第五章 被子植物茎的形态结构和功能
本章学习的目的和要求:
通过本章内容的学习,要求同学们了解被子植物茎的发生、生长和基本结构及其相关概念。掌握茎的
形态、结构、生理功能及其与生态环境间的相互关系。
本章学习的难点和重点:
茎解剖结构特征的层次性、差异性及其同一性;
本章教学与学习的方法:
多媒体教学(自制课件)
讲授与板书相结合
提问
学习本章,在理解教材时建议用两种学习方法:
1. 联系观点:(1)与植物的有关组织相联系,初生结构与次生结构相联系;
(2)形态结构特点与功能相联系。
2. 对比方法:(1)根与茎结构特点的对比;
(2)双子叶植物与单子叶植物的根、茎结构特点分别对比,找出某些结构之间的共同点
和不同点。
本章板书内容(见讲稿黑体字)
本章讲授内容如下:
第一节 茎的主要生理功能
茎是植物体内物质输导的主要通道;正常的茎都生长在地面上,下部连着根,上部支持
着叶、花和果实,故茎地输导和机诫支持作用是主要功能;茎也有贮藏和繁殖地功能;绿色幼茎还能进行光合作用。
第二节、茎的基本形态和分枝
茎分节和节间两部分。着生叶和芽的茎称为枝条,分长枝和短枝(花枝)。木本植物的
枝条上有叶痕、叶迹、皮孔、芽鳞痕等。
一、芽及其类型
1、芽的基本结构(叶芽的结构)
芽是未发育的枝条、花和花序的原始体,是茎尖中央的幼嫩部分。芽中央为幼嫩的
茎尖,茎尖上部节和节间的距离极近,界线不明显,周围有叶原基、腋芽原基和幼叶,中
央是生长锥。
生长锥
叶 叶原基
芽 腋芽原基 叶芽
结 芽轴 构叶原基 ————幼叶
和幼叶 ————— 叶
发腋芽原基——— 侧芽
育芽轴 —————茎
2按芽生长位置、性质、结构和生理状态可将芽分为下列几种类型:
(1)定芽和不定芽
(2)叶芽和花芽、混合芽
(3)裸芽和鳞芽
(4)活动芽和休眠芽
二、茎的分枝
主要有:二叉分支;单轴分支;合轴分支;假二叉分支;禾本科植物还具有分蘖。
第三节、茎尖的分区及生长动态
一、茎尖与分区
茎尖的纵切面分为以下三个区:
(一)分生区:由原分生组织及其衍生的初生分生组织组成
(二)伸长区:由分生区分裂的细胞继续生长而来,细胞按茎的生长方向显著延伸
(三)成熟区:形成各种成熟组织、构成了幼茎的初生结构。
伸长区和成熟区包括外起源的叶原基、腋芽原基及幼叶、芽轴等。
第四节、茎的结构
一、双子叶植物茎的初生结构
在横切面上,初生结构由外至内可分为表皮、皮层、中柱三部分。
1、表皮:一层,为生活细胞。它包括表皮细胞和气孔器,表皮细胞上常具有表皮毛,其
外壁有角质层等。属于保护组织。
2、皮层:位于表皮内方,由多层细胞构成。
(1)厚角组织:成束或成片存在,起支持作用。常含叶绿体,故幼茎常呈绿色,兼
有光合作用。
(2)薄壁细胞:由多层薄壁细胞组成,具细胞间隙,靠外的细胞内含叶绿素。皮层
薄壁组织中常有一些分泌结构分布。另还具有通气、贮藏等功能。
(3)内皮层(淀粉鞘):皮层最内一层细胞,内常含淀粉粒,故又称淀粉鞘(部分植
物才有)。
3、中柱(维管柱):皮层以内的部分,没有中柱鞘或不明显。由维管束、髓、髓射线组
成。
(1)维管束:多数为无限外韧维管束,由以下几个部分组成:
a 、 初生韧皮部:由筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞构成。
b 、 束中形成层:在韧皮部和木质部之间。
c 、 初生木质部:由导管、管胞、木纤维、木薄壁细胞组成。成熟方式为内始
式。
d 、 有些植物维管束为双韧维管束,即在初生木质部的内侧还有内生韧皮部。
