高中生物竞赛辅导植物生物学ppt课件.ppt

1 植物生物学 高中生物竞赛专题 试题中各个学科内容所占比例大致为 1 细胞生物学 生物化学 微生物学 生物信息学 生物技术25 2 植物和动物的解剖 生理 组织和器官的结构与功能30 3 动物行为学 生态学20 4 遗传学与进化生物学 生物系统学25 2 薄壁组织保护组织机械组织输导组织分泌组织 植物组织的分类 分生组织成熟组织 永久组织 第一节植物组织 第一章种子植物形态和解剖结构 3 概念 种子植物中具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 一方面不断增加新细胞到植物体中 另一方面自己继续 永存 下去 这种具持续分裂能力的细胞群称为分生组织 细胞特点 体积小 壁薄 质浓 一般无液泡或很小 排列紧密整齐 一 分生组织 4 1 按位置分 1 顶端分生组织根与茎的顶端 使根 茎伸长生长 2 侧生分生组织根与茎的侧面周围 使根 茎增粗生长 包括维管形成层 即形成层 木栓形成层和植物受伤后分生能力被重新激活的分生组织 3 居间分生组织夹在多少已经分化了的组织区域之间 是顶端分生组织在某些器官中的局部区域的保留 5 6 1 原分生组织 胚胎保留下来的一群原始细胞 在顶端分生组织的最前端 生长点 2 初生分生组织 原分生组织分裂衍生的细胞 边分裂 边分化 有了初步的分化 是原分生组织向成熟组织过渡的部分 分化出原表皮 基本分生组织和原形成层 3 次生分生组织 由薄壁组织 厚角组织等已经分化成熟的组织恢复分裂能力形成的分生组织 木栓形成层是典型的次生分生组织 2 按来源分 7 8 原分生组织初生分生组织 顶端分生组织 次生分生组织 侧生分生组织 居间分生组织 两种分类方法的联系 9 10 概念 分生组织衍生的细胞失去分裂的能力 通过细胞的生长和分化 成为具有一定形态 执行特定功能的成熟组织 有时也称为永久组织 按生理功能和形态结构不同分为五类 薄壁组织 基本组织 保护组织输导组织机械组织分泌组织 二 成熟组织 11 1 薄壁组织又称基本组织 具有薄的初生壁 是一类分化程度低的成熟组织 有着很强的分生潜力 一定条件下可恢复分生能力 转变为次生分生组织 薄壁组织是进行各种代谢活动的主要组织 在植物体中占比例最大 分布广泛 按功能不同 可分为同化组织 贮藏组织 贮水组织 通气组织 吸收组织 12 同化组织 含有大量的叶绿体 主要进行光合作用 如叶中的栅栏组织 海绵组织 吸收组织 吸收水分和无机盐 如根表皮细胞及根毛 贮藏组织 细胞中含有丰富的贮藏物质 如块根 块茎 果实 种子 通气组织 胞间隙特别发达的细胞群 其中一些细胞常解体而形成气腔 如莲茎 水稻茎 贮水组织 具贮水大液泡 旱生植物仙人掌 景天 13 2 保护组织分布 植物各器官的外表面 有表皮和周皮两种类型 结构特点 地上部分的表皮细胞外壁厚且角质化 还有保卫细胞形成的气孔 地下部分的表皮细胞壁薄 不角质化 但有根毛 适于吸收 多年生植物的根 茎的表皮因不断加粗而破裂 于是在破裂的表皮内侧又形成新的次生保护组织 周皮 作用 保护 吸收 控制气体交换 14 15 3 机械组织细胞壁不同程度的增厚 在各种器官中起支持作用 常成群分布 分为 厚角组织 活细胞 支持力较弱 细胞壁不均匀增厚 初生壁性质 不木质化 厚壁组织 死细胞 支持能力强 细胞壁均匀增厚并木质化 次生壁性质 其中细胞呈细长形的为纤维 如亚麻纤维 细胞近等径或呈不规则形状的为石细胞 如梨肉中的白色颗粒就是成团的石细胞 16 叶柄中厚角组织 厚壁组织 纤维细胞 17 梨果肉中的石细胞 18 叶柄中分支的石细胞 19 4 输导组织 与器官纵轴平行排列的长管状细胞 