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1、第一章 植物解剖和生理,第一节 植物组织的结构和功能,陆晓燕 2012年9月,一、植物细胞的三个特有结构,1.细胞壁 根据形成的时间和化学成分的不同划分为三层：胞间层（果胶,亲水性和可塑性），初生壁（纤、半、果，柔韧），次生壁（纤、半、木，坚硬）,S1 次生壁外层； S2 次生壁中层； S3 次生壁内层； CW1 初生壁； ML 胞间层,细胞壁上的附属物：纹孔与胞间连丝(P29),纹孔的构造和类型,胞间连丝,单纹孔、具缘纹孔，纹孔对,2.液泡（P24),色素、其他内含物，意义,酸性：红，碱 性：蓝，中 性：紫,糖类：甘蔗、甜菜 有机酸：果实 丹宁：茶叶、柿子 生物碱：罂粟、烟草,3.质体（P1
2、9) 根据色素的不同，可将质体分成三种类型：叶绿体、有色体和白色体。,质体结构、所含色素及功能,前质体,光照,黑暗,叶绿体,白色体,光照,有色体,转化,二、植物组织的分类,薄壁组织 保护组织 机械组织 输导组织 分泌组织,分生组织,成熟组织（永久组织）,分生组织概念:种子植物中具分裂能力的细胞限制在植物体的某些部位,这些部位的细胞在植物体的一生中持续地保持强烈的分裂能力,一方面不断增加新细胞到植物体中,另一方面自己继续“永存“下去,这种具持续分裂能力的细胞群称为分生组织。,按植物体上的位置分：,（1）顶端分生组织 位于茎与根主轴和侧枝的顶端，细胞小而等径，具有薄壁，液泡小而分散，原生质浓厚。
3、（2）侧生分生组织 位于根与茎的侧方的周围部分，靠近器官的边缘，包括形成层和木栓形成层。主要存在于裸子植物和木本双子叶植物中。细胞质不浓厚，原生质体高度液泡化。 （3）居间分生组织 夹在多少已经分化了的组织区域之间，是顶端分生组织在某些器官中的局部区域的保留。典型的居间分生组织存在于许多单子叶植物的茎和叶中，,顶端分生组织存在于根尖和茎尖的分生区部位，细胞排列紧密，能较长时期地保持旺盛的分裂能力。它能使根和茎不断伸长。,侧分生组织包括维管形成层和木栓形成层，它分布于植物体的周围，平行排列于所在器官的边缘。其功能是使植物体变粗 。,葱、蒜、韭菜的叶子剪去上部还能继续伸长，这也是因为叶基部的居间分
4、生组织活动的结果。落花生由于雌蕊柄基部居间分生组织的活动，而能把开花后的子房推入士中。,居间分生组织分布于成熟组织之间，进行一段时间的分裂活动后失去分裂能力，完全分化为成熟组织。例如，水稻、小麦的节间基部都有居间分生组织存在。当顶端分化成幼穗后，仍能借助于居间分生组织的活动，进行拔节和抽穗，使茎急剧长高。,按来源的性质分 （1） 原分生组织 直接由胚细胞保留下来，一般具有持久而强烈的分裂能力，位于根端和茎端较前的部分。 （2） 初生分生组织 由原分生组织刚衍生的细胞组成，细胞在形态上已出现了最初的分化，但仍具有较强的分裂能力。它是一种边分裂、边分化的组织，也可看做是由分生组织向成熟组织过渡的组
5、织。 （3） 次生分生组织 由成熟组织的细胞，经历生理和形态上的变化，脱离原来的成熟状态转变而成。,原分生组织和初生分生组织合称为顶端分生组织：根和茎不断伸长生长有关。,次生分生组织属于侧生分生组织: 根，茎的加粗生长有关。 （侧生分生组织主要存在于裸子植物和木本的双子叶植物） （居间分生组织主要存在于禾本科植物茎的基部和葱，韭，松叶的基部）,成熟组织 分生组织衍生的大部分细胞,逐渐丧失分裂的能力,进一步生长和分化, 形成其他各种组织,称为成熟组织,有时也称为永久组织.,成熟组织按功能分为保护组织、薄壁组织、机械组织、输导组织和分泌结构,保护组织 覆盖于植物体表起保护作用的组织，它的作用是减少