茎的维管束在皮层的内侧排成一个间断的圆环。
(2)髓射线:在两个相邻的维管束之间,由薄壁细胞构成。有贮藏和径向输导的作
用,部分髓射线细胞可转变为束间形成层。
(3)髓:位于幼茎中央部分,由较大的薄壁细胞构成。体积大,常含淀粉粒,具贮
藏作用。有少部分植物茎的髓部细胞破坏之后形成中空的髓腔。
二、双子叶植物茎的次生生长和次生结构
1、次生生长:
(1)维管形成层的发生及其活动
a 、 各个维管束中的束中形成层构成维管形成层的一部分。
b 、 在次生生长开始时连接束中形成层那部分髓射线细胞,恢复分裂能力,形
成束间形成层,构成维管形成层的另一部分。
二者连接形成环状,共同构成维管形成层。维管形成层相外分裂形成次生韧皮部,
相内分裂形成次生木质部。
(2)木栓形成层的发生及活动
木栓形成层可源于表皮、皮层薄壁组织、厚角组织,甚至初生韧皮部、次生韧皮
部等,不同的植物起源各不相同,这部分组织恢复分裂能力形成木栓形成层。大
都数植物茎的木栓形成层都每年重新发生,所以其发生位置逐渐内移直至次生韧
皮部。木栓形成层向外分裂形成木栓层,向内分裂形成栓内层,共同构成新的保
护组织------周皮。
2、双子叶植物茎的次生结构
从外向内双子叶植物茎的次生结构分为以下几个部分:
(1)周皮:由木栓层、木栓形成层、栓内层构成。周皮上通常有皮孔,是老茎进行气
体交换的通道。
(2)被挤压的皮层:有或无。是初生结构的皮层在次生生长过程中,被挤压破坏留下
来的一些残留。
(3)次生韧皮部:由韧皮薄壁细胞、筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮射线组成。主要输
送有机养分和机诫支持作用。
(4)维管形成层:由纺锤状原始细胞和射线原始细胞组成。
边材和心材
—维管射线
(5)次生木质部:由导管、管胞、木薄壁细胞、木纤维、木射线组成。起输送水分、
矿物质和机诫支持作用。
(6)初生木质部:是由初生结构中初生木质部保留下来,在次生木质部的内方。
(7)髓:在茎的中央,由薄壁细胞构成。常含有淀粉粒等贮藏物质。髓边缘常有环状
的环髓带。
双子叶植物茎的发育过程表解
茎的初生结构————————茎的次生结构
(成熟区的横切面)
伸长区 厚角组织
薄壁组织 —周皮
淀粉鞘(或不明显
成熟区 树皮
——— 束中形成层
保留
(分裂多年)
束间形成层
髓部(或髓腔) (数量较多)
有关名词:
A 、 树皮(广义):维管形成层以外所有的组织统称为树皮。它包括历年产生的周皮、 已死的皮层、韧皮部等。
B 、树皮(狭义):木栓层以外的失去生命的组织,包括多次的周皮,总称为树皮。
C 、生长轮:一个生长期内维管形成层所产生的次生木质部。
D 、年轮:一年内维管形成层活动只产生一个生长轮,即称年轮。一个年轮由早材 晚材两部分组成。
E 、早材(春材):春夏季形成层活动快,形成的导管、管胞直径大,而壁较薄,木纤维成分较少,木材质地较疏松,称为早材。
F 、晚材(秋材):秋季形成层活动减慢,形成的导管、管胞的直径较小,而壁较厚,木纤维较多,细胞排列紧密,木材质地较坚实,称为晚材。
G 、环孔材:在茎的木材中,早材的导管(管胞)腔比晚材的导管(管胞)腔大得多,比较整齐地沿年轮交界处呈环状排列,这种木材称为环孔材。
H 、散孔材:早材与晚材导管(管胞)腔相差不大,散布于早材与晚材中,不呈环状排列,这种木材称为散孔材。
I 、半环孔材:木材特征介于环孔材与散孔材之间。
