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1、植物学1第一章 植物细胞与组织第一节 植物细胞 一、 细胞是构成植物体的基本单位 生物体除病毒外,都是由细胞构成的。单细胞有机体的一切生命活动由这一细胞来承担,多细胞有机体中,各个细胞相互依存、彼此协作,共同保证着整个有机体正常生活的进行。2人们对细胞认识过程中,主要事件有:1590年,荷兰詹森(Janssen)兄弟试制成功第一台复式显微镜。1665年,英Robert hook用自制的复式显微镜观察木栓切片时,发现并命名“细胞”。1839年,德植物学家和动物学家,创立细胞学说,其主要内容有:(1)所有的植物组织和动物组织均由细胞构成;(2)细胞来自细胞,不是由于细胞分裂就是由于细胞融合;(3)

2、卵和精子均是细胞;(4)单个细胞分裂而形成组织。31841年,雷马克(Remark)在观察鸡胚细胞时发现了细胞的直接分裂;不久,费勒明(Flemming)在动物、施特拉斯布格(Strasburger)在植物中分别发现了间接分裂。1898、1899年,纳瓦兴(Nawaschin)和吉格纳特(Guignard)先后发现了被子植物的受精作用。其后,施特拉斯布格在植物中发现了减数分裂现象。1894年,阿尔特曼(Altman)、1897年,本达(Benda)分别发现和描述了线粒体。1898年,意大利细胞学家高尔基(C.Golgi,18431926)发明了神经细胞染色法,并在神经细胞中发现了高尔基体。(1

3、906年获诺贝尔生理学或医学奖。 420世纪初,细胞的主要显微结构已经查明,人们开始侧重于对染色体及细胞质的研究。20世纪四十年代,电镜发明,提高了显微镜的分辨率(能区分的两点间的最小距离,肉眼:0.1 mm 光镜0.20.3 um 电镜0.25nm)。60年代,发现植物细胞全能性,利用组织培养技术,把植物离体细胞培养成完整植株。5二、植物细胞的形状和大小 据力学计算和实验观察,一个典型的、未经特殊分化的薄壁细胞是十四面体。在植物体内,只有在根和茎的顶端分生组织和某些植物茎的髓部薄壁细胞中,才可见到类似的细胞形状。在系统演化中细胞适应功能的变化而分化成不同的形状。 6 不同种类的细胞,大小悬殊

4、。已知最小的是支原体,其直径只有0.4um,而番茄、西瓜果肉细胞直径可达1mm 。苎麻茎的纤维可长达550 mm ,棉种子的表皮毛,可以延伸长达75 mm 。 细胞体积小,相对表面积就增大,有利于细胞与外界进行物质交换。7 显微结构(microscopic structure):在光学显微镜下呈现的结构。 亚显微结构(submicroscopic structure)或超微结构(ultramicroscopic structure):在电子显微镜下看到的更为精细的结构。 细胞壁 植物细胞 原生质体:(质膜)、细胞质、细胞核三、 植物细胞的结构8 包围在植物细胞原生质体外面的一个坚韧的外壳,是植

5、物细胞特有的结构。 功能:a 对原生质体起保护作用; b 影响植物的吸收、蒸腾、细胞识别和 物质运输; c 在多细胞植物体内,细胞壁对各个器官有着 支持作用。(一)细胞壁91 细胞壁的层次(1)胞间层(intercellular layer):主要成分是 果胶,有很强的亲水性和可塑性,将细胞 彼此粘连。果胶易被酸和酶分解。 (2)初生壁(primary wall):在细胞停止生长前原 生质体分泌形成的细胞壁层,主要成分是 纤维素、半纤维素和果胶。 (3)次生壁(secondary wall)有些细胞在细胞停止 生长后,在初生壁的内侧继续积累的细胞 壁层。其主要成分是纤维素,含有少量的 半纤维素

6、,并常常含有木质。10胞间层初生壁次生壁123112 细胞壁的化学成分与特化 角质化、栓质化、木质化、矿质化:指角质、栓质、木质、矿质等渗入细胞壁或覆于壁外的过程。12 3 纹孔(pit)和胞间连丝(plasmodesmata )初生纹孔场:细胞生长时并不是均匀增厚的,在初生 壁上具有一些明显的凹陷区域,这些区 域称。纹 孔:当次生壁形成时,次生壁上具有一些中断 的部分,这些部分也就是初生壁完全不被 次生壁覆盖的区域。13纹孔的结构 纹孔腔:次生壁围成的腔,开口朝向细胞腔 纹孔 纹孔膜:腔底的初生壁和胞间层部分(裸子植物 具纹孔塞) 纹孔的类型: 具缘纹孔:次生壁穹出于纹孔腔上,形成一个穹形边

7、缘,从而 使纹孔口明显变小。 单纹孔:次生壁上没有穹形边缘。 纹孔对:细胞壁上的纹孔通常与相邻细胞壁上的一个纹孔相 对,两个相对的纹孔合称。 盲纹孔:只有一侧的壁具有纹孔。14纹孔腔纹孔缘纹孔塞单纹孔(simple pit)具缘纹孔(bordered pit)半具缘纹孔15柿子胚乳细胞-胞间连丝16胞间连丝:穿过细胞壁,沟通相邻细胞的 原生质细丝。胞间连丝结构: 中心柱(压缩内质网的一部分) 中央腔 颈区17 (二)原生质体(细胞内由原生质组成的各种结构)1.细胞质 细胞质指充满在细胞核和细胞壁之间的物质,包括质膜、胞基质、细胞器。 (1)质膜: 结构:单位膜模型、流动镶嵌模型 功能:控制细胞

