浙江大学2012植物学甲研究论文示范 浙大五种植物茎解剖构造的研究 - 图文-

1、浙江大学紫金港校区五种常见植物茎解剖构造的研究刘晓贤(浙江大学生命科学学院生物科学0301摘要:对浙江大学紫金港校区五种常见植物的茎进行显微结构观察,通过对其茎的各个结构,特别是中柱类型的比较研究,推断单子叶植物较双子叶植物进化程度高。同时确认已发现的四种维管束的进化程度由低到高依次为:周韧维管束,周木维管束,双韧维管束,外韧维管束。引言植物茎解剖构造是大学植物学课程的学习重点,而茎的重要组成维管束的结构、类型是确定植物门类的主要依据,因此有必要对几种典型植物进行茎的解剖构造研究,对维管束结构、类型作进一步学习,从而加深对该部分内容的理解。浙江大学紫金港校区位于杭州市西北角,周边地区的部分植物

2、仍处于野生状态,同时该校区绿化程度较好,栽培植物种类较多,这使得我们拥有比较充足的实验材料。因此本实验选取紫金港校区五种常见植物进行茎解剖构造的研究。1.材料与方法1.植物材料本试验采用的五种植物材料为耳蕨(Polystichum Roth.、银杏科的银杏(Ginkgo biloba L.、葫芦科的丝瓜Luffa cylindrical (L. Roem.、莎草科的碎米莎草(Cyperus iria L.、禾本科的凤尾竹var.riviereorum.(R.Maire Chia et H.L.Fung。2.实验方法从银杏、丝瓜、凤尾竹三种植物上各选择长势较好的枝条12根,选取枝条中段合适部位1

3、2段;选择长势良好的碎米莎草,选取茎的地下部分;选取耳蕨的根状茎。对草质茎(丝瓜、碎米莎草、耳蕨采用徒手切片法切片,于卡诺氏固定液中固定5min,用番红固绿对染法染色,各级酒精脱水,二甲苯透明,中性树脂封片。对木质茎(银杏、凤尾竹首先进行软化处理,沸水煮12h后放入酒精:甘油为1:1的软化剂中软化7d,其它处理同上。2.观察结果1.耳蕨蕨类植物,具有维管系统。茎由外到内结构依次为:表皮、皮层和中柱。表皮为茎最外一层细胞;皮层介于表皮与中柱之间,外部皮层为厚壁细胞组成的机械组织,内部皮层为薄壁细胞(图1-1,内部皮层最内一层细胞的细胞壁有类似凯氏带的加厚现象(图1-2;维管束类型为周韧维管束,木

4、质部的输导组织为管胞,韧皮部的输导组织为筛胞。(图1-2。 图1-1 耳蕨茎横切 40 图1-2 耳蕨茎横切 400(示周韧维管束 2.银杏裸子植物,外韧管状中柱,具有维管系统。茎由内到外结构依次为:周皮、皮层、韧皮部、维管形成层、木质部和髓(图2-1。周皮位于茎表面,由木栓层、木栓形成层和栓内层组成;皮层位于周皮内方,由薄壁细胞组成,有树脂道分布其间(图2-2;次生韧皮部由筛胞、韧皮薄壁细胞和韧皮射线组成,无伴胞和韧皮纤维;维管形成层位于次生韧皮部内方;木质部位于形成层内方,主要由管胞和木射线组成(图2-3,无导管和典型的木纤维,结构较均匀整齐;髓位于茎中央,由薄壁细胞构成。维管束类型为外韧

5、维管束。 图2-1 二年生银杏茎横切 40 图2-2 二年生银杏茎横切100 (示外韧维管束 (示树脂道图2-3 二年生银杏茎纵切 400 图3-1 丝瓜茎横切 100(示木质部管胞和木射线 (示双韧维管束双子叶植物,双韧管状中柱。茎由内到外结构依次为:表皮、皮层、维管束和髓。表皮内侧几层细胞的角部细胞壁增厚,形成厚角组织,厚角组织内方存在厚壁组织;维管束分散排列在薄壁组织内,由木质部、韧皮部和形成层组成,木质部的输导组织为导管,韧皮部的输导组织为筛管,维管束类型为双韧维管束(图3-1。4.碎米莎草单子叶植物,散生中柱。茎由内到外结构依次为:表皮、机械组织、基本组织和维管束。表皮为位于茎表面的

