植物形态结构和生理(高中生物竞赛辅导)

《植物生理》奥赛辅导讲义竞赛基本要求一、种子植物形态解剖（一）植物组织：1、植物组织的概念和类型2、分生组织3、成熟组织4、维管组织和维管束（二）种子和幼苗：1、种子的结构和类型2、种子的萌发和幼苗的形成（三）种子植物的营养器官1、根的结构（内皮层、初生结构和次次生结构）2、茎的结构（维管束、初生结构和次次生结构）3、叶的结构与气孔功能4、根、茎、叶的变态（四）种子植物的繁殖器官1、花的结构（花程式和花图式）2、种子和果实的形成，及果实的种类二、植物生理（一）植物的水分代谢1、植物吸水的部位及方式2、植物细胞渗透吸水原理（水势）3、植物体内水分的散失4、外界条件对蒸腾作用的影响5、蒸腾作用原理在生产上的应用（二）植物的矿质代谢1、植物必需的矿质元素及其主要生理作用2、根吸收矿质元素的过程3、植物根系吸收矿质元素的特点4、植物体内无机养料的同化5、矿质元素在植物体内的运输和利用（三）植物的光合作用1、光合作用的概念及其重大意义2、光合作用的场所和光合色素3、光合作用的全过程（光系统Ⅰ和光系统Ⅱ）4、C3和C4植物的比较（光呼吸）5、绿色植物与光合细菌的光合作用的比较6、外界条件对光合作用的影响（饱和点、补偿点）7、光合作用的原理在农业生产中的应用（四）植物体内物质的运输1、径向运输系统2、轴向运输系统3、物质的运输形式和动力（五）抗逆生理（抗旱、抗寒等）（六）植物的呼吸作用1、呼吸作用的类型和过程2、植物体各部分的呼吸强度比较3、外界条件对呼吸作用的影响4、呼吸作用的生理意义5、呼吸作用的原理在农业生产中的应用6、呼吸作用与光合作用的关系（七）植物生命活动的调节1、生长素类2、赤霉素类3、细胞分裂素类4、脱落酸5、乙烯（八）植物开花的机理及其应用1、植物的花前成熟2、低温和花诱导3、光周期和花诱导4、春化和光周期理论在生产中的应用5、其他条件对植物开花的影响（九）植物的生长、发育和生殖1、顶端分生组织和形成层2、无性生殖、有性生殖3、双受精作用、胚的发育和胚乳的发育4、种子植物、蕨类植物和苔藓的世代交替（生活史）三、植物系统分类（了解到科、目、纲、亚门和门）（一）藻类植物1、蓝藻门2、绿藻门3、红藻门4、褐藻门（二）菌类植物1、细菌门2、粘菌门3、真菌门（三）地衣植物1、概述（四）苔藓植物1、概述2、苔纲3、藓纲（五）蕨类植物1、概述2、石松亚门3、木贼亚门4、真蕨亚门5、蕨类植物的起源与演化6、蕨类植物的经济价值（六）种子植物——裸子植物1、概述2、苏铁纲3、银杏纲4、松柏纲5、裸子植物的起源与演化（七）种子植物——被子植物1、概述2、双子叶植物纲和单子叶植物纲的10个重点科（十字花科、豆料、菊科、蔷薇科、锦葵科、茄科、葫芦科、芸香科、禾本科、百合科等的特征及花程式、花图式）3、被子植物的起源与系统发育辅导基本内容：（一）植物的水分代谢植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，称为植物的水分代谢。

第一讲植物形态解剖一、竞赛中涉及的问题在中学生物教学大纲中，已简单介绍了种子植物根、茎、叶、花、果实和种子的基本结构。

根据国际生物学奥林匹克竞赛（IBO）纲要和全国中学生生物学竞赛大纲（试行）的要求，有关种子植物组织和器官解剖的知识在各级竞赛中均要求掌握并能灵活运用，因此必须在原有的中学基础上拓展和提高。

