植物的形态结构和生理(高中生物竞赛辅导).ppt

植物的形态结构和生理,种子植物的形态结构,种子植物,概括生活史中形成种子的所有植物的一个大的分类单位。种子植物是植物界最进化的种类，世界上已分化出20余万种，是现今地球表面绿色的主体。 种子植物是植物界最高等的类群。所有的种子植物都有两个基本特征：（1）体内有维管组织韧皮部和木质部；（2）能产生种子并用种子繁殖。种子植物可分为裸子植物和被子植物。裸子植物的种子裸露着，其外层没有果皮包被。被子植物的种子的外层有果皮包被。 种子的结构包括胚、胚乳和种皮三部分，是分别由受精卵（合子）、受精的极核和珠被发育而成,种子植物的分类,种子植物可根据它茎杆的质地，分为木本植物和草本植物,木本植物,一年生植物 二年生植物 多年生植物,木本植物 茎内木质部发达、木质化组织较多、质地坚硬，系多年生的植物。,根据茎杆的形态 乔木 植物高大，主干显著而直立，在距地面较高处的主干顶端，由广阔树冠的木本植物。 如玉兰、泡桐、杨、榆、松、柏等等。 灌木 植株较矮小，无显著主干，近地面处支杆丛生的木本植物，如大叶黄杨、迎春、紫荆、木槿、南天竺、茶等。（灌木和乔本的区别，不是内部结构的不同，而是生长型的不同） 半灌木 外形类似灌木，但地上部分为一年生，越冬时枯萎死亡的木本植物，如金丝桃和某些蒿属植物。,草本植物 茎内木质部不发达，木质化组织较少，茎干柔软，植株矮小的植物,植物生长年限的长短 一年生植物 在一个生长季完成全部生活史的植物。它们从种子萌发到开花结实，直至枯萎死亡，在一个生长季内完成。如水稻、高粱、玉米、大豆、烟草和向日葵等。 二年生植物 在两个生长季内完成全部生活史的植物。第一年种子播种后当年萌发仅长出根、茎、叶等营养器官，越冬后第二年才开花结实直至枯萎死亡，如白菜、胡萝卜、菠菜、冬小麦、洋葱、甜菜等。 多年生植物 生存期在两年以上的草本植物。地上部分每年生长季末死亡，地下部分（根或地下茎）为多年生，如薄荷、菊、鸢尾和百合等。,回顾：细胞组织器官个体,组织: 分生组织和成熟组织 器官： 营养器官和繁殖器官 营养器官： 根 茎 叶 繁殖器官： 花 果实 种子,细胞,细胞壁：胞间层、初生壁、次生壁 胞间层：细胞壁最外面，成分果胶（果肉软而棉如西瓜） 初生壁：细胞停止生长前，原生质体分泌形成的细胞壁层存在胞间层内侧，成分纤维素、果胶、半纤维素 次生壁：细胞停止生长后在细胞壁的内侧继续积累的细胞壁层。成分纤维素、含有少量的半纤维素，并常常含有木质。光学显微镜下三层：外层、中层、内层,细胞壁结构,图 1-4 细胞壁的亚显微结构图解 S1 次生壁外层； S2 次生壁中层； S3 次生壁内层； CW1 初生壁； ML 胞间层,植物的组织,组织：人们一般把在个体发育中，具有相同来源的（由同一个或同一群分生细胞生长、分化来）同一类型，或不同类型的细胞群组成的结构和功能单位。 组织分为 分生组织和成熟组织,分生组织：保持分裂能力的细胞群。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，这些部位的细胞在植物体的一生中持续的保持强烈的分裂能力，一方面不断的增加新细胞到植物体中，一方面自己继续永存下去。