山西农业大学生命科学学院《植物学》
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《植物学》
一什么是植物
1 关于生物界的划分:
二界植物界动物界( 18世纪瑞典Linn. )
三界原生生物界植物界动物界(1866 German Haeckel )
四界原生生物界真菌界植物界动物界(1938 USA Whitaker )
五界原核生物界原生生物界真菌界植物界动物界(1969)
六界非细胞总界:病毒(界)(1979 中国陈世骧)原核总界:细菌界、蓝藻界真核总界:植物界、真菌界、动物界
植物和动物的区别:
植物动物
a)细胞构造有细胞壁、叶绿体、液泡无
b) 外形有技条繁杂的外观外形结实,附有肢体
c) 体内无复杂器官器官众多,复杂
d) 营养方式自生营养异生营养
e) 生长无限生长有限生长
f) 行动不能自由走动可以自由走动
g) 应激感无神经系统有神经系统
对刺激反应缓慢对刺激反应快速
2 植物的分类:
植物包括六个大的类型:低等植物藻类植物菌类植物地衣植物高等植物苔藓植物蕨类植物种子植物(被子、裸子)
绪论
地球上的生物记录了约50余万种,其中高等植物约28万种,这些植物在大小、形态、结构、寿命和生活习性、营养方式、以及对环境的适应性各不相同,千差万别。
最高的植物:杏仁桉
澳大利亚的草原上生长着一种高耸入云的巨树,它们一般都高达百米以上,最高的竟达156米,相当于50层楼的高度,难怪人们把它称为“树木世界里的最高塔”。
最小的植物:无根萍
一种浮生在水面的水生植物,没有根也没有叶,形状似小球,长约1毫米,宽不到1毫米,这样小的植物,它的花也就更小了,花的直径只有针尖般大小。创三个世界记录:世界最小的开花植物、世界上花最小的植物、世界上果实最小的植物
最老的植物:银杏
两亿年以前,地球上的欧亚大陆到处都生长着银杏类植物,是全球中最古老的树种。后来在200多万年前,第四纪冰川出现,大部分地区的银杏毁于一旦,只有在我国还保存了一部分活的银杏树,绵延至今,成了研究古代银杏的活教材。
寿命最短的植物:短命菊
短命菊是世界上生命周期最短的植物之一,它的寿命还不到一个月。生活在非洲撒哈拉大沙漠中。那里长期干旱,很少降雨。许多沙漠植物都有退化的叶片、保存水分的本领来适应干旱环境。短命菊却与众不同,它形成了迅速生长和成熟的特殊习性。只要沙漠里稍微降了一点雨,地面稍稍有点湿润,它就立刻发芽,生长开花。整个一生的生命周期,只有短短的三四个星期。
水稻、小米在我国已有数千年的栽培历史,品种资源丰富。
原产和特产种:
桃、梅、柑桔、枇杷、荔枝、茶、桑树、大豆、油桐、牡丹、月季、菊花、山茶、杜鹃花、珙桐、
兰花、水仙
大面积分布的优良用材树种:落叶松、红松 活化石植物:银杏、水杉、银杉
中草药:杜仲、人参、当归、石斛等均为名贵的药用植物。 二 什么是植物学?
植物学是一门内容十分广博的学科,研究对象是植物各类群的形态结构、分类和有关的生命活动、发育规律、以及植物和外界环境间多种多样关系的科学。按照国内现行的学科分类系统,植物学属于生物学一级学科范畴中的二级学科。 植物学的分支学科:
植物形态学 形态、器官结构及其发育规律 植物生理学 生命活动的过程 植物分类学 进化程序、亲缘关系 植物生态学 植物与环境间的关系
第二章 植物细胞
第一节 植物细胞的结构和功能
(1关于植物细胞的认识2植物细胞的形状和大小3植物细胞的结构4植物细胞的后含物5原核细胞
和真核细胞)
一、关于植物细胞的认识
植物细胞是构成植物体的基本单位
细胞的发现和细胞学说的建立:
1665年英国人虎克(Hooke )发现了 细胞(cell )。 19世纪30年代,德国植物学家史来顿和
动物学家史旺根据他们两人和 前人的研究结果, 正式地建立了细胞学说(cell theory )。主要内容: 一切动植物体都由细胞构成,细胞是生命的单位;每个细胞是相对独立的单位,有其自己的生命;新细胞由老的细胞繁衍产生。细胞学说 的建立推动了细胞学和其它生物学科的发展。
20世纪初,细胞的主要结构在光学显微镜下均已被发现,但对它们的功能和彼此之间的联系,知道的很少。20世纪40年代,电子显微镜的发明,使细胞学的研究水平从光学显微镜下的显微结构,发展到了电子显微镜下的超显微结构。随着近代物理、化学的发展,X-射线衍射法、同位素示踪法和生物技术的应用,使细胞的研究从超微结构发展到分 子水平阶段。同时提出了新细胞学说。 新细胞学说:
1 细胞是地球上生命历史发展过程中产生的生活物质的 一种存在形式;
2 有机体内存在各种不同的细胞或非细胞结构,但有机 体是统一的整体;
3 有机体除细胞之外,还存在着非细胞的构造,它们也是生活物质的存在形式,并明确了生活物质有细胞和非细胞的结构,肯定了有机体内有细胞和非细胞生活物质同时存在。 二 植物细胞的大小和形状
1 植物细胞的大小:一般直径为10-100μm (15-30μm )植物细胞之所以很小受两方面的控制 a 细胞核 b 相对表面积
2 植物细胞的形状 :植物细胞的形状由它在植物体内所 处的位置和担负的生理功能决定。
1.等径多面体
2.棱柱体
3.圆筒形
4.纺锤形
5.砖形
6.星形
7.圆球形
三 植物细胞的结构
和外界环境间多种多样关系的科学。按照国内现行的学科分类系统,植物学属于生物学一级学科范畴
和外界环境间多种多样关系的科学。按照国内现行的学科分类系统,植物学属于生物学一级学科范畴
5.核糖体
6.液泡
7.溶酶体
8.圆球体
9.微体10.微管微丝
注意区别:原生质和原生质体
原生质:构成细胞的生活物质,它是组成成分的名称。
原生质体:是细胞内由原生质组成的各种结构,它是结构名称。
?原生质的化学组成:无机化合物水、无机盐
有机化合物蛋白质、核酸、脂类和糖类?