J 、边材:靠近树皮部分的木材是近几年形成的次生木质部,颜色较浅,具有活的木薄壁细胞,有效地负担输导和贮藏的功能称为边材。
K 、心材:靠近中央部分的木材,是较老的次生木质部,失去了输导和贮藏的功能,这部分细胞的颜色一般较深,称为心材。
一、本科植物茎节间解剖结构特点
茎节间的基本结构分为:表皮、机诫组织、基本组织、维管束四部分。
(1)表皮:是最外一层细胞构成。
长细胞:纵壁呈波状,长厂角化。
— 表皮细胞
短细胞 栓细胞:细胞壁栓化。
硅细胞:细胞内含硅质。
表皮 — 保卫细胞
— 气孔器 — 气孔
副卫细胞
(2)机械组织:常紧连着表皮,由几层厚壁组织构成(或被绿色组织带隔开,如:小麦)
(3)基本组织:由薄壁细胞构成,靠近外方的基本组织常含有叶绿素,内方的细胞含有
淀粉粒,有些植物在两环维管束间有通气组织存在。在中央部分有空心的髓腔或由薄壁细胞所充满。
(4)维管束:为有限外韧维管束。维管束数目较多,分散在基本组织中,或者维管束大
体排列为内外两环于基本组织中。每个维管束由以下三部分组成:
a 、 维管束鞘:由厚壁细胞组成,在维管束外围。
b 、 初生韧皮部:靠茎的外方,由筛管、伴管组成。
c 、 初生木质部:位于茎的内方,横切面上呈“V ”字形。由导管、木薄壁细胞、管胞、厚壁组织构成。在“V ”形的两臂上各有一个大型孔纹导管,中间有薄壁细胞、管胞,称为后生木质部。
由于没有形成层,属于有限外韧维管束,故只有初生结构而无次生结构。
问题与思考:
1. 什么是芽?芽有哪些类型,各有什么特点?
2. 茎有哪些分枝方式?其特点是什么?举例说明。
3. 试比较单子叶植物与双子叶植物根、茎的初生结构异同点。
4. 试比较单子叶植物与双子叶植物节间的初生结构异同点。
试比较单、双子叶植物茎的次生结构的发生和结构的异同特点。
第五章 被子植物茎的形态结构和功能
本章学习的目的和要求:
通过本章内容的学习,要求同学们了解被子植物茎的发生、生长和基本结构及其相关概念。掌握茎的
形态、结构、生理功能及其与生态环境间的相互关系。
本章学习的难点和重点:
茎解剖结构特征的层次性、差异性及其同一性;
本章教学与学习的方法:
多媒体教学(自制课件)
讲授与板书相结合
提问
学习本章,在理解教材时建议用两种学习方法:
1. 联系观点:(1)与植物的有关组织相联系,初生结构与次生结构相联系;
(2)形态结构特点与功能相联系。
2. 对比方法:(1)根与茎结构特点的对比;
(2)双子叶植物与单子叶植物的根、茎结构特点分别对比,找出某些结构之间的共同点
和不同点。
本章板书内容(见讲稿黑体字)
本章讲授内容如下:
第一节 茎的主要生理功能
茎是植物体内物质输导的主要通道;正常的茎都生长在地面上,下部连着根,上部支持
着叶、花和果实,故茎地输导和机诫支持作用是主要功能;茎也有贮藏和繁殖地功能;绿色幼茎还能进行光合作用。
第二节、茎的基本形态和分枝
茎分节和节间两部分。着生叶和芽的茎称为枝条,分长枝和短枝(花枝)。木本植物的
枝条上有叶痕、叶迹、皮孔、芽鳞痕等。
一、芽及其类型
1、芽的基本结构(叶芽的结构)
芽是未发育的枝条、花和花序的原始体,是茎尖中央的幼嫩部分。芽中央为幼嫩的
茎尖,茎尖上部节和节间的距离极近,界线不明显,周围有叶原基、腋芽原基和幼叶,中
央是生长锥。
生长锥
叶 叶原基
芽 腋芽原基 叶芽
结 芽轴 构叶原基 ————幼叶
和幼叶 ————— 叶
发腋芽原基——— 侧芽
育芽轴 —————茎
2按芽生长位置、性质、结构和生理状态可将芽分为下列几种类型:
(1)定芽和不定芽
(2)叶芽和花芽、混合芽