具有运输水分和养料的功能 分为两大类 木质部 输导水分和无机盐 导管和管胞韧皮部 输导有机养料 筛管和筛胞 20 1 导管 由许多长管状细胞纵向连接而成 每个细胞称为导管分子 原生质体消失 成熟时为死细胞 端 横 壁形成大的穿孔 侧壁有不同方式的增厚并木质化 环纹导管螺纹导管梯纹导管网纹导管孔纹导管 21 22 导管细胞的发育 导管细胞两端初生壁被溶解 形成穿孔 原生质体解体 细胞壁不均与加厚 多个导管细胞以穿孔相连 形成导管 23 2 管胞 一种狭长而两端斜尖的细胞 与导管分子的主要区别 端壁不形成穿孔 管胞间的连接靠侧壁上的纹孔 在裸子植物中 管胞是唯一的输水结构 在被子植物中 管胞和导管同时存在 24 25 3 筛管和伴胞 由长管状的细胞纵向连接而成 每一个细胞称为筛管分子 筛管分子为活细胞 成熟时没有细胞核 端壁特化成为筛板 筛板上有许多筛孔 通过筛孔的联络索连系着上下两个筛管分子的细胞质 细胞器退化 具P 蛋白 一种被子植物特有的收缩蛋白 与有机物运输有关 伴胞是紧贴筛管分子旁边有1至数个小型的活细胞 与筛管分子是由同一个母细胞分裂而来 筛管和伴胞间的胞间连丝发达 共同完成有机物运输 26 27 28 筛管与伴胞的发育 端壁形成筛板 筛孔处形成联络索 细胞核解体 液泡膜破裂 胞质结构选择性自溶 生长季后期 形成胼胝体堵住筛孔 筛管失去运输功能 细胞分裂 29 4 筛胞 蕨类和裸子植物中一种长的 两端尖斜的细胞 与筛管的主要区别是端壁不特化成筛板 细胞间的连接通过侧壁上的筛域 输导功能不如筛管 筛胞 30 5 分泌组织概念 能合成一些特殊的有机物或无机物 并把它们排出体外 细胞外或积累于细胞内的结构 外部的分泌结构 将分泌物排到体外的结构 如腺毛 蜜腺 盐腺 排水器等 内部的分泌结构 将分泌物积聚在植物体内的分泌结构 如分泌细胞 分泌腔 分泌道 乳汁管等 31 腺毛 天竺葵等植物叶表面 排水器 叶片边缘吐水现象 蜜腺 产生蜜汁 1 外分泌组织 腺毛 32 树脂道 分泌细胞 油细胞 玉兰花瓣 分泌腔 柑桔果皮透明的小点分泌芳香油 分泌道 树脂道分泌松脂 乳汁管 橡胶树分泌的汁液制作橡胶 2 内分泌组织 33 34 三 复合组织 简单组织 一种类型的细胞组成 相同的生理功能 相似的形态结构 复合组织 由多种类型的细胞按一定的方式和规律构成的组织 共同执行一定的生理功能 如维管组织 包括了导管 筛管 伴胞 管胞 木薄壁细胞和木纤维等组成分子 35 四 被子植物的三大组织系统 表皮组织系统 皮系统 由表皮细胞组成 主要行保护功能外 还有吸收功能 维管组织系统 维管系统 由木质部和韧皮部共同组成 具输导和机械支持的功能 基本组织系统 由薄壁组织 厚角组织和后壁组织组成 具同化 贮藏 通气和吸收和支持的功能 各个系统在整个植物体中是连续的 36 37 种子的构造种子的类型种子的萌发 寿命和休眠种子萌发的过程幼苗的类型 第二节种子 第一章种子植物形态和解剖结构 38 一 种子的构造 胚 胚是幼小的植物体 是种子中最重要的部分 胚的各部分都由胚性细胞所组成 苔藓 蕨类 裸子植物 被子植物均具有胚 裸子植物与被子植物的胚被包被在种子中 胚芽 茎端生长点和幼叶 禾本科植物有胚芽鞘 子叶 在不同类群的植物中数目不同胚轴 上胚轴和下胚轴胚根 根端生长点和根冠 禾本科植物有胚根鞘 胚乳 薄壁组织构成 储存营养物质 种皮 厚壁细胞或薄壁细胞 常有色素 保护作用种孔 种脐 种脊 种阜 39 有胚乳种子 无胚乳种子 裸子植物有胚乳种子少数的双子叶植物有胚乳种子多数的单子叶植物有胚乳种子多数的双子叶植物无胚乳种子少数的单子叶植物无胚乳种子 二 种子的类型 40 种脊 种阜 种脐 蓖麻 胚乳 含大量油脂 