植物的形态与功能

1、植物的形态与功能§1-1植物的结构与功能1、植物的定义植物是适合生活在陆地上的多细胞、能进行光合作用的真核生物由根、茎、叶组成一表面有角质膜、有气孔一内部有疏导组织在生殖方面一具有雌和（或）雄配子囊，产生雌雄配子一胚在配子囊中发育2、植物界的分类植物界包括苔葬植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物四大类型一抑刑旗赧不IRUI帕伸的、植物体由各器官构成1、根（root）功能：从土壤中吸收水分和无机盐将植物固定于地面储存营养物质合成氨基酸、激素、生物碱等根系一一根的总称，可分为两种：直根系一一主根明显，从主根上生出次根，主次分明，其固着能力强，有的还能储存营养物质须根系主根退化，从茎的基部长

2、出丛生的须根，具有和土壤更多的接触表面积其中，源于茎基部的根又称为“不定根”，如榕树的气生根根的变态：特别膨大，存储营养物质2、茎（stem）茎一般生长在地面上，连接着叶和根，其上生长着叶、花或果实结构特点：茎上有节，节上长叶顶端有芽，节上叶腋内也有芽生长特性：趋光性和背地性变态：根状茎，块茎，球茎，鳞茎3、叶(leaf)生长在茎的节上，通过叶柄或叶鞘与茎相连，形态多种多样结构特点：扁平，具有网状或平行的叶脉表皮有气孔功能：光合作用合成有机物质蒸腾作用变态：猪笼草，仙人掌的刺三、植物的组织按照组成细胞是否具有分裂能力，植物组织可被分成两大类：分生组织一一其细胞不分化，始终保留分裂能力成熟组织一

3、一细胞分化，不能分裂，成为特定功能的细胞群1、分生组织细胞特点：细胞未分化，具分裂能力，细胞小、细胞壁薄、细胞质浓厚，无或仅有很小的液泡，细胞彼此紧密连接，无细胞间隙功能：分裂产生新细胞细胞种类一一按照细胞的活跃程度分：常处于活跃状态的组织：顶端分生组织，位于根尖、茎尖分生组织一一纵向生长居间分生组织，位于根、茎内部的形成层一一横向生长处于潜伏状态的组织：腋芽内的分生组织一一侧生分生组织2、成熟组织按照组织的功能可分成五类，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结构：位于植物体的表面，由一层或数层细胞构成功能：防止水分的过度挥发；控制植物体与周围环境间的气体交换；抵抗外界风雨

4、和病虫害分类：初生保护组织、次生保护组织A、初生保护组织一一即表皮层细胞特点：活细胞，细胞扁平，形状不规则，细胞间犬牙交错，紧密镶嵌，细胞质少，液泡大，细胞壁表面有角质或腊质层有的表皮细胞引伸或分裂形成毛状附属物，称为表皮毛功能：保护植物体免受伤害，防止水分的过度蒸发实例：叶的表皮组织B、次生保护组织一一周皮细胞特点：扁平，排列紧密，无细胞间隙，包括：栓外层死细胞，具有栓化的次生细胞壁木栓形成层一一活细胞，属于侧生分生组织栓内层一一死细胞，具有栓化的次生细胞壁功能：保护薄壁组织：是植物体中数量最多的组织，各器官均含有大量的薄壁组织细胞特点：细胞壁薄，无次生细胞壁，细胞质少、液泡大，细胞排列松散

5、，有较大的细胞间隙，细胞等径或长形功能：储存营养物质，进行光合作用、呼吸作用、分泌作用，具有很强的分生潜能，受刺激后能恢复分裂能力，如形成侧根、不定根、不定芽分类：A、同化组织一一含有叶绿体，如叶肉、幼茎的皮层，发育中的果实B、贮藏组织一一细胞呈球形或等径，排列疏松，如块根、块茎、果肉等C储水组织一一细胞大，液泡中含有大量粘液，如旱生肉质植物的茎D、通气组织一一细胞间隙发达，能贮存大量空气，如水生植物的根、茎、叶中机械组织（mechanicaltissue）机械组织是支持植物体的组织，根据细胞特化程度的不同，可分为厚角组织和厚壁组织A、厚角组织细胞特点：活细胞，较长，细胞壁在各个角上有不均匀增

