1、种子植物形态解剖 根、茎、叶的结构和变态,全国中学生生物学联赛,一、根的结构,1、根的生理功能,根主要有从土壤中吸收水分和无机盐及固着植株两大功能，此外还有贮藏、营养繁殖和生物合成等功能。,2、根与根系的类型,由胚根直接长成的根称为主根，根的各级大小分支称为侧根。主根和侧根在植物体中的固定部位发生，称为定根。许多植物还能从茎、叶和胚轴等上生根，这些根的发生位置不固定，称为不定根。 一株植物地下部分所有根的总和称为根系。根系有直根系和须根系两种：直根系由主根和侧根组成，主根明显、粗大、较长，各级侧根依次较小、较短。须根系主要由不定根组成，主根生长缓慢或停止，根呈丛生状态，无主次之分。根系在土壤中
2、的分布状况可分为深根系和浅根系。,3、根尖的结构 从根的顶端到着生根毛的一段叫做根尖，它由根冠、生长点（又叫分生区）、伸长区和根毛区（又叫成熟区）四部分构成。,（1）根冠:是包围在分生区外的帽状结构，由许多薄壁细胞组成，起保护分生区的作用，并可分泌粘液，有利于根尖推进生长。 （2）分生区:是根的顶端分生组织，前端为原分生组织，后部为初生分生组织。分生区细胞持续分裂活动，增加根的细胞数目。 （3）伸长区:细胞逐渐停止分裂，迅速伸长生长，产生大液泡。后部分化出最早的导管和筛管，是分生区与成熟区的过渡区域。许多细胞迅速伸长，是根尖深入土层的主要推动力。 （4）根毛区:内部组织全部分化成熟，故也称成熟
3、区。根毛区最显著的特征是表面密被根毛。根毛是表皮细胞向外突出形成的顶端密闭的管状结构。根毛的形成大大地扩大了根表皮吸收面积，因此，根毛区是根行使吸收功能的主要区域。,(08)1根冠的外层细胞不断死亡、脱落和解体，但棍冠始终保持一定的形状和厚度，这是因为 A.分生区细胞不断进行无丝分裂 B.根冠细胞不断进行无丝分裂 C.分生区细胞不断进行有丝分裂 D.根冠细胞不断进行有丝分裂,4、根的初生结构,在根毛区或根毛区以上的横切面上，由外向内依次是表皮、皮层和中柱。因为它们都是由根的初生分生组织经过生长分化所形成的，故称为根的初生结构。,（1）表皮：包围于根的最外面，细胞近似长方柱形，长径与根的纵轴平行
4、，细胞壁薄，内含大液泡，排列整齐，无胞间隙，一部分表皮细胞形成根毛。表皮具有吸收作用和保护作用。,（2）皮层：位于表皮和中柱之间，一般由多层大型薄壁细胞组成。在根的结构中皮层所占体积很大，排列疏松，胞间隙较大。,内皮层 ：皮层的最内层细胞，即紧靠中柱的一层细胞 。 主要特征是：细胞排列紧密，没有胞间隙，其细胞壁以特殊方式增厚,（08）2以下有关凯氏带的叙述哪些是不正确的 A.凯氏带是仅在根的内皮层细胞中存在的结构 B.凯氏带控制着皮层和维管柱之间的物质运输 C.凯氏带是内皮层细胞径向壁和横向壁上具栓质化和木质化增厚的结构 D.如果将内皮层细胞放入高渗溶液中，使其发生质壁分离，凯氏带处的质膜不会
5、与细胞壁分离,（3）中柱（维管柱）：内皮层以内所有的组织统称为中柱。它由中柱鞘、木质部和韧皮部所组成。有些植物，例如许多单子叶植物，在中柱的中央有薄壁细胞（或厚壁细胞）组成的髓。,中柱鞘（维管柱鞘) 中柱的最外层，由1层或几层薄壁细胞组成。有潜在分裂能力，在一定条件下可分裂形成侧根 、木栓形成层、维管形成层一部分、不定芽、不定根等,初生木质部 呈辐射状排列，辐射角尖端为原生木质部，较早分化成熟，导管口径较小而壁较厚；近轴中心的部分是后生木质部，较晚分化成熟，导管口径较大且壁较薄。初生木质部这种组织由外至内向心分化成熟的方式称为外始式，是根初生结构的重要特征。初生木质部的主要功能是自下而上输导水