8、与外界环境的物质交换; 主动运输、接受和传递外界的信号、抵御 病菌的感染、参与细胞间的相互识别。 1819(2)胞基质结构:在电镜下看不到特殊结构。其化学成分复杂,为 具有一定弹性和粘滞性的胶体溶液。功能:胞质运动对于细胞内物质的转运具有重要的作 用,促进了细胞器之间生理上的相互联系。 胞基质是细胞代谢的一个重要场所,并不断地为各类细胞器行使功能提供必须的原料。 胞质流动*:在生活细胞中,胞基质处于不断的运动状态,它能带动其中的细胞器,在细胞内作规则的持续的流动,这种运动称。(紫鸭跖草花丝表皮毛)20(3)细胞器 散布在细胞质内具有一定形态、结构和功能的微结构或微器官。 具有双层被膜的细胞器:

9、质体、线粒体 具有单层被膜的细胞器:内质网、高尔基体、溶酶体、液泡、微体 具有半膜的细胞器:圆球体 没有被膜的细胞器:核糖体、(微管与微丝)21 是一类与碳水化合物的合成与储藏有关的细胞器,为植物细胞所特有。据所含色素不同,可分为叶绿体、有色体、白色体。 质体(plastid)22叶绿体:含叶绿素、叶黄素、胡萝卜素 形状:球形、卵形、凸透镜形,在藻类中有杯形、带形及各种 不规则形态。 结构:双层被膜、基粒、基粒间膜(基质片层)、 基质 功能:光合作用23黑藻叶片叶绿体2425 形态:球形(花瓣中)、管状(红辣椒果肉)、 结晶状(番茄果实)、网管型等。 结构:具双层被膜,但内部没有发达的膜结构。

10、 功能:能积聚淀粉和脂类,在花和果实中具有吸 引昆虫和其他动物传粉及播种的功能。有色体:含胡萝卜素、叶黄素26红辣椒果实表皮有色体27 形态:约2*5 um 的颗粒 结构:表面有双层被膜,但内部没有发达的膜结构。 功能与分布:是淀粉与脂肪的合成中心,当白色体特化成淀粉储藏体时,称淀粉体或造粉体,当它形成脂肪时,则称造油体。 白色体普遍存在于植物体各部分的储藏器官中。白色体:不含可见色素28吊竹梅茎表皮白色体29 形态:大小不一的球状、棒状或细丝状颗粒。 结构:双层被膜、嵴、电子传递粒、基质内含核糖体和DNA等。 功能:进行呼吸作用的场所,具有100多种酶存在于膜上和基质 中,其中极大部分参与呼

11、吸作用。呼吸作用释放能量,线 粒体因而被喻为细胞内的动力工厂。线粒体(mitochondrion)3031形态:由单层膜构成的网状管道系统,管道以各种形状延伸和扩 展,成为各类管、泡、腔交织的状态。 内质网(endoplasmic reticulum)32类型:粗糙型内质网(rER)、光滑型内质网(sER) 功能:与细胞内和细胞间的物质合成、运输有关; 液泡等细胞器来源; 分室作用。33高尔基体(dictyosome , Golgi body)形态结构:由一叠扁平的囊所组成,每个囊由单层膜包围而成,直 径约0.5um ,中央似盘底,边缘或多或少出现穿孔, 在囊的边缘,穿孔扩大像网状结构。 34

12、功能:与细胞的分泌功能相联系(如构壁物质的分泌与 运输、根冠粘液及松树树脂的分泌等); 参与部分细胞器的形成。35 随着细胞的发育,植物细胞的液泡由小而多变得大而少。中央大液泡为植物细胞所特有。 形态结构:外被一层液泡膜,膜内充满着细胞液,它是含有多 种有机物和无机物的复杂水溶液。 功 能:渗透调节、储藏、消化。液泡36幼细胞成熟细胞37 形态与结构:由单层膜包围的多形小泡,一般直径为 0.250.8um 。内部主要含有不同类型的 水解酶类,如酸性磷酸酶、核糖核酸酶、 组织蛋白酶、脂酶等。 溶酶体38功能:异体吞噬,即分解从外界进入细胞内的物质 自体吞噬,消化细胞自身的局部细胞质或细胞器 自溶

13、作用,当细胞衰老时,溶酶体膜破裂,释放 出水解酶,消化整个细胞而使细胞死 亡。39形态与结构:由单层膜包围的小体,直径约0.5um 。其大小、形 状与溶酶体相似,但是二者含有不同的酶。微体中含 有氧化酶和过氧化氢酶类。 功 能:过氧化物酶体存在于高等植物叶肉细胞内,与叶绿 体、线粒体相配合,参与乙醇酸循环,将光合作用过 程中产生的乙醇酸转化为己糖。 乙醛酸循环体主要出现在油料种子萌发时,与圆球体 和线粒体相配合,把储藏的脂肪转化成糖类。微体(microbody , cytosome)40形态结构:膜包裹着的圆球状小体,直径为0.11 um , 染色反应 似脂肪。电镜下,其膜只有一个暗带,因此,

14、可能只是 单位膜的一半。功 能:是脂肪积累的场所,当大量脂肪积累时,圆球体便变成 透明的油滴。 圆球体中含有脂肪酶,在一定条件下,酶将脂肪水解成 甘油和脂肪酸。圆球体(spherosome)41 (核糖体、核蛋白体)形态结构:直径为1223nm 的小椭圆形颗粒,其主要成分是 RNA和蛋白质。在细胞质中,它们可以游离存在,也可 以附着在rER上。此外,在细胞核、线粒体、叶绿体中也 有分布。由大小两个亚单位组成。 功 能:蛋白质的合成中心。氨基酸在它上面有规则的组装成蛋 白质。 多核糖体(polyribosome):在执行蛋白质合成功能时,核糖体 经常56个或更多串联在一起,形成一个聚合体,称为

