植物学课件细胞组织

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1、植物学 （形态解剖学）,生物科学与工程学院 杨培君,教学安排说明, 总学时：60（2010版教学计划） 植物形态解剖学：30学时（杨培君教授） 植物系统分类学：30学时，双语（王勇博士） 实践环节：生物学基础实验技术 野外实习,主要教学参考资料,1. Kingsley R. Stern, Shelley Jansky, James E. Bidlack. Introductory Plant Biology （Ninth ed.）（影印版）. 高等教育出版社，2004 2. 李正理，张新英植物解剖学高等教育出版社，1993 3. 胡适宜被子植物胚胎学高等教育出版社，1987 4. 杨培君，赵桦

2、，李会宁植物学实验技术教程西安地图 出版社，2003 5. 课件网址：http:/ 论,一、植物的多样性,地球上的生物，经历了30多亿年漫长的发生、发展和进化过程，在遗传和变异以及环境条件因素的作用下，演化出约175万种经科学描述过的现存生物。 其中属植物界(二界分类系统）的有30余万种，它们的形态、结构、生活习性以及对环境的适应性千差万别，充分表现了植物的物种多样性（即种与种之间的多样性)、遗传多样性(即每一物种内基因和基因型的多样性)和生态系统多样性（即生物群落与生境类型的多样性)。,绪 论,一、植物的多样性,植物界 二界系统 动物界,植物界 三界系统 原生生物界 动物界,植物界 四界系统

3、 原生生物界 原核生物界 动物界,绪 论,一、植物的多样性,植物界 Whittaker 原核生物界 五界系统 原生生物界 菌物界 动物界,绪 论,绪 论,一、植物的多样性,绪 论,二、植物在自然界中的作用,1. 光合作用和矿化作用：物质和能量转化 2. 参与物质循环的作用：C，H，O，N等（光合，呼吸，矿化 生物固氮，氨化作用，硝化作用 反硝化作用） 3. 环境的保护作用：吸收、分解、转化有毒有害物， 降噪，滞尘等；指示植物作用 4. 保持水土的作用：森林，涵养水源，减少地表径流和水土流 失，小气候 5. 防风固沙的作用：“三北防护林”的生态效应,植物细胞,植物细胞,一、细胞是构成植物体的基本

4、结构和功能单位,1. 细胞的发现（17世纪） 1665年，英人Robert Hooke用自制的显微镜观察软木薄片，发现了蜂巢状小室，称为“cell”（细胞）。 2. 细胞学说（Cell Theory)的创立 18381839年，德国植物学家 M. Schleiden 和动物学家 T. Schwann 根据对植物和动物观察的大量资料提出：一切动物和植物有机体都由细胞组成；每个细胞是相对独立的单位，既有自己的生命，又与其他细胞共同组成整体生命。,植物细胞,3. 超微结构研究,超微结构研究（ultrastructure）(TEM，SEM) 微形态学研究（microstructure） 细胞结构及细胞

5、器 茎、叶、药、种子表皮及附属结构（表皮毛、角质层） 导管分子,白鲜（Dictamnus dasycarpus Turcz.），芸香科白鲜属,植物细胞,蜜腺细胞,白鲜（Dictamnus dasycarpus Turcz.），芸香科白鲜属,植物细胞,植物细胞,领春木茎次生木质部中导管穿孔板的变异,虎克的显微镜和现代常用几种显微镜,植物细胞,植物细胞,生物技术在植物学研究中的应用,结构与次生代谢产物积累,绞股蓝根茎和老根中的皂苷定位,植物细胞,生物技术在植物学研究中的应用, 结构与次生代谢产物（组织化学定位）,DAPI 染色,植物细胞,结构与次生代谢产物积累,喜树碱的定位,3. 细胞的全能性及应

