植物营养器官.ppt
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1、第三节 叶,一、叶的生理功能二、叶的形态三、叶的发生与生长四、叶的结构五、叶的生态类型六、离层与落叶,一、叶的生理功能,光合作用蒸腾作用呼吸作用吸收作用有些植物的叶还有繁殖与贮藏的作用,二、叶的形态,(一)一般植物叶的组成和形态,叶片(blade),叶柄(petiole),托叶(stipule),一般植物叶由叶片、叶柄和托叶三部分组成。,1、叶片:扁平、绿色,是叶行使其功能的主要部分。叶片中分布有叶脉,叶脉有支持和输导作用。2、叶柄:连接叶片与茎之间的轴,具有输导和支持作用。3、托叶:叶柄基部的附属物,常成对而生。具保护和光合作用。,叶柄可扭曲生长,调节叶片的位置和方向,使各叶片之间不互相重叠
2、,充分接受阳光。这种特性称为叶的镶嵌性,完全叶与不完全叶,完全叶(plete leaf):具有叶片、叶柄和托叶三部分的叶称为完全叶。不完全叶(inplete leaf):缺少其中任一部分或两部分的叶称为不完全叶。,(二)禾本科植物叶的组成和形态,禾本科植物叶主要由叶片和叶鞘组成,有的植物在叶片和叶鞘相接处的内方还有叶舌、叶耳,在其外侧 有叶环(叶枕或叶颈)。,叶片,叶耳,叶环,叶舌,叶鞘,叶片:条形,具平行脉;叶鞘:抱茎,一侧开裂,具有保护幼芽和居间分生组 织,加强茎秆的支持作用。叶舌:叶鞘与叶片相连接处的内侧(腹面),有膜质 片状突出物,具有防止害虫、水分、病菌孢子等 进入叶鞘的作用。叶耳:
3、叶舌两侧的一对从叶片基部边缘伸出的突出物。叶枕:叶鞘与叶片交界处的外侧呈环状的部位称为叶枕,叶枕具有弹性和延伸性,可以调节叶片的位置。,图3 61 禾本科植物叶片与叶鞘连接交界处的结构A.水稻叶;B.稗叶;C.小麦叶;D.大麦叶;E.甘蔗叶1.叶耳;2.叶舌;3.叶片;4.叶环;5.叶鞘,三、叶的发生与生长,1、叶的发生叶由叶原基发育形成。叶原基发生于茎尖生 长锥的侧面,一般由 表面的几层细胞分裂 形成。这种起源方式 称为外起源。,叶原基,2、叶的生长叶原基形成后,接着下部发育为托叶,上部发育为叶片与叶柄。叶原基形成幼叶的过程,包括顶端生长、边缘生长和居间生长三种方式。,A,B 叶原基的形成C
4、 叶原基分化为上下两部分D-F 托叶原基与幼叶的形G 成熟的完全叶,四、叶的结构,(一)双子叶植物叶的结构1、托叶的结构 内部结构基本同叶片,但各组成分子简单,分化程度低,叶肉细胞含有叶绿体,可执行光合作用。2、叶柄的结构 内部结构与幼茎相似。但皮层外围有较多的厚角组织,维管束常两侧对称,呈半环形,缺口向上。3、叶片的结构:分为表皮、叶肉、叶脉三部分。,叶柄的结构:与茎的初生结构相似。,表皮,机械组织,木质部,韧皮部,基本组织,维管束,3、叶片的结构,(1)双子叶植物叶片的结构(2)禾本科植物叶片的结构,(1)双子叶植物叶片的结构,叶肉,叶脉,表皮,表皮:叶表面的初生保护组织,由表皮细胞、气孔
5、器和表皮毛等组成,分上、下表皮。表皮细胞:为生活细胞,外壁角化,并形成角质层(有的植物还具蜡被)。细胞呈不规则波状,与相邻细胞紧密镶嵌。横切面上成长方形。气孔器:由一对肾形保卫细胞围合而成,有的植物在保卫细胞外侧还有副卫细胞。气体交换与水分蒸腾。毛状体:减少蒸腾,加强保护作用。,(1)表皮(empidermis),(2)叶肉(mesophyll),叶肉:由含大量叶绿体的薄壁细胞组成,是叶片进行光合作用的主要部分。,栅栏组织,海绵组织,上表皮,下表皮,背腹叶和等面叶,背腹叶:叶肉组织分化为栅栏组织和海绵组织两部分的叶。栅栏组织(palisade tissue):近上表皮,细胞圆柱形,排列如栅栏状