6、厚，但不木质化，是初生壁性质功能：常成束存在，具有较强的机械支撑能力，又具有初生壁的性质，能随周围细胞的延伸而扩展，不会限制幼嫩组织的生长存在部位：幼年植物的根、茎；草本植物的根、茎；木本植物的叶柄B、厚壁组织细胞特点：死细胞，具有均匀加厚的次生壁，其细胞壁的纤维素分子中沉积了木质素功能：坚硬，具有强支撑能力种类：纤维（分布在植物茎的木质部和韧皮部中）石细胞（分布在坚果的壳、果肉中）维管组织高等植物特有的组织，实现了水、无机盐、营养物的远距离运输，根据运输物质和分布部位的不同A、导管细胞特点：为死细胞，细胞壁木质化，细胞末端壁上有穿孔，上下的导管细胞通过穿孔相通连连续的管状结构分布：根、茎的木

7、质部、叶脉运输物质：水、无机盐运输方向：单向，根茎-叶B、筛管细胞特点：活细胞，成熟时无细胞核，细胞呈长形，两端壁上密布着筛孔，又称筛板，筛管细胞之间通过筛板纵向连接成筛管与筛管细胞有发达的胞间连丝联系的伴胞，是一种特化的薄壁细胞，具细胞核，细胞质浓厚，保证筛管细胞无细胞核也能存活分布：根、茎的韧皮部、叶脉运输物质：有机营养物质方向：双向分泌结构细胞特点：活细胞，由薄壁细胞特化而来，胞质溶胶浓稠，含有大量的核糖体、内质网和Wj尔基体功能：合成并排出分泌物分类：A,外部分泌结构一一分泌物排出植物体表面，如腺表皮、腺毛、蜜腺和排水器等B.内部分泌结构一一分泌物不排出植物体外，如分泌细胞（树脂）、分

8、泌腔（花香）、分泌道（橡胶）、乳汁管（白色的乳汁）等四、植物的系统被子植物由三大组织系统构成，即皮组织系统、维管组织系统和基本组织系统：皮组织系统一一是覆盖和保护植物的一层致密的表皮和周皮；维管组织系统基本组织系统具有输导水分、养分和机械支持功能；主要由薄壁细胞构成，还包括具有机械支持功能的厚角细胞和厚壁细胞§12植物的生长与生殖一、植物的生长特点：一生中能持续生长，是无限的1、根的结构和生长I、根尖位于主根和侧根的尖端，是根的最幼嫩、生命活动最旺盛的部分功能：生长、延长；吸收水分、无机盐所有根尖均由四个部分构成：根冠一一保护分生区分生区一一由顶端分生组织细胞构成，分裂能力强伸长区一

9、一细胞开始分化，细胞长度增加10倍根毛区一一细胞完成分化，表皮细胞向外伸出指状突起，是吸收水分和无机盐的主要场所，形成表皮、皮层、维管柱II、根的初生结构由根顶端分生组织细胞分裂分化形成的结构，其生长能使根变长从根毛区的横切看，可分成三个部分：表皮一一覆盖在根表面的一层细胞，其外壁薄，且形成半球状突起、延长，最终形成管状根毛功能：能穿过土壤颗粒的间隙与土壤颗粒紧密接触，负责吸收水分和无机盐皮层一一由薄壁细胞构成，从外到内分成三层：外皮层：为紧邻表皮的一层细胞，常木栓化，可取代表皮起到保护作用皮层：由多层细胞构成，具有存储营养物质的功能内皮层：由一层薄壁细胞构成，其径向和横向壁部分加厚，木栓化或