6、一层生活细胞;机械组织位于表皮内方,由厚壁细胞构成;基本组织位于机械组织内方,由薄壁细胞构成;维管束散生于基本组织中,近茎边缘的维管束较小,分布较密,近内方的维管束较大,分布较稀疏,维管束类型为周木维管束,木质部围绕着韧皮部呈同心排列(图4-1,木质部输导组织为导管,韧皮部输导组织为筛管,无形成层。5.凤尾竹单子叶植物,散生中柱。茎由内到外结构依次为:表皮、下皮、基本组织、维管束、髓腔(图5-1;下皮为紧接在表皮下的厚壁组织层;基本组织是厚壁组织;维管束类型为外韧维管束,木质部的输导组织为导管,韧皮部的输导组织为筛管,无形成层(图5-2。 图4-1 碎米莎草地下茎横切 400(示周木维管束 图

7、5-2凤尾竹茎横切400(示散生维管束茎是植物营养器官的重要组成部分。不同植物茎在形态解剖学上的差异,从一个方面反映出该植物对环境的适应以及在分类学上的地位。目前公认的输导组织进化顺序为:管胞导管、筛胞筛管;中柱进化顺序为:双韧管状中柱外韧管状中柱散生中柱1。耳蕨在分类学上属于蕨类植物,陆生植物从蕨类开始有了输导水分和养分的细胞群的分化,即具有维管系统。维管组织中承担水分运输任务的是管胞,完成养分运输作用的是筛胞,属于比较原始的类型。耳蕨的维管束类型为周韧维管束,该类型维管束无次生结构,多见于蕨类植物中,在被子植物中比较少见,属于原始的同心维管束,。由此可以推断,耳蕨所代表的蕨类植物在高等植物

8、中属于原始的物种。以银杏为代表的裸子植物较蕨类植物有了较大的进化。体现在茎的结构上,可归纳为以下几点:有次生结构,即具形成层,中柱类型为外韧管状中柱。丝瓜、碎米莎草和凤尾竹同属被子植物,作为植物界中最高等的类群,它们的进化体现在茎的结构上,主要为导管和筛管取代了管胞和筛胞,承担起运输水分、养分的工作。丝瓜属于双子叶植物纲,茎的中柱类型为双韧管状中柱,属于较为原始的类型。凤尾竹和碎米莎草分属单子叶植物纲的禾本科与莎草科,茎的中柱类型均为散生中柱,此类中柱为单子叶植物特有,且最为进化2;维管束为有限维管束,缺乏形成层的结构。根据上述事实,结合单子叶植物起源于双子叶植物3的观点,我们可以推断单子叶植

9、物较双子叶植物更为进化。4.结论从系统分类的角度,高等植物的进化顺序为:蕨类植物,裸子植物,被子植物。对被子植物而言,单子叶植物较双子叶植物更为进化。从维管束类型演化的角度,同心维管束是比较原始的类型,其中周韧维管较周木维管束更原始。外韧维管束在裸子植物和被子植物常见,较双韧维管束进化程度高。因此,可以确定这四种维管束的进化程度由低到高依次为:周韧维管束,周木维管束,双韧维管束,外韧维管束。致谢:浙江大学生命科学院傅承新老师、黄爱军老师在课题选择、植物种类鉴定、实验方法、实验器材提供等方面提出宝贵意见并给予很大帮助,特此致谢。1李扬汉著植物学第二版上P2772李扬汉著植物学第二版上P2783陆时万等著植物学下P2141傅承新,丁炳扬主编. 植物学. 杭州:浙江大学出版社,20022陆时万,徐祥生,沈敏健