普通生物学172植物的结构、生殖和发育植物的根、茎和叶.ppt

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1、17 植物的结构、生殖和发育,17.2 植物的根、茎和叶,一、根的结构与发育,1 根的形态（1）根（root）主根(main root)：胚根发育形成（或称初生根）。侧根(lateral root)：主根长到一定长度生出的许多分枝。不定根(adventitious root)：茎、叶、胚轴或老根上产生的根。（2）根系(root system):植物根的总和。直根系（tap root system）:有明显的主根和侧根区别的根系。须根系（fibrous root system）：无，由不定根组成的根系。,根形态,直根系,须根系,支持根,（3）根的生理功能,主要生理功能:吸收水份和无机营养物、固定

2、植物。次要生理功能：储藏营养物和繁殖。,2 根的初生生长与初生结构,（1）根尖及其分区根尖：从根的顶端到着生根毛的部分，根尖是根伸长生长、分枝和吸收活动的最重要的部分。分区：根冠（root cap）分生区（meristematic zone）伸长区（elongation zone）成熟区（maturation zone）或根毛区,根尖,皮层,内皮层,成熟的导管分子,内皮层细胞分化,开始分化的导管分子（木质部）,开始分化的筛管（韧皮部）,分生区,伸长区,成熟区,根冠,各部分的功能和特点,根冠：根特有的一种组织。分生区：分裂增生，形成根冠、根的结构。伸长区：分裂停止，体积扩大，显著延长，加速了分化

3、。根毛区：增加吸收的面积。,根冠的作用保护作用。与根的向地性生长有关。根冠的中央部分细胞内的造粉体可能具有平衡石的作用。,（2）根的初生结构,表皮（epidermis）皮层(cortex):外皮层(exodermis)内皮层(endodermis)凯氏带(casparian strip)维管柱(vascular cylinder)：根的皮层以内的结构。,根部横切面显示维管柱，或中柱，以及皮层和表皮,内皮层,纤维,皮层,维管柱（中柱）,表皮,中柱鞘,木质部,韧皮部,皮层由基本分生组织发育而来的多层薄壁组织细胞组成的。暂时储存养料的作用。外皮层：最外一层或数层细胞形状较小，排列紧密，没有细胞间隙。

4、内皮层：皮层的最内一层细胞排列紧密。凯氏带：这层细胞在其的侧壁（径向壁）和横向壁上有部分加厚，并且栓质化，这种围绕细胞一周的特殊结构称为凯氏带。,电镜下内皮层径向壁凯氏带结构 A.正常细胞的凯氏带区 B.质壁分离细胞的凯氏带区1.细胞质 2.胞间层 3.细胞壁 4.质膜 5.凯氏带,凯氏带的作用阻断了皮层与中柱间的细胞间隙、细胞壁等质外体运输途径，进入中柱的溶质只能通过原生质体，使根的吸收有选择性，可控制根对物质的转移作用。,维管柱（或中柱）：根的皮层以内的结构。中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部和薄壁细胞四部分，少数植物还有髓。中柱鞘（pericycle）:细胞有潜在的分裂能力。（初生）维管组织

5、：初生木质部和初生韧皮部合称。初生木质部（primary xylem）：木质部束（二原型、三或四原型，多原型等根的类型）初生韧皮部（primary phloem）,木质部：一般包括导管、管胞、木薄壁细胞和木纤维等；韧皮部：一般包括筛管、伴胞、韧皮薄壁细胞和韧皮纤维等。,Organization of primary tissues in young roots,表皮,维管柱（中柱）,内皮层,皮层,双子叶,单子叶,单子叶植物与双子叶植物根结构的区别:维管柱中央有无髓的结构次生生长,髓,（3）侧根的发生,起源：中柱鞘发生位置：在根毛区后方形成。侧根的功能：增加根的吸收面积和根的支持作用。侧根在母根

6、组织中的位置：常常是稳定的 二原型：木质部与韧皮部之间 三、四原型：木质部脊的位置 多原型：正对着韧皮部,内起源。一定部位的中柱鞘细胞恢复分裂能力，平周分裂形成侧根原基。随后进行垂周、平周分裂。后面形成的输导组织与母根维管柱相连。,根的次生生长是由根的侧生分生组织 维管形成层和木栓形成层活动的结果。（1）维管形成层（vascular cambium）的产生与活动 来源：中柱鞘细胞、薄壁细胞 结构：次生木质部（secondary xylem）次生韧皮部（secondary phloem）,3 根的次生生长与次生结构,Secondary growth in a root,（2）木栓形成层的产生与活

