生物竞赛难点：植物解剖(1).doc

1.水稻和小麦等禾本科植物拔节、抽穗时，茎迅速长高，这是借助下列哪种组织的活动？A 顶端分生组织 B 侧生分生组织C 居间分生组织 D 次生分生组织窗体底端解：顶端分生组织位于茎和根的主轴和侧枝的顶端。侧生分生组织主要存在于裸子植物和木本双子叶植物中。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，在茎的节间基部仍保留居间分生组织，当顶端分化成幼穗后，还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。次生分生组织是由成熟组织的细胞经过反分化后，重新转变而成的分生组织。2.心皮与雌蕊的关系雌蕊是由一或数个心皮所构成的，雌蕊由于心皮数目及分合情况的不同而具有不同的类型，仅由一心皮所构成的雌蕊叫单雌蕊，如豌豆、大豆、蚕豆等；由二个以上的心皮彼此分离，所形成的雌蕊也是分离的，叫离生雌蕊，如莲、草莓、玉兰等；如果心皮互相连结形成一个雌蕊的，叫合生雌蕊，多数被子植物具有这种类型的雌蕊，如番茄、茄、南瓜等。心皮有时由子房直连至柱头，完全合生成一个雌蕊；有时仅子房合生而花柱及柱头仍为离生；有时子房及花柱合生而柱头多少仍为离生；有时花柱合生而子房却离生。心皮与心室的关系构成子房的心皮，其内壁常产生一些隔膜将子房腔隔为若干部分，每一部分称为一个心室。单雌蕊和离生雌蕊的子房是由一心皮所构成的，均为一室，但有时也出现这种情况，即一心皮雌蕊，其心皮边缘向子房腔内弯曲，深达心皮的内壁，形成分隔子房腔为两半的隔膜，构成假二室子房；或由背缝深压入而纵隔为2室。合生雌蕊的子房，其心室数常有如下几种类型： （1）心皮展开，彼此以边缘相接合，全部心皮形成子房壁，构成一室。 （2）各心皮向内弯入，在子房的中心彼此互相结合，心皮一部分形成子房壁，一部分形成子房内的隔膜而将子房隔为数室。 （3）心皮的边缘不完全将子房腔隔开，而形成一些不完全的隔膜（有时不完全的隔膜不是由心皮的边缘形成，而是由心皮上的突起形成的，如亚麻等），构成数个互通的心室。 （4）心皮原先彼此结合构成一室，但随着子房的发育，心皮结合处（即腹缝线）向子房腔中央延伸，而长出一些次生假隔膜，把子房隔成二室或更多室，如十字花科植物。3.分泌结构(secretory structure)，是植物体内或表面具分泌功能的细胞或细胞群。它所产生的分泌物为植物代谢的次生物质，包括蜜汁、挥发油、有机酸、生物碱、树脂、油类、蛋白质、酶、杀菌素、生长素、维生素及多种无机盐。分泌腔它是由多数分泌细胞所形成的腔室，分泌物大多是挥发油贮存在腔室内，故又称油室。腔室的形成，一种是由于分泌细胞中层裂开形成，分泌细胞完整地围绕着腔室，称为离生（裂生）分泌腔，如当归；另一种是由许多聚集的分泌细胞本身破裂溶解而形成的腔室，腔室周围的细胞常破碎不完整，称为溶生分泌腔，如陈皮。分泌道植物体内一种管状伸长的细胞间隙，间隙内贮藏着分泌物质。它们的发生方式一般也可分溶生的、裂生的和裂溶生的。特殊的如木通科植物猫屎瓜果皮内的分泌道，它在果实发育过程中，一部分外表皮通过凹陷、封闭和分泌表皮细胞溶解等复合方式形成。分泌道的分泌物因植物种类而不同，有松节油、冷杉胶、乳汁和粘液等，也都由其分泌细胞产生。例如松柏类植物的裂生分泌道贮存松节油，漆树科植物裂生分泌道中含有乳汁，菊科植物裂生分泌道中具树脂。心叶椴芽鳞内具溶生的粘液道。4. 平周分裂 periclinal division 指在对某基准面的平行面上所发生的细胞分裂。是垂周分裂的对应词。例如，叶原基最初从原套或侧根原基最初从中柱鞘作为小突起出现时，都是由与表皮方向相平行的平周分裂产生的。象形成层、木栓形成层等那样，一般呈轮状排列着的细胞层在辐射方向上进行细胞增殖和器官增厚时，通常可以看到平周分裂。但是对茎和根那样的圆筒状的器官，通常使用切向分裂这一术语来代替平周分裂。