(3)裸芽和鳞芽
(4)活动芽和休眠芽
二、茎的分枝
主要有:二叉分支;单轴分支;合轴分支;假二叉分支;禾本科植物还具有分蘖。
第三节、茎尖的分区及生长动态
一、茎尖与分区
茎尖的纵切面分为以下三个区:
(一)分生区:由原分生组织及其衍生的初生分生组织组成
(二)伸长区:由分生区分裂的细胞继续生长而来,细胞按茎的生长方向显著延伸
(三)成熟区:形成各种成熟组织、构成了幼茎的初生结构。
伸长区和成熟区包括外起源的叶原基、腋芽原基及幼叶、芽轴等。
第四节、茎的结构
一、双子叶植物茎的初生结构
在横切面上,初生结构由外至内可分为表皮、皮层、中柱三部分。
1、表皮:一层,为生活细胞。它包括表皮细胞和气孔器,表皮细胞上常具有表皮毛,其
外壁有角质层等。属于保护组织。
2、皮层:位于表皮内方,由多层细胞构成。
(1)厚角组织:成束或成片存在,起支持作用。常含叶绿体,故幼茎常呈绿色,兼
有光合作用。
(2)薄壁细胞:由多层薄壁细胞组成,具细胞间隙,靠外的细胞内含叶绿素。皮层
薄壁组织中常有一些分泌结构分布。另还具有通气、贮藏等功能。
(3)内皮层(淀粉鞘):皮层最内一层细胞,内常含淀粉粒,故又称淀粉鞘(部分植
物才有)。
3、中柱(维管柱):皮层以内的部分,没有中柱鞘或不明显。由维管束、髓、髓射线组
成。
(1)维管束:多数为无限外韧维管束,由以下几个部分组成:
a 、 初生韧皮部:由筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞构成。
b 、 束中形成层:在韧皮部和木质部之间。
c 、 初生木质部:由导管、管胞、木纤维、木薄壁细胞组成。成熟方式为内始
式。
d 、 有些植物维管束为双韧维管束,即在初生木质部的内侧还有内生韧皮部。
茎的维管束在皮层的内侧排成一个间断的圆环。
(2)髓射线:在两个相邻的维管束之间,由薄壁细胞构成。有贮藏和径向输导的作
用,部分髓射线细胞可转变为束间形成层。
(3)髓:位于幼茎中央部分,由较大的薄壁细胞构成。体积大,常含淀粉粒,具贮
藏作用。有少部分植物茎的髓部细胞破坏之后形成中空的髓腔。
二、双子叶植物茎的次生生长和次生结构
1、次生生长:
(1)维管形成层的发生及其活动
a 、 各个维管束中的束中形成层构成维管形成层的一部分。
b 、 在次生生长开始时连接束中形成层那部分髓射线细胞,恢复分裂能力,形
成束间形成层,构成维管形成层的另一部分。
二者连接形成环状,共同构成维管形成层。维管形成层相外分裂形成次生韧皮部,
相内分裂形成次生木质部。
(2)木栓形成层的发生及活动
木栓形成层可源于表皮、皮层薄壁组织、厚角组织,甚至初生韧皮部、次生韧皮
部等,不同的植物起源各不相同,这部分组织恢复分裂能力形成木栓形成层。大
都数植物茎的木栓形成层都每年重新发生,所以其发生位置逐渐内移直至次生韧
皮部。木栓形成层向外分裂形成木栓层,向内分裂形成栓内层,共同构成新的保
护组织------周皮。
2、双子叶植物茎的次生结构
从外向内双子叶植物茎的次生结构分为以下几个部分:
(1)周皮:由木栓层、木栓形成层、栓内层构成。周皮上通常有皮孔,是老茎进行气
体交换的通道。
(2)被挤压的皮层:有或无。是初生结构的皮层在次生生长过程中,被挤压破坏留下
来的一些残留。
(3)次生韧皮部:由韧皮薄壁细胞、筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮射线组成。主要输
送有机养分和机诫支持作用。
