第二章植物体的形态结构

第二章植物体的形态结构和发育一、种子1、种子的结构胚根——生长点和根冠组成（禾本科植物胚根外有胚根鞘）胚轴——连接胚根和胚芽的短轴胚芽——生长点和幼叶组成（禾本科植物胚芽外有胚芽鞘）子叶——变态叶，1枚，2枚或多枚胚乳——种皮内的贮藏组织种皮——包在外面的保护结构①胚胚是构成种子最重要的部分，是新一代植物体的幼小孢子体，由受精卵发育形成，由胚根、胚轴、胚芽、子叶组成。胚根：包括跟的顶端分生组织（生长点）和根冠胚轴：连接胚根和胚芽的轴状结构胚芽：包括茎的顶端分生组织（生长点）和幼叶子叶：植物茎的顶端分生组织最早形成的叶性器官上胚轴：子叶到第1片真子叶之间的轴下胚轴：子叶到根之间的轴②胚乳胚乳位于种皮和胚之间，是种子中贮藏营养物质的场所，由贮藏组织构成，供种子萌发时利用。主要含糖类、脂质和蛋白质，以及少量的无机盐和维生素。种脐：种子成熟后与果实脱落时留下的痕迹种孔：原来胚珠使其的珠孔，种子萌发时，胚根首先从种孔出突破种皮种脊：种皮上略微突起的结构，一端可追溯到种脐，进入种子的维管束在此分布2、种子的类型①有胚乳的种子在种子成熟后具有胚乳。大多数单子叶植物和部分双子叶植物及裸子植物的种子为有胚乳种子。种子胚1糊粉层：蛋白质常集中分布在种皮之下的一层胚乳中，这层胚乳细胞称糊粉层盾片：在胚轴一侧连有1片子叶，由于子叶呈盾状包围着胚芽、胚轴和胚根部分，亦被称为盾片。上皮细胞：盾片位于胚乳邻近的一面，有一层排列整齐的细胞，称上皮细胞②无胚乳种子在种子成熟时缺乏胚乳，胚乳中的贮藏养料转移到子叶中，常具有肥厚的子叶③需光种子萌发时需光④嫌光种子萌发时不需光3、种子的萌发和幼苗的形成种子萌发一旦种子解除休眠，并处于适宜的环境条件下，种子的胚就会转入活动状态，开始生长，这一过程称为种子萌发。种子萌发的内部条件：发育健全的胚种子萌发的外界必要条件：①充足的水分②适宜的温度③足够的氧气水分对种子萌发的作用：①水分使种皮膨胀变软，氧气易于透过，改善呼吸作用②吸水使种子的细胞原生质由不活跃的凝胶状态过渡到活跃的溶胶状态，酶的活性因此加强，代谢速度加快③水分提供了种子萌发过程中各种物质的运输媒介④胚的生长需要充足的水分，无论是细胞分裂还是伸长都离不开水温度对种子萌发的作用：①温度过低，种子发芽慢，易烂种②温度过高，呼吸作用很强，贮藏物质过多消耗，不利于幼苗生长氧气对种子萌发的作用：①代谢的能量和合成所需的中间产物由呼吸作用产生②呼吸需氧气2种子萌发的过程：①干燥的种子首先要吸收充足的水分，称为吸涨。②吸涨后坚硬的种皮软化，酶活性增加，呼吸作用加强，子叶或胚乳中的营养物质分解成简单物质运往胚。③胚细胞吸收营养物质后，细胞分裂并开始生长，胚根、胚芽相继顶破种皮。④为了保护顶端生长点，下胚轴或上胚轴常形成一个弯钩，使胚芽向上伸出时免遭土壤的破坏，把胚芽或胚芽连同子叶一起推出土面。⑤胚根继续向下生长形成主根，继而形成根系，而胚芽向上生长形成茎叶系统。4、幼苗的类型①子叶出土的幼苗（不宜深播）种子在萌发时，下胚轴迅速伸长，将上胚轴和胚芽一起推出土面，结果子叶出土。如棉花、菜豆、蓖麻。②子叶留土的幼苗（适当深播）种子萌发时，上胚轴伸长，下胚轴不伸长，结果使子叶留着土壤中如玉米，小麦，水稻，蚕豆。5、种子的休眠有些植物的成熟种子在适宜条件下也不能马上萌发，而必须经过一段相对静止的时期方才萌发，这一特性称为种子的休眠。休眠原因：①种皮限制有些植物的种皮过厚或含有角质及酚类物质等，使水分不易透过，对氧气的渗透作用也很微弱，种子往往因为种皮不透气，得不到萌发所需要的最低氧气量而休眠。解除休眠的方法：机械方法造成种皮损伤②胚未成熟或种子的后熟作用有些植物的种子在脱离母体时，胚体并未发育完全，因而不能萌发；另有一些植物种子在收获时，胚的外貌似已成熟，但在生理上并未完全成熟，它们必须在适当的温度、湿度和空气条件下经过数周或数月以后才能萌发，称为种子的后熟作用。解除休眠的方法：低温层积或高温处理3③种子中存在萌发抑制剂种子或果实中存在抑制剂，阻碍了种子的萌发。