6、,含叶绿体多;海绵组织(spongy tissue):近下表皮,形状不规则,排列较疏松,与气孔构成叶肉的通气系统,细胞含叶 绿体较少等面叶:叶肉组织不分化为栅栏组织和海绵组织;或上、下表皮内侧均有栅栏组织的叶。,(3)叶脉(vein),叶脉:分布在叶片中,起 支持和输导作用。大多数 双子叶植物具网状脉序。,叶脉横切图示,机械组织,机械组织,木质部,形成层,韧皮部,薄壁组织,下表皮,上表皮,维管束,薄壁组织,主脉或大侧脉的结构,维管束:在叶脉中央。维管束鞘:包在维管束外方,由厚壁细胞或 薄壁细胞组成。木质部:近上表皮 形成层:分裂能力弱,活动时间段短 韧皮部:近下表皮薄壁组织:在维管束的周围。机
7、械组织(厚角或厚壁组织):在上下表皮内侧。,较小的叶脉中只有一层薄壁细胞形成的维管束鞘。随叶脉的变细,维管束的结构简化:首先形成层、机械组织消失;其次木质部、韧皮部的组成分子减少。细脉末端,只有几个狭短的筛管分子和增大的伴胞,以及1-2个螺纹管胞。,维管束鞘,木质部,韧皮部,上表皮,下表皮,栅栏组织,海绵组织,薄壁组织,机械组织,双子叶植物叶片的结构,叶肉,表皮,维管束,叶脉,(二)禾本科植物叶片的结构,叶脉,叶肉,上表皮,下表皮,叶脉,表皮,1、表皮(empidermis),分上、下表皮,由表皮细胞、泡状细胞和气孔器等组成。,表皮细胞,气孔器,泡状细胞(仅上表皮有),长细胞,短细胞,甘庶叶上
8、表皮,表皮,表皮细胞:包括一种长细胞和两种短细胞。长细胞排成纵列,侧壁弯曲,外壁角化并硅化,形成乳突;短细胞(硅细胞和栓细胞)分布在长细胞之间。泡状细胞:又称运动细胞,是一些大型的薄壁细胞,分布于两个叶脉之间的上表皮。细胞含有大液泡,其功能与叶片的内卷和展开有关。下表皮没有泡状细胞。气孔器:也分布在长细胞之间,由一对哑铃形的保卫细胞和一对近菱形的副卫细胞组成。上、下表皮的气孔器数目相差不大。,上、下表皮细胞,上表皮 下表皮,泡状细胞,甘蔗叶上表皮示泡状细胞,气孔器,2、叶肉(mesophyll),没有栅栏组织和海绵组织之分化,由同形的细胞组成,属于等面叶。叶肉细胞形状不规则,细胞壁向内皱褶,形
9、成“峰、谷、腰、环”的多环结构。有利于细胞中的叶绿 体排列在细胞边缘。,叶肉细胞,3、叶脉(vein),禾本科植物的叶具平行脉。中脉常由几个维管束和薄壁组织、机械组织组成。,维管束鞘木质部韧皮部,维管束,厚壁组织,C3与C4植物维管束结构,甘蔗C4 小麦C3,图3 80 几种禾本科植物叶片横切面的一部分A.小麦(C3植物),具大、小两层细胞组成的维管束鞘;B.苞茅属之一种(C4植物),维管束鞘与其外围的一层叶肉细胞形成“花环”结构;C.玉米(C4植物),具一层细胞组成的维管束鞘,其细胞中含较大的叶绿体,维管束鞘,厚壁组织:在表皮内侧与维管束相连。维管束鞘 C3:由两层细胞组成:外层细胞壁薄而大
10、,内含叶绿体;内层细胞壁厚而小。C4:由一层较大的薄壁细胞组成,内含叶绿体。木质部:近于上表皮。韧皮部:近于下表皮。,有限维管束,叶脉,水稻叶片横切片,表皮叶肉叶脉,水稻中脉的结构,气腔薄壁组织叶肉维管束机械组织,五、叶的生态类型,各种植物的叶有各种不同的形态特征与生态条件相适应。根据植物与适生的水条件的关系分为旱生植物、中生植物和水生植物。根据植物与适生的光照条件的关系分为阳地植物和阴地植物。,旱生植物叶片,旱生植物能长期生活在干旱缺水的条件下,其叶片结构主要朝着减少蒸腾和贮藏水分两个方向发展。,夹竹桃叶片的结构,芦荟叶片的结构,前者通常是叶小而厚,角质层发达,表皮上常有蜡被及各种表皮毛。有
11、些种类具复表皮,气孔下陷,或限生于局部区域(如夹竹桃叶的气孔窝)。栅栏组织层次多,海绵组织和细胞间隙不发达,机械组织的量较多,叶脉分布较密。这些形态结构将减少蒸腾面积,或减少蒸腾强度,以适应干旱的环镜。,旱生植物的另一种类型称为肉质植物,如芦荟、龙舌兰等。其叶片肥厚多汁,叶内有发达的贮水组织,细胞液浓度高,保水力强。仙人掌也是这一类型的植物,不过它的叶片退化,茎肥厚多浆汁,呈绿色,代替叶行光合作用。这些植物的细胞能保持大量水分,因此能够耐旱。,水生植物叶片,狸藻叶片结构,水生植物的叶漂浮于水面或沉入水中,可以直接获得水分和溶于水中的营养物质,但不易得到所需的气体和光照(水中溶解的气体量少,光线
