植物生物学第二章

第二章 植物营养器官的形态结构和发育与生理功能

种子萌发种皮胚乳子叶下胚轴主根蓖麻种子的出土萌发根系残留土中的种皮和子叶茎叶系统种皮子叶胚芽上胚轴胚根蚕豆种子留土萌发第一节 根的结构、发育

根尖的结构一、根的结构根毛根的初生结构

初生结构的概念：由初生分生组织（原表皮、原形成层、基本分生组织）分裂产生的细胞经生长和分化形成的各种成熟组织组成的结构。

根毛区初生结构从横切面看从外至内可分为：

表皮皮层中柱（维管柱）外皮层皮层薄壁细胞内皮层初生韧皮部（外始式）初生木质部（外始式）中柱鞘维管组织根初生结构的特点表皮特化产生根毛

内皮层特异性的加厚，形成凯氏带

维管柱：包括中柱鞘、初生维管组织，有的植物的根有髓中柱鞘具有潜在的分裂能力初生木质部呈星芒状，初生韧皮部呈束状，二者相间排列

初生木质部与初生韧皮部均为外始式发育方式，原生在外，后生在内鸢尾根横切面皮层内皮层（马蹄形加厚）通道细胞木质部韧皮部中柱鞘毛茛根横切侧根的产生

内起源：起源于母根的中柱鞘，也就是发生于根的内部组织。侧根的发生位置与不同类型根的关系示意图二原型三原型四原型多原型根双子叶植物根的次生生长和次生结构

次生生长：次生分生组织分裂、生长、分化产生次生结构使根加粗的过程。次生分生组织次生结构维管形成层次生维管组织木栓形成层周皮木栓形成层的发生及其活动皮层内皮层中柱鞘木栓形成层皮层残留木栓层周皮木栓形成层栓内层韧皮部木栓形成层切片图

根次生结构特点1、次生木质部和次生韧皮部相对排列；2、维管射线使维管组织内有了横向系统；3、形成层周径扩大；4、次生木质部为主。根的三生结构

有些植物（如甘薯、甜菜）还能产生根的三生生长，也会引起根的加粗。

甘薯块根副形成层（accessorycambium），向内产生三生木质部，向外产生三生韧皮部。

甜菜直根维管形成层产生次生结构后，中柱鞘活动产生第一轮副形成层。

二、根的变态1、贮藏根2、气生根肉质直根块根支柱根攀缘根呼吸根寄生根肉质直根气生根寄生根呼吸根

根瘤根瘤细菌侵入豆科植物根部细胞而形成的瘤状共生结构。豆科植物的根瘤形成过程

生物固氮。固氮微生物（固氮菌）固氮酶铁蛋白钼铁蛋白N2NH3还原

菌根

高等植物的根与某些真菌的共生体。菌根有外生菌根、内生菌根和内外生菌根。三、根系的主要生理功能：

吸收土壤中的水和溶解在水中的无机营养物；

固定植物；

储藏营养物和利用不定芽进行繁殖；某些氨基酸和植物碱的合成；根系分泌物造成的根系微生物可增强植物的代谢、吸收和抗病等。根系对水分的吸收两种方式：

1.被动的物理过程——被动吸水。由于枝条的蒸腾作用而引起的根部吸水现象。蒸腾拉力才是被动吸水的动因。

2.主动的生理过程——主动吸水。仅由根系代谢活动而引起的根系从外界环境吸水的过程。现象：吐水（guttation）、伤流(bleeding)和根压(rootpressure)。植物的水分代谢伤流（bleeding）吐水（guttation）伤流和根压示意图

A.伤流液从茎部切口处流出；B.用压力计测定根压

必需元素（共19种）：大量元素（macroelement）：C、H、

O、N、P、S、K、Ca、Mg、Si微量元素（microelement）：

Fe、Mn、

B、Zn、Cu、Mo、

Cl、Na、Ni植物的矿质营养部分必需元素的生理功能及缺乏症氮：吸收形式：NO3-、NH4+、有机氮（尿素）等。

生理功能：N是生命元素。①是蛋白质、叶绿素等许多化合物的组分②是ATP等的组分，参与物质和能量代谢。

缺乏症：植物矮小、叶小色淡（叶绿素含量少）；或叶发红（用于合成蛋白质的糖减少，形成花色素）、分蘖少。棉花缺氮玉米缺氮磷：吸收形式：

H2PO4-、HPO42-

生理功能：

①核酸、磷脂的组分，参与生物膜、细胞核等的构成②是许多辅酶的组分③参与蛋白质、糖类和脂类代谢。缺乏症：植株矮小、叶色暗绿；叶片呈红色或紫色（形成花色素苷）。水稻缺P新叶色深，俗称“一枝香”，“锅刷”。油菜缺P，老叶呈紫红色钾：吸收形式：

K+

生理功能：

①调节水分代谢②是60多种酶的辅酶③促进光合产物运输、蛋白质合成④提高抗性。

缺乏症：茎秆柔弱，易倒伏；叶片呈现褐色斑点，叶尖、叶缘枯焦，叶片卷曲。缺K症状第二节茎的结构、发育与生理功能

一、茎的形态

（一）茎的外部形态

莎草（二）芽及其类型芽：枝条或花（或花序）的原始体。芽的类型：

1、定芽（顶芽和腋芽）与不定芽

2、叶芽（枝芽）、花芽和混合芽

3、裸芽和鳞芽

4、活动芽和休眠芽

鳞芽芽鳞（三）茎的生长习性右旋左旋（四）茎的分枝假二叉分枝二、茎的结构双子叶植物茎组织分化发育顺序表原分生组织初生分生组织原表皮表皮基本分生组织原形成层维管束皮层髓射线髓初生韧皮部维管形成层初生木质部次生韧皮部束中形成层次生木质部维管射线木栓层木栓形成层栓内层束间形成层髓射线次生部分周皮次生维管组织初生结构根茎表皮具根毛，角质层较薄具气孔，角质层厚皮层具内皮层，凯氏带无内皮层，具厚角组织，叶绿体维管柱具中柱鞘无中柱鞘相间排列内外排列外始式发育内始式发育髓有的有均具根与茎初生结构比较三、茎的变态