,根据在植物体上的位置,顶端分生组织 侧生分生组织 居间分生组织,根据组织来源的性质,原分生组织 初生分生组织 次生分生组织,一、顶端分生组织 位于茎与根主轴和侧枝的顶端。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，使植物扩大营养面积。茎的顶端分生组织最后还产生生殖器官。 二、侧生分生组织 位于根和茎侧方的周围部分，靠近器官的边缘。它包括形成层和木栓形成层。 形成层能使根和茎不断的增粗。 木栓形成层使长粗的根茎表面或受伤的器官表面形成新的保护组织。 （只存在裸子植物和木本植物中，草本植物只有微弱的活动或根本不存在） 三、居间分生组织 夹在多少已经分化了的组织区域之间的，它是顶端分生组织在某些器官中局部区域的保留。 （水稻、小麦 拔节抽穗；葱，蒜剪去上部生长）,原分生组织 直接由胚细胞保留下来的，一般具有持久而强烈的分裂能力，位于根端和茎端较前的部分。 初生分生组织 由原分生组织刚衍生的细胞组成，这些细胞在形态上已出现了最初的分化，但细胞仍具有很强的分裂能力，因此，它是一种边分裂、边分化的组织，也可看作由分生组织向成熟组织过渡的组织 次生分生组织 由成熟组织的细胞，经历生理和形态上的变化，脱离原来的成熟状态，重新而成分生组织。,顶端分生组织 原分生组织 侧生分生组织 初生分生组织 居间分生组织 次生分生组织,按位置分 按来源分,成熟组织 分生组织衍生大部分细胞，逐渐丧失分裂能力，进一步生长和分化，形成其他各种组织。,成熟组织,保护组织 薄壁组织 机械组织 输导组织 分泌组织,保护组织 覆盖于植物体表起保护作用的组织，它的作用是减少体内水分蒸腾，控制植物和环境的气体交换，防止病虫害侵袭和机械损伤等。,保护组织包括表皮和周皮,表皮又称表皮层，是幼嫩的根和茎、叶、花、果实等的表面层细胞。它是植物体与外界环境的直接接触层。,表皮细胞是只有一层的生活细胞，细胞一般不具有叶绿体，但常有白色体和有色体，细胞内储藏着淀粉粒和其他代谢产物。保护和防止水分丧失。 （茎和叶植物体气生部分表皮外通常有角质层，甚至有的角质层外还有蜡质；有的表皮还具有毛状附属物；根表皮有根毛）,表皮细胞,周皮取代表皮的次生保护组织，存在于加粗的根茎表面。它由侧生分生组织木栓形成层组成。 对植物体有保护作用。,周皮由三部分构成: 木栓、木栓形成层和栓内层 经济价值： 栓皮槠和栓皮栎等可用于日用或轻质的绝缘材料和救生设备等。 外附结构：木栓形成层细胞向外凸起形成皮孔（通气结构）,周皮,表皮与周皮,薄壁组织：进行各种新城代谢的各种组织。如光合作用、呼吸作用、贮藏作用及各种代谢物的合成和转化。在一定条件下可恢复分生能力，转变为次生分生组织。,它占植物体的大部分，如茎和根的皮层、叶肉细胞、花的各部、许多果实和种子。 它以细胞具有很薄的初生壁而得名。 薄壁组织包括 同化组织、储藏组织、储水组织、通气组织、,薄壁组织详解,同化组织：营光合作用的薄壁组织。分布于植物体的一切绿色部分，如幼茎的皮层、发育的果实和种子中，尤其叶的叶肉。 储藏组织：贮藏大量的营养物质，主要存在各类贮藏器官。如块根、块茎、球茎、鳞茎和种子和果实中。 储水组织：贮藏由丰富的水分。如液泡中含有大量粘性汁液。 通气组织：具有大量细胞间隙，在水生和湿生植物中，较为发达。如水稻和睡莲中。作用氧气的进入和与植物在水中的浮力及支持有关。,薄壁组织,机械组织：对植物起支持作用的组织。