10、木质化，形成“凯氏带”，使水溶液只能透过内皮层细胞进入中柱，是控制皮层和中柱之间物质交流的通道中柱一一由薄壁细胞和维管细胞构成，能分成三部分：中柱鞘：内皮层内的一层薄壁细胞，具有分裂能力，能产生侧根初生木质部：位于中柱中央，呈放射状分布，负责将水和无机盐运送到茎初生韧皮部：位于两木质部之间，与其相间排列，负责运送光合作用产物III、根的次生结构由位于初生木质部和初生韧皮部之间的形成层细胞分裂产生的结构，其生长导致根变粗，包括：由形成层细胞f向内分裂，产生次生木质部f向外分裂，产生次生韧皮部由中柱鞘细胞转化成的木栓形成层，分裂产生木栓、木栓形成层和栓内层，构成根的周皮周皮取代表皮和皮层，起到保护

11、作用侧根的产生：中柱鞘细胞进行平周和垂周分裂，形成根原基，突入皮层，然后再分裂、分化出顶端分生组织和根冠，在根毛区后伸入土壤侧根与主根的维管柱保持贯通2、茎的结构与生长I、初生结构由茎顶端分生组织细胞分裂分化产生的结构，包括表皮、皮层，初生维管组织和髓A、表皮细胞构成：一层排列紧密的表皮细胞，外壁较厚，上有角质或腊质功能：保护B、皮层细胞构成：由多层薄壁细胞构成，其中靠近表皮部分有几层细胞的细胞壁加厚成厚角细胞功能：机械支持C、初生维管组织构成：由多个分散的维管束构成，分散在皮层和髓之间，其中单子叶植物和双子叶植物的初生维管组织有所不同：单子叶植物一一其维管束由韧皮部（外侧）、木质部（内侧），

12、中间无形成层，不规则排列，分散与皮层和髓的薄壁组织中双子叶植物一一维管束由韧皮部（外侧）、形成层（中间）、木质部（内侧），围绕髓周排成一个环形功能：运输、机械支持D、髓细胞构成：由许多薄壁细胞构成功能：储存营养雇用II、次生结构由形成层分裂分化产生的结构一一茎的加粗，只有双子叶植物的茎有次生结构A、维管形成层一一分生组织细胞构成的一完整环形，包括：初生维管束中的形成层髓线中部分薄壁组织部分细胞恢复分裂能力形成层向外分裂分化，形成次生韧皮部，包括：筛管、伴胞和韧皮纤维（木质化低，韧性强）形成层向内分裂分化，形成次生木质部，包括：导管和木纤维（高度木质化，坚硬）功能：机械支持、运输B、木栓形成层一

13、一由皮层薄壁细胞脱分化形成向外分裂分化，形成木栓层向内分裂分化，形成栓内层木栓层、木栓形成层和栓内层共同构成周皮，新老周皮之间夹着死亡的皮层和韧皮部组织，就形成了具有不同裂纹的树皮功能：取代表皮起保护作用；具有大量的孔隙，是茎的气体通道III、木材由次生木质部构成，包括：心材一一形成时间早，全部为死细胞，高度木质化，导管被代谢产物填充失效边材一一形成时间晚，木质化程度不高，导管具有运输功能IV、年轮春天细胞生长快，细胞体积大，排列疏松，形成早材秋天细胞生长慢，细胞体积小，排列紧密，形成晚材每一年次生木质部由早材渐变成晚材，就形成若干同心的纹轮，即年轮（annualring）年轴本热董心财建网m

14、-次士窿13、叶的结构典型的的叶片由表皮、叶肉和叶脉三部分构成1、表皮分布：位于叶片的上下表面细胞组成：扁平、透明、彼此交错紧密相连，外侧有腊质或角质，不含叶绿体的表皮细胞半月型的保卫细胞，中含叶绿体，围成气孔功能：保护叶片内部组织、气体交换、水分蒸腾导致气孔打开的因素：适度光照、低CO2浓度、30c左右的温度一一保卫细胞内叶绿体进行光合作用，二氧化碳被消耗，细胞内pH值增高，淀粉磷酸化酶活性升高，淀粉被水解成为磷酸葡萄糖，细胞内水势下降，吸水膨胀，最终导致气孔打开导致气孔关闭的因素：黑暗，高CO2浓度、温度过低一一保卫细胞内CO2积累，细胞内pH值降低,淀粉磷酸化酶活性低，葡萄糖合成淀粉，细

