第五章-茎的形态与结构.ppt

1、植物形态学 第五章 茎的形态与结构,第五章 茎的形态与结构,基本概念 一、茎的生理功能和经济利用 二、茎的形态 三、茎的发育 四、双子叶植物茎节间的初生结构 五、双子叶植物茎节间的次生结构 六、单子叶植物茎的结构以禾本科为例 本节小结 本节作业,一、茎的生理功能和经济利用,生理功能：主要是输导、支持、贮藏营养、光合作用、繁殖等方面。 经济价值： 工业原料、食用、药用、观赏。,二、茎的形态,基本概念 （一）茎的形态特征 （二）芽的概念和类型 （三）茎的分枝 （四）禾本科植物的分蘖,二、茎的形态基本概念,茎（枝）的概念： 广义：维管植物地上主干及地上、地下的各级分枝系统称为茎。主要由胚芽发育而来，

2、也包括部分胚轴和不定芽发育而来的结构。 狭义：指维管植物地上部分的主干及主枝。 茎与枝的关系：形态、结构和发育相同(本质相同)，主要区别在于位置和大小。 茎的形状：多为圆形，少为其他形状。,基本概念,植物地上部分都是茎吗？ 茎都存在于地上吗？,二、茎的形态 茎的形态特征,1. 茎有节和节间之分 节 茎（枝） 节间 不同植物的节和节间的形态有所区别。,2. 节上着生叶和芽及产生分枝、花、果实 叶痕和束痕 芽鳞及芽鳞痕 可依据芽鳞痕的数目估计一段茎的生长年限。,二、茎的形态 茎的形态特征,3. 茎表面有皮孔,二、茎的形态 茎的形态特征,红桦树皮及皮孔,芽（腋芽）,节上着生叶,节：叶、枝、芽、 花及

3、果着生之处,节间：节与节之间,顶芽,二、茎的形态 芽的概念和类型,芽的概念：尚未发育的枝、花或花序的雏体称为芽。 生 长 点：即顶端分生组织。 叶 原 基：生长点下部的的突起。 幼 叶：叶原基已发育为幼叶 。 腋芽原基：幼叶腋内的突起， 为腋芽的原始体,3. 芽的类型：依据不同特征可将芽分为不同类型。 顶芽 按芽在枝 定 芽 腋芽 上的位置 不定芽 按芽鳞 鳞芽（被 芽） 的有无分 裸芽 所有一二年生植物、少数多年生植物 为裸芽。 按所形成 枝芽 的器官分 花芽 混合芽：梨等叶、花同时开放的大都如此。 按芽的 活动芽 生理状态 休眠芽 珠芽：未发育的球茎。,二、茎的形态 芽的概念和类型,栓皮栎

4、鳞芽(正在开放),二、茎的形态 芽的概念和类型,二、茎的形态（三） 茎的分枝方式,栗属,二、茎的形态（四） 禾本科植物的分蘖,概念：禾本科植物地面或地下近地面处密集的节上产生分枝和不定根的过程称分蘖。 过程：小麦幼苗发育三片真叶后，在地表（上下）极度短缩的茎的节上分化出腋芽，并发育出分枝（同时在节上产生不定根），这就是分蘖过程。分蘖上可再产生分蘖（1多级）。 分蘖节：小麦茎基部产生分蘖的节。 最终能抽穗结实的称有效分蘖，相反即无效分蘖。,三、茎的发育,（一）茎尖分区 1.组织原学说 （二）茎端分生组织的几种理论2.原套原体学说 3.细胞学分区概念 （三）叶和芽的起源,三、茎的发育 茎尖分区,概

5、述：茎的顶端分生组织比根的复杂，因为： 叶原基和腋芽原基的发生，都直接或间接与顶端分生组织有关，而根尖顶端分生组织与侧根的发生无关； 未发育成的节和节间，增加了茎尖结构的复杂性。,茎尖分区,三、茎的发育 茎尖分区,三、茎的发育 茎尖分区1、分生区,1）原套原体学说：茎顶端分生组织的原始区（原分生组织）包括原套和原体两个部分。原套（12层细胞）只进行垂周分裂；原体（多层细胞）进行各方向分裂。 2）组织原学说：成熟结构中表皮、皮层及维管柱在分生区均有对应的原始细胞（原分生组织的分层）。该学说不太适合对茎的解释。 3）细胞组织分区学说,细胞组织分区学说,茎尖不同分区中各类组织的相互关系,原表皮 表皮