15、。其合成效率比单个的更高。核糖核蛋白体(ribosome)4243微管:结构:电镜下为中空而直的细管,外径约25nm,管壁厚45nm, 由两种结构不同的球蛋白组成。微管蛋白可随着不同的条件迅 速装配或解聚,使微管成为一种不稳定的细胞器。 功 能:与细胞形状的维持有一定的关系。 参与细胞壁的形成和生长。 与细胞的运动及细胞内细胞器的运动有密切关系。(微管构 成纤毛、鞭毛;参与构成纺锤丝,控制染色体运动)。微管和微丝、中间纤维44形态结构:比微管更细的纤丝,直径只有58nm。在细胞中呈纵横 交织的网状,与微管共同构成细胞的支架,维持细胞的 形状,并支持和网络各类细胞器。功 能:支架作用。 与微管配

16、合,控制细胞器的运动:微管的排列为细胞器 提供了运动的方向,而微丝的收缩功能,直接导致了运 动的实现。 与胞质流动有密切关系。(用细胞松弛素破坏微丝后, 胞质流动便停止;若去掉药物后,微丝重新聚合,胞质 流动又 可恢复) 参与膜的生命活动。微丝45微丝(红色)微管(绿色)46微丝微管中间纤维472 细胞核 数 目:通常1核,但细菌和蓝藻无核、菌藻植物常双 核或多核、绒毡层细胞常具两核、乳汁管具多 核。 位置和形状:幼期位于细胞中央,近球形,并占有较大 的体积。成熟期贴近细胞壁,半球形或圆饼 形,占细胞总体积的小部分或被细胞质索悬吊 在细胞中央。 48分生组织细胞核成熟组织细胞核49 结构: 核

17、膜:细胞核外被膜,与细胞质分界 细胞核 核质:染色质、核液 核仁:核内一到几个折光强的小球体 核膜:功能是控制核与细胞质之间的物质交流。 结构包括双层被膜、核孔,外膜与内质网 相连并有核糖体分布。 50细胞核的生理功能 1 储存和传递遗传信息,在细胞遗传中起重要作用。 2 通过控制蛋白质的合成对细胞的生理活动起着重要的调节作用。51四、 植物细胞的后含物 后含物:是细胞原生质体代谢的产物,它们可以在细胞生活的不同 时期产生和消失,其中有的是储藏物,有的是废物。后含物的种类: 淀粉:淀粉粒(单粒、复粒、半复粒) 蛋白质:拟晶体(结晶蛋白质)、糊粉粒(无 定形蛋白 质被一层膜包裹形成的圆球形的颗粒

18、)。 脂肪和油类:常温下分别呈固态和液态。 晶体: 为代谢废物,形成晶体时可避免对细胞的毒害 最常见的是草酸钙晶体,少数有碳酸钙晶体。 单宁、色素等525354拟晶体5556草酸钙、二氧化硅或碳酸钙结晶 晶簇:酸模的叶柄细胞、大黄的根状茎、甘薯的根、 曼陀罗的 叶子 针晶:葡萄的叶子、凤仙花的叶子和花瓣儿、紫露草 的茎细胞 钟乳体:印度橡胶树的叶子 57含晶簇58含钟乳体59吊竹梅60吊竹梅茎横切单晶针晶61五、 植物细胞的繁殖 细胞繁殖:细胞数目的增加,这种增加是通过细胞 分裂来实现的。 细胞分裂的方式:有丝分裂(mitosis) 无丝分裂 (amitosis) 减数分裂(meiosis)

19、62细胞周期概念及各时期特点概念*:持续分裂的细胞从上一次分裂结束到下一次分裂 完成所经历的整个过程。各时期特点*: 分裂间期:G1期DNA合成前期 S期DNA合成期 G2期DNA合成后期 细胞分裂期:M期(核分裂与细胞质分裂) (周期细胞、G0期细胞、终端分化细胞) 63六、 植物细胞的生长和分化 1 植物细胞的生长:指植物细胞体积的增长。细胞生长过程中内部结构的变化有: 1)液泡化程度明显增加。小液泡合并成中央大液泡。 2)细胞内的其他细胞器,在数量和分布上发生着各种变化。内质网由稀网状变成密网状,前质体发育成各类质体。 3)细胞壁随原生质体长大而延伸,同时壁的厚度和化学组成也发生变化。6

20、4 细胞分化是细胞形态、结构和功能上的特化。 脱分化与再分化2.植物细胞的分化cell difrentiation65七、细胞的衰老与死亡坏死性死亡(非正常死亡)细胞程序性死亡(生理性死亡)66第二节 植物组织一、组织的概念 组织(tissue):由形态结构相似、功能相同的一 种或数种类型细胞组成的结构和 功能单位。 简单组织(simple tissue):由一种类型的细胞 构成的组织。 复合组织(compoundtissue):由多种类型的 细胞构成的组织。67二、植物组织的类型 分类依据:组织的发育程度、主要功能、形态结构 特点。 (一)分生组织 1 概念:在植物体的一定部位,具持续分裂能

21、力的细胞群。 2 类型: 据分生组织在植物体中的分布位置不同,可分为:顶端分生组织、居间分生组织、侧生分生组织。 按来源性质来分,可分为:原分生组织、初生分生组织、次生分生组织。 68 原分生组织:直接由胚细胞保留下来的,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。 初生分生组织:由原分生组织刚衍生的细胞组成,这些细胞在形态上已出现了最初的分化,但细胞仍具有很强的分裂能力。因此,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织。 (原表皮、原形成层、基本分生组织)69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(即脱分化),重新