6、分和无机盐。,初生韧皮部 呈束状与原生木质部束相间排列，这是幼根维管系统最突出的特征。初生韧皮部主要起输导有机养料的作用，分化成熟方式亦为外始式。,薄壁细胞 一部分分布在初生木质部与初生韧皮部之间，其中一层是由形成层保留的未分化的细胞，将来转变为维管形成层的主要部分。另一部分薄壁细胞位于根的中心，称为髓，起贮藏作用。但多数双子叶植物的初生木质部分化达到中心，因而缺少髓。,5、侧根的形成种子植物的侧根是从主根中柱鞘细胞分生出来的，属于内起源。侧根在中柱鞘上的产生，常有一定的位置。通常只有在相对于初生木质部辐射棱的中柱鞘细胞才能产生侧根。所以，根内有多少初生木质部的辐射棱，就可以在根的外围看到有相
7、同数目纵行排列的侧根产生。例如蚕豆根有4个初生木质部辐射棱，其主根上便有4行侧根。但是有的植物，侧根的行数可为初生木质部脊的倍数。此外还有少数植物，例如许多禾本科植物，其侧根是在与初生韧皮部相对的中柱鞘部分发生的。,(08)16一般侧根的发生的部位有一定规律，下列哪种类型的根在侧根发生时对着初生木质部 A二原型、三原型 B三原型、四原型 C二原型、四原型 D四原型、多原型,6、根的次生结构：大多数单子叶植物和少数双子叶植物的根，寿命较短，根初生结构一般维持到植物体死亡，没有加粗生长，而大多数的双子叶植物和裸子植物，特别是多年生的木本植物的根。在完成初生生长以后，由于形成层的发生与活动，不断产生
8、次生组织，使根的直径逐年加粗，这种生长的方式，称为次生生长，由次生生长所产生的组织和结构，称为次生结构。,（1）维管形成层的发生和活动。,（2）木栓形成层的发生及其活动,根的次生结构图解 1 初生木质部 2初生韧皮部 3形成层 4次生木质部 5次生韧皮部 6木栓形成层 7木栓层 8已遭破坏的皮层和表皮 9维管射线,根的次生结构形成过程 A 形成层开始出现 B，C 次生结构的形成 1皮层2 内皮层 3中柱鞘 4初生韧皮部 5 形成层 6初生木质部 7 次生韧皮部 8 次生木质部 9 射线,轮廓图,根的次生结构生长图解（横剖面，示形成层的产生与发展） A 幼根的情况。初生木质部在成熟中，点线示形成
9、层起始的地方； B 形成层已形成连续的组织，初生的部分已产生次生结构，初生韧皮部已受挤压； C 形成层全部产生次生结构，但仍为凹凸不齐的形象，初生韧皮部挤压更甚； D 形成层已形成完整的圆环； 1 初生木质部 2 初生韧皮部 3 形成层 4 次生木质部 5次生韧皮部,7、根瘤和菌根：,（一）双子叶植物茎的初生结构,该结构是由茎的顶端分生组织通过细胞分裂、生长和分化所形成的各种组织。它同根的初生结构一样，也分为表皮，皮层和中柱三个部分。,（1）表皮：通常由一层扁平细胞组成，细胞形状比较规则，排列紧密，无胞间隙。表皮细胞的外壁常增厚，表面常有角质层和表皮毛，有的还有蜡质。这些结构都有加强保护的功能