15、胞内水势升高，细胞失水，气孔关闭温度过高一一蒸腾作用过强，保卫细胞失水，气孔关闭阴雨天一一叶子的表皮细胞吸饱水分，挤压保卫细胞，气孔无法打开2、叶肉由薄壁细胞构成，内含叶绿体，约3040个/cell可分为栅栏组织一一由并列柱状细胞构成，上表皮下海绵组织一一由形状不规则细胞构成，细胞间隙大，位于下表皮上功能：进行光合作用、储存营养物质、光合色素中心色素叶绿素a天线色素一一一部分叶绿素a,全部叶绿素b、c、d辅助色素一一类胡萝卜素、叶黄素、藻胆素、光反应与电子传递2H2OO2+4H+4e-、暗反应a、C3途径一一大多数植物合成有机物质的途径b、C4途径一一热带地区植物常用的合成有机物质的途径，其对

16、CO2的利用率比C3植物高，如玉米c、景天酸代谢途径一一生长在热带、亚热带干旱及半干旱地区的一些肉质植物合成有机物质的途径，其光合速率低，但能在其他植物难以生存的环境下生存夜间气孔打开，固定CO2,合成有机酸白天气孔关闭，防止水分挥发，分解有机酸产生CO2,进行C3途径，合成葡萄糖等3、叶脉主要是维管组织，通过叶柄与茎中的维管组织相连功能：运输水、无机盐；运输光合作用产生的有机物；支持叶片，使之能展开二、植物的生殖1、花一一被子植物最重要的生殖器官当被子植物进入生殖生长的阶段时，茎的顶端的一些分生组织不再形成叶原基和芽原基，转而形成花原基或花序原基一一花是一种特化的节间很短的变态枝I、花的结构

17、一朵花包括：花托一一花被轮生于其上花被一一包括花萼，在花开放前对花蕾起保护作用花冠，生长在花萼内，常有艳丽的颜色，芳香的气味雄蕊群、雌蕊群一一着生于花托上，是真正具有生殖功能的部位雄蕊由花药和花丝构成；雌蕊由柱头、花柱和子房构成花粉的成熟过程：减数分裂一有丝分裂雌蕊的成熟过程：减数分裂一核有丝分裂3次成熟的胚囊是一个含8个细胞核，由7个细胞组成的结构II、花的形态是鉴定植物种类和进行植物分类的重要依据2、开花与传粉当花药与胚囊生长成熟后，花冠张开，即开花传粉一一花药破开，花粉落在柱头上的过程，根据花粉的传播途径，可分为：I、风媒花花的特点：花小，颜色不鲜艳，无蜜腺，无香味花粉数量众多，小而轻，

18、易随风飞扬花柱长，且有分支，能增加接收面积植物多密集生长实例：全部的裸子植物，约10%的被子植物，如稻、麦、杨、柳等II、虫媒花花的特点：花形较大，色彩鲜艳，有蜜腺，有香味实例：蜜蜂，蛾，甲虫，蜂鸟3、花粉的发育与受精I、花粉的发育II、受精发生双受精，即花粉中的两个精子一个与囊胚中央的极核结合，形成3倍体的胚乳核；另一个与卵细胞结合，形成2倍体的合子双受精是被子植物特有的现象，也是植物有性生殖中最进化的形式4、种子与果实I、种子A、胚的发育经过一段时间的休眠后，合子进行一次横向的有丝分裂，形成：顶细胞一一较小，原生质浓厚，富含核糖体，进一步分裂分化形成胚芽、胚轴和胚根基细胞一一较大，横向分裂

19、，形成胚柄，起固定作用胚体两侧的细胞分裂生长快，形成突起的子叶，其中呈心形的为双子叶，一片的为单子叶B、胚乳的发育在胚发育前，胚乳发育就开始了一一胚乳核通过连续分裂形成胚乳，内含丰富的营养物质双子叶植物的胚乳在发育过程中，将营养物质全部转入子叶单子叶植物还是以胚乳的形式存在C、种子的形成珠被发育成种皮II、果实胚珠在继续发育的过程中，能分泌物质，刺激包裹在胚珠外的子房发育成果皮果实是由果皮和种子构成的，被子植物中，除了子房外，花托、花萼等也参与果实的形成七甫率管重5、种子的萌发种子在经过休眠后，在有足够的水分、氧气，一定的稳定条件下，就能开始萌发萌发过程中，对生长点的保护：双子叶植物，其胚轴形