抑制种子萌发的物质有：有机酸、植物碱和某些植物激素，以及某些经分解后能释放氨或氰类的有机物。种子休眠的解除1、胚没有发育好的可采取合适的高温处理，或供给种子有机营养，促使早日成熟2、生理上未完全成熟的胚，采用“层积”法，将种子与湿沙混合，在低温下堆积1～3各月，即可萌发3、若是种皮果皮不透水气造成的，可用机械法擦破种皮，或用浓硫酸处理，使种皮软化4、对胚不能突破种皮者，可采用冻结或利用土壤中微生物的作用，使种皮渐次软化5、至于果皮、种皮或胚含有抑制萌发物质者，则要把种皮、果皮剥去，或用浸渍法把胚内的抑制物质去掉6、种子的寿命种子的寿命是指在一定条件下种子能够保持器生活力的最长期限，种子的生活力表现在胚是否具有生命。通常用测定粽子发芽率的方法了解种子是否具有生活力。产生寿命差异的原因：①种子本身的遗传条件②种子的成熟度和贮藏条件植物体五大植物类激素：生长素、赤霉素、细胞分裂素、乙烯、脱落酸4二、根1、根和根系主根：由胚根生长、发育形成的垂直于地面向下生长的根为主根，又称初生根侧根：由主根上产生的各级分支称侧根。定根：主根和侧根由胚根生长发育而成，成为定根不定根：主根和侧根以外的植物体部分如茎、叶、胚轴或老根等部位上形成的根统称为不定根。侧根和不定根又称为次生根。根系：一株植物所有根的总和称为根系。直根系（深根系）：由主根和各级侧根构成的庞大根系称为直根系。（主根粗壮）须根系（浅根系）：主根生长很短的时间，之后便停止生长，由胚轴和茎下部节上生出的不定根及其侧根组成。2、根尖的结构与发展根尖的结构：从根的顶端到根尖，包括：根冠、分生区、伸长区、成熟区①根冠：位于根尖的最前端，由薄壁细胞构成冒状的结构套在分生区的外放，保护着幼嫩的生长点。外层细胞排列疏松，细胞壁粘液化，高尔基体多。作用：a外层细胞能分泌多糖类黏液，可防止根尖干燥，使土粒表面润滑，减少摩擦b根冠可以感受重力，控制根的向地性生长：根冠前端细胞中含有淀粉体，起着“平衡石”的作用，保证根的向地性生长。除淀粉体外，内质网、高尔基体也与根的向地性反应有关②分生区：位于根冠的内方，全部由分生组织细胞构成，分裂能力强，是根的顶端分生组织。原分生组织：位于前端，由最先形成的原始细胞（胚性细胞）和最初衍生的细胞组成细胞小，壁薄，核大，质浓厚，液泡化程度低，排列紧密，无间隙初生分生组织：位于原分生组织后方，由原分生组织细胞衍生而来，在分裂时开始出现分化原表皮（位于最外层）表皮基本分生组织（原表皮与原形成层之间）皮层原形成层（位于中央）维管柱和隋5③伸长区：位于分生区和成熟区之间。细胞已逐渐停止分裂，体积扩大，并明显地沿根的长轴方向延伸。根的生长是分生区和伸长区共同作用的结果。④成熟区：也叫根毛区。细胞停止伸长，多已分化成熟。根毛：由根的表皮细胞外壁形成的突起3、根的初生结构根尖顶端分生组织细胞分裂产生的细胞经生长分化形成的结构称为初生结构。①表皮：由初生分生组织的原表皮发育而来。通常为一层细胞组成，壁薄，角质层薄，细胞排列精密，无细胞间隙，不具气孔，大部分细胞的外壁向外突起延伸成根毛。表皮是根吸收水和无机盐的部位，根毛扩大了根的吸收表面积。根的表皮是一种吸收组织复表皮：由几层细胞构成，由原表皮细胞平周分裂衍生，作用是减少气生根中水分的丧失。②皮层：由初生分生组织的基本分生组织发育而成，紧接表皮之下的多层薄壁细胞。细胞较大，高度液泡化，细胞排列疏松，有明显的细胞间隙。外皮层：皮层最外层，细胞较小，排列紧密，称外皮层。当表皮破坏后，外皮层能代替表皮起作用。内皮层：皮层最内层，细胞紧密排列，无细胞间隙，称内皮层。凯氏带：内皮层细胞的横向壁和径向壁上有一条带状木质化和栓质化增厚的结构，环绕成一圈，称凯氏带。凯氏带不透水，并与质膜紧密结合在一起，可以控制水分和矿物质进入植物体。通道细胞：少数位于木质部脊处的内皮层细胞除径向壁增厚外，内切向壁不增厚，称为通道细胞，起着皮层与维管柱之间物质交流的作用。