6、 原套 周缘分生组织 基本分生组 皮层髓射线 原形成层 维管束 原体 髓分生组织 基本分生组织 髓 原分生组织 初生分生组织 成熟组织,伸长区在茎尖生长时期较明显，细胞迅速伸长，初生分生组织衍生细胞的分裂活动逐渐减弱。 但顶芽形成后，顶芽以下的部分发育为成熟组织时，伸长区难辨认。,三、茎的发育 茎尖分区2、伸长区,三、茎的发育 茎尖分区3、成熟区,细胞的分裂和伸长生长都停止，具备幼茎的初生结构。,四、双子叶植物茎节间的初生结构,概述 表皮 维管束 1.双子叶植物茎 皮层 髓 的初生结构 双子叶植物 维管柱 髓射线 茎的初生结构 2.双子叶植物根和茎初生结构比较,四、双子叶植物茎节间的初生结构,

7、概述 与双子叶植物根的初生结构相同：包括表皮、皮层和维管柱三部分。但各层结构特点有所不同。 表 皮 茎 皮 层：外围有机械组织，向内为皮层薄壁细胞 初生木质部 维管柱：维管束排成一环 束中形成层 初生韧皮部 髓 髓射线,表皮,髓,髓射线,皮层,初 生 木质部,初 生 韧皮部,厚角组织,束中形成层,位置和来源：由原表皮发育而来。 特征： 细胞特征：表皮细胞、气孔器和各种附属物组成。细胞多呈长方体形，无叶绿体。细胞外切向壁常加厚并角质化。 排列：一层细胞，排列紧密，无胞间隙，具少数气孔。 功能和发育方向：保护，在周皮形成之后解体。 根、茎表皮的区别：1）细胞类型；2）气孔有无；3）根毛有无；附属物

8、有无；4)细胞壁特征。,四、双子叶植物茎节间的初生结构1.表皮,结构特征： 外皮层：多数幼茎皮层的外围有机械组织（厚角组织）。 皮层薄壁细胞：皮层大部分细胞是典型的薄壁组织细胞。有些植物该部常有分泌结构或异细胞。 内皮层：皮层最内一层细胞，少数水生植物和一些植物的根状茎具有带凯氏带的内皮层。有些植物因其内皮层细胞含淀粉粒，特称淀粉鞘。 功能：同化、贮藏和横向运输。,四、双子叶植物茎节间的初生结构2.皮层,位置和来源：皮层以内的部分。来源于原形成层和基本分生组织。 维管柱的构成：与根维管柱不同，茎的维管柱由维管束、髓和髓射线三部分构成。,四、双子叶植物茎节间的初生结构3.维管柱,根的维管柱,髓,

9、髓射线,皮层,棉茎的初生结构,维管束的结构： 初生韧皮部：由原生韧皮部和后生韧皮部构成（外始式发育）。 束中形成层：位于初生木质部和初生韧皮部之间，是原形成层在初生维管组织的分化过程中留下的潜在分生组织。 初生木质部：由原生木质部和近后生木质部构成（内始式发育）。原生木质部由环纹导管组成，多无管胞、木纤维和木薄壁细胞；后生木质部由梯纹导管、网纹导管组成。,四、双子叶植物茎节间的初生结构 3.维管柱（1） 维管束,四、双子叶植物茎节间的初生结构 3.维管柱（1） 维管束,髓:维管束环以内由薄壁组织构成的结构,行使贮藏功能。 环髓带：某些植物（椴）髓的外方有小型的壁较厚的细胞环绕称为环髓带（亦称髓

