植物的形态结构变化
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生物植物的形态结构与生长过程植物是地球上最为重要的生物之一,它们以其独特的形态结构和奇妙的生长过程在自然界中展现着无穷的生命力。
本文将重点探讨植物的形态结构以及其生长过程,并揭示其中的奥秘。
一、植物的形态结构植物的形态结构主要包括根、茎和叶等组织。
根是植物的地下器官,主要负责吸收土壤中的水分和养分,并固定植物在地下。
根的形态多样,有直根、纺锤根、须根等等,不同类型的根在适应不同生境方面具有各自的优势。
例如,须根能够更好地吸收土壤中的养分,适应富含有机物质的土壤。
茎是植物的地上器官,它具有承载叶和花等部分的功能,同时也是水分和养分的主要传导组织。
茎的形态也多种多样,有直立茎、匍匐茎、攀援茎等等。
不同类型的茎在植物的生长方式和环境适应方面发挥着不同的作用。
例如,攀援茎能够借助其他物体进行攀爬,获取更多的阳光和资源。
叶是植物进行光合作用的主要器官,它们通过叶绿素吸收太阳能,将其转化为植物所需的能量。
叶的形态因植物的种类和生境而异,有扁平叶、针状叶、羽状叶等等。
不同形状的叶片在光合作用效率和水分蒸发方面具有差异,这些差异使植物能够适应各种生态环境。
二、植物的生长过程植物的生长过程可以分为种子萌发、苗期生长和成熟期三个阶段。
种子萌发是指种子在适宜的条件下开始生长的过程。
当种子受到充足的水分、氧气和适宜的温度时,种子皮裂开,发芽过程开始。
首先,根从种子中延伸出来,固定在土壤中;然后,幼苗的茎和叶逐渐生长,直至突破地表。
在这一阶段,植物对外界环境的依赖较大,种子贮存的养分被消耗,幼苗需要从土壤中吸取养分和水分来支持生长。
苗期生长是植物从幼苗到成熟植株的过程。
在这一阶段,植物的根系逐渐扩大,以吸收更多的水分和养分。
同时,茎和叶也不断生长,增加表面积以进行更多的光合作用。
植物通过细胞分裂和细胞扩张来实现生长,细胞分裂使植物的体积增大,细胞扩张则使植物的体积增长。
植物在这一阶段不断壮大,为进一步的生长和繁殖奠定基础。
植物的形态变化
植物的形态是指植物体的外部结构、形状和特征。
植物的形态
可以因环境改变、生长阶段和遗传因素而发生变化。
外部结构变化
植物的外部结构包括根、茎、叶和花等部分。
在不同的环境条
件下,植物的外部结构会有所适应和改变。
例如,在干旱的环境中,植物的根系可能会发展得更为深远以获取更多的水分。
另外,一些
植物的茎会在受到机械刺激时产生更加坚硬的外部结构,以提供更
好的保护。
形状变化
植物的形状可以受到生长阶段和环境条件的影响而发生变化。
在生长阶段上,植物的形状会随着年龄增长而改变。
例如,由于叶
片逐渐展开,植物会从小苗生长为成熟的植株。
另外,环境条件也
会对植物的形状产生影响。
例如,植物在强风的环境中可能会生长
得更加矮小和扁平,以减少风的阻力。
遗传因素
植物的形态还受到遗传因素的影响。
每个植物都有自己独特的遗传信息,这些信息会决定植物的形态特征。
例如,某些品种的植物可能会具有更加丰富的花朵颜色和形状。
遗传因素还可以使植物具有某种特殊的适应性,使其能够在特定环境中生存和繁衍。
植物的形态变化是一个复杂而有趣的话题。
通过理解植物的外部结构、形状和遗传因素的相互作用,我们可以更好地了解植物的适应机制和多样性。
植物的形态结构和生长发育规律植物是生命的一种表现,她们在我们的生活中扮演着重要的角色,不仅能够为人类提供食物、药物和其他生活资料,还能够增添我们的自然环境。
植物的形态结构和生长发育规律是研究植物的重要领域之一,本文从这两个方面来探讨植物的神秘之处。
