，基部不呈心形。

属列表

Abrus..........相思子属

Acacia.........金合欢属

Acrocarpus.....顶果树属

Adenanthera....海红豆属

Aeschynomene...合萌属

Afzelia........缅茄属

Albizia........合欢属

Alhagi.........骆驼刺属

Alysicarpus....链荚豆属

Ammodendron....银砂槐属

Ammopiptanthus.沙冬青属

Amorpha........紫穗槐属

Amphicarpaea...两型豆属

Antheroporum...肿荚豆属

Apios..........土圞儿属

Arachis........落花生属

Astragalus.....黄耆属

Bauhinia.......羊蹄甲属

Bowringia......藤槐属

Butea..........紫矿属

Caesalpinia....云实属

Cajanus........木豆属

Calliandra.....朱缨花属

Calophaca......丽豆属

Calopogonium...毛蔓豆属

Campylotropis..[艹/杭]子梢属

Canavalia......刀豆属

Caragana.......锦鸡儿属

Cassia.........决明属

Centrosema.....距瓣豆属

Ceratonia......长角豆属

Cercis.........紫荆属

Chesneya.......雀儿豆属

Chesniella.....旱雀豆属

Christia.......蝙蝠草属

Cicer..........鹰嘴豆属

Cladrastis.....香槐属

Clitoria.......蝶豆属

Cochlianthus...旋花豆属

Codariocalyx...舞草属

Colutea........鱼鳔槐属

Coronilla......小冠花属

Craspedolobium.巴豆藤属

Crotalaria.....猪屎豆属

Cyamopsis......瓜儿豆属

Cylindrokelupha棋子豆属

Cytisus........金雀儿属

Dalbergia......黄檀属

Delonix........凤凰木属

Dendrolobium...假木豆属

Derris.........鱼藤属

Desmanthus.....合欢草属

Desmodium......山蚂蝗属

Dicerma........两节豆属

Dichrostachys..代儿茶属

Dolichos.......镰扁豆属

Dumasia........山黑豆属

Dunbaria.......野扁豆属

Dysolobium.....镰瓣豆属

Entada.........榼藤属

Enterolobium...象耳豆属

Eremosparton...无叶豆属

Eriosema.......鸡头薯属

Erythrina......刺桐属

Erythrophleum..格木属

Euchresta......山豆根属

Flemingia......千斤拔属

Fordia.........干花豆属

Galactia.......乳豆属

Galega.........山羊豆属

Geissaspis.....睫苞豆属

Genista........染料木属

Gleditsia......皂荚属

Glycine........大豆属

Glycyrrhiza....甘草属

Gueldenstaedtia米口袋属

Gymnocladus....肥皂荚属

Haematoxylon...采木属

Halimodendron..铃铛刺属

Hedysarum......岩黄耆属

Hymenaea.......孪叶豆属

Indigofera.....木蓝属

Kummerowia.....鸡眼草属

Lablab.........扁豆属

Laburnum.......毒豆属

Lathyrus.......山黧豆属

Lens...........兵豆属

Lespedeza......胡枝子属

Leucaena.......银合欢属

Lotononis......罗顿豆属

Lotus..........百脉根属

Lupinus........羽扇豆属

Lysidice.......仪花属

Maackia........马鞍树属

Macroptilium...大翼豆属

Macrotyloma....硬皮豆属

Mecopus........长柄荚属

Medicago.......苜蓿属

Melilotus......草木犀属

Millettia......崖豆藤属

Mimosa.........含羞草属

Mucuna.........黧豆属

Neptunia.......假含羞草属

Nogra..........土黄芪属

Onobrychis.....驴食草属

Ononis.........芒柄花属

Ophrestia......拟大豆属

Ormocarpum.....链荚木属

Ormosia........红豆属

Oxytropis......棘豆属

Pachyrhizus....豆薯属

Parkia.........球花豆属

Parkinsonia....扁轴木属

Parochetus.....紫雀花属

Peltophorum....盾柱木属

Phaseolus......菜豆属

Phylacium......苞护豆属

Phyllodium.....排钱树属

Physostigma....毒扁豆属

Piptanthus.....黄花木属

Pisum..........豌豆属

Pithecellobium.猴耳环属

Podocarpium....长柄山蚂蝗属

Pongamia.......水黄皮属

Priotropis.....黄雀儿属

Prosopis.......牧豆树属

Psophocarpus...四棱豆属

Psoralea.......补骨脂属

Pterocarpus....紫檀属

Pterolobium....老虎刺属

Pueraria.......葛属

Pycnospora.....密子豆属

Rhynchosia.....鹿藿属

Robinia........刺槐属

Salweenia......冬麻豆属

Samanea........雨树属

Saraca.........无忧花属

Sarcodum.......耀花豆属

Sesbania.......田菁属

Shuteria.......宿苞豆属

Sindora........油楠属

Sinodolichos...华扁豆属

Smithia........坡油甘属

Sophora........槐属

Spartium.......鹰爪豆属

Spatholobus....密花豆属

Sphaerophysa...苦马豆属

Stracheya......藏豆属

Stylosanthes...笔花豆属

Tadehagi.......葫芦茶属

Tamarindus.....酸豆属

Tephrosia......灰毛豆属

Teramnus.......软荚豆属

Teyleria.......琼豆属

Thermopsis.....野决明属

Tibetia........高山豆属

Trifidacanthus.三叉刺属

Trifolium......车轴草属

Trigonella.....胡卢巴属

Ulex...........荆豆属

Uraria.........狸尾豆属

Urariopsis.....算珠豆属

Vicia..........野豌豆属

Vigna..........豇豆属

Whitfordiodendron猪腰豆属

Wisteria.......紫藤属

Zenia..........任豆属

Zornia.........丁癸草属

Zygia..........大合欢属

参考资料

1.利己还是利他？豆科植物“好邻居人设”引争议·光明网

2.科研人员破解豆科植物在“恐龙大灭绝”时期幸存“密码”·中国新闻网