6、体内水分的蒸腾，控制植物与环境的气体交换，防止病虫害侵袭和机械损伤等，包括表皮和周皮。表皮是生活细胞，一般不含叶绿体。表皮细胞的外壁常常角质化。周皮是取代表皮的次生组织，存在于有加粗生长的根和茎表面。,薄壁组织 又称基本组织。具有薄的初生壁，是一类较不分化的成熟组织，有着很强的分生潜力。一定条件下可恢复分生能力，转变为次生分生组织。薄壁组织是进行各种代谢活动的主要组织。按功能不同，可分为同化组织，贮藏组织，贮水组织，通气组织，吸收组织。,机械组织：是对植物体起主要支持作用的组织。根据细胞结构的不同，可分为厚角组织和厚壁组织两类。,厚角组织：细胞最明显的特征是细胞壁具有不明显的加厚，通常在几个细
7、胞邻接处的角隅上特别明显，故称厚角组织。主要是纤维素，还含有大量的果胶和半纤维素，没有木质。,厚壁组织：与厚角组织不同，细胞具有均匀增厚的次生壁，有不同程度的木质化，机械力量强，支持力大。细胞成熟时，原生质体死亡分解，成为只留下细胞壁的死细胞。根据细胞的形态，分为石细胞和纤维。,输导组织：植物体中担负物质长途运输的主要组织，有两种： 木质部： 输送水分和无机盐导管和管胞。导管由许多导管分子组成，幼时是生活细胞，成熟时，为死细胞，被子植物木质部中主要含有导管，而大多数裸子植物和蕨类植物则缺乏导管，由管胞输送水分。导管分子类型：环纹，螺纹，梯纹，网纹，孔纹。,导管有环纹、螺纹、梯纹、网纹和孔纹五种
8、类型,管胞是绝大部分蕨类植物和裸子植物的唯一输导水的机构。多数被子植物中，管胞和导管两种成分可以同时存在于木质部内。管胞是一个两端斜尖，管径较小，壁较厚，不具穿孔,的管状死细胞。也常形成环纹、螺纹、梯纹及孔纹等类型。,（左）A 环纹管胞 B 螺纹管胞 C 梯纹管胞 D 孔纹管胞 E 筛管 1纹孔 2筛域,（右）导管类型：A 环纹 B 螺纹 C 梯纹 D 网纹 E 孔纹,输导组织：植物体中担负物质长途运输的主要组织，有两种：,韧皮部： 输送有机物筛管分子和筛胞。成熟时，筛管分子为特殊的无核生活细胞，细胞的端壁有筛孔，端壁称为筛板。筛管旁侧有伴胞。裸子植物和蕨类植物中，一般没有筛管和伴胞，运输有机
9、物的分子是筛胞。,筛管分子只具初生壁，壁的主要成分是果胶和纤维素。在它的上下端壁上分化出许多较大的孔，称筛孔，具筛孔的端壁特称筛板。粗的原生质联络索穿过筛孔使上下邻接的筛管分子的原生质体密切相连。筛管分子的侧壁具有许多特化的初生纹孔场，称为筛域，筛管分子具有生活的原生质体，但细胞核在发育过程中最后解体，液泡膜也解体。,筛胞是单独的运输单位，其细胞壁上有筛域，是筛孔集中的区域，筛孔以胞间连丝连接相邻筛胞，有机物通过细胞质运动和胞间连丝而被运输。由于筛胞不具筛板，输导能力较弱。,裸子植物和蕨类植物中,一般没有筛管,运输有机物的分子是筛胞。,导管,筛管,分泌结构 概念：能合成一些特殊的有机物或无机物
10、,并把它们排出体外、细胞外或积累于细胞内的结构。 外部的分泌结构： 常见的类型有腺表皮、腺毛、蜜腺和排水器（由水孔和通气组织组成） 内部的分泌结构： 包括分泌细胞、分泌腔或分泌道以及乳汁管.,第二节、种子的结构、萌发与贮藏,有胚乳种子：单子叶:水稻、小麦、玉米、洋葱、高粱等；双子叶：蓖麻、烟草、桑、茄、田菁等。,无胚乳种子：单子叶：慈姑、泽泻等；双子叶：大豆、落花生、蚕豆、棉、油菜、瓜类种子等,菜豆种子,慈姑种子,（1）种子萌发需要充足的水分 （2）种子萌发需要足够的氧气 （3）种子萌发需要适当的温度,种子萌发的条件,以上三者缺乏任何一条，都不能使种子萌发。一般种子萌发和光线关系不大。但有少数
11、植物的种子，需要在有光的条件下，才能萌发良好，如烟草、杜鹃等植物。也有少数植物的种子，如苋菜、菟丝子等，只有在黑暗条件下才能萌发。,子叶留土幼苗,子叶出土幼苗,种子的贮藏条件，对种子寿命的长短起着十分明显的影响。贮藏种子的最适条件是干燥和低温，只有在这样的条件下，种子的呼吸作用最微弱，种于内营养的消耗最少，有可能渡过最长时间的休眠期。完全干燥的种子是不利于贮藏的，因为这样会使种子的生命活动完全停止，对贮存种子的仓库必须保持干燥通风，使种子呼吸时产生的热量及时散失。,种子的贮藏条件：,一株植物地下部分的根的总和，称为根系。根系有两种基本类型，即直根系和须根系。,种子植物的第一个根是种子内的胚根突