一、植物形态结构的内涵植物的形态结构是指植物体各个器官之间的相互关系和各个器官自身的形态结构,可以通过植物体的形态、大小、颜色、质地、组织和器官发育等方面来反映。
每个植物种类都有自己独特的形态结构,这是由其基因决定的。
植物的形态结构分为根、茎、叶和花四部分。
(一)根植物的根是植物体的重要组成部分之一,主要功能是吸水、吸收养分和固定植物体。
根的形态有直根、顶芽根和支根等多种形态。
(二)茎茎是植物的另一个重要的组成部分,主要功能是支撑和连接植物各个部分,让植物体能够直立生长。
茎的形态分为直立的、匍匐的、攀援的等不同形态。
(三)叶叶是植物体的重要吸收器官,主要功能是通过光合作用将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气。
叶的形态有大叶和小叶、扁平的和硬质的等不同形态。
(四)花花是植物生殖的器官,通过花中的花粉和雌蕊进行生殖繁殖。
花的形态各种各样,花的结构中包括花托、花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊等部分。
二、植物生长发育的规律植物生长发育是指植物在生长过程中形态和结构的变化以及受到外界因素作用下的生长规律。
植物的生长发育受有机体基因和环境因素的相互作用影响。
(一)植物生长过程的不同阶段植物的生长过程分为萌芽、生长、开花、结果和衰老等不同阶段。
每个阶段都有不同的特征和生长方式,也需要不同的养分和环境才能顺利进行。
(二)植物生长过程的影响因素植物的生长过程除了受到基因和内部环境的影响之外,也受到外部环境的影响,包括土壤、气候和日照等因素。
不同的环境因素对植物的生长有不同的影响,因此,对于种植植物来说,有必要对这些因素进行认真的研究和分析。
(三)植物的适应性和环境响应植物的适应性和环境响应是植物生长发育规律的一个重要表现。
定根和不定根直系根和须系根初生结构通道细胞不活动中心凯氏带内起源外始式次生生长和初生生长早材和晚材心材和边材春材和秋材木材树皮单叶和复叶完全叶叶序等面叶和异面叶异性叶性叶镶嵌变态同工器官和同源器官1.种子休眠和萌发的原因各有哪些?答:种子休眠的原因:胚的影响——银杏、人参等的种子采收时外部形态已近成熟,但胚尚未分化完全,仍需从胚乳中吸收养料,继续分化发育,直至完全成熟才能发芽。
另如樱桃、山楂、梨、苹果、小麦等种子胚的外部形态虽已具备成熟特征,但在生理上必须通过后熟过程,在种子内部完成一系列生理生化变化以后才能萌发。
种皮的影响——主要是由种皮构造所引起的透性不良和机械阻力的影响。
有的是种皮因具有栅状组织和果胶层而不透水,导致吸水困难,阻碍萌发(如豆科植物种子);有的种皮虽可透水,但气体不易通过或透性甚低,因而阻碍了种子内的有氧代谢,使胚得不到营养而不能萌发(如椴树)。
有些“硬实”种子则是由于坚厚种皮的机械阻力,使胚芽不能穿过而阻止萌发(如苜蓿、三叶草)。
抑制物质的影响——有些种子不能萌发是由于种子或果实内含有萌发抑制剂,其化学成分因植物而异,如挥发油、生物碱、激素(如脱落酸)、氨、酚、醛等都有抑制种子萌发的作用。
这些抑制剂存在于果汁中的如西瓜、番茄;存在于胚乳中的如鸢尾;存在于颖壳中的如小麦和野燕麦;存在于种皮的如桃树和蔷薇。
它们大多是水溶性的,可通过浸泡冲洗逐渐排除;同时也不是永久性的,可通过贮藏过程中的生理生化变化,使之分解、转化、消除。
种子萌发的原因: 1,温度——适宜的温度是生命活动正常进行的必要条件,温度过高、过低种子不能正常萌发。
2,水分——种子萌发过程中,贮存在子叶或胚乳内营养物质的转运及细胞分裂的进行都需要水分。
3,氧气——在种子吸收充足的水分后,只有氧气充分,贮存在胚和胚乳中的营养物质才能够通过呼吸作用产生中间产物和能量,满足萌发所需。