紧贴胚乳内方是2片叶状的子叶 有明显脉纹 2片子叶相连处为胚轴 胚轴上方是胚芽 下方是胚根 双子叶有胚乳种子 蓖麻 41 单子叶有胚乳种子 小麦 水稻 玉米 洋葱 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 含蛋白质和脂肪 其余为富含淀粉的胚乳细胞 3 胚 较小 位于籽粒基部一侧 胚芽由生长点和幼叶组成 包围在胚芽外方的鞘称为胚芽鞘 胚根在胚轴下方 由生长点和根冠组成 外包胚根鞘 胚轴较短 连接胚芽和胚根 侧面与子叶相连 子叶形如盾状称为盾片 盾片与胚乳交界处有一层排列整齐的细胞称为上皮细胞或柱形细胞 42 菜豆种子一侧的种皮上有一条突起眉状条纹叫种脐 脱离果实时留下的痕迹 是种子形成过程中 植物向种子输送营养的唯一通道 种脐一端有一个小孔叫种孔 珠孔留下的痕迹 为种子萌发时吸收水分和胚根伸出的部位 1 种皮 褐色 有种脐 种孔和种脊 2 胚 由两片肥厚的子叶和子叶之间的胚芽 胚根和胚轴组成 子叶肉质几占种子的全部体积 双子叶无胚乳种子 菜豆 43 1 种皮 薄 仅一层细胞 2 胚 弯曲 胚根顶端与子叶端靠拢 子叶长柱形 一片 基部包被胚芽 单子叶无胚乳种子 慈姑 44 种子的寿命在一定条件下种子保持生活力最长的期限 即胚是否有生命 常用发芽率测定种子的生活力 本身的遗传因素有关影响因素贮藏条件有关其他 种子成熟度 采收的损伤 干燥的过程种子的休眠种子在适宜条件下不能萌发 必须经过一段相对静止的时期才能萌发 种子的后熟作用种子休眠的原因种皮坚硬抑制物质的存在休眠是植物对生长环境的一种适应 三 种子的萌发 寿命与休眠 45 四 种子萌发的过程和条件 吸胀 代谢加强露白 胚根突破种皮 形成主根胚轴生长和伸长 形成地上部分出土子叶转为绿色长出真叶 形成幼苗充足的水分适宜的温度足够的空气光照 46 五 幼苗的形成和类型 蓖麻幼苗A 萌发早期 开始形成根系B 萌发后期 子叶展开C 幼苗外形 子叶出土幼苗 子叶留土幼苗 蚕豆种子的留土萌发A 种子萌发初期B 成长的幼苗 47 人工种子 指将植物离体培养中产生的体细胞胚 胚状体 包裹在含有养分和具有保护供功能的物质中形成的 并能在适应条件下发芽出苗的颗粒体 制作流程 胚状体诱导 包裹制种与发芽试验 以海藻酸钠包裹体细胞胚制作人工种子的程序如下 愈伤组织的诱导体细胞胚的诱导体细胞胚的同步化体细胞胚的分选体细胞胚的包裹 人工胚乳 包裹外膜贮藏发芽成苗实验体细胞变异与农艺研究 48 担负一定的生理功能 具有一定的形态特征 由多种组织构成的植物体的组成成分 根 茎 叶 营养器官花 果实 种子 生殖器官 器官的概念 49 第三节根 一 根和根系根 主根 胚根发育形成 也称初生根 侧根 主根长到一定长度 生出的许多分枝 也称次生根 不定根 茎 叶 胚轴或老根上产生的根 根系 植物根的总和直根系须根系 不定根 50 双子叶植物 直根系单子叶植物 须根系 51 二 根的初生生长和初生结构 一 根尖及其分区 52 根冠 位于根尖最前端 略呈三角形 由许多着色较淡的薄壁细胞组成的帽状结构 套在生长点外方 外层细胞较大 53 分生区 位于根冠之内 长约1 2mm 由体积小 排列整齐紧密的细胞组成 细胞壁薄 核大质浓 它是根的顶端分生组织 有强烈的细胞分裂能力 54 基本分生组织 原表皮 原形成层 根尖横切模式图 皮层 维管柱 表皮 形成 55 伸长区 位于分生区上方 由分生区的细胞分裂而来 此区特点是细胞逐渐停止分裂 沿纵轴方向伸长 另一方面细胞逐步分化向成熟区过渡 切片中央可以看到一些较宽而长的成串细胞 是正在分化的幼嫩导管 根毛区 成熟区 位于伸长区上方 细胞已基本停止生长 内部各种组织已分化成熟 