?原生质的物理性质:半透明的亲水胶体,具有一定弹性与粘度。有机物大分子形成小颗粒,均匀分散在含有简单的糖、氨基酸、无机盐的水溶液中。
?原生质的生理活性:活细胞是一个动态体系,通过原生质组成的各种结构不断地进行各种新陈代谢活动,如吸收、分泌、细胞间信息传递、生长发育和繁殖等等。
原生质体
1)细胞核(nucleus):是细胞遗传与代谢的控制中心
②结构:
核膜由内外两层核膜、核周腔三部分组成。外膜表面附有大量核塘体,且常与粗面形内质网相连。内膜光滑和染色质紧密联系。核膜上有排列规则的核孔。
核仁是核内合成和贮藏核糖核酸和装备核糖体亚单位的重要场所。也是某些蛋白质的合成基地。
染色质由DNA、组蛋白质、非组蛋白、少量RNA组成的复合结构。是遗传信息的主要载体核基质除核膜、核仁、染色质以外的部分
③功能
1 由于细胞内的遗传物质DNA 主要集中在核内,所以核具有储存和传递遗传信息的作用;
2 在核仁中形成细胞质的核糖体亚单位;
3 通过指导和控制蛋白质的合成而调节控制细胞的生理活动。
2 )细胞质(cytoplasm)细胞壁以内,细胞核以外的原生质
质膜(plasmalemma)又叫细胞膜(cell membrane)广义上讲,细胞膜包括质膜和细胞内的内膜系统,与内膜系统相对,质膜又称外周膜,外周膜与细胞内膜统称为生物膜
结构:由类脂和蛋白质构成的单位膜(unit membrane)
功能和意义:
(1)它使细胞内部与环境隔离,保持一个相对稳定的内环境;
(2)控制细胞内外的物质交换;
(3)具有能量传递和信息传递的功能;
(4)质膜具有大量的酶,是进行生化反应的重要场所
2).各种细胞器(organelle)
A质体(plastid) 是一类与碳水化合物的合成与贮藏密切有关
的细胞器。根据所含色素和功能的不同分为三种类型:
a 叶绿体(chloroplast )含有 叶绿素、叶黄素和胡萝卜素 功能 光合作用
结构 由双层膜、类囊体、基质组成
b 有色体(chlormoplast )含有叶黄素和胡萝卜素 作用:积聚淀粉和脂类
c 白色体(leucoplast )不含色素,为无色颗粒状 功能:合成和贮藏淀粉、脂肪、蛋白质 类型:造粉体造 蛋白体 造油体
B. 线粒体 (mitochondrium):是细胞进行有氧呼吸的场所。 a 形状:球形、棒形或线形 b 结构:如图
C .内质网(endoplasmic reticulum )由单层膜包围而成的扁平囊状与管状物 a 类 型
粗面型 合成蛋白质
光滑型 与脂类和糖类的关系密切 b 功 能:1.维持细胞的形状;
2.与细胞内外的物质运输有关;
3.与蛋白质(酶)的合成有关;
4.合成和运输类脂和多糖
D . 核糖体(ribosome )是一种没有膜结构,比线粒体更小的颗粒形细胞器. 功能: 是细胞内合成蛋白质的场所 组成: 蛋白质 RNA
E . 高尔基体(Golgi bod :由一叠扁平的囊所组成,每一囊由单层膜包围而成。
功能:1. 参与细胞内的分泌活动
2. 合成多糖-蛋白质复合体
F. 液泡(vacuole ):是分布在细胞质充满水溶液的一种囊腔状细胞器 结构: 表面有一层液泡膜包被,膜内的水溶液叫细胞液。 功能:1 维持细胞的渗透压和膨压;
2 具有抗寒和耐旱的能力;
3 参与细胞的各种生理活动 G .溶酶体(lysosome ):是由单层膜包围的多形小泡,内部含有各种水解酶,能分解所有的生物大分子,以及细胞器和细胞 作用方式:1 通过膜内陷 2 通过膜的解体
功能: 1 分解大分子物质供细胞利用;
2 消化、分解细胞内衰变、崩解的细胞器或细胞;
