被子植物营养器官的形态与结构

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1、第二章第二章 被子植物营养器官的形态与结构被子植物营养器官的形态与结构一、目的要求一、目的要求1 使学生掌握种子的组成部分和主要类型及萌发过程，了解种子萌发的条件以及幼苗的类型。2 使学生掌握根、茎、叶的形态结构，生长发育，生理功能以及其与农业、果树、蔬菜等生产的关系。二、主要内容二、主要内容1 种子和幼苗。2根的形态与结构。3茎的形态与结构。4叶的基本形态与解剖结构；叶的结构与生理功能及环境的关系。5根、茎、叶的变态。6营养器官之间结构和功能的互相联系。三、重点和难点三、重点和难点重点：根的结构；茎的结构；叶的解剖结构。重点：根的结构；茎的结构；叶的解剖结构。难点：根、茎、叶的形态结构与生理

2、功能之间的关系。难点：根、茎、叶的形态结构与生理功能之间的关系。第二章第二章 被子植物营养器官的形态与结构被子植物营养器官的形态与结构根、茎、叶、花、果实、种子是种子植物的六大器官，其中根、茎、叶执行养料、水分的吸收、 运输、转化、合成等营养功能，称为“营养器官” ；而花、果实、种子完成开花结果至种子成熟的 全部生殖过程，叫做“繁殖器官” 。第一节第一节 种子和幼苗种子和幼苗一、种子的结构与类型一、种子的结构与类型 （一）（一） 种子的基本结构种子的基本结构 种子（seed）在大小、形状和颜色等方面，因植物的种类不同而有较大的差异。如椰子的种子 很大，而油菜、萝卜、芝麻的种子则较小，烟草和兰花

3、的种子则更小；大豆、菜豆的种子为肾形， 而豌豆、龙眼的种子为圆球形；种子的颜色也有多种，许多禾本科植物的“种子” （颖果）如小麦、 粟为黄褐色，大豆为黄色、青色或黑色，荔枝为红褐色等。 种子虽然在形状、大小和颜色各方面存有差异，但其基本结构是一致的。种子里面有胚，部分 植物的种子还有胚乳，在种子的外面有种皮。 1胚（胚（embryo）：构成种子最重要的部分，它是由胚芽（plumule） 、胚根（radlcle） 、胚轴 （hyptyl）和子叶（cotyledon）四部分所组成。种子萌发后，胚根、胚芽和胚轴分别形成植物体的 根、茎、叶及其过渡区，因而胚是植物新个体的原始体。 胚根和胚芽的体积很小

4、，胚根一般呈圆锥形，胚芽常呈现雏叶的形态，胚轴介于胚根和胚 芽之间，同时又与子叶相连，一般极短，不甚明显。胚根和胚芽的顶端都有生长点，由胚性细 胞组成，当种子萌发时，这些细胞能很快分裂、长大，使胚根和胚芽分别伸长，突破种皮，长 成新植物体的主根和茎、叶，同时，胚轴也随着一起生长，成为幼根或幼茎的一部分。胚轴一 般可分为上胚轴(epicotyl)和下胚轴(hypocotyl)两部分，连接子叶节(胚轴上着生子叶的部位)和 胚芽的部分为上胚轴，连接子叶节和胚根的部分为下胚轴。 子叶是植物体最早的叶，有二片的，也有一片的。有二片子叶的植物称为双子叶植物，如 豆类、瓜类、棉花、油菜等；只有一片子叶的植物

5、称为单子叶植物，如水稻、小麦、玉米、洋 葱等。双子叶植物和单子叶植物是被子植物中的两大类群，它们不但在种子的子叶数上有差异， 在其他器官的形态结构上也不完全相同。 此外，在禾本科植物的胚中，胚根和胚芽外分别有套状的胚根鞘(coleorhiza)和胚芽鞘 (coleoptile)包被，单片的子叶又称为盾片(scutellum)，由于有胚芽鞘的存在，芽鞘节(胚轴 上着生胚芽鞘的部位)和盾片节(子叶节)之间的胚轴称为中胚轴(mesocotyl)，上胚轴为芽鞘节 至胚芽的一段，下胚轴与双子叶植物的一样，为盾片节至胚根的一段。 2胚乳（胚乳（endosperm）：种子内贮藏营养物质的组织。种子萌发时，其

6、营养物质被胚消化、吸收 和利用。有些植物的胚乳在种子发育过程中，已被胚吸收、利用，所以这类种子在成熟后无胚乳。 种子内贮藏的营养物质随植物种类而异，主要有糖类、脂类和蛋白质，以及少量无机盐和 维生素。糖类包括淀粉、可溶性糖和半纤维素等，其中淀粉最为常见。不同种子淀粉的含量不 同，有的较多，成为主要的贮藏物质，如水稻、小麦，含量往往可达 70%左右。种子中贮藏的 可溶性糖分大多是蔗糖，这类种子成熟时有甜味，如玉米、板粟等。以半纤维素为贮藏养料的 植物种类并不多，这类植物的种子中胚乳细胞壁特别厚，由半纤维素组成，种子在萌发时，半 纤维素经水解成为简单的营养物质，被幼胚吸收利用，如天门冬、柿等。种子