它有很强的抗压、有一定抗张和抗曲的能力，植物有一定的硬度、枝干能挺立，树枝能平展，能经受狂风暴雨及外力的侵袭。,机械组织根据结构不同：厚角组织和厚壁组织,厚角组织：细胞壁中初生壁的不均匀增厚。壁的增厚通常在几个细胞邻接处的角隔上比较明显。 （壁中有水分，光学显微镜下有特殊珠光，易于区别）,分布：茎、叶柄、叶片、花柄等部分，根中一般不存在。 一般分布在器官的外围，或直接在表皮下，或与表皮只隔开几层薄壁细胞。 （ 厚角组织一般成为正在生长的茎和叶的支持组织）,厚角组织,厚壁组织：细胞具有均匀增厚的次生壁，并且常常木质化。细胞成熟时，原生质体通常死亡分解。成为只留有细胞壁的死细胞。,根据细胞的形态分为：石细胞和纤维,石细胞,石细胞：多为等径或略微伸长的细胞，有些具有不规则分枝成星芒状，也有较细长的。它们通常具有很厚的、强烈木质化的次生壁。细胞成熟时，原生质体消失，只留下空而小的细胞腔。 分布植物的茎、叶、果实和种子中。 例子：梨果肉中坚硬的颗粒;核桃、椰子果实中坚硬的壳,纤维,纤维是二端尖细成梭状的细长细胞，长度一般比宽度大许多倍。细胞次生壁增厚，但木质化程度不一，从不木质化到强烈木质化的都有。成熟时原生质体一般消失，细胞腔成为中空，少数纤维可保留原生质体，生活较长时间。 分布成熟植物的各个部分。 作用:增加组织的强度，使它具有大的坑压能力和弹性，成为成熟组织中的主要支持的组织。,纤维 石细胞,输导组织：植物体内担负物质运输的主要组织。 根从土壤吸收水分和无机盐运输到地上部分；叶光合作用产生的产物，运送到根、茎、叶、花和果实中。,输导组织分为两类： 木质部：主要运输水分和溶解其中的盐 韧皮部：主要运输有机营养物质。,维管组织,木质部：由几种不同类型的细胞构成的复合组织。它包含管胞、导管分子、纤维和薄壁细胞等。,管胞和导管分子为主要成员。 管胞和导管分子都是厚壁的伸长细胞。两者区别导管在逐渐发育过程中细胞的端壁溶解，形成一个或几个大的孔，叫穿孔 。 导管分子，组成导管的每一个细胞。成熟时没有生活的原生质体，成为死细胞。次生壁具有各种式样的木质化增厚，在壁上出现环纹、螺纹、梯纹和孔纹。 管胞单个细胞，末端契形，在器官中上下连接时二细胞的端部紧密重叠，水分通过管胞壁上的纹孔从一个细胞到另一个细胞。系统发育中演化一是支持功能的木纤维，一是输导功能的导管分子。（裸子和蕨类）,导管,韧皮部：一种复合的组织，包含筛管分子或筛胞、伴胞、薄壁细胞，纤维等不同类型的细胞。,与有机物的运输直接有关的是筛管分子和筛胞。 筛管与导管分子相似，是管状细胞，在植物体内纵向连接，形成长的细胞行列。（被子植物）只具有初生壁 筛孔：在筛管的上下两端壁分化出许多较大的孔。 筛板 : 有筛孔的端壁。（上下紧密连） 筛域：在筛管分子的侧壁有许多特化的初生纹孔场（相邻紧密连）。 伴胞：在筛管的侧面有一个或一列伴胞相邻，伴胞与筛管起源于同一个原始细胞的薄壁细胞，具有细胞核和各类细胞器，与筛管分子相邻的壁上有稠密的筛域。 筛胞存在裸子和蕨类植物中，与筛管分子的区别，在于筛胞的细胞壁上只有筛域，原生质体中没有P蛋白体。 （ P蛋白体是筛管分子中特有的结构，有不同形状管、细丝、颗粒。分散在细胞质中，当韧皮部受干扰会聚集在筛管处形成粘液塞）,筛管与伴胞,分泌组织:某些植物细胞能合成特殊的有机物或无机物，并把它们排到体外、细胞外或积累于细胞内。