3 在植物发育进程中,引起细胞自身溶解死亡,以利于个体发育,称自溶作用。
H. 圆球体(spherosome ):是一种由单层膜围成的球形细胞器。 功能:内含脂肪酶和水解酶,积聚和贮藏脂肪。
I. 微体(microbody ):是由单层膜包被的颗粒形细胞器。因所含的酶不同分为两种
1 过氧化物酶体:(分布在植物的叶肉细胞内)与叶绿体和线粒体一起参与植物的 光合作用;
2 乙醛酸循环体:(分布在含有大量脂肪的萌发种子内)与圆球体和线粒体配合 将脂肪转化为糖类
J . 微管(microtuble ) 微丝(microfilaments ) 中间纤维(intermediate )
1 粗面型
2 光滑型
3 核糖核
蛋白体 4 细胞核 5 核仁
洋葱的根尖细胞示中央大液泡
的形成 A 年幼细胞 B 比较年老的细胞 C 成熟细胞
是细胞内呈管状和纤丝状的细胞器,由单体白
组成微管、微丝和中间纤维三者联结在一起形成
一种蛋白质纤维网状构造,使细胞具有一定的形
状,在细胞学上叫做细胞骨架。
K.细胞骨架功能:
1 具有机械支持作用,决定细胞的形状;
2 使细胞内的各种细胞器具有一定的位置;
3 担负着细胞器与染色体移动、囊泡运送和细
胞运动等作用
4 将质膜接受的外界信息传递至细胞内部。
3). 胞基质:质膜与核膜、液胞膜之间的细胞质部分,细胞器与核都埋藏于其中。在生活的细胞中胞基质处于不断的运动状态,它能带动其中的细胞器,在细胞内作有规则的持续的流动,这种运动称胞质运动。
胞质运动有两种:A 循环运动 b 旋转运动
原生质体结构总结:原生质体包括了各种细胞器,它们是细胞内分化分隔形成的许多更为精细的、具有专门功能的结构单位。
根据结构和功能可划分为三类结构体系: 1 生物膜系统 2 细胞骨架系统 3 以DNA-蛋白质或RNA-蛋白质形成的颗粒状结构体系。包被在原生质体外的一层坚韧的外壳,是原生质体生命活动的产物。
功能:对原生质体起保护作用;使细胞保持一定的形态;影响植物的生理活动。
结构:根据细胞壁形成的先后、化学成分和结构的不同分为三层: 胞间层(中层)、初生壁、次生壁,各层的形成时间、组成成分、性质都不同。
位于胞间层的内侧,是细胞停止生长前原生质体分
泌形成
特点:一般较薄,质地柔软,有较大的可塑性;可
以透过水分和溶质。
(二)细胞壁
具有次生壁的44细胞壁的结构
1 中层
2 初生壁
3 次生壁外、中、内三
层4 细胞腔
2 纹孔(pit)和胞间连丝(plasmodesmata)
纹孔:细胞壁在形成过程中并不是均匀增
厚的,初生壁上具有一些明显的凹陷区域,称
为初生纹孔场。形成次生壁时,在初生纹孔场
处不增厚。次生壁上这些不增厚的区域称为纹孔。纹孔是细胞间水分和物质交换的通道。纹孔通常是成对的,这种成对的纹孔叫做纹孔对(pit pair )。
纹孔的组成:纹孔腔(
pit cavity
)和
a 具缘纹孔(bordered pit)
由于细胞的次生壁形成拱起,纹孔腔底大口小。 特点:1 具有次生壁形成的纹孔缘
2 表面观为两个大小不同、套在一起的双圈。
b 单纹孔(simple pit )
特点:纹孔腔一般为直筒形,表面观为圆形。 c 半具缘纹孔
1 使组成植物有机体的细胞联系在一起, 是植物体成为一个结构和功能上统一有机体的重要报证;
2 胞间联丝是细胞与细胞之间物质与信息直接联系的桥梁。
3 细胞壁的特化 当细胞壁形成过程中,原生质体常产生一些复杂的物质填充到壁里去,引起细胞壁的化学成分和物理性质发生很大的变化。最常见的填充物质是:木质(木质化)亲水性物质,有很大强度。角质(角质化)、脂肪性物质、栓质(栓质化)脂肪性物质矿质(矿质化)钙质和硅质 四、植物细胞的后含物