7、动：来源：中柱鞘细胞（早期）、次生韧皮部细胞（后期）产生：周皮(periderm)木栓层（phellem）：木栓形成层向外分裂的细胞，成熟后死亡。木栓形成层（cork cambium）栓内层（phelloderm）：木栓形成层向内分裂的细胞，活细胞。,木栓形成层及其相关结构 A.葡萄根中的木栓形成层由中柱鞘发生 B.橡胶树根中的木栓形成层活动产生周皮,（3）根的次生结构次生木质部：导管、管胞、木纤维、木薄壁细胞次生韧皮部：筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞 维管形成层 维 管 射 线 vascular ray周皮,棉花老根的次生结构,根的次生结构的模式图1.木栓层 2.木栓形成层 3.栓内层

8、4.次生韧皮部 5.韧皮射线 6.维管形成层 7.次生木质部 8.木射线 9.初生韧皮部 10.初生木质部 11.周皮,4 根的变态,贮藏根 肉质直根 萝卜、胡萝卜、甜菜 块 根 红薯气生根 支持根 榕树 攀援根 常春藤 呼吸根 水松、红树 寄生根 菟丝子,贮藏根,红薯-块 根,萝卜-肉质直根,气生根,榕树-支持根,常春藤-攀援根,菟丝子-寄生根,红树-呼吸根,二、茎的结构与发育,茎：有节和节间之分；在节上着生叶和芽，能开花结果；起输导、支持、固着、储藏等作用。,1 茎的基本形态,（1）茎的外形茎常呈圆柱形。莎草科的茎为三棱形；唇形科植物(薄荷,益母草)的茎为四棱形；芹菜的茎为多棱形，加强机械

9、支持作用。,莎草,益母草,枝的外形,顶芽,腋芽,芽鳞痕,节,节,节间,叶痕,叶迹（维管束）,芽鳞痕,皮孔,腋芽,枝条（Shoot）：着生叶和芽的茎。节和节间叶腋叶痕叶迹皮孔芽鳞痕,芽痕,节间的长短与枝条延伸生长的强弱有关。长枝和短枝。营养枝和果枝。,（2）芽（Bud）芽是未发育的枝或花和花序的原始体。,芽的基本结构,茎尖（生长点）叶原基幼叶 腋芽原基（侧枝原基或枝原基）枝条芽轴,芽,（3）芽的类型 芽和不定芽（着生位置）顶芽、侧芽、腋芽不定芽 叶芽、花芽和混合芽（所形成的器官）叶芽花芽：周围是形成花的各组成部分的原基或花序的原始体，花芽开放时，展开为花或花序。混合芽同时发育为枝、叶和花（花序）

10、裸芽和鳞芽（芽鳞的有无）活动芽和休眠芽（生理活动状态）顶端优势,2 茎尖的结构,（1）茎尖即芽最中央的部分。是茎、叶、孢子叶球、花、花序的来源和分化发育中心。（2）茎尖与根尖比较：结构相同，但无根冠，而有许多幼小的叶片包裹。（3）茎尖生长锥的顶端部分是原分生组织。可不断进行分裂。,3 双子叶植物茎的初生结构,初生结构分为表皮、皮层和维管柱。,（1）表皮 由一层砖形活细胞组成的植物体最外面的结构。一般不含叶绿体，蓖麻（含花青素）。细胞壁厚，有角质层或蜡质，控制蒸腾和增加坚固性。气孔和表皮毛。表皮毛可反射强光，减少蒸腾；坚硬的可防止动物的侵害。如：律草（拉拉秧）,（2）皮层 由基本分生组织细胞分化

11、而来，主要由薄壁组织组成，靠近外方的薄壁组织常含有叶绿体，可进行光合作用。常具有厚角组织，成束出现时使茎显出棱条。南瓜中厚角组织和纤维同时存在。最内一到几层组成淀粉鞘，只有沉水植物茎或地下茎具有凯氏带加厚，否则皮层和维管柱无明显的界限。,（3）维管柱（皮层内的所有组织）由中柱鞘、初生维管束、髓和髓射线组成。初生维管束：由初生韧皮部、束中形成层和初生木质部组成，是复合组织。外韧维管束：初生韧皮部在外，大多数双韧维管束：如葫芦科、茄科、夹竹桃科等。,初生维管束（Primary vascular bundle）：初生木质部：导管、管胞、木纤维、木薄壁细胞。分化发育的顺序：内始式。初生韧皮部：筛管、伴