,根据是否排到细胞外分为： 外部分泌结构和内部分泌结构,外部分泌结构：它们的细胞能分泌物质到植物体的表面。,腺表皮：植物体某些部位的表皮细胞。如矮牵牛、漆树花的柱头，黏着花粉，控制花粉的萌发。 腺毛：具有分泌功能表皮的毛状附属物。（头部和柄部） 薰衣草、棉的茎和叶腺毛。 排水器：植物过剩的水分排到体表。吐水叶尖和叶边缘 蜜腺：分泌糖液的外部分泌结构，存在于许多虫媒花植物 的花部,内部分泌结构：分泌物不排到体外的分泌结构。,分泌细胞：细胞腔内聚集有特殊的分泌物。根据分泌物质的类型可分为油细胞（木兰）、粘液细胞（仙人掌）、含晶细胞（石蒜）、鞣质细胞（葡萄）和芥子酶细胞（白花菜） 分泌腔和分泌道：贮藏分泌物的腔和管道。细胞解体后形成（溶生）如柑橘的叶子和果实黄色透明的小点：细胞中层溶解，细胞相互分开（裂生）松柏类木质部的树脂道：两种方式结合形成（裂溶生）芒果属叶和茎中的分泌道。 乳汁管：分泌乳汁的管状细胞。分为两类:无节乳汁管和有节乳汁管。乳汁成分复杂蛋白质、单宁、植物碱等。罂粟含植物碱、木瓜含木瓜蛋白酶。（初生壁，分布韧皮部）,营养器官的结构和功能,器官，在植物体上，特别是成年的植物体上由多种组织组成、在外形上具有显著的形态特征和特定的功能，易于区分的部分。 营养器官：根、茎、叶 繁殖器官：花、果实、种子,根是植物适应陆上生活在进化中逐渐形成的器官，它具有吸收、固着、输导、合成、储藏和繁殖等功能。,根的分类 主根、侧根、不定根（茎、叶、老根或胚轴上伸出的根） 直根系：有明显的主根和侧根组成的 须根系：无明显的主根和侧根的区分或根系全部由不定根和它的分支组成。,直根与须根 不定根,根尖的结构从根的顶端到着生根毛的一段叫根尖，它由根冠、生长点、伸长区和根毛区四部分组成。,根冠：保护组织 分生区：分生组织 伸长区：细胞伸长，吸收少量水和无机盐 根毛区：也叫成熟区，吸收水分和无机盐的主要部位,（二）根的初生结构,初生生长：由根尖的顶端分生组织，经过细胞的分裂、生长、分化而形成成熟的根，这种植物体的生长直接来自顶端分生组织的衍生细胞的增生和成熟，整个生长过程。 根的初生结构：初生生长过程中产生的各种成熟的组织属于初生组织，它们共同组成根的结构。 由外而内分为：表皮、皮层、维管柱 一年生双子叶植物和大多数单子叶植物的根,表皮根的最外一层生活细胞,由原表皮发育而成,细胞方形,细胞壁薄,不具气孔,一部分表皮细胞外壁延伸成根毛. 皮层表皮以内维管柱以外的部分,最外一层靠近表皮排列紧密的细胞为外皮层,外皮层之内是最大型 的排列疏松的薄壁细胞,间隙较大,皮层的最内一层为内皮层,细胞排列紧密,无胞间隙.内皮层细胞的径向壁上有很小的增厚部分,常称凯氏点,往往被番红染成红色. 维管柱内皮层以内的各部分,包括中柱鞘和初生维管组织,有的植物还具有髓,由薄壁组织或厚壁组织组成. 中柱鞘是紧接内皮层的一层薄壁细胞,有时为多层,由原形成层发育而成,长期保存分生能力. 维管柱包括相间排列的初生木质部和初生韧皮部.,根的初生结构,根的初生结构立体图解,根的次生结构,次生生长：在初生生长结束后，也就是初生结构成熟后，在初生木质部和初生韧皮部之间，有一种侧生分生组织，即维管形成层（形成层）发生并开始切向分裂的活动，活动的过程中，经过分裂、生长、分化而使根的维管组织数量增加，这种维管形成层的活动结果，使根加粗的生长过程。