22、转变而成的分生组织。 (维管形成层、木栓形成层)70两种分类结果的对应关系* 顶端分生组织原分生组织和初生分生组织 居间分生组织初生分生组织(由顶端分生组织 遗留下来) 侧生分生组织次生分生组织(木栓形成层)71(二)成熟组织(maturetissue) 1 概念:分生组织衍生的大部分细胞,逐渐丧失分裂能力,进一步生长和分化,形成的各种其它组织,称为。有时也称永久组织(permanent tissue)。 2 成熟组织类型(据功能不同分) 薄壁组织(parenchyma) 保护组织(protective tissue) 机械组织(mechanical tissue) 输导组织(conducti

23、ng tissue) 分泌结构(secretory structure) 72(1) 薄壁组织 有时称为基本组织(ground tissue)、营养组织(vegetative tissue)。据其功能不同,分为: 吸收组织 同化组织 储藏组织 储水组织 通气组织 传递细胞:壁-膜器 73(2)保护组织(结构) 表皮:为初生保护组织。由普通表皮细胞、气孔器(保卫细胞、气孔)组成,有时还有表皮毛、异细胞。 周皮:为次生保护组织。由木栓层、木栓形成层、栓内层组成。其通气结构为皮孔。74马铃薯叶表皮扫描图7576(3)机械组织 据细胞结构不同,可分为厚角组织和厚壁组织。 厚角组织:细胞壁具有不均匀增厚

24、,这种增厚是初生壁性质的,在相邻细胞邻接处的角隅处特别明显。 厚壁组织:细胞具有均匀增厚的次生壁,且常常木质化,细胞成熟时,成为只有细胞壁的死细胞。据细胞的形态不同,分为: 石细胞 韧皮纤维 纤维 木纤维77导管与管胞: 相同点:均为输水结构;均为死细胞;细胞壁增厚,具有五 种纹式:环纹、螺纹、梯纹、网纹、孔纹。 不同点:(4)输导组织78导管结构要点: 1 不同纹式的形成原因。 2 导管分子端壁穿孔的形成过程。 3 在器官形成过程中,不同纹式的导管形成的早晚 4 导管输导功能的丧失(侵填体的形成)。79导管的形成过程8081筛管与筛胞: 相同点:均为活细胞;均为输导有机物的结构。 不同点:8

25、2筛管结构特点: 1 筛管分子为活细胞,不具细胞核。 2 由于胼胝体的产生,筛管的输导功能可暂时或永久丧失。8384与筛管由同一个母细胞分裂而来(大子细胞形成筛管分子,小的发育为伴胞)筛管寿命仅1或23年,筛管死亡后,伴胞也随之死亡,即所谓“同生共死”85(5)分泌结构 据分泌物是否排出体外,分外分泌结构和内分泌结构。 外分泌结构:分泌物排到植物体外,如腺毛(如棉花)、蜜腺(如油菜)、排水器(如小麦)、盐腺(如柽柳)等。 内分泌结构:分泌物储存于植物体内,如分泌腔(柑桔,溶生形成)、分泌道(如松柏的树脂道,裂生)、乳汁管(无节乳汁管如无花果,有节乳汁管如莴苣、蒲公英)868788 柽柳花枝柽柳

26、叶片上盐腺由8个细胞组成,6个分泌细胞、2个收 集细胞899091929394 维管束:由原形成层分化而来,木质部和韧皮部共同 组成的束 状结构。据木质部、韧皮部的相对位置及束内形成层的 有无进行分类。 维管组织:通常将木质部和/或韧皮部称为 。 木质部:导管、管胞、木薄壁细胞、木纤维 韧皮部:筛管与伴胞、筛胞、韧皮薄壁细胞、韧皮纤维 维管系统:一株植物的整体上或一个器官的全部维管组织总称为 。(三)维管束、维管组织、维管系统95第二章 被子植物营养体的建成 第一节 被子植物的幼苗 种子*:由胚珠发育而成的结构。 一、种子的组成部分 种皮(coat):种子外面的保护层。由珠被发育而来。 胚(e

27、mbryo):由胚芽、胚根、胚轴、子叶构成。是新一代植 物的雏体。由受精卵发育而来。 胚乳(endosperm):是种子内储藏营养物质的组织。据储藏 的营养物质不同,可分为淀粉类种子、脂肪类 种子、蛋白质类种子。有些种子成熟后无胚乳。 由受精的极核发育而来。 96二、 种子的主要类型 双子叶植物有胚乳种子 蓖麻种子:种皮(种阜、种孔、种脊)、胚乳、胚 单子叶植物有胚乳种子 玉米颖果:种皮与果皮、胚乳、胚(盾片、胚芽鞘、胚芽、胚根、胚根鞘、胚轴) 双子叶植物无胚乳种子 菜豆种子:种皮(种脐、种孔、种瘤)、胚。 单子叶植物无胚乳种子 慈姑:97双子叶植物无胚乳种子菜豆98双子叶植物有胚乳种子蓖麻9

28、9单子叶植物有胚乳种子小麦100小麦胚结构101102 1 种子萌发的条件 (1) 充足的水分:种皮浸润,氧气容易进入,呼吸作用得以增强,同时胚根、胚芽容易突破种皮;吸水饱和后,细胞内原生质含水量增加,各种生理活动才能正常进行(如储藏物质的转变和运输都需要充足的水分)。 (2) 足够的氧气:种子萌发时,一切生理活动都需要能量的供应,而能量是来源于呼吸作用。 (3) 适当的温度:种子萌发时内部进行的物质转化和能量转化,都是极其复杂的生化变化,需要多种酶作为催化剂。而酶的催化活动必须在一定温度范围内进行。 三、 种子的萌发103 以上三因素是互相联系、互相制约的。 一般来说光照和黑暗对种子萌发没有