现分述如下：（一）植物的组织1．分生组织是由具分裂能力的细胞组成，位于植物生长的部位，根和茎的生长和加粗都与之有直接关系。

组成分生组织的细胞，其主要特点是：细胞体积较小，排列紧密，壁薄，细胞核相对较大，细胞质较浓，一般没液泡或仅有分散的小液泡。

根据分生组织在植物体中的位置，可分为顶端分生组织、侧生分生组织和居间分生组织。

（1）顶端分生组织：位于茎与根主轴的和侧枝的顶端，它们的分裂活动可以使根和茎不断伸长，并在茎上形成侧枝和叶，使植物体扩大营养面积。

茎的顶端分生组织最后还将产生生殖器官。

（2）侧生分生组织：位于根和茎的侧方周围部分，靠近器官的边缘。

它包括形成层和木形成层。

形成层的活动能使根和茎不断增粗，以适应植物营养面积的扩大。

木栓形成层的活动是使长粗的根、茎表面或受伤的器官表面形成新的保护组织。

侧生分生组织主要存在于裸子植物和木本双子叶植物中。

草本双子叶植物中的侧生分生组织只有微弱的活力或根本不存在，在单子叶植物中侧生分生组织一般不存在，因此，草本双子叶植物和单子叶植物的根和茎没有明显的增粗生长。

（3）居间分生组织：是夹在多少已经分化了的组织区域之间的分生组织，它是顶端分生组织在某些器官中局部区域的保留。

典型的居间分生组织存在于许多单子叶植物的茎和叶中，如水稻、小麦等禾谷类作物，在茎的节间基部保留居间分生组织，所以当顶端分化成幼穗后，仍能借助于居间分生组织的活动，进行拔节和抽穗，使茎急剧长高。

葱、蒜、韭菜的叶子剪去上部还能继续伸长，这也是因为叶基部的居间分生组织活动的结果。

落花生由于雌蕊柄基部居间分生组织的活动，而能把开花后的子房推入士中。

植物形态结构和生理高中生物竞赛辅导植物的形态结构包括根、茎、叶、花和果实等部分，每个部分在植物生长发育和功能方面都起着重要的作用。

首先，根是植物的吸收器官，主要功能是吸收水分和矿物质。

根分为主根和侧根，主根在植物的生长点以下生长，向下延伸，侧根则向两侧生长。

根的周围有根冠，可以增加根的吸收面积。

根的内部结构主要由表皮、皮层、木质部和髓部组成，根毛则是根吸收物质的主要部位。

此外，根还具有定向感应和变形能力，可以向光、重力和水分梯度等方向生长。

其次，茎是植物的支持和传导器官，主要功能是承担叶和花的生长和传导水分和养分。

茎的内部结构由表皮、皮层、维管束和髓组成。

茎分为直立茎和匍匐茎，直立茎可以使植物向上生长，匍匐茎则可以在地表面扩展。

茎的顶端有一个生长点，能够持续地生长。

茎还可以用于储存养分，如地下茎和块茎等。

再次，叶是植物的光合器官，主要功能是吸收光能进行光合作用，并与空气发生气体交换。

叶的形态结构由叶片、叶柄和叶鞘组成，叶片是最重要的部分。

叶片的下表皮有许多气孔，可以进行气体交换。

叶的排列方式可分为对生排列和互生排列两种，对生排列叶片两两对生于茎的节点上，互生排列叶片交错排列于茎的节点上。

最后，花是植物的生殖器官，主要功能是进行有性生殖。

花的形态结构由花萼、花瓣、花丝、雄蕊和雌蕊组成。

花的结构分为完整花和不完整花，完整花包含五个基本部分，不完整花则缺少其中一些部分。

花的结构差异可以根据不同植物的传粉方式来进行适应。

在植物的生理方面，主要涉及光合作用和植物的调节机制。

光合作用是植物在叶绿体中进行的一种重要的生化反应，将光能转化为化学能储存起来。

光合作用的方程式为6CO2+6H2O+光能→C6H12O6+6O2，其中二氧化碳和水在光合作用过程中通过一系列光合色素的参与进行光能的吸收和光解生成氧气和葡萄糖。

