叶和营养器官的变态
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第九章营养器官的变态前面已分别论述了植物营养器官根、茎、叶的形态结构及生理功能,但这是指在一般情况下,绝大多数植物所表现的。
还有一些植物因其长期适应不同的环境,行使特殊的生理功能,使其营养器官无论是在形态上、构造上,还是生理功能上都发生了非常大的变化。
并且历经若干世代以后,一代代的遗传下来,成为这种植物的遗传性状,这种现象称为变态。
变态器官较正常营养器官,难以在外形上区分,常常要从其形态发生上来加以判断。
营养器官的变态,根、茎、叶都有,现分述如下:一、根的变态变态根从其功能上来看,可分为三大类:(一)贮藏根主要适应于贮藏大量的营养物质,一般分肉质直根和块根。
1. 肉质直根(fleshy tap root)如萝卜、胡萝卜、甜菜的根均属此类。
肉质直根并不完全是根。
其上部为下胚轴发育而成,顶部为节间很短的茎,上面着生许多叶。
肉质直根的下部为主根肥大发育而成,具有二纵列、四纵列侧根,这部分也是我们食用的主要部分。
在发达膨大的主根内,薄壁细胞极为发达,其内贮存大量养料,以供给植物过冬后,次年生长的需要。
第二年便会在肉质直根上抽出茎来,然后开花结实。
一般一株植物仅有一个肉质直根。
各种变态的肥大直根虽然在外表上相似,都由主根肥大而成,但不同的植物其肉质直根的内部结构却不一样的。
例1:萝卜其肉质直根大部分是次生木质部,其中的木薄壁组织非常发达,贮藏有大量的营养物质,且非木质化,为食用的主要部分。
木质部中没有木纤维,且导管也很少。
相反,次生韧皮部所占比例极小,与外部的周皮组成皮部。
例2:胡萝卜其肉质直根大部分是次生韧皮部,其中的韧皮薄壁组织非常发达,含糖量很高,并含有大量的胡萝卜类,为食用的主要部分,由于胡萝卜素在食用后可转变为维生素甲,因此胡萝卜根具有很高的营养价值。
例3:甜菜甜芽根较为特殊。
它除有正常的次生结构外,还具有发达的由副形成层(accessory cambium)产生的三生结构(tertiary structure)。
实验十植物营养器官的变态一、目的与要求(一)认识各种根、茎、叶的不同变态类型(二)了解植物根、茎、叶变态后的形态结构和生理功能二、材料与用具白萝卜、胡萝卜、白薯、玉米根及玉米苞叶、常春藤、红树根、吊兰兔丝子吸器、马铃薯、姜、洋葱、蒜、荸荠、芋头、藕、芦苇根状茎、竹叶蓼、葡萄茎、皂荚枝、山楂枝、仙人掌、洋槐枝、豌豆茎、猪笼草、水葫芦等,手术刀,放大镜。
三、实验操作及观察一些植物的营养器官――根、茎、叶,为适应环境条件在形态、构造或生理功能上都发生一些很大的变化,称为变态,这种变态的性状形成后,一代代的遗传下来,成为遗传性状根的变态1. 肥大直根:主根肥大,用于贮藏营养物质。
(1)白萝卜:主要是次生木质部发达。
(2)胡萝卜:次生韧皮部和次生木质部同样发达。
2. 块根:着生在根部,由不定根或侧根加粗生长而成,在形态上不大规则,而且生成多个块根,用于贮藏营养物质,如白薯。
3. 气生根:为不定根变态,生长在空气中,有多种不同功能。