10、。,（2）皮层：表皮以内为皮层，由多层薄壁细胞组成。但一般不及根的皮层发达，有明显的胞间隙。靠近外面的薄壁细胞常含叶绿体，因而幼茎常呈绿色。茎的皮层常具有厚角组织，这些组织或成束出现，使茎显出棱条，如唇形科植物；或连成圆筒，环绕在表皮的内侧，如葫芦科植物；还有的植物在皮层中具有纤维或石细胞。,二、茎的结构,（3）维管柱：双子叶植物茎的维管柱为皮层以内的所有组织，包括初生维管束、髓和髓射线等部分。,初生维管束，常成束存在，多排列成环状。每个维管束由初生韧皮部、形成层和初生木质部组成。类型有:,1外韧维管束 （初生木质部和初生韧皮部内外并列的排列方式 ） 2双韧维管束 （茎中初生木质部被夹在内外韧
11、皮部间的一种排列方式 ） 3周韧维管束是木质部在中央，外由韧皮部包围周木维管束是韧皮部在中央，外由木质部包围的一种方式。 4周木维管束是韧皮部在中央，外由木质部包围的一种方式。,双子叶植物茎初生结构的立体图解 1 表皮；2 厚角组织；3 含叶绿体的薄壁细胞；4 无色的薄壁组织；5 皮层；6 韧皮纤维；7 初生韧皮部；8 形成层；9 初生木质部；10 维管束；11 髓射线；12 髓；13 维管柱,A向日葵、蓖麻、苜蓿等 B葫芦科、蕃茄、夹竹桃 C通常多见于蕨类植物的茎中，在被子植物中少见 D单子叶和双子叶的茎中都存在 注意：一种植物的茎中可存在两种类型的维管束，例如：单子叶植物龙血树的茎，其初生
12、维管束是外韧维管束，次生维管束是周木维管束。,A初生韧皮部：是由筛管、伴胞、薄壁细胞和韧皮纤维组成，初生韧皮部的发育顺序是外始式，即原生韧皮部在外侧，后生韧皮部在内侧。 B初生木质部：由导管、管胞、薄壁细胞和木纤维组成，它们的发育顺序是内始式的，与根中初生木质部的外始式发育相反。茎的原生木质部居内侧，由管径较小的环纹或螺文导管组成，后生木质部居外侧，由管径较大的梯纹，网纹和孔纹导管组成，在初生木质部和初生韧皮部之间，具有形成层。 C髓：居茎的中心，一般由薄壁细胞组成，具有细胞间隙，有些植物在茎的生长过程中，髓部中央部分被破坏消失。形成髓腔。草本植物多系这种情况，髓射线又叫初生射线。位于维管束之
13、间，由薄壁细胞组成，在横切面上，呈放射状排列。外部与皮层相连，内部与髓相连，它的功能是执行横向运输作用，兼具有贮藏作用。,（二）双子叶植物茎的次生结构,双子叶植物的茎在形成初生结构后不久，即开始出现次生结构。茎的次生结构的形成与根的相同，也是由于形成层和木栓形成层活动的结果。,1、形成层活动和次生维管组织的形成：,2、木栓形成层的活动,3、维管形成层的季节性活动与年轮的形成。,双子叶植物的初生分生组织在形成维管束的过程中，并不全部成熟，而是在初生木质部与初生韧皮部之间保留一层分生组织，成为束中形成层，当茎的次生生长开始时，除束中形成层开始分裂活动外，与束中形成层部位相当的髓射线细胞，也恢复分生
14、能力而形成束间形成层。结果束中与束间形成层相连成筒状，随即开始运动。形成层细胞活动的主要方式是进行切向分裂。向内向外均产生新的细胞层。各层细胞按半径方向呈整齐的辐射排列，并进一步分化，向内形成次生木质部，向外形成次生韧皮部，添加在初生韧皮部的内侧，形成层在不断地进行切向分裂形成次生构造的同时，也进行横向分裂和径向分裂，扩大形成层的周径，以适应内侧木质部的增加，同时其位置也渐次向外推移，最后导致茎的加粗和伸长。在次生木质部和次生韧皮部形成时，形成层中均有一部分细胞作径向伸长，形成维管射线。,1、形成层活动和次生维管组织的形成：,茎中木栓形成层大多数是由近表皮的皮层薄壁细胞恢复分裂能力所形成的，但