29、影响,但是胡萝卜、芹菜、烟草等少数植物种子在光照下才能很好萌发,苋菜等少数种子在黑暗中才能很好萌发。1042 种子萌发的过程 通常是胚根先突破种皮向下生长,形成主根(有何生物学意义?)。然后,胚芽突破种皮向上生长,伸出土面而形成茎和叶,逐渐形成幼苗。105106四、 幼苗的类型 子叶出土幼苗(epigaeous seedling):种子萌发时,胚根首先伸入土中形成主根,接着下胚轴伸长,将子叶和胚芽推出土面。如菜豆、蓖麻和洋葱的幼苗。 子叶留土幼苗(hypogaeous seedling):种子萌发时,下胚轴并不伸长,子叶留在土中,上胚轴或中胚轴和胚芽伸出土面。如蚕豆、豌豆、水稻、小麦、玉米的幼

30、苗。107108109第二节 植物各营养器官形态建成的基本过程一、根系和茎叶系统形态建成的基本过程 根系: 伸长 分枝 增粗或形成不定根 茎叶系统:伸长 分枝 增粗(单子叶植物一 般无增粗过程)110二、各营养器官形态建成过程中内部结构的基本变化 初生生长:由顶端分生组织产生成熟结构的过程。 初生结构:由初生生长形成的结构。 次生生长:由次生分生组织产生成熟结构的过程。 次生结构:由次生生长形成的结构。 111 被子植物营养器官的形态、结构和功能 器官:由多种不同的组织构成具有特定的生理功能和形态结构的结构单位。 营养器官(vegetativeorgan):担负植物体营养生长的器官。生殖器官(

31、reproductive organ):担负植物的生殖生长的器官。112第三章 根系的形态结构与建成过程 第一节根的生理功能及根和根系的类型一、根的生理功能 1 支持与固着。 2 吸收、输导与储藏。 3 合成与分泌。(合成氨基酸、生物碱、激素等,分泌糖类、有机酸、维生素、氨基酸等近百种 物质)。 4 收缩。(部分皮层薄壁细胞发生径向扩展和纵向缩短,维管组织随之扭曲,将近地表的芽拉入地下以利度过不良环境,如苜蓿。一些鳞茎植物则通过根的收缩使幼根向土壤深处分布,如 绵枣。) 113 5 呼吸。(榕树的气生根、红树的气生根。) 6 寄生。如菟丝子。 7 攀援。如络石、爬山虎。 8 繁殖。如甘薯的块根

32、114榕树的气生根115二、根和根系的类型胚根主根定根直根系侧根根系不定根须根系116 根系在土壤中的生长和分布 双子叶植物: 直根系、深根性 单子叶植物: 须根系、浅根性 间作套种117一、根尖的分区域结构 概念: 根尖的分区:(由下而上) 根冠:分泌粘液,保护生长点、促进物质吸收;与根 的向地性有关。 分生区:由原分生组织和初生分生组织组成, 原表皮表皮 原形成层维管组织 基本分生组织基本组织 分生区具有不活动中心 第二节 根的伸长118 伸长区:细胞引长生长,形成根尖入土动力。 原生韧皮部筛管、原生木质部导管相继出现。 根毛区(成熟区):由内层壁向外突出形成根毛,根毛 易与土粒紧贴在一起

33、。根毛数多,寿命短(生 物学意义?)119120121122123124二、双子叶植物根的初生结构和禾本科植物根的特点 细胞的壁及细胞的分裂方向: 径向壁:与细胞所在位置的横切面半径线方向一 致壁。 切向壁:与细胞所在位置的外周切线方向一致的壁。 横向壁:与细胞所在位置的横切面方向一致的壁。 125 横分裂:子细胞所形成的新细胞壁是横向壁的细胞分裂方式。 径向分裂:子细胞所形成的新细胞壁是径向壁的细胞分裂方式。 切向分裂:子细胞所形成的新细胞壁是切向壁的细胞分裂方式。 平周分裂:切向分裂又叫平周分裂,其分裂结果是增加细胞的层数 及器官的粗度。 垂周分裂:横分裂和径向分裂又叫垂周分裂,横分裂结果

34、增加器官 长度,径向分裂结果扩大器官直径(增粗)。 126 (一)双子叶植物根初生结构特征: 1 表皮:具有根毛。角质膜薄或不发达。 2 皮层:所占比例较大; 为水与溶质的横向输导途径; 有外皮层与内皮层之分; 内皮层具有典型的凯氏带 (Casparian strip)(结构特点与生 物学意义)。 127 3 维管柱(中柱): 1)维管柱鞘:中柱最外一层或几层薄壁细 胞,具有潜在的分生能力。 2)初生木质部:辐射状排列,具有辐射角, 成熟方式为外始式,原生木 部位于辐射角顶端。 其木质部束数相对稳定。 3)初生韧皮部:与初生木质部相间排列; 成熟方式为外始式。 4)薄壁细胞128129130皮

35、层由多层薄壁细胞组成排列疏松,有明显的胞间隙,细胞中其中储藏有淀粉和其他物质131132133 1 皮层外部细胞生长后期细胞壁变厚。 2 内皮层细胞壁五面增厚。 3 根为多原型。 4 无次生结构。(二) 禾本科植物根的解剖结构特点*134135136双子叶植物和单子叶植物初生根比较 内皮层 具凯氏带 五面细胞壁增厚 次生生长 木质部与韧皮部之 木质部与韧皮部之 间有薄壁细胞, 间无薄壁细胞, 能进行次生生长 不能进行次生生长 木质部脊 少于 6 个 多原型( 6 个以上)比较: 双子叶植物 单子叶植物137第三节 根的分枝侧根的发生 1. 侧根的发生位置 根毛区内中柱鞘的一定位置。 二原型根:

36、原生木质部与原生韧皮部之间, 或正对原生木质部。 三原型根、四原型根:正对原生木质部。 多原型根:多正对原生韧皮部。138139140141 2 侧根的形成过程:主要起源于中柱鞘,内皮层也参与侧根发生于根的内部组织的这种方式称为内起源 中柱鞘细胞恢复分裂能力、经平周分裂及各方向分裂侧根原基分化为根冠、生长点穿 越皮层、伸出表皮,形成侧根。142柳树侧根发生143144第五节 不定根的发生和功能不定根多为内生源,少有外生源1 成为须根系的主体。(小麦初生根:从盾片节、外胚叶节、芽鞘节上长出。次生根:从近地面节产生)2 参与直根系的形成。(豆类从下胚轴产生的根)3 作为正常根系以外的辅助根群。(如

37、玉米、甘薯等)4 组成再生根系或形成替代根。(如扦插苗的根)145第六节 双子叶植物根的加粗1 维管形成层的发生与活动*: 1)发生位置:初生木质部与初生韧皮部之间的 薄壁细胞;与初生木质部辐射角 正对 的中柱鞘细胞。 2)发生过程:片段波形环圆环 3)活动特点:平周分裂向内产生次生木质 部向外内产生次生韧皮部 同时形成木射线和韧皮射线 垂周分裂(径向分裂):扩大周径 146147148149 2 木栓形成层的发生及活动: 1)发生位置:中柱鞘,以后逐年内移。 2)活动特点:平周分裂向内形成栓内层 ,向外 形成木栓层三者合称周皮。 木栓形成层每年重新发生。150棉花次生根的周皮151152棉花

38、次生根中央的髓和初生木质部153第七节 根瘤与菌根 一、根瘤 为豆科植物与根瘤菌共生而形成的瘤状结构。 形成过程: 1 根毛分泌物吸引根瘤菌,使之聚集且大量繁殖。 2 根瘤菌分泌物刺激根毛,使其细胞壁内陷溶 解,根瘤 菌由此侵入,形成感染丝。 3 根细胞分泌纤维素,包围感染丝,形成侵入线。 4 根瘤菌顺侵入线进入幼根皮层,迅速繁殖。 5 皮层细胞受刺激,迅速分裂,皮层局部膨大,形成根 瘤。154155156 其它知识点: 根瘤菌与豆科植物的共生关系如何? 自然界只有豆科植物具有根瘤吗?157 菌根:真菌与植物幼根共生所形成的结构。 菌根的类型:内生菌根、外生菌根、内外生菌根。 菌根形成的生物学

39、意义:增强根的吸收能力。 1 外生菌根菌丝代替根毛,扩大了吸收面积。 2 菌丝分泌水解酶类,促进根际有机物分解。 3 菌丝呼吸产生的二氧化碳,使土壤难溶性 盐类溶解,易于吸收。 4 真菌产生的生长活跃性物质可促进根系发 育。 二、菌根158外生菌根159内生菌根160第四章 芽与枝第一节 芽的类型 一、芽的概念 芽:处于幼态而未伸展的枝、花或花序。 枝芽:发展为枝的芽(叶芽)。 花芽:发展为花或花序的芽。161 二、 芽的类型 1 按芽将形成的器官性质分: 枝芽、花芽、混合芽 2 按芽在枝上的位置分: 定芽(顶芽、腋芽)和不定芽:其中副芽和叶 柄下芽属于定芽。 3 按芽鳞的有无分: 鳞芽(被芽

40、)、裸芽 4 按芽的生理活动状态分 活动芽、休眠芽;夏芽、冬芽162三、芽的形态结构特征和习性及其适应意义 芽的结构如何和环境适应? 活动芽、休眠芽互为转换有何意义?163第二节 芽的形成与分化一、定芽的起源与分化 外生源 间隔期:前后两次叶原基形成相间的时间。 芽的活动及植物的无限生长164二、不定芽的形成与作用 起源: 外生源:表皮、木栓形成层、愈伤组织 内生源:根、茎或叶的深层组织 作用: 营养繁殖165166167168第三节 茎的生长习性 一、 直立茎: 二、 缠绕茎: 左旋类型(按反时针方向),如牵牛、菜豆等。 右旋类型(按顺时针方向),如忍冬、葎草等。 中性缠绕茎,既可左旋、也可

41、右旋,如何首乌。 169 三、 攀援(缘)茎: 1 以卷须攀援:丝瓜、葡萄、西瓜等。 2 以气生根攀援:常春藤、络石等。 3 以叶柄攀援:铁线莲等。 4 以钩刺攀援:猪殃殃等。 5 以吸盘攀援:爬山虎等。 四、匍匐茎: 草莓、甘薯、狗牙根等。 五、平卧茎: 地锦、蒺藜等。170171172第四节 枝的形态特征与分枝的类型一、形态特征 节(node)和节间(internode) 枝条(shoot): 长枝(long shoot)和短枝(dwarf shoot): 皮孔(lenticel): 叶痕(leaf scar): 维管束痕(束痕)(bundle scar ;leaf trace) 芽鳞痕(

42、bud scale scar): 173二、枝的分枝类型 1 单轴分枝:主干由顶芽不断地向上伸展而成。也 称总状分枝。 2 合轴分枝:主干由许多腋芽发育而成的侧枝联合 而成。 3 假二叉分枝:具对生叶的植物,在顶芽停止生长 后,或顶芽为花芽,在花芽开花后,由 顶芽下的两侧腋芽同时发育成二叉状 分枝。如丁香。 4 分蘖:禾本科植物由地面下或近地面的分蘖节( 根状茎节)上产生腋芽,以后腋芽形成具 不定根的 分枝。 174第五章 茎的形态结构与建成过程 第一节 茎的生理功能和经济利用 一、 茎的生理功能 1 输导作用。 2 支持作用。 3 储藏。 4 攀援作用。 5 保护作用。 6 同化作用与蒸腾作