12、胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞 分化发育的顺序：外始式。束中形成层：顶端分生组织保留下来，形成新的木质部 和韧皮部。,髓:茎的中心部分，由薄壁细胞组成。贮藏各种内含物（丹宁、晶体、淀粉等）。髓射线：维管束之间的薄壁组织，位于皮层和髓之间，有横向运输的作用。,切向,横向,径向,The structure of xylems木质部结构,Water-conducting cells of the xylems 木质部水分运输,导管 vessel,管胞tracheid,木质部发育时，导管出现的先后次序：环纹导管螺纹导管 梯纹导管和网纹导管孔纹导管,A sieve-tube member 筛管分子,Vasc

13、ular tissue,筛管分子,伴胞,细胞核,筛板,木纤维机械组织，长纺锤形细胞，细胞壁增厚，木质化，一般为死细胞，长度不及韧皮纤维。木薄壁组织细胞壁也常木质化，是活组织，有贮藏作用。韧皮纤维机械组织。韧皮纤维发达的程度不同:桑树和麻类发达,苎麻和亚麻初生韧皮纤维量多、细胞长、不木质化，适于纺织。,4 双子叶植物茎的次生结构,（1）形成层及其活动束中形成层：初生木质部和韧皮部之间的形成层束间形成层：髓射线里面与束中形成层相当的细胞形成层就成为一个圆环，进行切向分裂，增加木质部和韧皮部，以后进行径向或横分裂，增生原始细胞，扩大本身的圆周。,维管形成层,（2）木栓形成层的活动,外围的表皮或皮层细

14、胞恢复分裂增生能力形成木栓形成层，产生新的保护组织周皮。木栓形成层的起源可起源于表皮（柳、苹果、夹竹桃），多数起源于皮层（桃、白杨、榆）。当茎继续加粗时在茎的内部又产生新的木栓形成层，依次向内形成，最后则在次生韧皮部内产生。,木材木本植物（主要指乔木）的次生木质部。木材三切面：横切面（X）径向纵切面（R）切向切面（T）,小知识：年轮,年轮,双子叶植物第一年就有次生维管组织，温带或亚热带的木本双子叶植物受四季气候变化的影响，形成层的活动表现有节奏的变化。由于活动不平均而产生的生长轮年轮以平周分裂为主，活动呈周期性，使次生结构的横切面具有即呈放射线、又呈同心圆的格局。,每一环是一个年轮，包括一个早

15、材和一个晚材，代表一年中所形成的木质部。早材：细胞大，细胞壁较薄，材质疏松。晚材：细胞较小，细胞壁厚，材质紧密。,心材：周围薄壁细胞侵入导管腔，形成侵填体而被堵塞，一些物质（树脂、树胶、单宁和油类）渗入细胞壁或进入细胞腔内，木薄壁细胞和木射线细胞成为死细胞。有的植物产生特殊的色素。边材：靠近形成层的少数年轮。边材每年都会产生，并不断转变为心材。树皮维管形成层及其外侧的部分（形成层、次生韧皮部、次生皮层、周皮等）。,周皮,韧皮部,心材,边材,维管形成层,（4）单子叶植物茎的结构,一般单子叶植物只有初生结构没有次生结构。禾本科植物茎的结构（一般草本植物）在玉米、高粱和甘蔗中，具有散生的维管束，皮层

16、和髓无明显的界限；在小麦、水稻和毛竹中，维管束成两轮排列，节间中空成髓腔。,禾本科植物的茎都是外韧维管束，木质部呈“V”形，木质部和韧皮部的外围有一圈厚壁组织，这一圈厚壁组织叫做维管束鞘。,水稻一个维管束的放大,三、叶的结构与发育,叶的功能:光合作用的营养器官，具有同化、蒸腾、吸收、繁殖等功能。,1 叶的形态,植物的叶一般由叶片、叶柄和托叶组成。,（1）叶片叶片多数为扁平的、两侧对称的器官，含有维管组织构成的叶脉；主要由初生结构组成，只有有限的次生生长。,（2）叶柄有或无。多为圆柱形，可使叶片接受更多的阳光。（3）托叶位于叶柄和茎的连接处。变化较大洋槐和酸枣：刺豌豆：较大蓼科：薄膜状的托叶鞘。

17、,2 叶的结构,（1）叶柄与幼茎相似，分表皮、皮层和中柱三部分。,（2）叶片叶片是植物光合作用的主要场所。有上下表皮、叶肉和叶脉三个部分。,表皮表皮是叶的保护组织，它由表皮细胞、气孔器、排水器、表皮毛等组成。,表皮细胞形状不规则的扁平细胞，侧壁凹凸不齐，彼此紧密嵌合的活细胞。,气孔和孔下室气孔：两个肾形的活的保卫细胞之间的缝隙。保卫细胞细胞壁增厚的情况不同。细胞壁：和表皮细胞相连的一面比较薄，其余都比较厚。充水：向表皮细胞的一方弯曲，气孔张开，肾形的保卫细胞，也变的更为弯曲；失水：保卫细胞向回收缩，气孔关闭。保卫细胞变直。孔下室空隙与栅栏组织和海绵组织的细胞间隙相通连，构成叶片内部的通气系统。