细胞原生质体代谢作用的产物,它可以在 ? 细胞生活的不同时期产生或消失。其中有的是贮藏物,有的是生理活性物质,有的是中间产物,有的是废物。 1)贮藏的营养物质:
1 淀粉:是一种贮藏物质,一种结构复杂的碳水化合物, 在细胞中以颗粒状态存在,称为淀粉粒。
不同植物的淀粉粒,其形状、大小 、脐点、轮纹各不相同 2 蛋白质:植物细胞内贮藏的蛋白质 呈固体状态,生理活性稳 定,常以结晶(拟晶体)或 无定形(糊粉粒)状态存在。
3 脂类:是植物体内含能量最高、 体积最小的贮藏物质。在 常温下贮藏的脂类为固态 的为脂肪,呈液态的为油。 2)生理活性物质:
细胞在新陈代谢过程中,会产生一些含量很少,但对细胞生命活动非常重要的物质,这些物质统称为生理活性物质,由蛋白质和类脂组成。如:酶、维生素、植物激素等。
作用:1 保证细胞内一切生化反应的正常进行;
2 调节和控制植物生长、发育、繁殖以及遗传、变异等一系列生命过程。 次生壁围成的腔
A 马铃薯
B 大戟
3)其它物质
1 糖类:是一种碳水化合物,是细胞生命过程中的能源,主要有葡萄糖、果糖、蔗糖。
2 有机酸:多数为代谢的中间产物,常见有苹果酸、拧檬酸、酒石酸。
3 单宁:是一种缺N的有机化合物,是酚类化合物的衍生物,有涩味。
4 精油:是一种挥发性的芳香物质
5 色素:植物细胞内除叶绿素和类胡萝卜素外,还有一类类黄酮色素,它是存在于细胞内的水溶性物质。如花青素。
6 植物碱:是一种含N的有机化合物,如吗啡、尼古丁、咖啡碱
7 无机盐类和结晶体:主要为草酸钙晶体,少数为碳酸钙晶体。
五、原核细胞和真核细胞区别: 1 原核细胞一般比真核细胞小;
2 原核细胞内没有核和各种细胞器
第二节植物细胞的繁殖、生长和分化
植物细胞的繁殖
细胞产生新细胞的过程叫做细胞的繁殖。
细胞分裂的方式有三种:
有丝分裂又称间接分裂,它是真核细胞分裂最普遍的形式。
无丝分裂又称直接分裂或非有丝分裂,分裂过程较简单。
减数分裂发生在植物的有性生殖过程中。
(一)有丝分裂
1.核分裂
2.胞质分裂
核分裂
间期细胞分裂物质上的准备
前期核内出现染色体
中期染色体排在细胞赤道面上
后期染色体分为两组子染色体
末期形成新的子核
胞质分裂:在两个新的子核之间形成新的细胞壁
有丝分裂的意义:保证细胞遗传的稳定性
(二)减数分裂
特点a 细胞连续分裂两次,染色体复制一次。
b 第一次减数分裂中,出现同源染色体联会、片断互换
结果一个母细胞四个子细胞
生物学意义:保持遗传稳定性,丰富变异性
(三)无丝分裂(直接分裂):是一种简单的细胞分裂方式。细胞分裂的方向:
1 切向分裂(平周分裂)
垂周分裂:2径向分裂 3 横向分裂
二、植物细胞的生长(growth)
1 概念:指细胞体积增大和重量增加
包括纵向延长和横向扩展
2 特点:a 体积的变化液胞化程度的提高
c 内部结构的变化
d 细胞壁的变化
三、植物细胞的分化(differentiation)
1 概念指细胞在结构和功能上的特化。是从年幼
的、形态结构简单的植物细胞发育为成熟的形态
构造复杂的植物细胞的过程。
2 原因(1)在特定条件下有选择地表达遗传信息的结果;
(2)受细胞所处位置的制约;
(3)由于极性现象的存在导致细胞分化。
本章复习题
一名词解释
细胞器纹孔胞间连丝胞质运动细胞生长细胞分化
二简答题
1 影响细胞体积大小的因素有哪些?
2 植物细胞由几部分组成,在细胞生命活动中各起什么作用?
3 细胞核和各种细胞器的结构和功能如何?
4 怎样区别植物细胞的初生壁和次生壁?
5 细胞有丝分裂和减数分裂各有什么生物学意义?
6 导致细胞分化的原因是什么?