对此，在垂周分裂方面，如果在与圆筒半径的同一方向上有分裂面时，称为径向分裂，如果是与圆筒轴成直角的面上进行分裂，称为横分裂。5. 周皮（periderm），是由木栓形成层、木栓层和栓内层组成，通常在双子叶植物和裸子植物的茎及根加粗生长时形成代替表皮起保护作用的一种次生保护组织。凯式点：内皮层：为皮层最内一层细胞，细胞排列整齐紧密、细小，除靠近木质部导管处的通过细胞未增厚，水分可在各个方向自由通过外，其余细胞的半径向（极个别亦同时在切线向）侧壁皆呈木栓化或木质化增厚，增厚的半径向侧壁称为凯氏点，内皮层上有凯氏点联续的部分又称为凯氏带。6.维管束类型据维管束内形成层的有无，可将维管束分为两类： 1、有限维管束 有些植物原形成层分裂产生的细胞，全部分化为木质部和韧皮部，没有留存能继续分裂出新细胞的形成层。这类维管束不能进行发展产生次生组织。大多数单子叶植物中的维管束属有限维管束。 2、无限维管束 有些植物的原形成层分裂产生的细胞，除大部分分化成木质部和韧皮部外，在二者之间还保留少量分生组织束中形成层。 根据初生木质部与初生韧皮部排列方式的不同，可将维管束分为三种类型： 外韧维管束，在裸子植物和被子植物茎中，维管束的初生韧皮部位于初生木质部的外侧，此型最为常见。 双韧维管束，初生韧皮部在初生木质部的内外两侧，出现在木质部内侧的韧皮部，称为内生韧皮部，以此与外生韧皮部区别。如南瓜属的茎。 同心维管束，由一种维管组织包围着另一种维管组织。此种类型又可分为两种情况： 一是木质部包围着韧皮部，称周木维管束，如菖蒲属； 一是韧皮部包围着木质部，称周韧维管束，如真蕨类植物水龙骨属的根状茎。此外，被子植物的花、果实和胚珠的小维管束也有此种类型。7.早材和晚材 1.早材带,指在一个生长轮内质较疏、细胞较大之首先形成的部分。晚材带:指在一个生长轮内质较密、细胞较小之晚些时候形成的部分。 2.早材和晚材仅适用于针叶树材及阔叶材之环孔材及半环孔材。 3.早材至晚材急变者,晚材硬度显然较早材大,材色显然深。早材至晚材渐变者,晚材硬度显然较早材小,材色亦显然略深。管孔管孔为导管或维管管胞应用在横切面的一个名词。而导管一词则指轴向的细胞合成或无定长之有节的管状结构, 导管间的纹孔是具缘纹孔,导管的功能在于输导水分和矿物质。 (一) 生长轮类型(管孔分布类型) 管孔生长轮的外部界限在木材横切面上,如最末一行晚材管胞与邻接的第二个生长轮早材管胞,在细胞的大小及胞壁厚度上没有显著差别者,称为生长轮不明显；反之,则称为生长轮明显。根据同一生长轮内横切面上的情况,阔叶树材可以分为环孔材、半环孔材和散孔材三种类型。 1环孔材:指木材的生长轮早材管孔显然比晚材管孔大,且形成一环明显的带或轮者。如麻栎等。环孔材的早材带有管孔一行(列)，如刺楸等;管孔多行(列)者，如香椿、苦栋等;管孔每隔一定距离而群集，如米栲等;管孔每隔一定距离呈径向辐射状，如红锥等。 2散孔材:指木材中整个生长轮内,管孔的大小和分布颇均匀,或仅逐渐变迁者,如荷木、枫香、青冈等。 3半环孔材: 指木材中由于因具有大导管或具有许多的小导管而形成一环轮带,致使早材显著者,如水青冈、山赤等。或介于环孔材与散孔材之间者，即管孔由大逐渐变小,如核桃木。8. 气孔简介狭义上常把保卫细胞之间形成的凸透镜状的小孔称为气孔。保卫细胞区别于表皮细胞是结构中含有叶绿体，只是体积较小，数目也较少，片层结构发育不良，但能进行光合作用合成糖类物质。有时也伴有与保卫细胞相邻的24个副卫细胞。把这些细胞包括在内是广义的气孔（或气孔器）。紧接气孔下面有宽的细胞间隙（气室）。气孔在碳同化、呼吸、蒸腾作用等气体代谢中，成为空气和水蒸汽的通路，其通过量是由保卫细胞的开闭作用来调节，在生理上具有重要的意义。 气孔的发育近年来以裸子植物为中心对气孔的形成过程和亲缘关系十分重视。气孔是从原表皮细胞中发生的，气孔母细胞横分裂为三，中央细胞再分为二，成为保卫细胞，左右二细胞则成为副卫细胞的形式复唇型），相反，也有母细胞仅二分为保卫细胞的形式单唇形，后者被视为原始型。