4,光——有些植物的种子在无光条件下不能萌发,这类种子叫需光种子,如黄榕、烟草和莴苣的种子;有些植物如早熟禾、月见草等的种子在无光条件能萌发,但在有光时萌发得更好。
植物胞间连丝的形成和结构变化胞间连丝是穿过植物细胞壁将植物细胞的原生质连接起来的细胞质通道。
作为细胞共质体的联系途径,胞间连丝为细胞间信号传导、分子交换提供了交流的途径,在控制植物的发育及植物生理功能的协调中发挥至关重要的作用。
胞间联丝呈现为直径20~50nm的小管状。
相邻2个细胞质膜通过这个管道相连,中间是压缩变形的圆柱形内质网,称压缩内质网。
压缩内质网的内质网膜紧密贴合而成,直径约为15nm,两端与相邻细胞中的内质网囊相连,压缩内质网膜的内页变化形成中心棒。
压缩内质网也称连丝微管(附:最早研究认为胞间连丝中间的小管状结构可能是细胞分裂时纺锤丝包埋在新细胞壁中形成的,虽然后来证实情况不是这样,但连丝微管的名词被保留了下来)。
压缩内质网与质膜之间的空间是胞质套筒或称胞质环。
通常认为胞质套筒是共质运输的主要通道,胞质套筒在胞间联丝的中部略有扩张;两端变窄形成颈区,可能对物质的交流有控制的作用。
起源分:初生胞间连丝:胞质分裂时,在新细胞壁上形成的胞间连丝次生胞间连丝:与胞质分裂无关,完全从头开始在已有的细胞壁上重新产生形态结构分:简单胞间连丝:是直的,结构相对简单分支胞间连丝:胞间连丝在细胞壁的中部会形成特别大的中央腔,由中央腔向外发出多个分支,结构比较复杂(图3B-H)。
PS通常初生胞间连丝多为简单的胞间连丝,但随着细胞壁的发育,进一步也会形成分支的结构;次生胞间连丝多为分支的胞间连丝,但也有形成简单结构的次生胞间连丝。
3.不同类型的胞间连丝的起源1、初生胞间连丝初生胞间连丝在细胞分裂过程中形成。
在有丝分裂的后期,许多来自于高尔基体、含有细胞壁物质或物质前体的小泡,在赤道面相互融合,组装形成细胞板。
与此同时,赤道面上分布的内质网小管和其周围的细胞质束陷入到融合的高尔基小泡中,穿过融合的高尔基小泡形成的细胞板平面。
随着细胞板的生长,细胞质束变得越来越狭窄,由原高尔基体小泡膜衍生的质膜内衬在胞间联丝管的外围,其中的内质网转化为连丝微管,并与两侧细胞中的内质网相连,最终成为横贯2个子细胞壁的胞间连丝。
植物的形态与结构植物作为大自然中的重要组成部分,在地球上扮演着极其重要的角色。
它们具有多样的形态与结构,以适应不同的生存环境。
本文将探讨植物的形态与结构,以揭示它们卓越的适应能力。
一、根系结构植物的根系是其形态与结构的重要组成部分。
根系可以分为主根与侧根两部分。
主根通常是植物最初生长的根部,向下延伸,负责固定植物,并吸收水分与养分。
侧根则从主根向侧面生长,扩大根系的吸收范围。
不同植物的根系结构各异。
一些植物具有主根与细长的侧根,如橡树,其根系可以深入土壤深处,以获取更多的水分。
而其他植物,如小麦,其根系则呈网状结构,更适合吸收较浅层的水分与养分。
二、茎的形态与结构植物的茎是植物体的主体部分,支撑着叶片、花朵和果实。
茎的形态与结构也因植物的不同而异。
一些植物的茎呈竖直生长,如松树、玫瑰等。
这样的茎结构稳定,能够承受风力等外力的作用。
而其他植物的茎则呈匍匐或攀缘状生长,如葡萄藤、常春藤等。
这样的茎结构便于植物在地表或垂直物体上攀援生长。
茎的结构也包括细胞组织与血管系统。
茎的细胞组织分为表皮细胞、树皮组织、木栓组织等。
而茎的血管系统则负责水分和养分的输送,包括木质部和韧皮部。
三、叶片形态与结构叶片是植物进行光合作用的重要器官,其形态与结构也因植物的不同而异。
叶片的形态有线形、椭圆形、披针形等。
这些形态的变化使得不同植物能够在不同环境中充分接收阳光。
叶片的结构包括上表皮、下表皮、叶肉和叶脉等组织。