第三章植物组织
一、植物组织的概念
在个体发育中,来源功能相同,形态构造相似,而且彼此联系的细胞群,称为组织。包括:简单组织、复合组织
二、植物组织的类型:
根据植物组织生理功能和形态构造的差异,可分为两大类:
分生组织(meristem)种子植物中具有分裂能力的细胞,限
制在植物体的某些部位。在植物的一生中持续地保持强烈的
分裂能力。
成熟组织(mature tissue)薄壁组织保护组织机械组织
输导组织分泌组织
分生组织:分布在植物体某些特定位置,在植物一生中具有
持续分裂能力的细胞群。
1 按起源分:a 原分生组织b 初生分生组织c 次生分生组
织
形成层使器官增粗
木栓形成层形成周皮和愈伤组织
2 按位置分:
a 顶端分生组织(apical meristem) 位于根或茎顶端的
分生组织;包括: 原分生组织初生分生组织
初生生长初生组织初生构造
b 侧生分生组织(lateral meristem) 位于根和茎周侧的
分生组织;包括: 形成层木栓形成层
次生生长次生组织次生构造
c 居间分生组织(intercalary meristem)位于成熟组织之
间的分生组织。
居间生长
(一)薄壁组织
细胞特点:a 具有薄的初生壁;b 形状常呈等径的多面
体,有发达的胞间隙;c 从结构上看较少特化,是一类
较不分化的成熟组织;d 有很强的分生潜能;e 有较大
的可塑性。
(二)保护组织
细胞特点:a 具有薄的初生壁;b 形状常呈等径的多面体,有发达的胞间隙;c 从结构上看较少特化,是一类较不分化的成熟组织;d 有很强的分生潜能;e 有较大的可塑性。
(三)保护组织
2 周皮组织(periderm) 属次生保护组织包在裸子植物和双子叶植物的老根、老茎的外表
形成:
木栓细胞
木栓形成层木栓形成层
栓内层
皮孔-- 周皮上的点状突起。
树皮-- 是多次周皮积累的结果,形成层
以外所有的组织(包括活的和死的组织)。
(四)机械组织
1 厚角组织(collenchyma)
特点:细胞壁不均匀增厚
方式:
A 多数在细胞相互毗接的角隅部位;
B 有一些植物的细胞是在切向壁上加厚。组成
厚角组织的细胞是活细胞。细胞壁的增厚是初
生壁性质的,增厚处的主要成分为果胶质和纤
维素。
部位:普遍存在于正在生长和经常摇摆的器官的外围。
2 厚壁组织(sclerenchyma)
特点:具有均匀增厚的次生壁,壁通常木质化,成熟后为死细胞。
A 石细胞(stone cell)多为等径或略为伸长的细胞,具有强烈木质化增厚的细胞壁。
B 纤维细胞(fiber )两端尖细成梭形的细胞,细胞壁有明显的次生增厚但木质化程度不一致。
木质部纤维图
A 一个韧皮纤维细胞
B 韧皮纤维束
C 韧皮纤维束横切
1 中层
2 初生壁
3 次生壁
4 缝隙状单纹孔对的切面观
(五)输导组织
是植物体中担负物质长途运输
的组织。
根据生理机能和形态构造的不
同,又可以分为两类:
1 木质部运输水分和无机盐
组成:导管管胞木薄壁组织木纤维;
2 韧皮部
组成:筛管筛胞伴胞韧皮薄壁组织韧皮纤维
导管内侵填体酿成过程
A 纵切面示侵填体的形成过程
B 横切面示侵填体由相邻细胞发生
C 横切面示导管内的侵填体
管胞(tracheid)主要分布于裸子植物和蕨类植物体内。
管胞是单个的细胞,成熟时也是死细胞。两个管胞之间
上下以端部紧密重叠,水份通过重叠处的纹孔由下至上
运输。
在系统发育上, 纤维
管胞向两个方向发展导管分子
筛管是被子植物中长距离运输光合产物的结构。
由一列上下互相连接的活细胞(筛管分子)组成。
伴胞(sieve cell)位于筛管分子旁侧的薄壁细
胞,与筛管的输导机能密切相关。
筛胞(sieve cell)分布在裸子植物和蕨类植物
体内输导有机物质的单个细胞。筛胞成熟时为活细
胞,无核,旁边没有伴胞。在相邻的筛胞分子之间
的细胞壁上也有不很发达的筛域,没有形成筛板。
综上所述,木质部和韧皮部是植物体中起输导
作用的两类复合组织,它们的组成分别以具有输导
功能的管状分子:导管分子、管胞和筛管分子、筛
胞为主,所以在形态学上又称为维管组织。
分泌组织:
根据分泌物是否排出体外,分为外部分泌结构内部分泌结构
1 外部分泌结构
腺表皮腺毛蜜腺排水器等
2 内部分泌结构
分泌细胞分泌囊分泌腔和分泌道乳汁管
三、植物组织系统
(一)概念:一个植物体上,或一个器官上的一种组织,或几种组织在结构和功能上组成一个单位,称为组织系统。
(二)种类:
1 皮组织系统(dermal tissue system)表皮、周皮
2 维管组织系统(vascular tissue sysytem)木质部、韧皮部
3 基本组织系统(fundamental tissue sysytem )薄壁组织、厚角组织、厚壁组织
本章复习题
一、名词解释:
组织组织系统周皮树皮
二、回答问题:
1、植物的分生组织类型有几种类型?
2、如何区别厚角组织和厚壁组织?
3、表皮和周皮有什么区别?
4、从输导组织的结构和组成来分析,为什么被子植物比裸子植物更高级?
5、植物体的三种组织系统在体内如何分布,各起什么作用?