地上茎：茎刺、茎卷须、叶状茎、小鳞茎、小块茎

地下茎：根状茎、块茎、鳞茎、球茎

茎刺

茎卷须

叶状茎

鳞茎

球茎

根状茎

块茎

四、茎的生理功能

支持作用输导作用贮藏和繁殖作用光合作用第三节 叶的结构、发育与生理功能

一、叶的生理功能和经济利用

光合作用蒸腾作用吸收繁殖叶有多种的经济价值，可作食用、药用以及其他用途。

二、叶的形态

（一）叶的组成

完全叶无托叶，如白菜不完全叶无叶柄，如莴苣无叶片，如台湾相思树

白菜莴苣叶状柄（二）叶片的形态叶尖叶基叶缘叶耳叶片禾本科植物叶形态（三）脉序：在叶片上呈现出各种有规律的脉纹的分布。三种类型：网状脉、平行脉、叉状脉复叶羽状复叶掌状复叶三出复叶单身复叶（四）单叶和复叶复叶与单叶的区别1、叶轴的先端没有顶芽，而小枝的先端具顶芽；2、小叶叶腋内无腋芽，仅在总叶柄腋内有腋芽，而小枝上的每一单叶的叶腋均具腋芽；3、通常复叶上的小叶在叶轴上排列在同一平面上，而小枝上的单叶与小枝常成一定的角度；4、复叶脱落时，是整个脱落或小叶先脱落，然后叶轴连同总叶柄一起脱落，而小枝上只有叶脱落。

（五）叶序和叶镶嵌叶镶嵌：相邻两节的叶以镶嵌状态的排列方式而不重叠的现象。性（六）异形叶性：

同一株植株上具有不同叶形的现象。

原因：（1）叶因枝的老幼不同而叶形各异

（2）由于外界环境的影响

三、叶的发育顶端分生组织叶原基幼叶成熟叶顶端生长边缘生长居间生长表皮四、叶的结构

异面叶——两面的内部结构不同，上面深绿色，下面浅绿色。等面叶——两面的内部结构相似，叶肉组织分化不大或两面都有栅栏组织。表皮叶的基本结构叶肉叶脉（一）被子植物叶的一般结构叶片结构的立体图解叶脉叶脉愈细，其结构愈简单，表现为：

（1）形成层消失；

（2）机械组织逐渐减少，直至消失；

（3）木质部及韧皮部的组成分子逐渐减少；

细脉：形成层退化，仅有木质部及韧皮部；机械组织无或很少；

脉梢：仅有一个管胞分子和一个筛管分子。

叶的横切面（通过中脉）（二）禾本科植物叶的特点

外部形态为：

①平行脉；②等面叶

内部结构而言：表皮：长细胞和短细胞、泡状细胞叶肉：均一，无栅栏组织和海绵组织之分叶脉：有限外韧维管束

副卫细胞保卫细胞短细胞长细胞32泡状细胞：禾本科植物叶上表皮大型含水细胞，位于两个维管束之间，与叶片的伸展、卷缩有关。

叶的维管束鞘有二种类型：

第一种：维管束鞘由单层细胞壁稍有增厚的薄壁细胞所组成。其细胞较大，排列整齐，细胞内的叶绿体与叶肉细胞所含的同大或更大，如C4植物玉米、高梁等。

第二种；维管束鞘是由二层细胞构成。其中，外层细胞壁薄，体积大，所含叶绿体较叶肉细胞中的少，内层细胞壁厚，体积小，几乎不含叶绿体。如C3植物水稻、小麦、大麦等。

（三）松针的结构松针适应低温和干旱的形态结构叶小角质层发达表皮壁厚气孔内陷具下皮叶肉细胞壁向内褶叠具树脂道，内皮层显著，维管束位于中央五、叶的生态类型

水分生态类型旱生植物中生植物湿生植物水生植物光照生态类型阳地植物阴地植物耐荫植物适应干旱环境的特征

就外形而言，植株矮小，根系发达，叶小而厚，或多茸毛。在结构上，叶的表皮细胞壁厚，角质层发达。有些种类，表皮常是由多层细胞组成，气孔下陷或限生于局部区域，如夹竹桃叶。肉质植物

沉水叶适应水中的生活的结构特征表皮细胞壁薄，含叶绿体，沉水叶的表皮不仅是保护组织，也是吸收组织和同化组织(光合组织)。

叶肉不发达，维管组织和机械组织很不发达。具发达的胞间隙所形成的通气组织。落叶：植物的叶经过一定时期的生理活动，细胞内产生大量的代谢产物，特别是一些矿物质的积累，引起叶细胞功能的衰退，渐次衰老，终至死亡，这是落叶的内在因素。离区：在叶柄基部或靠近叶柄基部的某些细胞，由于细胞的或生物化学的性质的变化而产生。离区包括离层和保护层两个部分。

离层：在叶将落时，叶柄基部或靠近基部的部分，有一个区域内的薄壁组织细胞开始分裂，产生一群小形细胞，以后这群细胞的外层细胞壁胶化，细胞成为游离状态的区域。

六、落叶和离层七、叶的变态类型苞片和总苞片叶刺叶卷须叶状柄鳞叶捕虫叶苞片鳞叶叶卷须捕虫叶叶状