上表皮和下表皮负责保护叶片免受外界伤害。
叶肉中含有叶绿素和叶绿体,负责进行光合作用。
而叶脉则负责水分和养分的输送。
四、花的形态与结构花是植物繁殖的器官,其形态与结构的多样性为植物的繁衍提供了可能。
花的形态包括单瓣花、重瓣花、钟状花等。
这些形态的变化吸引了不同的传粉者前来传递花粉,从而实现植物的繁殖。
花的结构包括花萼、花瓣、花蕊和花托等组成部分。
花萼与花瓣负责吸引传粉者。
花蕊中的雄蕊和雌蕊负责花粉的产生和接收。
而花托则支持和保护花的结构。
植物在不同环境中形态结构的变化摘要:植物与其生长的环境是一个统一的整体,为了适应不同的逆境环境,植物在形态和结构上都发生了相应的变化,依此来保持自身正常的生命活动。
本文详细阐述了植物的根茎叶在高CO2、低CO2、缺氧、高温、低温、干旱、盐因子等不同逆境下所发生的形态和结构变化。
关键词:植物;环境;变化The plants variation of morphology and structure in differentenvironmentsAbstract: The growth of the plants and their environment is a unified whole. In order to adapt to the different adversity environments, the plants have corresponding variations in morphology and structure to keep their normal life activities. This paper expounds the plants variation of morphology and structure in different environments, such as high CO2, low CO2, hypoxia, high temperature, low temperature, drought and salt factor.Key words:plants; environments;variation植物体是一个开放体系,生存于自然环境,而自然环境不是恒定不变的,为了适应不良环境,植物在形态结构和生理上都发生了相应的变化。
那么,植物面对高CO2、低CO2、高温、低温、缺氧、干旱、盐渍等不同环境会发生增氧的变化呢? 本文讨论了在各种不良环境中植物形态和结构发生的相应变化。
1 大气大气是植物赖以生存的物质条件,空气质量直接影响植物的生长发育。
植物生长在各种各样的大气环境中,长期的大气变化使其获得了一些适应某种大气环境的相对稳定的遗传特征,其中也包括形态结构方面适应的特征。
因此某种大气环境因子突然改变就必然导致植物在形态结构上出现某种变化[1]。
1.1 高浓度CO2CO2是植物光合作用的原料, 也是温室气体之一,其浓度变化对全球生态环境和气候变迁带来了深刻影响,对植物的生长也有直接作用。
植物对大气 CO2浓度变化的适应与响应已经引起科学界的普遍关注,在叶片形态解剖结构方面也进行了大量研究。
高CO2浓度条件下, 叶片厚度似乎呈增加趋势, 但不同的受试植物叶表皮、叶肉薄壁组织及厚角组织等的厚度以及它们所占叶片总厚度的比例变化趋势不相同。
由于叶片薄壁组织厚度及细胞尺寸增加,使总厚度和横切面积明显增大而宽度不变,进一步发现叶表皮、木质部及中柱的相对面积减小,而韧皮部的相对面积明显增大。
研究表明, 高浓度CO2可抑制叶片厚壁组织的形成,而促进薄壁组织细胞的分裂和生长。