第四章种子和幼苗
一、种子的构造与类型
1 构造:由种皮、胚、胚乳三部分构成
(1)种皮(seed coat)
功能:起保护作用,保护种子免受外力损伤和病虫
害侵入
性质和厚度:不同的种子有所不同
结构:内种皮外种皮假种皮
(2)胚(embryo )包括胚芽、胚根、胚轴、子叶四
部分
双子叶植物:种子的胚具有两片子叶的植物
单子叶植物:种子的胚具有一片子叶的植物
(3)胚乳(endosperm)贮藏营养物质供胚生长外胚乳
种子内贮藏物质包括:糖类脂类蛋白质少量无机
盐和维生素
2 种子的类型
(1)有胚乳种子:由种皮、胚、胚乳三部分组成
一些双子叶植物(油桐、橡胶),大多数单子叶植物(竹
类、稻、麦、玉米及其他禾本科植物的种子)和全部的裸子植
物属于此类。
(2)无胚乳种子由种皮和胚两部分组成。
许多双子叶植物如:大豆、刺槐、梨、板栗、油茶、核桃
等都属于此类。
种皮包在外面起保护作用
胚芽由生长点和幼叶组成
种子结构胚胚轴连接胚芽和胚根的短轴
胚根由生长点和根冠组成
子叶有一片、二片或多片
胚乳贮藏营养物质
二、种子萌发与幼苗形成
(一)种子的休眠和种子的寿命
1 种子的休眠(seed dormancy)
●概念:由于种子本身某些内在的因素而导致种子在适宜的环境条件下不能立即萌发的现象。休眠期
●原因:a 种皮 b 胚未发育成熟或种子的后熟作用 c 抑制物质的存在
2 种子的寿命
概念:是种子在一定条件下保持生活力的最长期限。
与种子寿命有关的因素:a 植物本身的遗传性 b 种子的储藏条件 c 母体的健康状况、种子的成熟度、种皮的保护状况等有关
3 种子失去生活力的原因:①种子内酶物质被破坏②贮藏的营养物质消失③胚细胞衰退死亡(二)种子萌发的外界条件
1 种子萌发的概念:具有萌发力的种子,在适宜的条件下,胚由休眠状态转入活动状态,开始萌发
生长,形成幼苗的过程。
2 种子萌发的外界条件:a 充足水分( 软化种皮活化酶增大胚和胚乳的体积)
种子萌发时的吸水
种子吸水的三阶段
吸胀:物理吸水
萌动: 物理吸水达到饱和,内部代谢活动启动
发芽: 胚根突破种皮
(二)种子萌发的外界条件
1 种子萌发的概念:
具有萌发力的种子,在适宜的条件下,胚由休眠状态转
入活动状态,开始萌发生长,形成幼苗的过程。
2 种子萌发的外界条件:
a 充足水分( 软化种皮活化酶增大胚和胚乳的体积)
b 适宜的温度(温度三基点:最低最高最适)
c 足够的氧气(呼吸作用的基础)
d 光照(非必须因子)
(三)种子萌发成幼苗的过程
1 种子吸收水分种皮变软;
2 酶物质吸水后在一定温度下活化,分解储藏的营养物质运往胚(淀粉、脂肪、蛋白质);
3 胚的体积增大(胚细胞的体积和数量增加),胚各部分迅速生长;
4 胚根首先突破种皮形成主根,胚轴生长把胚芽和子叶推出土面,形成茎和叶;
5 至此一株幼小的植物体完全长成。
三、幼苗的类型
1 子叶出土幼苗
种子萌发时胚根先突出种皮,
伸入土中,形成主根。然后下胚轴加
速伸长,将子叶和胚芽一起推出土面,
所以幼苗的子叶是出土的。
2 子叶留土幼苗
种子萌发的特点是下胚不
伸长,上胚轴伸长,所以子
叶和胚乳并不随胚芽伸出土
面,而是留在土中直到养料
耗尽死去。
本章复习题
一、名词解释:
有胚乳种子和无胚乳种子子叶出土幼苗和子叶留土幼苗种子的后熟作用
二、回答问题:
1 种子包括哪几部分?为什么说胚是新生一代的原始体?
2 造成种子休眠的原因是什么?
3 种子萌发主要的外界条件是什么?各起什么作用?
4 从种子萌发形成幼苗的过程如何?