15、也有少数是由韧皮部的薄壁细胞转变而来的。其活动与根中的相似，主要是进行平周分裂，向外形成木栓，向内形成栓内层细胞（少量），在木栓形成过程中，枝条的表面会产生一些突起，叫皮孔，木栓、木栓形成层和栓内层合称周皮。,2、木栓形成层的活动,温带的春季或热带的湿季，由于温度高和水分足，形成层活动旺盛，在所形成的次生木质部中，细胞大而壁薄，纤维较少，称早材或春材。温带的夏末秋初或热带的旱季，形成层活动减弱，所形成的次生木质部中，细胞小而壁厚，往往管胞数量增多，木纤维成分增多，称为晚材，或秋材或夏材。从横切面上看，早材质地比较疏松，色泽稍淡；晚材质地致密，色泽较深。在一个生长季节内，早材和晚材共同组成一轮显
16、著的同心环层，代表着一年中形成的次生木质部，在有显著季节性气候的地区中，不少植物的次生木质部都在正常情况下，每年形成一轮，习惯上称为“年轮”，但也不少植物在一年内的正常生长中，不止形成一个年轮，例如，柑橘属植物的茎，一年内产生三个年轮，三个年轮才代表一年的生长，故称“假年轮”。 假年轮的形成也有的是由于该年气候的特殊变化或因害虫危害树叶，使植物一度受到抑制所致。,3、维管形成层的季节性活动与年轮的形成。,三年生木质茎横切面图解 1 周皮；2 皮层；3 初生韧皮部；4 次生韧皮部； 5 韧皮射线；6 形成层；7 第三年早材；8晚材； 9 早材；10 年轮；11 木射线；12 初生木质部；13 髓
17、,树皮 树皮包括次生韧皮部、周皮和周皮外的一切死组织。所谓死组织包含着新的木栓和它外方所有的死组织，即木栓、死的次生韧皮部、初生韧皮部、皮层、表皮，以及其中的周皮所构成的部分。这些死组织，总称为落皮层，也称为外树皮或硬树皮。活的次生韧皮部和木栓形成层（也包括栓内层，如果存在）称为内树皮或软树皮。所以，树皮既包括死的部分也包括活的部分。,木材的三种切面 I 横切面；II 径向切面；III 切向切面 1 外树皮；2 内树皮；3 形成层；4 次生木质部；5 射线；6 年轮；7 边材；8 心材；,(09)76两棵同一种树，直径分别为10cm和4cm，但树皮一样厚，其原因是： 次生韧皮部比次生木质部少得
18、多 死的韧皮部细胞被压到一起形成了落皮层，外面的树皮脱落了 A B C D,(09)73.一般情况下剥去树皮后树就会死亡，这是因为剥皮后植物茎失去下列哪一个结构的缘故 A周皮 B韧皮部 C形成层 D木质部,心材和边材 心材是次生木质部的内层，近茎内较深的中心部分，养料和氧进入不易，组织容易衰老、死亡。因此，它的导管和管胞往往失去输导作用。导管和管胞失去输导作用的另一原因是，附近的薄壁细胞从纹孔处侵入导管和管胞内，膨大和沉积树脂、丹宁、油类等物质形成部分或全部地阻塞导管或管胞的突起结构，称侵填体。侵填体的形成使木材坚硬、耐磨，并有特殊的光泽。例如乌木心材呈黑色，桃花木呈红色。边材是心材的外围色泽