43、用。 7 繁殖作用。175 二、 茎的经济利用 1 食用:甘蔗、土豆、莴苣、藕、姜、桂皮等。 2 药用:杜仲、合欢皮、半夏、黄精等。 3 工业原料:纤维、橡胶、生漆等。 4 木材与竹材。176第二节 茎的伸长 一、茎尖的形成与结构 1 分生区 原套、原体学说: 由原分生组织和初生分生组织组成,原分生组织分为原套、原体,初生分生组织分为原表皮、原形成层、基本分生组织。 原套原始细胞原套(只进行垂周分裂,细胞层数相对稳定)。 原体原始细胞原体(位于原套之下,多方向分裂,体积不断增大。)177细胞组织分区学说: 顶端原始细胞周缘分生组织区 中央母细胞区髓分生组织区(肋状分生组织区) 大型茎端具形成层

44、状过渡区。178 2 伸长区 细胞迅速伸长,初生组织开始分化成熟。 3 成熟区 细胞停止分裂与伸长,成熟组织分化基本完成。 179二、双子叶植物茎的初生结构和禾本科植物茎的特点 (一)双子叶植物茎的初生结构 1 表皮:为初生保护组织。具气孔,细胞外壁角质化。 2 皮层:具厚角组织和绿色组织;无典型的内皮层;横切 面上所占比例较小。 3 维管柱: 维管束:初生韧皮部外始式发育,初生木质部内始式发 育。初生木质部与初生韧皮部相对排列,具有 束中形成层。 髓:位于幼茎中央的薄壁细胞。 髓射线:位于两个维管束之间连接皮层与髓的薄壁细胞。180(二)禾本科植物茎解剖结构特点 1 表皮 由长细胞、短细胞组

45、成,短细胞包括栓 细胞、硅细胞;气孔器由保卫细胞 (哑铃型)与副卫细胞组成。 2 维管束散生。 3 无形成层及次生结构。 4 具有厚壁的维管束鞘。初生木质部在横切面上呈“V”形,具有气隙。181一、 维管形成层的发生和活动 1 发生:束中形成层、束间形成层。 2 组成:纺锤状原始细胞(长梭形,组成纵向系 统),射线原始细胞(近等径,组成径向 系统即横向系统) 3 活动:纺锤状原始细胞次生木质部、次生韧皮 部 射线原始细胞维管射线第三节 双子叶植物茎的次生生长和次生结构1824 维管形成层环周径的扩大 纺锤状原始细胞:径向分裂 斜向的垂周分裂,顶端侵入生长 侧裂、横裂射线原始细胞 射线原始细胞:

46、径向分裂 侵入生长:细胞生长的一种方式,当一个生长中的细胞插入其他细胞之间继续生长时,称为侵入生长。在侵入生长之前,这些细胞沿中层相互分离,又叫插入生长。183二、 木栓形成层的发生和活动特点: 1 发生位置:表皮、皮层、初生韧皮部等。 2 活动特点:形成周皮; 每年重新发生,位置逐年内移; 周皮的累积形成树皮。 思考题:树皮的形态与木栓形成层有什么关系? 皮孔是如何形成的? 184三、双子叶植物茎的次生结构 1.周皮 2.次生韧皮部(数量为何较少?)185 3. 次生木质部结构特点 生长轮:在一个生长期中所产生的次生木质部。 年轮:木本植物茎干在一年中所产生的次生木质部组成的同 心轮纹。 早

47、材(春材):在温带生长季初期形成的木材,其中导管和管 胞直径大而壁较薄,木材质地疏松,颜色较浅。 晚材(夏材):在生长季的晚期所形成的木材,其中导管和管 胞直径小而壁较厚,木材质地坚实,颜色较深。 186 据木材的位置不同可以分为: 边材、心材(二者的区别*)187 初生增厚分生组织:在玉米等禾本科植物茎尖靠近茎轴 外围的部位,有一些扁平的细胞,排 列成行,具有分生能力,称为。 初生增厚生长:由初生增厚分生组织引起的加粗生长过 程。第四节 单子叶植物茎的加粗 188异常的次生生长: 如龙血树,其形成层从初生维管束外方的薄壁组织中产生,向内产生次生的周木维管束和薄壁组织,向外仅产生少量的薄壁组织

48、。189190第六章 叶的形态结构与建成过程 第一节 叶的功能、形态与叶序 1. 叶的生理功能 1) 光合作用。 2) 蒸腾作用。 3) 吸收和分泌功能。 4) 繁殖功能,如落地生根、秋海棠、燕子掌等。 5) 攀援功能,如豌豆。 6) 储藏营养物质,如洋葱。 7) 保护作用,如洋葱膜质鳞片叶、仙人掌叶刺等。 8 ) 捕捉与分解昆虫,如猪笼草等。191 水孔+通水组织 (3)排水器 据报道,水孔广泛的分布在115科被子植物,约有340属以上的植物可见到吐水作用。192193194195196197198199200201202203204 2. 叶的基本形态 完全叶与不完全叶: 单叶与复叶: 叶

49、镶嵌(leaf mosaic):同一植株的许多叶,在与 阳光垂直的平面上互不遮光,作镶嵌状 排列的现象。(由于叶在茎上的着生位 置不同,叶柄有长短或扭曲等变化,从 而使全部叶片均能以最大面积接受光照 而进行光合作用。) 禾本科植物叶结构特点:205 发生:茎尖周缘分生组织区。(外生源) 生长:顶端生长,形成叶轴; 边缘生长,形成扁平的叶片; 居间生长,叶片扩大。 第二节 叶的形态建成206一、双子叶植物叶的结构 1. 叶柄的结构 每个维管束内木质部的位置?叶枕与感性运动 第三节 双子叶植物和禾本科植物叶的结构2072082092. 双子叶植物叶片的结构 (1) 表皮:细胞紧密嵌合,具有角质膜(