第五章种子植物的营养器官
植物器官:凡是担负一定生理机能,具有一定形状,由数种植物组织按照一定的排列方式所构成的植
物体的组成单位叫做植物器官
营养器官(vegetative organ) 繁殖器官(reproductive organ)
1 营养器官:与植物的营养有密切的关系,包括根、茎、叶。它的生存期和个体的生命同始同终,是植物生命活动过程中最习见的部分。
2 繁殖器官:具有产生新植物体,保护新植物体和帮助新植物体散布的作用,包括花、种子、果实。在植物体上的存在是有时间性的,它们只见于植物的繁殖季节。
5.1 种子植物的营养器官---- 根
二、根和根系的类型
1 根的来源
胚根主根(main root)(直根或初生根)
侧根(lateral root)
二级侧根(或三生根)
三级侧根(或四生根)
2 根的类型:
定根:有一定的发生部位,来源于胚根,包括主根和侧根。
不定根:位置不固定,是从茎、叶、胚轴或老根上生出来的根。
3.根系(root system)的类型
A.直根系:有明显主根和侧根区别的根系,即主根发育,侧根的长短粗细显著地次于主根。
B.须根系:无明显主根和侧根区别的根系,即根系主要是由下部的茎节上生长出来的长短粗细和形状都很相似的不定根组成。
4.根系在土壤中的分布状况
根据根系在土壤中分布的深度,分为两种类型:
A 深根性主根发达,向下垂直生长,深入土层
B 浅根性侧根或不定根较主根发达,并向四周扩展,根系多分布在土壤表层。
根系的深浅受以下因素影响:
(1)植物自身的遗传特性;
(2)不同生长发育期。
(3)植物所处的外界环境;
三、根的解剖构造
(一)根尖的构造根尖指根的顶端到着生根毛的一段。长度0.5-1 cm。
根尖外形根冠、分生区、伸长区、成熟区
1、根冠
特点:由薄壁细胞组成,始终保持一定的形状和厚度。
功能:1.保护; 2.使根顺利穿入土壤; 3.使根具有向地性生长的特点
2、分生区
特点:细胞具有强烈分裂能力
组成成分
原分生组织
初生分生组织
3、伸长区
特点:1.细胞显著伸长; 2.是由初生分生组织到成熟组织发育的过渡区;3.成熟结构中的原生韧皮部和原生木质部形成。 功能:使根伸长生长 4、成熟区
特点:形成根毛
功能 1 吸收水分和无机盐 2 使根系固着在土壤里 (二)根的初生构造(primary structure )
根的初生结构是指根顶端分生组织 经过初生生长而形成的初生结构。
初生生长:由顶端分生组织经过细胞分裂、生长和分化的过程。
初生组织:经初生生长所形成的成熟组织。 初生结构:由初生组织组成的结构。 1 双子叶植物根的初生构造
* 表皮 由一层细胞组成,排列整齐紧密,无胞间隙。
特点:细胞壁、角质层薄,不具气孔;部分细胞的外壁向外突起形成 根毛。 功能:吸收 固着
* 皮层 由薄壁细胞组成
* 外皮层 当根毛枯死,表皮脱落时,可暂时起保护作用 * 皮层薄壁组织 具贮藏和横向运输的作用 * 内皮层(凯氏带)
1 双子叶植物根的初生构造
* 维管柱
中柱鞘 具有潜在的分裂能力
初生维管组织:初生木质部 初生韧皮部
原生木质部 原生韧皮部 后生韧皮部
发育方式为 外始式
髓 由薄壁、厚壁组织组成 表 皮 表皮特化产生根毛
内皮层 皮层 维
管
柱
皮层内皮层特异性加厚,形成凯氏带
维管柱初生木质部和初生韧皮部相间排列,二者的发育方式均为外始式
单子叶植物与双子叶植物根解剖构造的区别:
1.只有初生结构,没有形成层和次生结构;
2.根的外皮层,在根发育后期常形成栓化的厚壁组织,
在表皮根毛枯萎后,替代表皮行保护作用;
3.内皮层常在径向壁、横向壁和内切壁形成五面加厚。
同时,正对木质部的内皮层细胞常常停留在凯氏带阶
段,称为通道细胞.
4.维管柱(中柱)为多元型,通常初生木质部束数为7束
以上。髓、中柱鞘等在根发育后期常木化。
3 裸子植物根的初生构造
由表皮、皮层和维管柱三部分组成;
特点:
◆初生木质部无导管,而仅具管胞:初生韧皮部无筛
管和伴胞而具筛胞。
◆松杉目的根在初生维管束中已有树脂道的发育。
(三) 侧根的形成起源于中柱鞘(内起源)
侧根的位置
根的原型
在根横切面上,初生木质部呈辐射状排列,原生木质部构成辐射状的棱角,即木质部脊。根中木质部脊数就是根
的原型。
(四)根的次生构造
次生生长:由侧生分生
组织经过细胞分裂、生
长和分化使根加粗生长
的过程。
次生结构:由次生生长所形成的结构。
维管形成层次生维管组织
侧生分生组织次生结构
木栓形成层周皮
1 维管形成层的发生和活动
①发生于初生韧皮部内方的薄壁组织
②维管形成层形成
2 次生维管组织的形成
维管形成层
次生木质部
次生维管组织
次生韧皮部
轴向系统导管、管胞、筛管、伴胞、纤维、薄壁细胞等
径向系统射线、木射线、维管射线、韧皮射线、
髓射线
3 木栓形成层的发生和活动
①发生和位置
②活动
木栓层
周皮木栓形成层
栓内层
4 根的次生结构的特点
A 木质部在内,韧皮部在外,二者内外相对排列
B 产生了维管射线和髓射线
C 形成层有规律地每年进行一次活动
D 在次生结构中以木质部为主,韧皮部比例很
少。
四、根瘤和菌根
根瘤和菌根是高等植物根系与土壤微生物之间共生关系的两种类型。
(一)根瘤
1 形成
2 根瘤菌的特点
3 意义
(二)菌根类型:外生菌根内生菌根内外生菌根2 意义
五、根的变态
器官的形态构造因生理机能的改变而改变的现象叫做变态,发生变态的器官叫做变态器官。(一)贮藏根
1 肉质主根:主要由主根发育而来,一株上只有一个肉质直根。
肉质主根的上半部是植物的茎部,是由下胚轴发育而成,只有下半部生有侧根的部分才是植物的根部。如:萝卜、胡萝卜、甜菜根
2 块根:主要由不定根或侧根发育而来,一株上可形成多个块根。如:甘薯、木薯、大丽菊
(二)寄生根
(三)气生根(由不定根形成)
1 攀援根
2 支拄根
3 呼吸根
本节复习题
一、名词解释
定根和不定根根系器官变态
二、回答问题
1 根有哪些主要功能?