19、较淡的次生木质部的部分。它含有活细胞，具输导、贮藏作用，边材直接关系到木材的营养。,1、大多数单子叶植物的茎和根一样，没有形成层因而只有初生结构没有次生结构。 2、双子叶植物茎中的维管束排列成轮状，因而皮层、髓、髓射线各部界限明显，而单子叶植物茎中的维管束是散生在基本组织中，因而没有皮层和髓的界限，射线也无法区分清楚。在单子叶植物中也有少数种类具有形成层，如龙血树、芦荟等，因而有次生生长和次生结构，不过它们的形成层起源活动情况与双子叶植物有很大的不同，如龙血树的形成层，不在维管束内而发生在束外的薄壁的细胞中。,（三）单子叶植物茎的结构与一般双子叶植物茎的区别：,(09) 74玉米茎维管束外的机
20、械组织为： A中柱鞘 B淀粉鞘 C髓鞘 D维管束鞘,裸子植物茎与双子叶植物木本茎的结构相似，初生结构由表皮、皮层和维管束组成，次生结构由形成层产生次生韧皮部和次生木质部，次生韧皮部和次生木质部可形成年轮，早材、晚材；由木栓形成层产生周皮，裸子植物与双子叶植物也存在许多不同之处：裸子植物木质部的轴向系统中没有导管、木纤维，而由管胞担负输导水分、无机盐和支持的双重功能，因此与双子叶植物相比，裸子植物茎中的次生木质部结构显得均匀整齐，裸子植物的次生韧皮部有筛胞，无筛管。 且裸子植物只有木质茎无草质茎。裸子植物常具树脂道。,（四）裸子植物茎的结构,（五）根、茎结构比较,三、叶的结构,（一）叶的主要生理
21、功能 （二）叶的形态 （三）被子植物叶的一般结构 （四）禾本科植物叶的结构 （五）裸子植物针叶结构,（一）叶的主要生理功能光合作用、蒸腾作用、 气体交换、吸收作用、繁殖作用,（二）叶的形态,一般分为叶片、叶柄和托叶三部分。 具有叶片、叶柄和托叶三部分的叶称为完全叶； 缺少其中任一部分或两部分的称为不完全叶。,叶片分为等面叶和异面叶，均有三种基本结构,1、表皮：,表皮通常由一层生活的细胞组成，也有多层细胞组成的叫复表皮，如夹竹桃和印度橡胶树的叶表皮就是复表皮，不少双子叶植物的叶表皮细胞的径向壁往往凹凸不平，犬牙交错地彼此镶嵌着，成为一层紧密而结合牢固的组织。表皮上分布有气孔 。,（三）被子植物叶
22、的一般结构,气孔在叶片上的分布的特点：,1、植物体上部叶的气孔较多，叶尖端和中脉部分的气孔较叶的基部和叶缘的多，,2、有些植物叶的上下表皮都有气孔，且下表皮一般较多，如向日葵、蓖麻、玉米、小麦等,3、有些植物，气孔只限于下表皮（如旱金莲、苹果）或限于上表皮（如莲、睡莲）,4、有些植物的气孔却只限于下表皮的局部区域，如夹竹桃叶的气孔，仅生在凹陷的气孔窝部分。,5、在不同的外界环境中，叶气孔的数目也有差异，一般阳光充足处较多，阴湿处较少，沉水的叶一般没有气孔（如眼子菜）。,6、在叶尖或叶缘的表皮上，还有一种类似气孔的结构，保卫细胞长期张开，称为水孔，是气孔的变形（排水器）。,2、叶肉 是上下表皮之
23、间的绿色组织的总称，是叶的主要部分，通常由薄壁细胞组成，含丰富的叶绿体，一般异面叶中，近上表皮部位的绿色组织，排列整齐，细胞呈长柱形，细胞长轴和叶表面相垂直，呈栅栏状，称为栅栏组织，栅栏组织的层数，因植物种类而异。栅栏组织的下方，也就是近下表皮部分的绿色组织，形状不规则，排列不整齐，疏松具较多间隙，作海绵状，称为海绵组织，这和栅栏组织对比，排列较疏松，间隙较多，细胞内含叶绿体较少，叶片上面绿色较深，下面较淡，就是由于两种组织中叶绿体的含量不同所致，光合作用主要是在叶肉中进行。,3、叶脉 就是叶内的维管束，它的内部结构同叶脉的大小而不同，例如粗大的中脉，它的内部结构是由维管束和伴随的机械组织组合