表皮撑破，木栓形成层发生，形成新的保护组织，周皮代替了表皮 根的次生结构：次生生长过程中产生的次生维管组织和周皮 裸子植物和大多数双子叶植物 维管形成层的发生及其活动与木栓形成层的发生及其活动,维管形成层的发生及其活动,根的次生结构立体图解,木栓形成层的发生及其活动,由于每年增生的新的维管组织，在外方的成熟组织，即表皮和皮层，因内部组织的增加而受压破坏和剥落，这时伴随发生的是中柱鞘细胞恢复分裂能力形成木栓形成层。 周皮构成: 木栓形成层向外形成的大量木栓（覆盖根的表面保护）； 木栓形成层； 木栓形成层向内形成栓内层,将根的初生结构和次生结构综合，得组织分化过程：,单子叶植物的根的结构,根的变态（补充）,茎,种子植物的茎起源于种子内幼胚的胚芽，有时加上下胚轴，茎的侧枝起源于叶腋的芽。 茎是联系根、叶，输送水、无机盐和有机养料的轴状结构。一般为地上的营养器官。 主要功能：输导和支持（有的储藏和繁殖）,茎上的其他结构,芽（补充）,处于幼态未生长的枝、花或花序，也就是枝、花和花序未发育前的雏体。 枝芽和花芽,茎的生长习性,根据生长方式：直立茎、缠绕茎、攀援茎、匍匐茎,茎的分支,单轴分支:主轴由顶芽不断向上生长而成。被子植物杨，山毛榉；多数裸子植物 合轴分支：主干的顶芽在生长季节发育迟缓或死亡，或为花芽，由腋芽生长代替顶芽使主干继续生长。主干由许多腋芽发育而成的侧枝联合组成。大多数被子植物如马铃薯、番茄和无花果。 假二叉分支：具有对生叶的植物在顶芽停止生长或花芽开花后，由顶芽下两侧的叶芽同时发育成二叉状分支。如丁香和茉莉 二叉分支多见于低等植物，在部分高等植物石松和卷柏,茎的初生结构,茎的初生结构：茎的顶端分生组织中的初生分生组织所衍生的细胞，经过分裂、生长、分化而形成的组织 双子叶植物：表皮、皮层、维管柱 单子叶植物： 玉米茎的结构：表皮、基本组织、维管束 竹茎的结构：竹青（表皮）、竹黄（髓腔的壁）、竹肉（介于竹青与竹黄的基本组织）,双子叶植物茎初生结构,（1）表皮：单层活细胞一般不具有叶绿体，分布在整个茎的最外面，起保护内部组织的作用。表皮细胞外壁常增厚，表面常有角质层和蜡质。 （2）皮层：位于表皮以内，多层薄壁细胞组成，不及根的皮层发达。（有厚角组织） （3）维管柱： 初生维管束：初生韧皮部（外始式）、形成层和初生木质部（内始式） 根据两者排列方式不同：外韧（木内韧外）、双韧（木夹内外韧皮部）、周韧（木中）和周木（韧中） 髓和髓射线：薄壁细胞组成，具有储藏功能,双子叶植物初生结构,双子叶植物茎初生结构的立体图解,茎的次生结构,茎的次生生长：茎的侧生分生组织的细胞分裂、生长和分化的活动使茎加粗。 次生结构：次生生长所形成的次生组织 维管形成层和木栓形成层 维管形成层束中形成层（木韧）和束间形成层（髓射线） 木栓形成层：近表皮的皮层薄壁细胞和少数由韧皮部细胞恢复分裂能力。木栓层、木栓形成层和栓内层构成周皮，上有皮孔。(通气组织),茎的次生结构,茎的初生结构和次生结构,单子叶植物茎的结构,单子叶植物维管束数目很多，散生或成内外两轮排列，中央为髓腔，都是外韧维管束。木质部呈V形，由三个或四个导管组成。V下部为原生木质部，V两臂为后生木质部。