禾本科

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单子叶植物纲，鸭跖草亚纲的1科。禾本科有660属近10000种，居有花植物科中的第5位，种数在单子叶植物中仅次于兰科。多年生、一年生或越年生草本，在竹类中，其茎为木质，呈乔木或灌木状。根系为须根系，种子根早期消失，由茎基部发出多数纤维状不定根，或从匍匐根状茎节上生出纤维状根。茎有节与节间，节间中空，称为秆。秆圆筒形，基部数节之腋芽长出分枝，称分蘖，有鞘内分蘖和鞘外分蘖，形成密丛生或疏丛生株丛。节部居间分生组织生长分化，使节间伸长。单叶互生成二列，由叶鞘、叶片和叶舌构成，有时具叶耳；叶鞘边缘开放，彼此覆盖，质地较韧，有保护节间基部柔嫩生长组织以及输导和支持作用；叶片狭长线形，或披针形，具平行叶脉，中脉显著，不具叶柄，通常不从叶鞘上脱落。在竹类中，叶具短柄，与叶鞘相连处具关节，易自叶鞘上脱落，秆箨与叶鞘有别，箨叶小而无中脉。花序顶生或侧生，多为圆锥花序，或为总状、穗状花序。小穗是禾本科的典型特征，由颖片，小花和小穗轴组成。颖片位于下方；小花着生于小穗轴上，通常两性，或单性与中性，由外稃和内稃包被着，小花多有2枚微小的鳞被，雄蕊3或1～6枚，子房1室，含1胚珠；花柱通常2，稀1或3；柱头多呈羽毛状。果实为颖果，少数为囊果，浆果或坚果，含大量胚乳，胚小，种脐点状或线形。

花

与适应风媒传粉机制紧密连系，花无色无味，雄蕊有细长花丝，花药丁字形，花粉粒细小，圆而干燥，壁薄光滑，具单萌发孔，适合于风媒飘扬。雌蕊羽状或帚刷状，能有效地从空气中捕捉花粉粒，花粉粒落到柱头上，迅速为柱头上的乳突细胞所缠绕，有的立即萌发（如甘蔗、高粱），有的经数分钟（如玉米），有的需经几小时，甚至几天以后才萌发。玉米的小花柱头甚为特化，极细长成丝状伸出于鞘苞之外，不具羽毛，但系能接受花粉的柱头面。雌蕊子房内胚珠数目减少到1个，并特化为果皮与种皮相结合的颖果，或有果皮厚而坚硬的坚果与多汁的浆果只出现在少数竹类中。颖果通常轻而不裂，细小，这也是适应借风传播的生态习性；亦有借动物来传播的。颖果长圆状披针形，椭圆形或近圆形；颖果中最大的为栽培的谷物。胚乳占据果实的大部分，并分化为角质胚乳和粉状胚乳，外层是充满蛋白质粒的糊粉层，即角质胚乳，其他部分为主含淀粉的粉状胚乳。胚的大小随类群不同而异，在竹亚科，早熟禾超族，小麦超族和针茅超族中，胚占颖果的比例小，约为果体的1/4；黍亚科和画眉草超族的胚较大，约为果体的1/2。竹亚科、早熟禾等超族的种脐多呈长线形，黍亚科和画眉草超族的种脐为点状。珠被在简化过程中仅留下了痕迹，珠心部分也只有表皮（如黍），或由表皮变成的栓化层（如玉米）。在进化过程中，各部分有一系列减数，最明显的是雄蕊由6枚减少为3枚，有时为2枚或1枚；柱头3枚，减少为2枚或少数为1枚；鳞被由3减为2或完全退化，鳞被由较大、多脉简化为微小而无脉，其功能是能借膨胀时产生压力，使内稃与外稃张开，让雄蕊和柱头伸出，达到传粉和授粉作用。