50、保护、 吸收);气孔器(气体出入的门户)。 ( 2) 叶肉:栅栏组织、海绵组织。 ( 3) 叶脉:主脉侧脉细脉脉梢,叶 脉结构逐渐简化(简化规律?)。210 二、 禾本科植物叶片的解剖结构特点 1 表皮:有长细胞、短细胞; 两叶脉之间的上表皮具有泡状细胞; 气孔器具有保卫细胞(哑铃形)、副卫细胞。 2 叶肉:无栅栏组织与海绵组织的区分(等面型叶)。 3 叶脉:为平行脉序,外韧有限维管束,具维管束鞘。 四碳植物(高光效植物):维管束鞘单层,内含许多大 型叶 绿体,外接一圈叶肉细胞,组成 花环结构。 三碳植物(低光效植物):维管束鞘两层,外层细胞壁薄、 较大、含叶绿体较少,内层细胞壁厚、较小、几乎

51、 不含叶绿体。211 叶片的形态结构与生理功能相适应*: 叶片的主要功能是光合作用与蒸腾作用,与其相适应的结构特点是: 1)表皮具有角质膜,起保护作用的同时,可以使光线透过。 2)表皮上的气孔是气体出入叶片的门户。 3)叶脉为光合作用提供水分,同时将光合产物转移。 4)叶肉细胞含有大量叶绿体,是光合作用的场所。212叶的形态结构与生态环境相适应 1)旱生植物叶片的结构特点: A. 降低蒸腾: 叶较小; 表皮高度角质化,角质膜厚,表皮毛和蜡被发达; 具有复表皮,或气孔下陷,或位于气孔窝内。 B. 储藏水分。第四节 叶的生态类型213 2)水生植物叶片的结构特点: (向得到充分光照和良好的通气方向

52、演化。) 3)阳叶和阴叶的结构特点: 阳叶旱生植物叶片 阴叶水生植物叶片214 落叶树和常绿树: 离区:木本落叶植物在落叶之前,横隔于叶柄或叶基部 若干薄壁细胞层,发生细胞学和化学上的变化而 形成。 离层:在离区内与叶柄相临接的两层至数层细胞,其细 胞壁发生变化,引起细胞相互分离。 保护层:在离层之下,保护叶脱落后所暴露的表面不受 干旱和寄生物的侵袭。 第五节 叶的衰老与脱落215第八节 营养器官之间的互相联系 一、器官间结构的联系 1 根、茎、叶之间维管系统的联系 (1)茎、根的过渡区* 过渡区位置:下胚轴的一定部位。 (2) 根、茎结构转换过程: 维管组织进行分叉转位汇合 (幼茎幼根) 2

53、 茎与枝和叶之间的维管束的联系 枝迹、枝隙;叶迹,叶隙216 叶迹:植物茎内连接于茎与叶之间的维管束。 由维管柱偏斜通达叶柄基部。 叶隙:叶迹上方维管组织间的薄壁组织区。 枝迹:植物茎内连接主茎与分支的维管组织的 维管束。由维管柱偏斜通过皮层进入枝内。 枝隙:枝迹上方的维管组织间的薄壁组织区。 217 二、 营养器官之间主要生理功能的互相联系 三、营养器官生长的相关性: 地下部分与地上部分的生长相关性 根深叶茂,本固枝荣 主干与分枝的生长相关性 顶端优势218第七章 营养器官的变态 *变态:植物由于功能的改变所引起的结构和形态所发 生的可以遗传的变化。 *同功器官:外形相同、功能相同,但形态学

54、上来源不 同的器官。 *同源器官:外形与功能有差别,但形态学上来源相同 的器官。 第一节 根的变态 贮藏根:肉质直根、块根 气生根:支持根、攀援根、呼吸根 寄生根:吸器(菟丝子、列当) 219220221222223224 第二节 茎的变态 地下茎的变态 根状茎: 块茎: 鳞茎: 球茎: 地上茎的变态 匍匐茎: 肉质茎: 叶状茎: 茎卷须: 茎刺:225226227228229230231232233 第三节 叶的变态 鳞叶: 叶卷须: 叶刺: 叶捕虫器:234第八章 花的形态结构和建成过程 第一节 花的概念、组成和类型 花:适合于生殖的变态短枝。(为什么?) 花的组成:花梗、花托、花萼、花冠

55、、雄蕊群、 雌蕊群。 花萼:离萼、合萼(萼筒、萼片)、宿存萼( 茄子、辣椒、西红柿等茄科植物)。锦 葵科植物有副萼。 花冠:离瓣花冠、合瓣花冠(花冠筒、花冠裂 片)235 花被* 花被:花萼和花冠的合称。 花被片:没有花萼与花冠区分的花被的每一片。 两被花:有花萼和花冠。 单被花:仅有花萼的花。如藜科、桑科植物的 花。 无被花:既无花萼也无花冠的花,也称裸花。如 杨柳科植物的花。236 雄蕊群*:一朵花内所有的雄蕊总称雄蕊群。 单体雄蕊:一朵花中的花丝连合在一起,如锦 葵科植物的雄蕊。 二体雄蕊:一朵花中的雄蕊9个花丝连合,1个 单生,成二束。如大豆等蝶形花科 植物雄蕊。 多体雄蕊:一朵花中的雄蕊的花丝连合成多束, 如蓖麻的雄蕊。 聚药雄蕊:花药合生、花丝分离的雄蕊,如菊科 植物的雄蕊。 二强雄蕊:雄蕊4个,2个长,2个短。如唇形科 植物的雄蕊。 四强雄蕊:雄蕊6个,4个长,2个短。如十字花 科植物的雄蕊。237雌蕊群* 雌蕊组成:柱

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