,单子叶植物茎的结构,毛竹的茎,裸子植物茎的特点,裸子植物韧皮部只有筛胞，木质部只有管胞，无典型的木纤维 裸子植物只有木质茎,裸子植物的茎,变态茎,叶,种子植物制造有机养料的重要器官，也就是光合作用进行的主要场所。 植物叶由叶片、叶柄、托叶 叶片：叶的主要部分，多数为绿色扁平的。 叶柄：叶的细长柄状部分，上端与叶片连接，下端与茎连接， 托叶：叶基两侧所生的小叶状物。 完全叶和不完全叶（莴苣） 叶脉：贯穿在叶肉内的维管束和其他相关组织 平行脉、网状脉、叉状脉 叶序：叶在茎上的排列方式(互生、对生、轮生),叶的结构 （禾本科）,叶脉与叶序,(一)双子叶植物叶的结构,叶片由表皮、叶肉和叶脉组成 （1）表皮：包被着整个叶，有上下表皮之分。无色透明，一般 由一层生活细胞组成。表皮细胞之间分布有许多气孔。 气孔由两个半月型的保卫细胞（含有叶绿体）围成。 保卫细胞吸水膨胀，气孔张开：保卫细胞失水，气孔关闭 （气孔关闭能调节气体的交换和蒸腾作用） 草本（上多于下）；木本（下）；浮水叶（上）；沉水（无）。同一植物（上部多于下部；叶尖与中脉多于叶基和叶缘）,双子叶植物叶的表皮,上下表皮,(一)双子叶植物叶的结构,（2）叶肉：上、下表皮之间绿色组织的总称，是叶的主要部分，通常由薄壁细胞组成，含丰富的叶绿体，光合作用主要在叶肉中进行。 栅栏组织和海绵组织（异面叶） 栅栏组织：近表皮的部位绿色组织排列紧密，细胞呈长柱形，细胞的长轴与叶表面垂直，呈栅栏状 海绵组织：栅栏组织下方，即近下表皮部位的绿色组织，形状规则，排列不整齐，疏松具有较多的间隙，作海绵状 等面叶和异面叶 异面叶：叶肉有以上两种组织之分的 等面叶：叶肉中无以上两分化，虽有分化，栅栏组织却分布在叶的两面,(一)双子叶植物叶的结构,（3）叶脉：主脉和大侧脉的维管束周围有机械组织，木质部位于近腹面，韧皮部位于近背面，叶脉越分越细，最后形成层和机械组织消失。,禾本科植物叶的结构,禾本科植物的叶的外形是叶片狭长叶鞘包在茎外、在叶片和叶鞘的连接处有叶舌和叶耳。 有表皮、叶肉、叶脉三种结构 （1）表皮：长方形细胞，细胞壁角质化且充满硅质，大型液泡的泡状细胞（叶展开弯曲，控制水分蒸腾）。气孔两个哑铃状的保卫细胞，外侧近似梭形的副卫细胞。 （2）叶肉：短轴的薄壁细胞组成 （3）叶脉：大都为平行脉，叶内的维管束一般平行排列，较大的维管束与上下表皮有厚壁组织。维管束外，有一层或两层细胞包围，组成维管束鞘。 单层薄壁细胞，细胞较大，排列整齐，含叶绿体（玉米甘蔗高粱） 两层细胞，外层薄壁较大含叶绿体较叶肉少；内层厚壁较小不含叶绿体（小麦、大麦）,禾本科植物叶脉 水稻的叶,禾本科植物叶的结构,裸子植物针叶的结构,针叶植物呈旱生形态，叶作针状，缩小了蒸腾面积。 叶肉细胞的细胞壁向内凹陷，成无数皱襞，叶绿体延皱襞分布，叶内有若干树脂道，在叶肉的内方有明显的内皮层，维管束两束居中央。（表皮壁厚、叶肉细胞壁内摺叠，有树脂道、内皮层显著）,繁殖器官 （花、果实、种子）,植物的繁殖有两种：无性繁殖和有性繁殖 无性繁殖：包括分裂生殖、出芽生殖、孢子生殖和营养生殖 （如人们日常分根、扦插、嫁接及压条等） 营养生殖：通过植物营养体的一部分从母体上分离开去，进而直接形成一个独立生活的新个体的繁殖方法。 无性生殖：通过一类称为孢子的无性繁殖细胞，从母体 上分离后，直接发育成为新个体的繁