7、中以脂类为贮藏 物质的植物种类很多，有的贮藏在胚乳部分，如蓖麻，也有的贮藏在子叶部分，如花生、油菜 等。蛋白质也是种子内贮藏养料的一种，如大豆子叶内含蛋白质较多。小麦种子胚乳的最外层 组织，称为糊粉层(aleurone layer)，含有较多蛋白质颗粒和结晶。不同植物的种子所含养料 的种类不同，同一种植物的种子所含营养成分也不是单纯的一种。表 2-1 列出了几种常见植物种子内贮藏的主要养分的含量(以种子干重的百分比表示)。 表 2-1 几种常见植物种子中主要养分的含量(%) 植 物 种 类淀 粉蛋 白 质脂 类玉米 小麦 大麦 豌豆 大豆 花生 油菜75 75 76 56 26 12 1912

8、 12 12 24 37 31 219 2 3 6 17 48 48 根据贮藏物质的主要成分，作物的种子可分为淀粉类种子，如水稻、小麦、玉米和高粱等；脂 肪类种子，如花生、油菜、芝麻和油茶等；蛋白质类种子，如大豆。 少数植物种类的种子在形成和发育过程中，胚珠的珠心组织并不被完全吸收消失，而有一 部分残留，构成种子的外胚乳(prosembryum)。外胚乳在种子中作为养分贮藏的主要场所，如 甜菜种子；也有胚乳和外胚乳并存的，如睡莲、芡等。 3 种皮（种皮（seed coat）：种皮是种子外面的保护层，包被于胚和胚乳之外，具有保护种子不受 外力机械损伤和防止病虫害入侵的作用，常由好几层细胞组成，其

9、表皮层细胞内，一般含有有 色物质，使种皮具有各种不同的颜色。有的种子具有内、外两层种皮，如蓖麻、油菜、苹果等 的种子；有的种子只有一层种皮，如大豆、蚕豆、菜豆等的种子。因此，种皮的厚薄、色泽和 层数因植物的种类不同而有差异。成熟的种子在种皮上通常可见种脐(hilum)（是种子从果实 上脱落后留下的痕迹）和种孔(micropyle)(是原来胚珠的珠孔留下的痕迹)。 种脐：种子由种柄上脱落的痕迹（珠柄种柄） 。 种孔：原来的珠孔。 种脊：倒生胚珠外珠被与珠柄合生而成。 种阜：外珠被在珠孔端向上延伸发育而来，细胞间隙较大，较轻松，吸水力强。种皮包被在种子外围，是种子的保护层。禾本科植物籽粒的种皮和果

10、实的果皮紧密愈合不能分开。胚芽由生长点和幼叶(也有幼叶缺少的)组成，禾本科植物种子的胚芽被胚芽鞘包围。胚轴连接胚芽、胚根和子叶的短轴，可分为上胚轴和下胚轴，禾本科植物还有中胚轴。胚根由生长点和根冠组成，禾本科植物种子的胚根外有胚根鞘包围。子叶双子叶植物的胚有两片子叶，单子叶植物的胚只有一片子叶，禾本科植物种子的一片子叶称为盾片。胚乳种子中贮藏营养物质的组织。有胚乳种子的胚乳发达；无胚乳种子的胚乳养料早期为胚吸收，养料转入子叶中贮藏。有些植物种子还具有外胚乳。胚种 子 的 基 本 结 构 （二）种子的主要类型（二）种子的主要类型 1单子叶有胚乳种子 单子叶植物中的水稻、小麦、玉米、高梁、洋葱等植

11、物的种子，都属于这个类型。 2双子叶有胚乳种子 双子叶植物中的蓖麻、茄、辣椒、桑、柿等植物的种子，都属于这个类型。 3单子叶无胚乳种子 单子叶植物慈姑的种子，属于无胚乳种子。 4 双子叶无胚乳种子 双子叶植物如花生、棉花、茶、豆类、瓜类及柑桔类的种子。 二、种子的萌发与幼苗的类型二、种子的萌发与幼苗的类型 （一）种子的（一）种子的休眠与寿命休眠与寿命 成熟的种子，在适当的条件下，便开始萌发，逐渐形成幼苗。种子是有一定寿命的，超过了一 定的期限，就会丧失它的活力，不再萌发。种子寿命的长短，因植物不同，差异很大。莲的种子可 以活到 150 年以上，算是寿命长的种子。 1 1种子的休眠种子的休眠 大