6、用,植物试管脱毒（马铃薯、生姜、大蒜、柑桔等） 试管快繁技术（珍稀濒危、经济植物） 原生质体杂交育种技术 植物人工种子 植物传基因表达检测,植物细胞, 组织培养技术,生物技术在植物学研究中的应用,玉竹 Polygonatum odoratum (Mill.) Druce,植物细胞, 组织培养技术,生物技术在植物学研究中的应用,玉竹 Polygonatum odoratum (Mill.) Druce,植物细胞, 组织培养技术,植物细胞,二、细胞形态和大小,1. 细胞的形状：各式各样形态结构与功能的统一 2. 细胞的大小：在种子植物中，细胞的直径一般在10100m 之间， 少数细胞较大，1000

7、2000m。,植物细胞,二、植物细胞的结构,植物细胞植物细胞是指由原生质体和原生质体的衍生物 细胞壁和后含物组成的结构和功能单位。 植物细胞光学显微镜显微结构，电子显微镜超微结构,原生质（protoplasm）组成原生质体的物质，是细胞内的 生活物质。如水、糖、脂、蛋白、核酸等。 原生质是从物质性质和组成上讲。 原生质体（protoplast）由原生质组成，是细胞内所有生 活物质的总称。是各种代谢活动的主要场所。 原生质体是从结构和功能上讲。,细胞核 1. 原生质体 质膜（细胞膜） 细胞质 细胞器 细胞基质,植物细胞,二、植物细胞的结构,质 体 线粒体 内质网 高尔基体 核糖核蛋白体 液泡 溶

8、酶体 园球体 微体 微管和微丝,叶绿体 有色体 白色体,（1）细胞壁的分层 形成时期 主要成分 胞间层（IL）： 两相邻细胞间 果胶 初生壁（PW）：生长发育中 果胶，纤维素 次生壁（SW）：仃止生长发育后 纤维素，半纤维素等,植物细胞,二、植物细胞的结构,2.细胞壁（cell wall）植物细胞的显著特征之一。是由原生质衍生的，具一定硬度和一定弹性的固体结构。 由于植物种类、细胞年龄和细胞所执行的机能不同，细胞壁在构造和成分上的有差异。,植物细胞,二、植物细胞的结构,（2）胞间连丝和纹孔 胞间连丝在相连的生活细胞之间，穿过胞间层和初生壁的细胞质丝称为胞间连丝(plasmodesmus)。 电

9、镜下，相邻细胞的内质网也通过胞间连丝相连。 胞间连丝的存在有利于细胞之间物质运输和信息传递，使植物体中生活的原生质体联合成一整体。,单纹孔： 纹孔口的大小与纹孔腔的大小相等 纹孔的类型 具缘纹孔：纹孔口小于纹孔腔底 半缘纹孔：1个单纹孔1个具缘纹孔的纹孔对,植物细胞,二、植物细胞的结构,（2）纹孔和胞间连丝 纹孔初生壁上一些明显凹陷的区域，其中有胞间连丝通过，该区域称初生纹孔场或叫原纹孔（primary pit field)。在次生壁形成时，原有的初生纹孔场处不形成次生壁，留下不同形状的小孔，即纹孔(pit)。 相邻两细胞的纹孔常常成对存在，称为纹孔对(pit pair)。纹孔有利于细胞间的沟

10、通和水分的运输。,木质素木质化，增强CW的机械强度，如纤维，导管等 矿质矿质化，增强CW的机械强度，禾本科植物表皮 角质/栓质角质化/栓化，脂类物质，疏水性，全透性丧失，不透水、气，导热性差，表皮和木栓层细胞,植物细胞,二、植物细胞的结构,（3）细胞壁成分与特性 果胶、纤维素、半纤维素多糖类物质，亲水性， CW具全透性。 角质、栓质、木质素、矿质 强度或透性改变， CW变性。,纤丝的沉积方向： 初生壁多与细胞的长轴近平行沉积，呈网状排列。 次生壁SW1横向沉积；SW2纵向或斜向排列； SW3横向沉积排列。,植物细胞,二、植物细胞的结构,（4）细胞壁的超微结构 电镜研究表明，CW最小可见单位是微