在高倍镜下可以看到表皮细胞外壁向外突起形成管状的根毛 根毛含有细胞质 细胞核 56 二 根的初生结构 初生生长 primarygrowth 由根和茎的的顶端分生组织细胞分裂 分化和生长所引起的植物器官的生长 主要表现为植物体长度的增加 故也称伸长生长 初生结构 primarystructure 在初生生长过程中所形成的组织结构 称初生结构 从根毛区作横切面 可观察根的初生结构 由外至内明显地分为表皮 皮层和维管柱三个部分 57 柳树根初生结构 58 双子叶植物根初生结构示意图 59 双子叶植物根初生结构 表皮根表面的一层薄壁细胞 长方形 排列紧密 部分表皮细胞向外突起形成根毛 具吸收和保护功能 60 根毛扫描电镜图 61 皮层皮层位于表皮与维管柱之间 由多层薄壁组织细胞组成 由基本分生组织发育而来 该组织细胞特点是 细胞体积较大 排列疏松有明显的细胞间隙 皮层可以分为以下三部分 外皮层 与表皮相接 为1 2层排列紧密且形状规则的薄壁细胞 细胞壁常木栓化代替表皮暂起保护作用 中皮层 位于外表皮内 由几层至十几层细胞组成 细胞体积大 排列疏松 有明显的细胞间隙 内皮层 皮层最内的1层细胞 在细胞径向壁与横壁上有一条木栓质的带状加厚 称为凯氏带 62 63 凯氏带立体示意图 在横切面上 凯氏带在相邻的径向壁上呈点状 称凯氏点 由于它的存在使得水分和无机盐只有经过内皮层的原生质体才能进入维管柱 因而物质通过细胞膜时被选择性运输 作用 凯氏带既将有害物质挡在内皮层以外 同时也确保了有用物质不能离开植物体 64 维管柱是内皮层以内的所有部分 由中柱鞘和维管组织组成 中柱鞘 位于中柱最外层 通常由1 2层细胞组成 细胞壁薄 排列整齐而紧密 初生木质部 位于根的中央 由导管 管胞木薄壁细胞 木纤维组成 其主要功能是输导水分 横切面呈辐射状 其细胞壁厚而细胞腔大 排列成4 6束成星芒状 外侧靠近中柱鞘的导管最先发育 是一些口径小的环纹和螺纹加厚的导管 称原生木质部 分布在近根中心的导管口径大 一般为孔纹 梯纹 网纹等导管 分化较晚 为后生木质部 因此 初生木质部这种由外向内逐渐成熟的发育方式为外始式发育 65 66 初生韧皮部 位于两个初生木质部束之间 与初生木质部相间排列 由筛管 伴胞等组成 薄壁细胞 位于初生木质部和初生韧皮部之间 髓 根最中心部位的一群未分化成导管的薄壁细胞 绝大多数双子叶植物根中没有髓的存在 67 68 69 双子叶植物根的初生结构 70 单子叶植物根的初生结构 髓 71 小麦老根横切 72 单 双子叶植物根初生结构的对比 73 三 侧根的发生 当侧根发生时 中柱鞘相应部位细胞首先进行切向分裂 增加细胞层数 继而进行各个方向的分裂 产生一团新细胞 形成侧根原基 其顶端逐渐分化为生长点和根冠 最后侧根原基的生长点细胞进一步分裂 生长和分化 穿过母根的皮层 伸出表皮 成为侧根 74 植物的侧根 75 侧根原基在植物中的部位 76 侧根原基 77 侧根发生过程A 侧根发生的位置B D 侧根发生的三个阶段 B 中柱鞘细胞转变为分生细胞C 分生细胞进行平周分裂D 侧根发育后期 78 79 80 81 侧根起源于中柱鞘 因而和母根的维管组织紧密靠在一起 这样 侧根的维管组织以后也就会和母根的维管组织连接起来 侧根在母根上发生的位置 在同一种植物上较为稳定 这是由于侧根的发生和母根初生木质部的类型有一定关系 二原型的根中 侧根发生于原生木质部与原生韧皮部之间或正对原生木质部 三原型 四原型的根 正对原生木质部 在多原型的根中 则多正对原生韧皮部 82 83 三 根的次生生长与次生结构 次生生长 secondarygrowth 植物的初生生长结束之后 由于次生分生组织 特别是维管形成层的活动 不断产