12、多数植物的种子成熟后，如果得到适宜的环境条件就能萌发。例如水稻、小麦的种子成 熟后，遇到阴雨高温的气候时，在植株上就能发芽。但也有些植物的种子，即使是环境条件适 合，也不立即萌发，需要隔一段时间才能发芽，这种现象叫做休眠(dormancy)。休眠的种子是 处在新陈代谢十分缓慢而近于不活动的状态。种子的休眠在生物学上是个有利的特性，因为休 眠可以避免种子在不适宜的季节或环境里萌发，免于幼苗受伤害和死亡。 种子休眠有多种原因。一类植物在开花结实后，种子虽然脱离母体，但种子中的胚并没有 发育完全，在脱离母体后还要经过一段时期的发育和生理变化才能成熟，这种现象叫做种子的 后熟作用(after-ripe

13、ning)，如银杏(白果)和人参的种子；另一类植物当种子脱离母体时，虽 然胚已发育成熟，但有的是由于种皮过厚不易通气透水而限制种子萌发，有的则由于种子内部 产生抑制萌发的物质，如有机酸、植物碱和某些植物激素等，种子虽处于适宜萌发的条件下， 也不能萌发，只有当这些抑制物质消除后才能萌发。如番茄、黄瓜等新鲜果实内有抑制自己种 子萌发的物质，所以这类种子只有脱离果实后才能萌发。 打破种子休眠的方法很多，在农业生产上，为了提高种子的生活力，使种子发芽整齐迅速， 幼苗生长健壮，或加快作物发育，使其提早成熟并提高产量等目的，对种子进行不同处理，统 称为种子处理。比如采用晒种、浸种催芽、酸浆浸种和药物肥料混

14、合拌种等措施以及人尿浸种， 骨粉、过磷酸钙、灶烟灰拌种等，以及应用化学药剂、微量元素、植物生长激素以及超声波、 红外线、紫外线和激光处理等方法处理种子，对提高作物产量和改进品质起了很大作用。种子 处理虽然种类很多，但不外是物理因素处理、化学物质处理和生长调节物质的处理三个方面。 处理的结果是促进种子后熟，种皮透水能力加强，加速种子内部物质的生物化学变化，促进酶 的活动，提高种子的发芽势和发芽率，加速幼苗生长以及减少种子和幼苗被病虫害的侵害等。 2 2种子的寿命种子的寿命 种子的寿命是指种子在一定条件下保持生活力的最长期限，通常是以达到 60%以上的发芽 率的贮藏时间为种子寿命的依据。不同植物种

15、子寿命的长短是不一样的。寿命的长短，决定于 植物本身的遗传特性和发育是否健壮，同时也和种子贮藏期的条件有关。例如，在正常贮藏条 件下，玉米、小麦、油菜种子的寿命一般为 23 年；水稻约 4 年；蚕豆、绿豆、南瓜的寿命 稍长，为 46 年。但在生产上一般种子只保存 1 年。许多杂草的种子埋在土壤中，经过多年 仍能存活，如车前的种子在土壤中能存活 10 年左右；马齿苋的种子寿命可达 20-40 年；莲的 种子寿命更长，可保持 150 年以上。与此相反，也有些种子的生活力极短，如橡胶树、柳树的 种子，仅有几个星期的寿命。种子的贮藏条件对种子寿命的长短有十分明显的影响。创造有利于种子贮藏的条件，可延

16、长种子的寿命，对优良种质的保存有重要意义。低温、低湿、黑暗以及降低空气中的含氧量是 一般种子贮藏的理想条件。这是由于在理想的贮藏条件下，种子的呼吸作用极微弱，种子内营 养的消耗少，有利于延长种子寿命。反之，如湿度大，温度高，将会加强呼吸作用，消耗大量 贮藏养分，种子寿命便缩短。例如，葱种子在自然条件下，不到 3 年就会死亡；若将种子含水 量降至 6%，温度控制在 5以下来贮藏，20 年后仍有发芽能力。所以，许多作物的种子入库 贮藏时，对含水量有一个安全含水量标准，如水稻种子贮藏安全水分约为 14%，小麦、大豆为 12%，棉为 9-10%。 （二）种子萌发的外界条件（二）种子萌发的外界条件 种子萌发的前提是种子成熟，具有生活力。除此以外，还需要一定的外界条件，这些外界 条件，主要是充足的水分，适宜的温度和足够的氧气。少数植物种子萌发还受光照有无的调节， 如莴苣、烟草的种子萌发需光，而番茄、洋葱、瓜类的种子只有在黑暗条件下才能顺利萌发。 充足的水分对种子萌发是首要条件。干燥的种子除有微弱的呼吸