光合作用的光反应和暗反应分别发生在叶绿体的光膜和液膜中。

植物的调节机制主要包括植物对光、温度、水分和激素的感应和响应。

植物的形态结构和生理首先是植物的形态结构。

根是植物体的地下器官，它们主要负责吸收水分和养分，并固定植物体。

根的形态结构包括主根和侧根，根的外形有很大的差异，包括脱落根、须根、肉质根等。

茎是植物体的地上器官，它们主要负责植物的支撑和输送水分和养分。

茎的形态结构包括节、间、髓腔等，茎的外形有很大的差异，包括直立茎、攀缘茎、蔓延茎等。

茎的主要功能是将根吸收的水分和营养物质输送到叶片。

叶是植物体的营养器官，它们通过光合作用将阳光和二氧化碳转化为植物所需的能量和有机物质。

叶的形态结构包括叶片、叶柄和叶鞘等，叶的形状和大小因植物种类而异。

叶的主要功能是进行光合作用和蒸腾作用。

花是植物的生殖器官，它们主要负责植物的繁殖。

花的形态结构包括花萼、花瓣、花蕊和花托等，花的形状和颜色因植物种类而异。

其次是植物的生理。

光合作用是植物最重要的生理过程之一，它通过光能转化为化学能，产生有机物质，释放出氧气。

光合作用发生在叶绿体内，需要有光和二氧化碳的参与。

呼吸作用是植物体将有机物质氧化分解为能量的过程，产生二氧化碳和水。

呼吸作用发生在植物体的所有细胞内，包括根、茎、叶和花等组织。

输导作用是植物体内部水分和养分的运输过程。

植物体的输导系统由根的根毛、根百管、茎的木质部和韧皮部、叶的叶脉等组成。

植物的水分输送是通过蒸腾作用产生的负压力驱动的。

蒸腾作用是植物体蒸腾作用发生在叶子上的细胞中，它是由植物体根部吸水、通过茎部输送、散发到空气中的过程。

总结起来，植物的形态结构和生理是相互关联的。

植物的形态结构由根、茎、叶和花等组织构成，而植物的生理包括光合作用、呼吸作用、输导作用等生命活动。

植物的形态结构决定了生理过程的进行方式，而植物的生理过程则会影响到形态结构的发育。

只有形态结构和生理正常的植物，才能保证其正常的生长和发育。

高中生物竞赛辅导资料：第二章植物解剖和生理第一节植物组织的结构和功能植物组织一般分为分生组织、薄壁组织、保护组织、机械组织、输导组织和分泌组织。

后五种组织总称为成熟组织或永久组织。

1．分生组织分生组织位于植物体生长的部位，细胞都具有持续分裂的能力。

按性质来源的不同，分生组织可分为原分生组织、初生分生组织和次生分生组织。

按在植物体上的位置，又可分为顶端分生组织、侧生分生组织和居间分生组织(如图-—2-1所示)。

原分生组织位于根和茎生长锥的最先端部分，细胞体积小、细胞核大、细胞质浓，有强烈的分裂能力。

初生分生组织由原分生组织衍生的细胞组成，细胞仍能分裂，但已开始分化，是原分生组织向成熟组织过渡的组织。

次生分生组织是由成熟组织的细胞，经过生理和形态上的变化，重新具有分裂能力，转变而成的，如形成层和木栓形成层。

按位置来说，原分生组织和初生分生组织合称为顶端分生组织，由于它们的活动，根和茎不断生长。

次生分生组织属于侧生分生组织，它的活动与根、茎的加粗生长有关。

侧生分生组织主要存在于裸子植物和木本的双子叶植物，草本双子叶植物和单子叶植物的根和茎没有明显的增粗生长。

在禾本科植物茎的基部和葱、韭、松叶及一些植物花轴的基部有居间分生组织。

2。

薄壁组织薄壁组织又称基本组织，细胞一般较大，细胞壁薄，有大的液泡，细胞排列疏松。

在一定条件下可恢复分生能力，转变为次生分生组织。

根据功能不同，薄壁组织可分为同化组织、贮藏组织、贮水组织、通气组织和吸收组织等。

3。

保护组织根据来源和形态特征的不同，保护组织分为表皮和周皮。

表皮细胞是生活细胞，一般不含叶绿体，细胞排列紧密。

表皮细胞的外壁常因脂肪性的角质侵入而呈角质化。

木本植物的根、茎由于多年生长不断增粗，表皮会因器官的增粗而被破坏、脱落，这时周皮代替表皮起保护作用(详见本章第三节)。

4．机械组织机械组织起支持作用，主要特征是细胞的次生壁强烈加厚，可分为厚角组织和厚壁组织。

厚角组织细胞是生活的细胞，常具叶绿体。

高中生物竞赛辅导讲座第三讲植物生理一、竞赛中涉及的问题根据最新国际生物学奥林匹克竞赛（IBO）纲要和全国中学生生物学竞赛大纲（试行）要求，有关植物生理学的内容主要包括：水分、矿质营养的吸收和运输；光合作用；呼吸作用；蒸腾作用；生长和发育，激素；生殖。