18、,（3）叶肉（mesophyll）由含有许多叶绿体的薄壁细胞组成，是光合作用的场所。两面叶（背腹型叶）和等面叶（禾本科）两面叶（背腹型叶）栅栏组织：细胞呈圆柱形，含叶绿体多，细胞排列整齐，细胞间隙少，可有一到三层。海绵组织：细胞形状不规则，含叶绿体少，排列疏松，细胞间隙发达。,（4）叶脉构成：木质部和韧皮部。叶柄中的维管组织等直接发育成主脉。作用：起支持和输导作用。叶脉的变化:主脉-侧脉-支脉-细脉,网状脉序叶脉错综分枝，连接成网状，是双子叶植物叶的特征。平行脉序中脉和侧脉自叶片基部发出，大致互相平行，不形成网状。叉状脉序：叶脉二叉分枝式，一个叶脉分为大小同等的两个分枝，在同一叶上可有好几级分

19、枝。,叉状叶脉,4,1.叉状脉;2.掌状射出脉;3.掌状网脉;4.羽状网脉;5、6.弧行脉;7.射出平行脉;8.横出平行脉;9.掌状三出脉;10.离基三出脉。,脉序的类型,3 禾本科植物叶的结构,（1）叶的形态没有叶柄和托叶而有叶鞘。叶片和叶鞘交接处有叶舌和叶耳。叶片与叶鞘连接处外侧有叶枕。,（2）叶片的解剖结构由表皮、叶肉和叶脉三部分组成。平行脉序等面叶，无栅栏组织和海绵组织的分化。泡状细胞或运动细胞:两个叶脉之间的几个上表皮细胞特化为大型薄壁细胞,与叶片的卷曲和开张有关。气孔的保卫细胞呈哑铃形，在保卫细胞外有副卫细胞。,4 落叶和离层常绿植物和落叶植物离层（abscission layer

20、）：叶柄基部细胞进行分裂形成几层小的薄壁细胞，这层结构叫做离层，以后这层细胞的胞间层（中层）粘液化并分解，叶片逐渐枯萎，以后由于风吹等机械力量，使叶柄自离层处折断，叶片脱落。保护层（protective layer)：木拴细胞形成的覆盖层。落叶是植物的自然现象，是对不良环境（如低温、干旱）和迎接新生的一种适应性。,保护层（木拴化细胞）,离层,叶镶嵌：无论叶序如何，相邻两节上的叶总是不重叠的，往往上部叶的叶柄比较短，下部叶的叶柄比较长，并且各节叶着生的方向不同，结果使同一枝条上的叶形成镶嵌式的排列，而不互相遮盖，这种现象叫做叶镶嵌。,5 叶镶嵌,6 叶的变态,苞片（苞叶）：生在花下面的一种特殊的

21、叶，保护花和果实。如玉米雌花序外面的苞片，菊科植物向日葵花序外边的总苞。叶卷须：如豌豆的羽状复叶，先端几个小叶变为卷须；牛尾菜的托叶变为卷须。鳞片：木本植物芽的外围，有叶变态的芽鳞包围，起保护作用。根状茎（竹）和球茎（荸荠、慈姑）的节上有膜状的退化叶（鳞片）。有的脱落，如藕。,叶刺：如洋槐、酸枣和小檗。小檗（bo）：幼苗期为全叶，以后生长过程中再长出的叶逐渐转变为刺形。,叶状柄：金合欢属幼叶是羽状复叶，后来长出的叶，叶柄扩展，但仍具有少数小叶，最后长出的小叶完全消失，叶柄呈叶状。,捕虫叶：叶发生变态，能捕食小虫，叶呈瓶状（猪笼草）、囊状（狸藻）、盘状（茅膏菜）。,本章重点,植物根尖由、和 四部分组成。植物根的次生生长是由根的 和 活动的结果。植物根木栓形成层的活动产生了 结构，它包括、和 三部分。植物完全叶一般是由、和 三部分组成的。,名词解释：凯氏带(casparian strip)，芽（Bud），离层（abscission layer）双子叶植物根的初生结构和次生结构的特点。双子叶植物茎的初生结构和次生结构的特点。双子叶植物根和茎初生结构和次生结构的异同点。双子叶植物和单子叶植物根、茎、叶的初生结构的异同点。,