10、鞘）。 髓 腔 片状髓 髓射线：位于维管束之间，连接髓与皮层的薄壁组织。因来自基本分生组织，故亦称初生射线，具贮藏和横向运输功能。,四、双子叶植物茎节间的初生结构 3.维管柱（2）髓和髓射线,注意三个要点： 基本结构：与双子叶植物茎相同。 维管组织：裸子植物木质部仅具管胞而无导管，一般无木薄壁组织和木纤维。韧皮部仅具筛胞而无筛管。 亦具次生生长：但裸子植物不存在草质茎，均为木质茎。,裸子植物茎初生结构的特点,双子叶植物根和茎初生结构比较,五、双子叶植物茎节间的次生结构,维管形成层的来源和活动 与次生维管组织的形成 木栓形成层的来源和活动 与次生保护组织（周皮）的形成,五、双子叶植物茎节间的次生

11、结构 1、维管形成层的来源和活动,来源及形成过程： 束中形成层： 束间形成层：髓射线细胞脱分化。 维管形成层：束中形成层与束间形成层衔接起来，在横切面上形成一连续的分生组织环，即为（维管）形成层。,束中形成层 束间形成层,维管形成层的细胞组成、分裂方式和衍生细胞的发育 纺锤状原始细胞：纺锤状，两端尖斜，细胞的切向面比径向面宽，与茎长轴相平行。1）主要进行切向分裂，衍生细胞发育成茎的轴向系统。2）相应的径向分裂加大周径。3）横分裂产生新的射线原始细胞。 射线原始细胞：近等径，类似于一般的薄壁细胞。1）主要进行切向分裂其所衍生的细胞，分化形成射线细胞（横向系统）。 2）少量的径向分裂使茎周径加大。

12、,五、双子叶植物茎节间的次生结构1、维管形成层的来源和活动,维管形成层的活动规律：束中形成层和束间形成层细胞均为切向分裂。 向外形成次生韧皮部（包括筛管、伴胞、韧皮纤维和韧皮薄壁细胞）。向内形成次生木质部（包括导管、管胞、木纤维和木薄壁细胞）。两者合称次生维管组织。 射线：髓射线部分也由于细胞分裂不断地产生新细胞，在径向延长了原有的髓射线。在次生韧皮部和次生木质部内，又能分别地产生新的维管射线。,五、双子叶植物茎节间的次生结构1、维管形成层的来源和活动,维管射线与髓射线的比较,维管形成层的季节活动及年轮 早材和晚材：在季节性明显的地区，形成层活动具周期性。生长季节的春季或雨季，形成层活动产生的

13、次生木质部导管和管胞的口径大而壁薄，质地疏松、颜色浅称为早材。反之，夏末秋初或干旱季节，形成层的活动受到削弱，产生的细胞口径逐渐缩小而壁厚，管胞比例增多，质地致密、色泽深，称为晚材。 年轮：同一年的早材和晚材构成一个年轮（生长轮） 在实践中，可以根据树干基部年轮的数目测定树龄。,五、双子叶植物茎节间的次生结构1、维管形成层的来源和活动,椴树茎横切面,维管形成层的季节活动及年轮 心材和边材： 心材：次生木质部内层近中心部分，颜色深，导管和管胞失去输导功能。其管壁及管腔内充满了死亡的薄壁细胞和复杂的有机物（侵填体），使木材坚硬。 边材：次生木质部的外围部分，贴近树皮、色泽较淡，具有输导和贮藏作用，

14、可以逐年向内转变为心材。,五、双子叶植物茎节间的次生结构1、维管形成层的来源和活动,维管形成层的季节活动及年轮 木材三切面： 横切面：可观察轴向系统细胞的口径及排列方式及和横向系统（射线）的长度和宽度。 径向纵切：观察轴向系统的长度、宽度及横向系统的长度、高度。 弦向纵切：可观察轴向系统的长度、宽度及横向系统的高度和宽度。,五、双子叶植物茎节间的次生结构1、维管形成层的来源和活动,木栓形成层的来源和形成：1）紧接表皮的皮层薄壁组织（桃）或厚角组织（大豆）；2）表皮（柳树）；3）皮层较深处的薄壁组织；4）初生韧皮部中的薄壁组织（葡萄）。5）次生韧皮部中的薄壁组织。 木栓形成层的活动： 分裂方式：