不同光合途径的植物叶片形态解剖结构对高浓度CO2的响应存在很大差异,CO2浓度倍增使C3植物叶片厚度明显增加, 且上表面气孔减少, 但C4植物叶片厚度无明显变化, 而表皮气孔有增加趋势; 并且C3植物叶片叶绿素含量和维管束鞘细胞中叶绿体数目及体积比C4植物明显减小。
有研究表明,CO2浓度升高对气孔密度和气孔指数没有影响, 甚至呈增加趋势。
1.2 低浓度CO2高山环境中CO2和O2分压降低,植物增强气体交换力度则是面临的主要矛盾,气孔作为换的门户,对CO2和O2等分压的变化较敏感。
一般认为高山植物有下陷的气孔,主要是由于低温带来的生理干旱所致。
但贺金生等研究表明,高山植物叶表皮气孔向外突出,气孔面积减小,而密度和孔下室变大,并且随着海拔的升高外突出的程度增加,气孔分布从叶片央部分向中脉外的表皮各处扩展。
气孔外突现象可使其开口增大,能够减小因外被附属物所引起的气孔阻力,从而提高叶片与外界环境的气体交换能力,而分布范围的扩大可增强叶片CO2的摄入, 以提高光合作用速率, 是植物对高山环境中低CO2和O2分压的适应。
目前对叶肉解剖结构的变化报道相对较少。
1.3 缺氧玉米苗缺氧时形成两类新的蛋白:首先是过渡多肽,后来形成厌氧多肽。
后者中有一些是糖酵解酶或与糖代谢有关的酶. 这些酶的出现会催化产生ATP,供应能量;也通过调节碳代谢以避免有毒物质的形成和累积。
淹水缺氧还促使植物体内形成通气组织,例如水稻的根和茎有发达的通气组织,能把地上部吸收的氧输送到根部,所以抗涝性就强。
而小麦的茎和根缺乏这样的通气组织,所以对淹水胁迫的适应能力弱。
但小麦、玉米等根部缺氧, 也可诱导形成通气组织。
淹水缺氧之所以能诱导根部通气组织形成,主要因为缺氧刺激乙烯的生物合成,乙烯的增加刺激纤维素酶活性加强,于是把皮层细胞的胞壁溶解,最后形成通气组织。
2 光照2.1 光强度光照条件也是影响叶片形态解剖结构的一种经常性环境因子。
自然状况下, 光照强度和光质的时空差异很大, 对植物形态解剖结构及生理代谢活动等产生多方面且不同程度的影响, 进而影响植物生长发育。
长期生长在弱光环境中,植物叶片大而薄、比叶重小、柔软且叶柄较长。
叶解剖结构对阴生环境的适应主要体现在表皮细胞和栅栏组织细胞的形状及其排列方式两方面。
表皮形态结构表现为细胞凸透、层数减少、体积增大、细胞壁薄、常含叶绿素、表皮角质膜薄或无角质膜。
这种变化可增强叶片细胞对光的捕获能力,有利于光辐射穿透叶表皮到达叶肉组织,或直接在叶片表皮中进行光化学反应, 提高光合能力。
而叶肉是叶片光合的主要部位, 栅栏组织和海绵组织厚度、细胞层数及栅栏细胞的形态变化等组合的差异必然影响到叶绿体的分布和光合作用的效率。
近方形栅栏细胞可以提高近轴面和侧面叶绿体分布的密度, 增加了受光面积, 是植物对弱光条件的适应[2]。
2.2 光质光质方面,科学家对叶片形态解剖结构对UV-B 辐射增强的响应与适应开展层的变薄使抵达地球表面的UV-B辐射量增加, 对地表植物了大量研究。
大气O3可能产生巨大的影响。
多数研究表明, UV-B辐射影响细胞分裂和细胞壁发生,从而形成较小的细胞,限制了叶面积扩展。
在一定范围内,蓝光数量与叶片厚度、栅栏组织薄壁细胞中的叶绿体数目、栅栏组织和海绵组织厚度等呈正相关,而红光和远红光的数量对叶片解剖结构的影响不显著。
另外,与自然状况下相比,生长在滤掉远红光的光谱照射下的植物叶面积、栅栏组织细胞长度和胞间隙变小,色素含量增加,但叶厚度不变; 而生长在滤掉红光的光谱照射下, 叶形态结构和色素含量未受影响。
可能是由于叶片形态解剖结构的变化(尤其是栅栏组织细胞的伸长及排列)对红外光较敏感, 而对红光不敏感。
3 温度温度是一个十分重要而复杂的环境因子。
地表温度条件总随时间和空间而变化,对植物带来多方面深刻的影响。