11、纤丝（microfibril)，由纤维素分子束(微团，micelle）聚合的纤丝。微纤丝相互交织成网，构成CW的基本构架，衬质填充于微纤丝“网眼”中。 葡萄糖（链化）纤维素分子（聚合）纤维素分子束（微团）（聚合）微纤丝由微纤丝再聚集成较粗的纤丝，称为大纤丝(macrofibril)，大纤丝间也充满衬质。,植物细胞,二、植物细胞的结构,3. 植物细胞的后含物 （1）概念 细胞生长、分化过程中及成熟后，原生质体的代谢产物，为非生活物质，贮存于细胞质、液泡或细胞壁上。 包括：糖类、脂类、蛋白质，无机盐和有机物。如有机酸、氨基酸、丹宁、树脂、生物碱、色素、结晶等。 后含物的种类多种多样，因植物种类和各

12、种细胞、组织的不同而不同。许多后含物对人类具有重要的经济价值。,脐（点） 结构 轮纹（层）,植物细胞,二、植物细胞的结构,3. 植物细胞的后含物 （2）主要贮藏物 淀粉 葡萄糖分子的聚合物，以淀粉粒(starch grain)的形式存在。 白色体造粉体淀粉粒。,简单淀粉粒 类型 复合淀粉粒 半复合淀粉粒,不同植物的淀粉粒大小和形态不同，因此， 可作为显微鉴定的特征。,拟结晶蛋白结晶的蛋白质，具有晶体和胶体两重性， 被称为拟晶体(crystalloid) 无定形颗粒蛋白常被一层膜包裹成圆球状的颗粒， 称为糊粉粒(aleuronegrain),植物细胞,二、植物细胞的结构,3. 植物细胞的后含物

13、（2）主要贮藏物 蛋白质 无活性的贮藏蛋白质白色体造蛋白体,糊粉粒有时集中分布在一层特殊的细胞层内，如禾谷类种子胚乳最外面的一层或几层细胞含大量的糊粉粒，特称糊粉层(aleuronelayer)。,脂肪常温下固态，油常温下液态,植物细胞,二、植物细胞的结构,3. 植物细胞的后含物 （2）主要贮藏物 脂肪和油 白色体造油体，多见于果实、种子，花、茎、叶等,针晶（束）， 单晶 晶簇 砂晶,结晶 细胞中无机盐形成的各种结晶，其中大多是草酸钙结晶，少数为碳酸钙结晶。,碳酸钙结晶钟乳体 草酸钙结晶,显微鉴定特征,植物组织,二、成熟组织,同化组织：含叶绿体薄壁细胞 吸收组织：具发达根毛的表皮 基本组织：填

14、充作用等 贮藏组织：含贮藏物的薄壁细胞 贮水组织：原生质肉质化 通气组织：具发达细胞间隙 传递细胞：CW凸凹的特殊薄壁细胞,（二）薄壁组织,起填充、贮藏、光合、吸收、通气或传递等作用的组织。,植物组织,二、成熟组织,厚角组织 纤维 厚壁组织 石细胞,（三）机械组织,植物体中起机械支持作用的组织。,植物组织,二、成熟组织,（三）机械组织,植物组织,二、成熟组织,输导水分组织 导管：存在于被子植物木质部 管胞：存在于裸子植物木质部 输导营养物组织 筛管、伴胞：存在于被子植物韧皮部 筛胞：存在于裸子植物韧皮部,（四）输导组织,植物体中起输导作用的组织。,植物组织,二、成熟组织,（四）输导组织,植物组

15、织,二、成熟组织,（四）输导组织,植物组织,二、成熟组织,外部分泌组织 分泌表皮 腺毛 蜜腺 排水器 内部分泌组织 分泌细胞 分泌腔（道） 乳汁管,（五）分泌组织,植物体内具有能合成、贮藏、运输或释放某些特殊物质的细胞或细胞群。,植物的组织系统,组织系统,皮组织系统(dermal tissue system) 维管组织系统(vascular tissue system) 基本组织系统(fundamental tissue system),植物体或植物器官中由一些复合组织进一步在结构和功能上组合而成的复合单位，称为组织系统（tissue system）。 维管植物中的组织可归纳为三种组织系统：,组织系统把植物体的地上和地下、营养和繁殖各器官汇连起来，成为一个有机整体。,生物科学与工程学院,谢 谢！,