15、主要进行平周分裂，向外产生木栓层，向内形成栓内层，同时一部分细胞保留为木栓形成层细胞。 活动周期：多数木栓形成层的活动能力可保持6-8个月。,五、双子叶植物茎节间的次生结构2、木栓形成层的产生及活动,皮孔：次生通气结构。 树皮的不同含义： 树皮概念：林学上把能从树干上剥离下来的一层皮叫树皮。包括软树皮和硬树皮。 硬树皮：最新（活动）的木栓形成层之外的死亡组织。也叫落皮层。 软树皮：维管形成层之外、活动的木栓形成层之内的部分，主要是活组织。,五、双子叶植物茎节间的次生结构2、木栓形成层的产生及活动,双子叶植物茎节部结构,叶迹,叶隙,枝迹,枝隙,叶迹,叶隙,顶 端 初生生长及 次生生长及 分生组织

16、 初生结构 次 生 结 构 原表皮 表皮 保留或解体 木栓层 次生 基本分 皮层 木 栓 周 保护 生组织 髓 形成层 皮 组织 髓射线 栓内层 初 初生 原韧(外) 次生 筛管、伴胞等 次 生 韧皮部 后韧(内) 韧皮部 韧皮射线 生 原形 维 束 中 维 管 维管 维 成层 管 形成层 形成层 射线 管 组 初 生 原木(内) 次生 木射线 组 织 木质部 后木(外) 木质部 导管、管胞等 织 维管束,初 生 分 生 组 织 原 分 生 组 织,小结,韧皮部：主要由筛胞和射线组成，无筛管和伴胞，韧皮薄壁细胞较少（主要构成韧皮射线），无韧皮纤维。常具树脂道。 木质部：由管胞和射线组成，无导管

17、（少数裸子植物如买麻藤属具有导管），无典型的木纤维。 树脂道：为裂生型内分泌组织，分布全株，其周围由一层上皮细胞包围，是功能性分泌细胞，能向腔内分泌树脂。,裸子植物茎次生结构的特点,松茎横切图,六、单子叶植物茎的结构 以禾本科为例,概述 1.表皮 单子叶植物 2.基本组织 茎的初生结构 3.维管束 单子叶植物茎的结构特点,六、单子叶植物茎的结构 以禾本科为例,概述： 整体结构描述：最外一层为表皮，表皮以内充满基本组织，维管束星散排列于基本组织中，或呈2轮排列。无皮层、髓及髓射线之分。不产生形成层，不进行次生生长，不产生次生结构。,小麦茎的结构,1. 表皮 1层细胞，排列整齐，表面观有以下细胞类

18、型： 长细胞：壁厚，角质化，轴向壁常呈波状。 硅细胞 短细胞：位于长细胞之间 栓细胞 表皮 1对哑铃形保卫细胞 气孔器 1对副卫细胞 表皮附属物,六、单子叶植物茎的结构 以禾本科为例,2. 基本组织：由薄壁细胞组成，玉米、甘蔗等的茎内为基本组织所充满，水稻、小麦等的茎内的中央部分解体，形成中空的髓腔。 基本组织外围靠近表皮的若干层细胞可发育为机械组织（如甘蔗坚硬的“皮” ）。小麦茎内的机械组织被绿色薄壁组织（同化组织）所隔开。,六、单子叶植物茎的结构 以禾本科为例,3. 维管束：属于有限外韧维管束。 维管束鞘：由机械组织构成，主要厚壁组织（纤维）。 原生韧皮部：最外方，常被挤压破坏。 维管束 初生韧皮部 （外始式） 后生韧皮部：仅具筛管及伴胞。 原生木质部：内方13个导管，具气腔。 初生木质部 （内始式） 后生木质部：导管、管胞、木纤维。,六、单子叶植物茎的结构 以禾本科为例,玉米茎内维管束（横切）