24、而成，叶片中的维管束是通过叶脉而与茎中的维管束相连接的。在茎中，维管束的木质部在内方，韧皮部在外方，进入叶片后，木质部却在上方（近轴面），而韧皮部在下方（远轴面）。,叶中叶脉越分越细。结构也愈来愈简单，就简单的趋向程度而言，一般首先是形成层的消失；其次，是机械组织的逐渐减少，以至完全不存在；再次，是木质部和韧皮的结构简化，中等的脉，一般为初生结构，机械组织或有或无，即使存在，也不及大脉中的发达，叶片中最后的叶脉分枝，终止于叶肉组织内，往往成为游离的脉稍，结构异常简单，木质部仅为一个螺纹管胞，而韧皮部仅有短狭的筛管分子和增大的伴胞，甚至有的叶只有木质部存在。,从叶片的结构，可以看出，叶肉是叶的主
25、要结构，是叶的生理功能主要进行的场所，表皮包被在外，起着保护作用，使叶肉得以顺利地进行工作，叶脉分布于内，一方面，源源不断地供应叶肉组织所需的水分、盐类，同时运输出光合的产物，另一方面，又支撑着叶面，使叶片舒展在大气中，随受光照，三种基本结构合理组合和有机联系，也就保证叶片生理功能的顺利进行，这也表明叶片的形态结构是完全适应它的生理功能的。,4、内容小结,C3植物(A)和C4 (B)植物叶片解剖,禾本科植物叶的基本结构也同样包括表皮，叶肉和叶脉三个部分，但具有以下特点：叶的表皮由一层排列整齐、略呈长方形的表皮细胞组成，表皮细胞外壁不仅角质化，而且充满硅质，有的甚至堆积成粗糙不平的突起。叶片的上
26、表皮还有一些特殊的大型、壁薄且具大液泡的扇形排列的泡状细胞，或称运动细胞，它们位于相邻两个叶脉之间，与叶的展开与卷曲有关，可控制水分的蒸腾，上表皮气孔较下表皮为多，气孔由两个哑铃形的保卫细胞组成，在每个保卫细胞的外侧还有一个近似长梭形的副卫细胞，叶肉组织中无明显的栅栏组织与海绵组织之分，构造较均一，都是由一些短轴的薄壁细胞组成。,（四）禾本科植物叶的结构,(08)3水稻上、下表皮的主要区别 A.气孔数目 B.表皮细胞形状 C.泡状细胞的有无 D.角质层的厚度,针叶植物常呈旱生的形态，叶为针形，缩小了蒸腾面积。松树针叶表面细胞壁较厚，角质层发达，表皮下有多层厚壁细胞，称下表皮，气孔内陷，这些都是
27、旱生植物形成的特征。叶肉细胞壁向内褶叠，使细胞扩大了光合作用面积，叶肉细胞实际上就是绿色折叠的薄壁细胞。在叶肉内有明显的内皮层，维管束排列在叶的中心部位等，具树脂道。这些特点说明松树叶具有能适应低温和干旱的形态结构。,松针叶横切 1表皮 2气孔 3皮下层 4内皮层 5韧皮部6木质部 7转输组织 8树脂道 9叶肉细胞,（五）裸子植物针叶结构,四、营养器官的变态,植物器官因适应某一特殊环境而改变它原有的功能，因而也改变其形态和结构，经过长期的自然选择，已成为该种植物的特征，这种由于功能的改变所引起的植物器官的一般形态和结构上的变化称为变态。 这种变态与病理的或偶然的变化不同，而是健康的正常的遗传。,支持根,支持根,寄生根,茎卷须,茎卷须,肉质茎,根状茎,块茎,鳞茎,球茎,捕虫叶,捕蝇草,瓶子草,茅膏菜,叶柄状,