20、成弯勾单子叶植物，有专门的胚芽鞘和胚根鞘§21植物对养分的吸收和运输自养一一生物从自然界摄取无机小分子，合成制造有机大分子光合自养一一生物体以太阳光为能源，将CO2、H2O和一些无机小分子制成有机大分子一、植物对CO2的需求叶片是叶的主要部分，被子植物的叶片多为扁平状，这种扁平状特征扩大了叶的表面积，其进行光合作用和蒸腾作用的功能相适应二、植物对矿物质的需求植物吸收矿物质-作为合成有机物的原料-调节体内一些代谢反应根据植物对矿物质吸收的量来分：1、大量元素一一碳、氧、氢、氮、磷、硫、钾、钙、镁2、微量元素光一氯、铁、硼、镒、锌、铜、铝、馍以上17种元素为所有植物生长和发育所必需的营养

21、元素的供给缺乏可导致植物生长发育不良，甚至引起植物死亡三、植物对水的需求水是植物体的重要组成部分，在植物的物质和能量代谢中发挥重要的作用：水直接参与了植物的光合作用、呼吸作用和一些有机物的合成和分解作用几乎所有的无机物和有机物都必须溶解在水中，才能被吸收和运输水还能使植物保持其固有状态四、根吸收水分和矿物质吸收部位一一根毛区1、根毛区的吸收水：根毛细胞液泡中的高渗溶液使土壤颗粒间的水通过渗透作用进入根毛；氧气：必须先溶解在土壤溶液中，通过扩散作用进入根毛；阳离子：矿物质溶于水形成离子，阳离子结合在土壤颗粒上，必须通过与根毛释放出来的H+进行阳离子交换(cationexchange),才能进入根

22、毛；阴离子：必须通过主动运输进入根毛2、共质体运输途径共质体一一是指细胞质通过胞间连丝的连接形成的一整体3、质体外途径五、水的运输与蒸腾作用1、根部的压力根部的压力，即根压(rootpressure),是指渗透压力使土壤中的水分进入根部，水在根中向木质部渗透性扩散而产生的静水压力2、导管的毛细管作用力水分子间能形成氢键，所以水具有强表面张力水能在毛细管中形成内聚力和向上吸附作用力3、叶片的蒸腾拉力水势(waterpotential)水分子具有从低浓度溶液向高浓度溶液运动的趋势，这一水分子运动的潜在能量即为水势单位：帕(Pa)符号：甲结果：在任何水系统中，水总是从水势高的区域向水势低的区域运动植

23、物根系从土壤中吸收的水分，绝大部分通过蒸腾作用散发到大气中六、矿物质的运输一般情况下，矿物质溶解在水中，通过导管从根运输至茎，再到叶、花、果实、种子能重复利用的矿物质离子Mg2+、Mn2+,可通过筛管从老组织运输到新组织中七、有机物质的运输光合作用的产物葡萄糖，会转化成蔗糖，以蔗糖溶液的形式在韧皮部通过筛管从糖源向糖壑运输糖源一一产生可溶性糖的部位糖壑一一储存或消耗糖的部位压流(pressure-flow)模型，又称集流(mass-flow)模型：特征：就近收集、就近供应，双向运输八、营养的储存对一年生植物，主要储存在果实和种子中，保证种子萌发所需的能量对多年生植物，可储存在根、茎、果实、种子

24、的薄壁细胞中。§22植物的营养与土壤一、肥沃的土壤必须具备的条件：表层达20cm左右，由沙和粘土构成表土中有大量正在分解的腐殖质表土中有大量的生物，包括细菌、真菌、原生生物、线虫、昆虫二、菌根(mycorrhiza)植物的根与真菌共生，菌丝紧紧地缠绕在根上，形成网套，使根与土壤接触的表面积增大优势：菌丝能吸收大量的水和无机盐菌体能分泌酸，促使土壤中的矿物质溶解真菌能保护植物免受土壤中病原微生物的侵害三、根瘤(rootnodule)豆科植物的根与固氮菌共生形成的结构，还有一些非豆科植物，如木麻黄与弗氏放线菌共生优势：固氮菌能将空气中的N2转化成能被植物吸收利用的NH4+四、植物的异养1