(1)支柱根:一些浅根系的植物,从茎周围长出许多不定根,向下深入土中,形成能够支持植物体的辅助根系,如玉米。
(2)攀缘根:常春藤茎上长出的不定根,能分泌粘液,有固定作用。
(3)呼吸根;海边红树林茎下部长出的不定根有呼吸功能,兼有固着作用。
吊兰气生根也有呼吸功能。
(4)吸器(或称寄生根):兔丝子无叶子,它的茎缠绕在寄主的茎上,靠生出不定根吸收寄主营养物质为生。
茎的变态1. 块茎:为短粗的肉质地下茎,常呈球形、椭圆形或不规则块状,贮藏有丰富的营养物质。
马铃薯、姜均为块茎,它们虽然生长在地下,但仍可见上面顶芽及螺旋排列的芽迹,说明它们是变态的茎。
2. 鳞茎:是扁平或圆盘状的地下茎,节间极度短缩,顶端有一个顶芽,称鳞茎盘。
上生许多层鳞片状叶,叶腋可生腋芽,如:洋葱、大蒜、水仙、百合等。
3. 球茎:荸荠、芋头、甘蓝主茎基部膨大成球状,其上具有节、腋芽、不定根及退化的鳞片,主要用于贮藏营养物质。
第四章叶和营养器官的变态
第一节叶
一叶的形态
1 叶的组成:完全叶、不完全叶(幻灯片1)
2 叶鞘和叶枕(幻灯片2)
3 叶脉:网状脉,平行脉,叉状脉(幻灯片3)
4 单叶,复叶的区别(幻灯片4)
5 叶序:叶在茎上的排列顺序(幻灯片5)
叶镶嵌:同一枝条上相邻2节的叶总是互不重叠以镶嵌状态存在。
(幻灯片6)
6 异形叶性:(幻灯片7)同一植物体上有不同叶形的现象。
二叶的起源与发育
1 起源:茎顶端分生组织表面的1-3层细胞,为外起源。
2 发育:叶原基经细胞分裂分化后形成成熟叶(幻灯片8)
三叶的结构
等面叶:无上下面的区别,无栅栏组织和海绵组织的分化。
异面叶:有上下面的区别,有栅栏组织和海绵组织的分化。
(幻灯片9)(一)双子叶植物叶的一般结构幻灯片12
1 表皮:上下表皮,一般为单层细胞,少数为2-3层细胞,有气孔-保卫细胞肾形(不同植物气孔的数目及分布不同)。
2 叶肉:
栅栏组织:近上表皮,细胞柱形,排列较紧密,细胞内叶绿体多。
海绵组织:近下表皮,细胞性状不规则,细胞间隙大,叶绿体少。
3 叶脉:大叶脉有木质部和韧皮部及机械组织,且木质部和韧皮部之间有形成
层。
叶脉越细结构越简单,脉梢只有导管或筛管脉梢末端有传递细胞
(幻灯片18)
(二)单子叶植物叶的结构特点(禾本科为例)(幻灯片17)
1 表皮:有长短2种细胞,气孔保卫细胞为哑铃形,有副卫细胞,具有泡状细
胞(上表皮2个维管束之间的大薄壁细胞,与叶卷缩所有关)。
2 叶肉:无栅栏组织和海绵组织的分化
3 叶脉:有维管束鞘,单层(有叶绿体)或双层细胞(外层壁薄有叶绿体,内
层壁厚无叶绿体)。
(幻灯片21)
单子叶与双子叶植物叶结构的异同
同点:都由表皮、叶肉、叶脉三部分组成
不同点:双子叶植物单子叶植物
表皮一种细胞长短2种细胞
气孔保卫细胞肾形哑铃形
副卫细胞无有
泡状细胞无有
叶肉组织有栅栏组织和海绵组织的分化无分化
维管束鞘无有
叶脉网状平行
(三)松针叶的结构(幻灯片21)
1 表皮:细胞壁厚,角质膜发达,气孔下陷
2 下皮层:表皮下方的多层厚壁细胞
3 叶肉:细胞壁内突生长
4 内皮层:单层薄壁细胞
5 维管束:1束或2束