2 植物根系的类型与在土壤中的分布有什么关系?
3 根尖分为几个区,各区的特点和功能如何?
4 分别说明维管形成层和木栓形成层的起源和活动情况。
5 侧根起源于什么部位,简要说明其形成过程。
6 简要说明根的次生结构的形成过程
三、比较根的初生结构和次生结构。
四、绘图说明双子叶植物和单子叶植物根的初生结构
第五章种子植物的营养器官茎
一、茎的功能和经济利用
3 茎的生长习性(habit)
①直立茎(erect)
②匍匐茎(creeping)
③平卧茎(procumbent)
④攀缘茎(climbing)
⑤缠绕茎(twining)
(二)有关的概念
1 节、节间
2 枝条长枝短枝
3 皮孔、芽鳞痕
4 叶痕维管束痕(叶迹)
(三)芽(bud) 的类型
1 芽的概念芽是枝、叶或花的原始体,是一个包被着许多大小不同的幼叶,节间非常短,没有发育的枝叶。
2 芽的结构
3 芽的类型
A 定芽和不定芽
B 叶芽、花芽和混合芽
C 鳞芽和裸芽
D 活动芽和休眠芽
(四)茎的分枝类型
1 总状分枝
2 合轴分枝
3 假二叉分枝
4 二叉分枝
三、茎的结构
(一)茎尖的构造
分生区伸长区成熟
区
茎尖和根尖构造的区别:
1 茎尖没有类似于根冠的结构,因而顶端分生组织位于最先端;
2 茎尖有侧生器官叶原基;
3 茎尖有节与节间,因而茎尖的伸长生长不是均匀一致;
4 茎的伸长区较长。 (二)茎的初生构造
1 双子叶植物茎的初生构造 表皮 由原表皮发育而来
特点 1 表皮细胞横切面为 长方形或方形; 2 细胞外壁加厚且角质化,具角质层
附属物气孔、毛状物皮层由基本分生组织分化而成
特点: 位于表皮与维管柱之间,由多层细胞组成,主要为薄壁组织,具有多种功能。 维管柱 由原形成层发育而来 维管柱 A 维管束
初生木质部 初生韧皮部 束中形成层
无限维管束 有限维管束 B 髓
由基本分生组织产生 位于茎初生结构的中心 C 髓射线初生射线
由基本分生组织产生,是维管束间的薄壁组织。 维管束的类型
2 裸子植物茎的初生构造
裸子植物茎的初生构造与双子叶植物茎初生构造大体上相似,两者主要的不同点在于: a 初生维管束中木质部和韧皮部的组成成分是管胞、筛胞和薄壁组织,没有导管、筛管、伴胞和
纤维;
b 茎的皮层内常分布着一圈树脂道;
c 裸子植物中只有木质茎,没有草质茎。
3 单子叶植物茎的初生构造
特点:
维管束由木质部和韧皮部组成,中间不具形成层(有限维
管束);维管束彼此很清楚地分开,有两种排列方式:1 维管束没有
规律地分散在基本组织中,愈向外愈多,愈向内愈少,皮层和髓很
难分开;如:玉米2 维管束排列较规则,一般成两圈,中央为髓。
如:水稻、小麦维管束虽然排列方式不同,但结构都相似,为外韧、
有限维管束。
单子叶植物茎的解剖结构(以玉米茎为例)
基本组织
基本组织的大部分为薄壁
组织,维管束分布于其中
近表皮部分由厚壁细胞组
成。基本组织具有皮层和
髓的功能
维管束(有限维管束)
由维管束鞘木质部韧皮部组成。木质部发育方式为内始式,韧皮部发育方式为外始式。
竹茎的结构
竹类的茎称秆,节间中空称髓腔周围的壁称竹壁竹壁由外而内为:
竹茎结构的特点
竹茎也由表皮、基本组织、维管束构成
1 机械组织特别发达 A 表皮下有下皮;
B 近髓腔的部分有多层石细胞层;
C 维管
束外围有纤维构成的维管束鞘;D 愈近外
围的维管束纤维愈多,木质部和韧皮部相
应减少,或者单纯由纤维构成束。
2 原生木质部的腔隙被填实
3 基本组织是厚壁组织
根和茎初生构造的区别:
1 茎表皮外壁加厚形成角质层,表
皮还分布有气孔和表皮毛;
2 皮层部分占有较小的体积,紧接
表皮有厚角组织、细胞内含有叶绿
体,不具典型的内皮层;
3 维管柱占较大的体积,不具中柱
鞘;由维管束、髓、髓射线组成;
木质部和韧皮部内外排列,成熟方
式与根中不同;维管束中有形成
层。
(三)茎的次生构造
1 双子叶植物茎的次生构造