初生结构表皮皮层维管柱外皮层内皮层中柱鞘维管组织初生木质部初生韧皮部凯氏带凯氏点原生木质部后生木质部原生韧皮部后生韧皮部外始式6③维管柱：又称中柱，由初生分生组织的原形成层发育形成，位于根的中央部分，由中柱鞘和维管组织构成。中柱鞘：维管柱的最外层薄壁细胞，排列紧密，分化程度低，与形成层，木栓形成层和侧根的发生有关。初生维管组织：包括初生木质部和初生韧皮部，各自成束相见排列。初生木质部：位于维管柱中央，主要由导管和管胞组成，呈星芒状，脊状突起一直延伸到中柱鞘。包括原生木质部和初生木质部。原生木质部：初生木质部外方，也就是近中柱鞘的部分，是最初成熟的部分，称为原生木质部，由官腔较小的环纹、螺纹导管组成。后生木质部：由官腔较大的梯纹、网纹和孔纹等导管组成。渐进中部，成熟较迟的部分，称为后生木质部。外始式：根的初生木质部在分化的过程中，是由外方向内方逐渐发育成熟，这种分化的方式称为外始式，即原生木质部在外，后生木质部在内。这是根发育的一个特点。木质部脊：在根的横切面上，木质部表现出不同的辐射棱角，称木质部脊。脊的数目决定原型，分为二元型、三原型、四元型、五元型、六元型和多元型。②初生韧皮部：位于木质部两脊之间，与初生木质部相间排列，数目与木质部的脊数相同。主要由筛管和伴胞构成。为外始式发育方式，即原生韧皮部在外，后生韧皮部在内。导管、管胞木纤维、木薄壁细胞筛管、伴胞、筛胞韧皮纤维、韧皮薄壁原生韧皮部+后生韧皮部=初生韧皮部原生木质部+后生木质部=初生木质部74、根的初生生长由顶端分生组织的细胞分裂、分化引起的植物生长称为初生生长。组织原学说：表皮原产生表皮，皮层原产生皮层，中柱原产生维管柱。静止中心在根中具有恢复根分生区正常结构的功能。5、侧根的形成内起源：侧根的发生起源于木根的中柱鞘，发生于根的内部，因此称这种起源方式为内起源。6、根的次生生长与次生结构根的次生生长：根的侧生分生组织活动结果使跟加粗的生长过程，称为根的次生生长。次生结构：次生生长过程中产生的次生维管组织和周皮共同构成根的次生结构，由外向内分别为周皮、初生韧皮部、次生韧皮部、维管形成层、次生木质部、初生木质部。①维管形成层的产生与活动维管形成层的产生是在根的初生韧皮部的内方，即两个初生木质部脊之间的薄壁组织部分开始。维管形成层形成后，主要进行切向分裂。向内分裂产生的细胞形成新的次生木质部，加添在初生木质部的外方，向外分裂产生的细胞形成新的次生韧皮部，加添在初生韧皮部的内方。次生木质部和次生韧皮部合称次生维管组织，是次生结构的主要部分。分布在次生木质部内域的呈径向排列的薄壁细胞群称木射线。分布在次生韧皮部内域的呈径向排列的薄壁细胞群称韧皮射线。木射线和韧皮射线总称维管射线。次生结构周皮维管形成层的产生与活动木栓形成层的产生于活动次生木质部维管射线次生韧皮部木射线韧皮射线木栓层木栓形成层栓内层8②木栓形成层的产生于活动中柱鞘细胞恢复分裂能力形成木栓形成层。木栓形成层主要进行切向分裂，向外分裂的细胞多，成熟后细胞壁均栓质化增厚，称木栓层。向内分裂1-2次，形成1-2层薄壁细胞，称栓内层。木栓形成层和它分裂所形成的木栓层和栓内层共同构成根的次生保护组织——周皮最早形成的木栓形成层起源于中柱鞘细胞，活动停止后，新的木栓形成层在周皮以内起源，常由次生韧皮部形成木栓形成层。初生分生组织初生结构次生结构双子叶植物根中组织分化的过程7、根瘤与菌根根瘤：根瘤是植物地下部分的瘤状突起，是土壤中的根瘤菌侵入到根内而产生的共生体。在豆科植物中发现较多。菌根：菌根是植物根和真菌形成的共生体外生菌根、内生菌根、内外生菌根原表皮根冠表皮基本分生组织皮层侧根内皮层中柱鞘木栓形成层木栓层栓内层薄壁组织初生韧皮部初生木质部髓（如果存在）维管形成层次生韧皮部维管射线次生木质部原形成层顶端分生组织（原分生组织）（初生分生组织）部分细胞98、根的变态很多植物的根在长期发展过程中，其形态及功能发生了变化，这种变化可以遗传给下一代，并已成为这种植物的鉴别特点，这就是根的变态。根的变