3.1 高温高温是影响植物生理过程的重要环境因素之一,研究热胁迫对植物的影响, 在理论和应用方面具有重要意义。
草酸处理对热胁迫下辣椒叶片膜透性和钙分布的影响的实验结果表明,热胁迫使叶肉细胞的膜的相对透性升高,使叶片中的谷胱甘肽和抗坏血酸含量下降。
生长在高温条件下的植物, 比叶面积显著增加, 而叶片厚度、栅栏组织和海绵组织细胞的层数及厚度、叶绿素含量等则减少。
叶表皮气孔特征参数与环境温度变化也有密切关系,随着温度升高, 气孔密度增加,同化速率也降低。
而气孔器面积和气孔长宽指数减小, 气孔导度和CO2热胁迫可使叶肉细胞外钙离子分布发生变化。
经过6h热胁迫后,细胞质中聚集大量钙离子沉淀颗粒, 液泡中钙离子沉淀颗粒大量消失,细胞核中钙离子沉淀颗粒密度很大,叶绿体中钙离子沉淀颗粒密度有增大趋势,线粒体中未见到钙离子沉淀颗粒;淀粉粒消失,核膜模糊,核内染色质聚集, 空隙增大。
热胁迫12 h 后,钙离子在细胞中呈散乱分布;叶绿体超微结构被破坏, 叶绿体膜破裂,基粒解体, 细胞中形成一些泡状结构[3]。
而在供水不足时,叶片则失水而萎蔫、皱缩,减少了光照面积,气孔大部分关闭。
保证了体内正常需水,种子休眠时耐热性最强,随着种子吸水胀大,耐热性就逐渐下降,开花期耐热性最差[4]。
3.2 低温植物在长期进化过程中对冬季低温在形态结构方面产生各种特殊的适应方式,如大多数木本植物和冬季作物面对低温,常常在形态上形成或加强了保护组织,如芽有鳞,树皮具有较发达的木栓层,芽和叶片表面常有油脂类物质,器官表面有蜡粉和密毛等,或落叶以降低代谢强度和营养消耗。
叶面积缩小,上下表皮厚度、栅栏组织和海绵组织厚度及叶总厚度增加等都是植物对低温环境的反应。
对于长期生长在高山、低温且干旱环境中的植物, 叶角质膜呈增厚趋势,这种变化可减小叶片表面空气的流动,提高植物叶片的热稳定性,对保持植物正常的光合作用和呼吸作用非常重要。
对太白红杉的研究指出, 随着寒冷指数增大, 叶片数呈现减少趋势, 而叶片厚度、管胞直径、叶片的输导组织和维管束厚度、内皮层厚度以及输导组织和维管束厚度与叶片总厚度之比均呈增大趋势。
4 干旱当植物处于干旱逆境下,植物细胞内自由基产生和清除的平衡会遭到破坏,自由基的增加首先攻击膜系统,膜脂、脂肪酸中的不饱和键被过氧化[5],造成膜脂过氧化产物MDA含量增加,膜脂流动性降低[6],膜脂流动性保证了膜结合酶的功能。
所以,膜脂流动性的降低势必对膜结合酶功能产生影响。
由此可见随干旱加强,膜伤害加重,最后解体细胞内脂类小滴增多增大,导致膜脂的释放和膜结构的破坏,其中间质片层对干旱最为敏感[7]。
4.1 干旱条件下叶的变化水对植物的生长至关重要,长期生长在缺水条件下植物叶片具有耐旱性形态结构特征。
干旱环境中,叶表皮细胞变小,切向壁加厚,具有内皮层,说明水分短缺限制细胞的生长,也体现了植物对环境胁迫的适应。
缺水条件下, 气孔多分布于叶片下表皮,该分布模式既可促进植物与外界环境气体交换, 又能保持水分。
气孔密度随着环境中水分和湿度减少而增加,但气孔面积则向小型化发展,气孔多下陷形成气孔窝或其上有突出的角质膜。
叶厚度增加也有利于防止水分的过分蒸腾。
叶片细胞壁厚度和弹性增加有利于维持组织膨胀和气孔开张,可能是植物适应干旱环境的生理机制。
随着环境水分减少,有些植物叶肉内含有胶质和粘液物质的异细胞,或细胞中单宁类物质含量增多而使叶片渗透势减小,因而叶片内水分轻微减少可导致其水势大幅度下降,从而提高了植物对土壤水分的利用率和抗旱能力。
随着植物叶水分的散失,物理结构不同的叶脉和叶肉就会产生不同程度的变形,叶肉部分的细胞在沿叶肉平面的切向方向面积大幅收缩,最终它会导致叶子局部向叶子上表面方向自身弯曲,即三维空间中几何形态的变化(见下图1)[8]。