25、、寄生植物菟丝子一一无叶绿素，有特殊的根插入寄主植物的维管柱中，并从中吸收营养物质棚寄生一一有叶子，能进行光合作用，主要寄生在落叶乔木上，从寄主的维管组织中吸收有机物质2、食虫植物生活在酸性很强的沼泽地中，其中的含氮物质匮乏，能从动物中获得含氮养分来维持生存，如猪笼草、茅膏菜§31植物激素植物激素一般是由生长旺盛的组织细胞合成的，如根尖、茎尖、种子中的细胞，植物不具有专门的分泌激素的内分泌器官世界上公认的植物激素有五大类：生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯一、生长素（口引味乙酸）2、生长素在植物体内的分布IAA在植物体内的含量极少，IAA主要在植物茎的顶端分生组织中合成后，通过

26、薄壁细胞，向下运输一一单向运输特殊结构：负责运输生长素的薄壁细胞，其顶部的细胞膜上有生长素受体，而底部的细胞膜上没有生长素受体IAA仅能从薄壁细胞的顶部进入细胞，穿过细胞，从细胞的底部出来，进入下一个薄壁细胞的顶部3、生长素的作用机理生长素与细胞膜上的受体结合，大量的第二信使（Ca2+）激活4、生长素的生理功能A、刺激植物生长生长素在一定浓度范围内，能刺激植物细胞的延长和分裂一一根茎叶高浓度的IAA反而会抑制植物的生长C、顶芽优势植物的顶芽在生长上占优先权，顶芽的存在会抑制侧芽的生长原因：顶芽和侧芽对生长素的敏感度不同，能促进顶芽生长的生长素浓度会抑制侧芽的生长结果：离顶芽越远的侧芽，能较早发

27、育成侧枝D、促进果实发育E、其它作用促进植物休眠；抑制块茎、根状茎和鳞茎发芽；增加坐果率；疏花疏果；诱导形成层细胞向内分裂分化成木质部组织5、人工合成生长素人工合成的生长素的功能与IAA相同，在结构上具有一共同点有一饱和芳香环，环上带有一有机酸链一一能被细胞上的生长素受体识别结合并发挥作用特点：不被植物组织降解，比天然的IAA更有效实例：蔡乙酸（NAA）、2,4-D二、赤霉素普遍存在于植物的各种组织器官中，其中不成熟的种子中含量最高能合成赤霉素的组织有：胚、顶端分生组织、幼叶赤霉素的生理功能刺激细胞延长一一最突出的作用刺激种子中的淀粉酶、蛋白酶以及DNA的合成一一促进种子的萌发促进花粉的萌发和

28、花粉管的生长抑制种子的生成一一用于培养无籽果实三、细胞分裂素植物体生长旺盛的部位，如根尖、胚、果实，但主要是由根合成和运输，随木质部汁液上运至茎生理功能：促进细胞分裂促进种子萌发、果实发育、植物开花防止和延缓器官的衰老一一给切花保鲜四、脱落酸（ABA）合成部位：叶、茎、根和未成熟的果实中的质体生理功能：花、叶、果实的脱落有关抑制植物的生长、种子的萌发，维持休眠使气孔在失水时关闭，帮助植物协调不利环境五、乙烯合成部位：成熟的果实、茎节、枯黄的叶子、成熟的花在生长素浓度高的部位（高浓度的生长素会促进细胞合成乙烯）生理功能：抑制细胞延长抑制开花，对芒果、波萝例外促进水果成熟促进组织、器官老化促进离层的产生和纤维素酶的合成六、激素的拮抗作用1、生长素和乙烯生长素促进细胞分裂、生长，乙烯抵消生长素的影响2、生长素和细胞分裂素植物协调根部和地上部分的生长3、赤霉素和脱落酸二者的比值决定了种子的休眠或萌发七、植物激素在农业上的用途1、果实成熟的控制2、无籽果实的生产（赤霉