(4)维管形成层:由纺锤状原始细胞和射线原始细胞组成。
边材和心材
—维管射线
(5)次生木质部:由导管、管胞、木薄壁细胞、木纤维、木射线组成。起输送水分、
矿物质和机诫支持作用。
(6)初生木质部:是由初生结构中初生木质部保留下来,在次生木质部的内方。
(7)髓:在茎的中央,由薄壁细胞构成。常含有淀粉粒等贮藏物质。髓边缘常有环状
的环髓带。
双子叶植物茎的发育过程表解
茎的初生结构————————茎的次生结构
(成熟区的横切面)
伸长区 厚角组织
薄壁组织 —周皮
淀粉鞘(或不明显
成熟区 树皮
——— 束中形成层
保留
(分裂多年)
束间形成层
髓部(或髓腔) (数量较多)
有关名词:
A 、 树皮(广义):维管形成层以外所有的组织统称为树皮。它包括历年产生的周皮、 已死的皮层、韧皮部等。
B 、树皮(狭义):木栓层以外的失去生命的组织,包括多次的周皮,总称为树皮。
C 、生长轮:一个生长期内维管形成层所产生的次生木质部。
D 、年轮:一年内维管形成层活动只产生一个生长轮,即称年轮。一个年轮由早材 晚材两部分组成。
E 、早材(春材):春夏季形成层活动快,形成的导管、管胞直径大,而壁较薄,木纤维成分较少,木材质地较疏松,称为早材。
F 、晚材(秋材):秋季形成层活动减慢,形成的导管、管胞的直径较小,而壁较厚,木纤维较多,细胞排列紧密,木材质地较坚实,称为晚材。
G 、环孔材:在茎的木材中,早材的导管(管胞)腔比晚材的导管(管胞)腔大得多,比较整齐地沿年轮交界处呈环状排列,这种木材称为环孔材。
H 、散孔材:早材与晚材导管(管胞)腔相差不大,散布于早材与晚材中,不呈环状排列,这种木材称为散孔材。
I 、半环孔材:木材特征介于环孔材与散孔材之间。
J 、边材:靠近树皮部分的木材是近几年形成的次生木质部,颜色较浅,具有活的木薄壁细胞,有效地负担输导和贮藏的功能称为边材。
K 、心材:靠近中央部分的木材,是较老的次生木质部,失去了输导和贮藏的功能,这部分细胞的颜色一般较深,称为心材。
一、本科植物茎节间解剖结构特点
茎节间的基本结构分为:表皮、机诫组织、基本组织、维管束四部分。
(1)表皮:是最外一层细胞构成。
长细胞:纵壁呈波状,长厂角化。
— 表皮细胞
短细胞 栓细胞:细胞壁栓化。
硅细胞:细胞内含硅质。
表皮 — 保卫细胞
— 气孔器 — 气孔
副卫细胞
(2)机械组织:常紧连着表皮,由几层厚壁组织构成(或被绿色组织带隔开,如:小麦)
(3)基本组织:由薄壁细胞构成,靠近外方的基本组织常含有叶绿素,内方的细胞含有
淀粉粒,有些植物在两环维管束间有通气组织存在。在中央部分有空心的髓腔或由薄壁细胞所充满。
(4)维管束:为有限外韧维管束。维管束数目较多,分散在基本组织中,或者维管束大
体排列为内外两环于基本组织中。每个维管束由以下三部分组成:
a 、 维管束鞘:由厚壁细胞组成,在维管束外围。
b 、 初生韧皮部:靠茎的外方,由筛管、伴管组成。
c 、 初生木质部:位于茎的内方,横切面上呈“V ”字形。由导管、木薄壁细胞、管胞、厚壁组织构成。在“V ”形的两臂上各有一个大型孔纹导管,中间有薄壁细胞、管胞,称为后生木质部。
由于没有形成层,属于有限外韧维管束,故只有初生结构而无次生结构。
问题与思考:
1. 什么是芽?芽有哪些类型,各有什么特点?
2. 茎有哪些分枝方式?其特点是什么?举例说明。
3. 试比较单子叶植物与双子叶植物根、茎的初生结构异同点。
4. 试比较单子叶植物与双子叶植物节间的初生结构异同点。
试比较单、双子叶植物茎的次生结构的发生和结构的异同特点。