小穗

沿着两条路线演变，由于禾本科中小穗的小花发育顺序有两种完全不同的方式，一为有限发育方式，小穗含1成熟花在上，下部花不孕，无小穗轴延伸，脱节于颖之下，背腹压扁，是黍亚科的特征。另一为无限生长方式，小穗含多数小花，由基部第一小花先发育，自上而下，向顶成熟，有小穗轴延伸，脱节于颖之上与各小花间，两侧压扁，是竹亚科和早熟禾亚科的特征。两大类群分别沿着各自的方向路线演化。竹亚科与早熟禾亚科的小穗含花数目多，小花向顶不断生长，多者达数十枚（如画眉草下部花先熟，籽粒随落，上部花仍继续生长）；小花数目由多数到少数，通常含3～5小花（早熟禾），小穗轴退化，演变成仅含1花的小穗，如剪股颖族与针茅超族。小穗各部结构相应发生变化，颖片由小到大，较外稃短（早熟禾属）至长于其小花（剪股颖属）；芒顶生（羊茅属）至外稃背部和基部着生（野青茅属）；芒细直（早熟禾族）至芒扭转膝曲（燕麦族）。黍亚科的小穗仅有1枚成熟花在上，限制了小穗轴的继续生长和小花数的增加，演化方向与早熟禾亚科、竹亚科减数的方向显然不同，黍亚科的进化表现在保护和传播颖果的器官特化上。位于该亚科起始阶段的黍超族其外稃在成熟时增厚变大，无芒，颖片小而质薄；发展到须芒草超族，它的成熟花内，外稃简化成微小膜质，延伸出发达的芒而利于种子传播，颖片成为主要保护器官，变厚增大，分化出种种性状，如沟、孔、毛被、疣突与糙涩等等；再进一步发展为玉蜀黍超族，其稃体退化，微小，无芒，第一颖发达，同时花序的穗轴节间增厚，成为嵌陷小穗的结构，它不仅完善地包藏籽粒，并随同籽粒逐节断落，成为传播体。上述颖果由稃片（黍超族）到颖片（须芒草超族）和花序穗轴节间（玉蜀黍超族）保护和传播的一系列发展，分别表现出从低级到高级的阶段演化，进化顺序反映出益趋完善的程度。演化阶段上的最高级代表──玉米，为雌花序高度集中，由多数花序愈合而成的圆柱状肉穗花序，着生大量籽实，外面还围以鞘苞形成的佛焰苞所保护。 花序 由假花序（小穗着生于枝秆各节，不具延续穗轴，营养枝与生殖枝未分化，如竹亚科箣竹超族），演变为具延续穗轴的真花序（见多数属种）。花序的演化趋向，为小穗的集中与轴枝的简化，小穗柄与分枝缩短，由开展圆锥花序变为紧缩的、或密聚的圆柱形圆锥花序（看麦娘）。发展到小穗柄短缩退化形成穗状花序（小麦超族）。小穗集中生于穗轴一侧形成穗状花序再作指状排列（狗牙根）或圆锥状排列（千金子）。花序主轴伸长（五节芒），至短缩（双药芒属）或退化成极短（金茅）；穗轴延续（芒属）演变为随同小穗成熟而逐节断落的传播体（甘蔗）；穗轴细长演变为扁平宽大（钝叶草）或穗轴膨大增厚形成镶嵌小穗的凹穴（空轴茅属）；穗轴单生演变为多数花序穗轴合生（玉米）。小穗单生（黍超族）进化为孪生（须芒草超族），成对着生的小穗同形同性（甘蔗亚族）演变为异形小穗。无柄小穗两性，有柄小穗简化为单性或中性（高粱属），由异型对小穗简化到具有同型对小穗，即总状花序下部的无柄小穗也简化为不孕，与其不孕的有柄小穗形成苞片的形式（如扭黄茅、菅属），小穗由两性简化为单性，雌雄小穗着生于同一花序的不同部分（薏苡）演变为异序，如玉米雄花序顶生，雌花序腋生。花序单纯裸露，不具有附属物发展到为各种总苞所包藏的雌花序，（薏苡总苞特化为硬骨质念珠状）。
胚的结构
禾本科植物的胚是高度特化的，它的子叶成为有吸收营养成分功能的盾片，有保护胚芽的胚芽鞘，以及胚根鞘等。在不同的亚科和超族中，具有不同的特征，主要分为两大型，早熟禾型（F）和黍型（P），其区别为：①盾片与进入胚芽的维管束在中胚轴同一平面上（P），盾片与进入胚芽的维管束延伸到远离中胚轴而有子叶节（F）；②外胚叶：由存在（F）到不存在（P）；③盾片基部与胚根鞘间，有沟隙（P）或无沟隙（F）；④胚芽横切面：胚叶维管束少、边缘分离者（F），胚叶具多数维管束，边缘相重叠者（P）。
幼苗
随胚胎结构不同而异，在不同亚科和超族中有明显差别。如黍亚科的颖果萌发时，中胚轴伸长，生有不定根，具1种子根，幼苗顶端原套由1层细胞构成，出土后第一叶宽，近椭圆形，多脉、平展。早熟禾超族的种子根多数，中胚轴不伸长，幼苗顶端原套细胞有2～3层，第一叶线形，狭窄而直立。
叶片表皮层产生各种特化细胞，由长细胞和两种短细胞（硅细胞和栓细胞）组成，在上表皮（两叶脉之间）有纵列的大型薄壁泡状细胞，它在干燥时萎缩使叶片内卷、折叠，与减少蒸腾有关。位于叶脉间的上下表皮，有纵列的气孔（器），两个保卫细胞呈狭长哑铃形，气孔的开闭依赖于两端的膨大或缩小，其两旁各有一枚副卫细胞。叶肉细胞形成多样，有的细胞壁常向内皱褶形成多环细胞。不同的类群在不同的生态地理条件下叶片结构有很大区别，例如热湿条件下，居于较原始位置的竹亚科、原禾超族、芦竹超族以及温带中湿生性的早熟禾超族、小麦超族，其叶肉组织细胞中叶绿体均匀分布，有细胞间隙，薄壁维管束鞘不发达，不含有特化的叶绿体，属三碳植物，表皮常具单细胞微毛，硅质细胞呈椭圆形或新月形，副卫细胞近长方形。适应于热带干燥地区的画眉草超族和黍亚科成员，叶片维管束由大型的薄壁维管束鞘细胞所包围，这类细胞内含大量特化的叶绿体，并充满淀粉，外为1层或数层紧密排列呈放射状的叶肉细胞所围绕，演变成为四碳植物，表皮具双细胞微毛或多细胞微毛，硅质细胞呈哑铃形或马鞍形，副卫细胞为三角形或拱形。