6 薄壁组织(转输组织)在内皮层以内,维管束以外的所有薄壁组织)(四)不同生态类型叶的结构特点
1 旱生叶
(1)一般旱生叶(幻灯片25)特点:形态- 叶小而厚,多茸毛表皮:细胞壁厚,常由多层细胞组成,角质膜发达,气孔下陷或局部分布。
叶肉:栅栏组织发达,海绵组织和胞间隙不发达。
叶脉:维管束发达,机械组织量多。
(2)肉质植物
叶肥厚多汁或退化,薄壁组织发达,在肉质化的茎或叶中贮存大量水分(幻
灯片26)。
2 水生叶的特点(幻灯片27)形态:叶小而薄,有的沉水叶成丝状。
结构:
表皮:细胞壁薄,角质膜不发达,一般具有叶绿体,无气孔。
叶肉:不发达,无栅栏组织和海绵组织的分化,细胞间隙发达,形成通气组织
叶脉:维管束和机械组织不发达衰退
3 阳地植物和阴地植物
阳地植物叶结构与旱生植物叶相似,阴地植物叶与于水生植物叶结构类似。
(幻灯片28)
(五)叶的生活期和落叶
1 叶的生活期:不同植物叶的生活期不同(落叶植物和常绿植物)
2 影响落叶的因素:内因,自身遗传;外因,环境条件。
3 落叶的解剖学原因(幻灯片29)离层:在叶柄基部或近叶柄处,薄壁
细胞分裂产生小细胞,其外壁胶化,细之间胞分离,此区域即离层。
(脱落酸促进离层产生)
4 落叶的利弊
正常落叶,带走植物的代谢废物,对植物有利,还可减少水分蒸腾。
但异常落叶会消耗植物的营养,不利于植物的生长(幻灯片30)
第二节营养器官之间的相互联系
一茎与叶维管组织的联系(幻灯片31)
叶迹:茎中维管束从分枝起穿过皮层到叶柄基部为止的一段。
叶隙:叶迹上方由薄壁组织填充的区域。
二茎与枝维管组织的联系
枝迹,枝隙与叶类似
三根与茎维管组织的联系
根茎过渡区:植物幼苗时期在根茎相接的部位(即下胚轴),内部维管组织由根的特征性结构向茎的特征性结构过渡的区域。
幻灯片32
第三节营养器官的变态
变态:营养器官因适应某一环境,在形态结构和生理功能上发生的可遗传的变异。
一根的变态(幻灯片33) 1 贮藏根;肉质直根(主根肥大)块根(侧根肥大)
2 气生根
3 呼吸根
二茎的变态(幻灯片36) 1 地上茎:茎刺如山楂、皂角
茎卷须如葡萄、葫芦
叶状茎如假叶树
肉汁茎如仙人掌等
2 地下茎:根状茎如藕、竹子、芦苇等(幻灯片38)块茎如马铃薯、仙客来等
鳞茎如洋葱、大蒜、百合等
球茎如芋、荸荠、唐菖蒲等
三叶的变态(幻灯片39)苞片:玉米、向日葵等
叶刺:刺槐、酸枣等
叶卷须:豌豆等
叶状柄:竹节蓼,台湾相思树等
捕虫叶:猪笼草,茅膏菜等(幻灯片41)
同源器官:来源相同、形态功能不同的器官如叶刺叶卷须。
同功器官:来源不同,形态功能相同的器官如叶刺枝刺
复习题
1 解释概念:叶序、叶镶嵌、异形叶性、等面叶、异面叶、离层、额外形成层、营养器官的变态、同功器官、同源器官、叶迹、叶隙、根茎过度区
2 简要说明双子叶植物叶的结构特点,并说明叶的哪些形态结构与其功能相用
3 比较双子叶植物与单子叶植物叶的结构异同
4 简要说明旱生叶与水生叶的形态结构特点,不同生态类型叶的形态结构特点
说明了什么问题?
5 落叶有何生物学意义?
6 举例说明常见营养器官的变态有哪些?
7 说明根茎叶在内部结构上是如何联系在一起的?。