上述内容中，原中学生物教学大纲中已有的不再重复，只对其他一些在竞赛中经常遇到但又难于理解的内容作些简要的分析或说明。

（一）水分的吸收、运输1、自由能和水势当把一小块高锰酸钾结晶投入到一盛有纯水的烧杯中时，高锰酸钾分子会迅速地由结晶处向烧杯中的其他地方迁移。

这种迁移之所以能够发生，完全是由于结晶与烧杯中的其他地方存在着化学势差的结果。

化学势就是在恒温恒压条件下，一摩尔的物质分子所具有的自由能，自由能则是在恒温恒压条件下能够用于做功的能量。

所以化学势就是指物质分子能够用于做功的能量的度量。

其大小与物质的浓度或纯度呈正相关关系，并且能够指示物质分子发生反应或产生运动的方向和限度。

在上述系统中，高锰酸钾分子迁移消耗的就是高锰酸钾分子的化学势或者说就是高锰酸钾分子的自由能。

正因为如此，高锰酸钾分子也只能由化学势较高的结晶向化学势较低的其他地方迁移，直到烧杯各处高锰酸钾的化学势都相等为止。

这种物质分子顺着化学势梯度或浓度迁移的现象就叫扩散。

化学势用μ来表示，单位是耳格／摩尔或达因厘米 / 摩尔。

在上述系统中高锰酸钾分子扩散的同时，水分子也在扩散，消耗的是水的化学势，是水中能够用于做功的能量度量。

其大小当然能够指示水分子发生反应或产生运动的方向和限度，包括植物体内的水分运动。

但是，任何物质分子的化学势的绝对值并不容易测定，水的化学势亦如此。

我们通常所说的水的化学势实际上是一个差值，是系统中水的化学势与0℃、1、013105 Pa下纯水的化学势之差。

尽管纯水的化学势的绝对值也不易测定，但人们可以规定一个值来作为纯水的化学势，其他溶液的水的化学势就通过与纯水的化学势的值进行比较而得到。

高中生物竞赛辅导（植物部分）上1．定根：发生于植物体的固定部位，包括主根（胚根发育而成）和侧根。

2．不定根：除定根以外的其它根，发生位置不固定，如茎（玉米）、胚轴（小麦）、叶（落地生根）、老根上都有可能发生。

根系：一株指植物地下所有根的总和。

须根系：主要由不定根组成的根系（单子叶植物）直根系：由主根+各级侧根组成（裸子植物、大部分双子叶植物）。

根的变态贮藏根肉质直根萝卜块根甘薯、大丽菊气生根支柱根榕树攀援根常春藤呼吸根水松、红树寄生根菟丝子叶的主要功能是光合作用和蒸腾作用，有些植物的叶还有吸收、营养繁殖的功能。

异形叶：同一植株上具有不同叶形的现象。

叶的变态：叶卷须、叶刺、捕虫叶叶的发育1.叶原基的发生茎的顶端分身组织的一定部位,产生许多侧生的突起,这些突起就是叶分化的最早期,即叶原基.叶原基的产生是生长点一定部位上的表皮细胞(原套),或表皮下的一层或几层细胞(原体)分裂增生所形成的.叶的结构㈠被子植物叶的一般结构叶柄的结构与茎的初生结构相似。

叶片的结构分为表皮、叶肉、叶脉三部分。

1、表皮叶表面的初生保护组织，由表皮细胞、气孔器和表皮毛等附属物组成。

表皮常由一层生活细胞组成，不含叶绿体，也有的由多层细胞组成称为复表皮。

表皮细胞是不规则的扁平细胞，侧壁凹凸不齐，彼此紧密镶嵌在一起，外壁较厚，常角质化，并有角质层。

•气孔器：双子叶植物的气孔由两个肾形的细胞围合而成，这两个细胞称保卫细胞，其间的间隙称气孔。

有些植物在保卫细胞之外，还有较整齐的副卫细胞（如甘薯）。

2、叶肉由含大量叶绿体的薄壁细胞组成，是叶进行光合作用的主要部分。

根据叶肉分化的情况不同，可分为异面叶和等面叶：异面叶的叶肉分化为栅栏组织和海绵组织，栅栏组织近上表皮，含叶绿体多；海绵组织近下表皮，排列较疏松，细胞含叶绿体较少。

等面叶的叶肉不分化为栅栏组织和海绵组织，或上、下表皮内侧均有栅栏组织，中部为海绵组织。

（1）栅栏组织：为一列或几列长筒形有棱的薄壁细胞，其长轴与上表皮垂直相交呈栅栏状排列。

⾼中⽣物《植物学》竞赛辅导教案（共13章）第⼀章植物的⽔分代谢⼀、教学时数计划教学时数为8 学时，其中理论课4 学时，实验课4 学时。

⼆、教学⼤纲基本要求1. 了解⽔的物理化学性质和⽔分在植物⽣命活动中的作⽤；2. 了解⽔的化学势、⽔势的基本概念、植物⽣理学中引⼊⽔势的意义；3. 了解植物细胞的⽔势的组成、溶质势、衬质势、压⼒势等的概念及其在植物细胞⽔势组成中的作⽤，4. 了解并初步学会植物组织⽔势的测定⽅法；5. 了解植物根系对⽔分吸收的部位、途径、吸⽔的机理以及影响根系吸⽔的⼟壤条件；6. 了解植物的蒸腾作⽤的⽣理意义和⽓孔蒸腾是蒸腾的主要⽅式、蒸腾作⽤的指标、测定⽅法以及适当降低蒸腾速率的途径；7. 了解植物体内⽔分从地下向地上部分运输的途径和速度、⽔分沿导管上升的机制；8. 了解作物的需⽔规律、合理灌溉指标及灌溉⽅法以及发展节⽔农业促进⽔资源持续利⽤的重要性。