12、破种皮而形成的，称为主根或直根。根产生的各级分支都形成侧根。由植物的茎、叶、老根等处形成的根叫不定根 。,（一）根,第三节、种子植物的营养器官,有明显的主根和侧根区别的根系，称为直根系。无明显的主根和侧根区分的根系，或根系全部由不定根和它的分校组成，粗细相近，无主次之分，而呈须状的根系，称为须根系 。,根尖的结构,在根毛区或根毛区以上的横切面上，由外向内依次是表皮、皮层和维管柱。因为它们都是由根的初生分生组织经过生长分化所形成的，故称为根的初生结构。,根的初生结构,皮层,维管柱,表皮：包围于根的最外面，细胞近似长方柱形，细胞壁薄，内含大液泡，排列整齐，无胞间隙，一部分表皮细胞形成根毛。表皮具有
13、吸收作用和保护作用,皮层：位于表皮和维管柱之间，一般由多层大型薄壁细胞组成。,它的功能是将表皮所吸收的水分和无机盐类转运到中柱里去；同时将中柱内的有机养料输送出来。,皮层的最内层细胞，称内皮层，细胞排列紧密，没有胞间隙，其主要特征是细胞壁以特殊方式增厚，其中一种方式是每个细胞的径向壁和横向壁局部增厚成为带状，并且栓质化。这种围绕细胞一周的特殊结构，叫做凯氏带。从横切面看，内皮层细胞的加厚胞壁呈马蹄形，因而失去了透水和通气的能力。但其中有少数细胞仍保留着薄壁状态，成为水分和养料内外交流的推一通道，为通道细胞。,中柱（维管柱）内皮层以内所有的组织统称为中柱。它由中柱鞘、木质部和韧皮部所组成。有些植
14、物，例如许多单子叶植物，在中柱的中央有薄壁细胞（或厚壁细胞）组成的髓。,中柱鞘位于中柱最外层,外接内皮层,通常由一层薄壁细胞组成,少数植物可有二层或多层细胞。根的中柱鞘有潜在的分裂性能,可产生侧根、木栓形成层和维管形成层等部分。中柱鞘以内是初生维管束。,初生木质部位于根的中央，主要由导管和管胞组成。在横切面上呈辐射状，有几个辐射角就叫几原型的木质部，紧接中柱鞘内侧的细胞先分化成原生木质部；位于原生木质部内侧的细胞后分化后生木质部，初生木质部这种分化方式称为外始式。,初生韧皮部形成若干束分布于初生木质部辐射角之间，其发育方式也是外始式。,多数单子叶植物，以及双子叶植物中的有些草本植物和多数木本植
15、物的根，存在着髓。,蚕豆、落花生、玉米、高粱等具髓的根，它们的初生木质部和初生韧皮部，在髓的外围也作相间排列的方式 。,根的次生结构,大多数双子叶植物的根在完成初生生长，形成初生结构之后，便开始出现次生分生组织维管形成层和木栓形成层，进而产生次生组织，使根加粗。 这种由次生分生组织进行的生长，称为次生生长，所形成的结构称为次生结构。次生分生组织位于根茎的侧面，因此又叫侧分生组织。,根次生生长开始时，初生木质部内凹处与初生韧皮部内侧之间的薄壁细胞开始恢复分裂能力，形成片段状的形成层。随后，各段形成层逐渐向左右两侧扩展，直到与中柱鞘相接。与此同时，正对原生木质部外面的中柱鞘细胞也恢复分裂能力，变为
16、形成层的一部分。至此各形成层片段相互衔接成为连续波浪状的形成层环。先进行切向分裂，向内产生次生木质部，向外产生次生韧皮部。形成层各部分细胞进行着不等速的分裂 ，因而形成层逐渐发展成圆形的环。,维管形成层的发生及其活动,形成层尚未发生,形成层片段发生,形成层呈波浪形,形成层呈圆环形,次生木质部和次生韧皮部的组成成分基本上与初生木质部和初生韧皮部相同。但在次生结构中常产生一些径向排列的薄壁细胞，称为维管射线，横贯于次生木质部和次生韧皮部之间，具有横向 运输的功能， 分木射线和 韧皮射线。,木栓形成层的发生及其活动,随着次生组织的增加，中柱不断扩大，使外方的表皮和皮层受压而胀破。这时中柱鞘细胞常平周分裂成数层，其中外面的一层细胞常变为木栓形成层。 木栓形成层形成以后，进行平周分裂，向外分裂产生数层不透水和气的木栓层，向内侧产生栓内层，三者合称周皮。周皮的形成，使外面的皮层和表皮得不到水分和养料供应，最终相断死亡脱落。在多年生植物的根中，每年均产生新的木栓形成层，进而形成新的周皮，以适应维管形成层的活动。,