12、为漫射光)。,水生植物的结构特征为:叶片通常较薄,表皮细胞的外壁不角质化,没有角质层或角质层很薄,细胞内具叶绿体;叶肉不分化为栅栏组织和海绵组织,形成发达的通气组织;叶脉少,机械组织和维管组织退化,尤其是木质部不发达。浮水叶只有上表皮具少量气孔,沉水叶无气孔;沉水叶的叶片又常裂为丝状,以减少流水的冲击力和增加与水的接触面。,阳生植物,阳地植物,阳地植物的叶倾向于旱生形态。一般叶片较厚较小,表皮细胞壁和角质层较厚。栅栏组织发达,细胞层次多,海绵组织不发达,细胞间隙较小。叶脉细密而长,机械组织发达。这些都充分表现了旱生的形态特征。,阴地植物,阴地植物的叶倾向于湿生形态。一般是叶大而薄,栅栏组织发育
13、不良,细胞间隙发达,叶绿体较大,表皮细胞也常含有叶绿体。,阴生植物,六、离层与落叶,落叶:植物的叶,生活一定时期之后,从枝条上脱落的现象。落叶是植物对不良环境的一种适应。,按落叶情况不同分为落叶树与常绿树。落叶在结构上的原因是由于在叶柄基部产生了离层。,离层图解,叶落前后离区(A)和离层、保护层(B)的形成,离层:叶脱落前,叶柄基部的一些细胞进行分裂,形成由几层小型薄壁细胞组成的离区,之后不久,该细胞群的胞间层溶解,或初生壁部分或全部溶解,甚至整个细胞发生解体而使离区的细胞彼些分离形成离层。在离层形成同时,叶也逐渐枯萎,由于叶片重力以及风雨等外力作用,叶从离层处脱落。保护层:离层下的几层细胞栓
14、化(有时还有胶质、木质等沉积在细胞壁和胞间隙内),形成保护层。有的植物还在断痕处形成与茎的周皮相连接的周皮,加强保护作用。植物的落花、落果,也多与离层形成有关。,维管束鞘,木质部,韧皮部,上表皮,下表皮,栅栏组织,海绵组织,薄壁组织,机械组织,双子叶植物叶片的结构,叶肉,表皮,维管束,叶脉,第四节营养器官间的相互联系,一、营养器官功能的协同性(一)植物体内水分的吸收、输导和蒸腾(二)植物体内有机营养物质的制造、运输、利用和贮藏 二、营养器官间结构的联系(一)根与茎的联系(二)枝与叶的联系三、营养器官的生长相关性(一)地下部分与地上部分的生长相关性根条比率(二)主干与分枝的生长相关性顶端优势(三
15、)营养生长与生殖生长的相关性,营养器官互相联系,根茎过渡区图解,1.韧皮部2.木质部3.原生木质部4.后生木质部,根-茎转变区的四种类型图解,双子叶植物茎与分枝、茎与叶之间的结构联系图解A.茎、分枝、叶纵剖面;B.茎节上部的横剖面;C.茎节横剖面(C图中的两个枝迹连成B图枝中的筒状维管柱,C图中的三个叶迹分叉为B图叶片中的网状叶脉);D,E.茎维管柱的立体图解(示单叶隙与单叶迹(D)及三叶隙与三叶迹(E),一、营养器官间结构的联系,(一)根与茎的联系根维管组织的初生结构的特点与茎维管组织的初生结构明显不同。所以,在根、茎的交界处,维管组织必须从一种形式逐渐转变为另一种形式。发生转变所在的部位称
16、为过渡区,一般是在下胚轴的一定部位。过渡区的结构非常复杂,各种植物又有不同的类型。,(二)枝与叶的联系,在茎的节部,维管组织的结构比节间部分复杂得多。因为有些维管束从茎内的维管柱斜出到茎的边缘,然后伸入叶柄进入叶片,组成反复分支的叶脉。进入叶的维管束,从茎中维管束分支起,穿过皮层到叶柄基部为止,这一段称为叶迹。也就是说叶迹就是进入叶的维管束在茎里的一段。每一个叶的叶迹数目随植物的种类而异,但对每一种植物来说是一定的。如双子叶植物中,常有三个叶迹。,叶脱落后,在叶痕上可以看到叶迹的痕迹。在一个叶迹进入一个叶子位置的上方,出现一个没有维管束而被薄壁细胞所填充的区域,称为叶隙。茎与枝的维管组织同样也
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