三、教学重点和难点( ⼀) 重点1 ．⽔分在植物⽣命活动中的作⽤。

2 ．植物细胞⽔势的组成，⽔分移动的⽅向。

3 ．细胞对⽔分的吸收。

4 ．植物根系对⽔分的吸收。

5 ．⽓孔蒸腾的机理和影响因素。

6 ．植物体内⽔分运输的途径。

7 ．作物需⽔规律和合理灌溉。

( ⼆) 难点1 ．植物细胞的⽔势的基本概念。

2 ．组成和有关计算。

3 ．⽓孔开闭的机理。

1.引⾔⽔是植物维持⽣存所必需的最重要的物质。

植物从⽔中进化⽽来。

植物的⽣长发育、新陈代谢和光合作⽤等⼀切⽣命过程都必须在⽔环境中才能进⾏，没有了⽔，植物的⽣命活动就会停滞，植株则⼲枯死亡。

地球上⽔分的供应量不仅决定了植物的⽣态分布，⽽且显著影响了植物的⽣理⽣化特性。

对于⼀株植物来说，⼀⽅⾯，它要不断地从环境中吸收⽔分，以满⾜其正常⽣长发育的需要；另⼀⽅⾯，由于植株地上部分（主要是叶⽚）的蒸腾作⽤，植物体内的⼀部分⽔分不断散失到⼤⽓中，以维持其体内外的⽔分循环及适宜的体温。

根系吸收的⽔分除极少部分参与体内的⽣化代谢过程外，其绝⼤部分通过蒸腾作⽤散失到了周围环境中。

第二章植物体的形态结构和发育陆生植物包括苔藓植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物4大类，从结构与功能方面体现了从低等向高等的进化顺序。

本章以被子植物为代表，讨论植物的形态、结构和发育等问题。

第一节种子的萌发和营养器官的发生一、种子的构造和类型（一）种子的形态和构造种子虽然在形状、大小和颜色各方面存有差异，但其基本结构是一致的。

种子里面有胚，部分植物的种子还有胚乳，在种子的外面有种皮。

1、胚（embryo）：构成种子最重要的部分，它是由胚芽（plumule）、胚根（radlcle）、胚轴（hyptyl）和子叶（cotyledon）四部分所组成。

种子萌发后，胚根、胚芽和胚轴分别形成植物体的根、茎、叶及其过渡区，因而胚是植物新个体的原始体。

2、胚乳（endosperm）：种子内贮藏营养物质的组织。

种子萌发时，其营养物质被胚消化、吸收和利用。

有些植物的胚乳在种子发育过程中，已被胚吸收、利用，所以这类种子在成熟后无胚乳。

种子内贮藏的营养物质主要有淀粉、脂肪和蛋白质。

根据贮藏物质的主要成分，作物的种子可分为淀粉类种子，如水稻、小麦、玉米和高粱等；脂肪类种子，如花生、油菜、芝麻和油茶等；蛋白质类种子，如大豆。

有少数植物的种子在形成过程中，胚珠的珠心组织不被完全吸收消失，而有部分残留，构成种子的外胚乳。

3、种皮（seed coat）:种子外面的保护层。

成熟的种子在种皮上通常可见种脐（是种子从果实上脱落后留下的痕迹）和种孔(珠孔留下的痕迹)。

有些种皮的表皮细胞可发育成表皮毛，有些种皮厚而坚硬，有些种皮很薄呈薄膜状或纸状，禾谷类的种皮常和果皮愈合。

（二）种子的类型根据种子成熟后是否具有胚乳，可将种子分为：1、单子叶有胚乳种子单子叶植物中的水稻、小麦、玉米、高梁、洋葱等植物的种子，都属于这个类型。

小麦种子结构：(1)种皮：与果皮合生且不易分离,故小麦籽粒在植物学上叫颖果；(2)胚乳：占绝大部分，紧贴种皮的一层细胞是糊粉层，其余为富含淀粉的胚乳细胞；(3)胚：较小，位于籽粒基部一侧。