气孔的分布总的来讲，不同植物的叶、同一植物不同的叶、同一片叶的不同部位(包括上、下表皮)都有差异，且受客观生境条件的影响。浮水植物只在上表皮分布，陆生植物叶片的上下表皮都可能有分布，一般阳生植物叶下表皮较多，上表皮接受阳光，水分散失快，所以上表皮少。 气孔的类型双子叶植物的气孔有四种类型：无规则型，保卫细胞周围无特殊形态分化的副卫细胞；不等型，保卫细胞周围有三个副卫细胞围绕；平行型，在保卫细胞的外侧面有几个副卫细胞与其长轴平行； 横列型，一对副卫细胞共同与保卫细胞的长轴成直角.围成气孔间隙的保卫细胞形态上也有差异，大多数植物的保卫细胞呈肾形，近气孔间隙的壁厚，背气孔间隙的壁薄；稻、麦等植物的保卫细胞呈哑铃形，中间部分的壁厚，两头的壁薄。 气孔的开闭机理气孔的开关与保卫细胞的水势有关,保卫细胞水势下降而吸水膨胀，气孔就张开，水势上升而失水缩小，使气孔关闭。 引起保卫细胞水势的下降与上升的原因目前存在以下学说。 1.淀粉-糖转化学说(starch-sugar conversion theory) 光合作用是气孔开放所必需的。黄化叶的保卫细胞没有叶绿素，不能进行光合作用，在光的影响下，气孔运动不发生。 很早以前已观察到，pH影响磷酸化酶反应(在pH6.17.3时，促进淀粉水解；在pH2.96.1时，促进淀粉合成)： 淀粉-糖转化学说认为，植物在光下，保卫细胞的叶绿体进行光合作用，导致CO2浓度的下降，引起pH升高(约由5变为7)，淀粉磷酸化酶促使淀粉转化为葡萄糖-1-P，细胞里葡萄糖浓度高，水势下降，副卫细胞(或周围表皮细胞)的水分通过渗透作用进入保卫细胞，气孔便开放。黑暗时，光合作用停止，由于呼吸积累CO2和H2CO3，使pH降低，淀粉磷酸化酶促使糖转化为淀粉，保卫细胞里葡萄糖浓度低，于是水势升高，水分从保卫细胞排出，气孔关闭。试验证明，叶片浮在pH值高的溶液中，可引起气孔张开；反之，则引起气孔关闭。 但是，事实上保卫细胞中淀粉与糖的转化是相当缓慢的，因而难以解释气孔的快速开闭。试验表明，早上气孔刚开放时，淀粉明显消失而葡萄糖并没有相应增多；傍晚，气孔关闭后，淀粉确实重新增多，但葡萄糖含量也相当高。另外，有的植物(如葱)保卫细胞中没有淀粉。因此，用淀粉-糖转化学说解释气孔的开关在某些方面未能令人信服。 2.无机离子吸收学说(inorganic ion uptake theory) 该学说认为，保卫细胞的渗透势是由钾离子浓度调节的。光合作用产生的ATP，供给保卫细胞钾氢离子交换泵做功，使钾离子进入保卫细胞，于是保卫细胞水势下降，气孔就张开。1967年日本的M.Fujino观察到，在照光时漂浮于KCl溶液表面的鸭跖草保卫细胞钾离子浓度显著增加，气孔也就开放；转入黑暗或在光下改用Na、Li时，气孔就关闭。撕一片鸭跖草表皮浮于KCl溶液中，加入ATP就能使气孔在光下加速开放，说明钾离子泵被ATP开动。用电子探针微量分析仪测量证明，钾离子在开放或关闭的气孔中流动，可以充分说明，气孔的开关与钾离子浓度有关。 3.苹果酸生成学说(malate production theory) 人们认为，苹果酸代谢影响着气孔的开闭。在光下，保卫细胞进行光合作用，由淀粉转化的葡萄糖通过糖酵解作用，转化为磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，同时保卫细胞的CO2浓度减少，pH上升，剩下的CO2大部分转变成碳酸氢盐(HCO3)，在PEP羧化酶作用下，HCO3与PEP结合，形成草酰乙酸，再还原为苹果酸。苹果酸会产生H+，ATP使H-K交换泵开动，质子进入副卫细胞或表皮细胞，而K进入保卫细胞，于是保卫细胞水势下降，气孔就张开。 此外，气孔的开闭与脱落酸(ABA)有关。当将极低浓度的ABA施于叶片时，气孔就关闭。后来发现，当叶片缺水时，叶组织中ABA浓度升高，随后气孔关闭。 影响气孔运动的主要因素1 光照引起的气孔运动保卫细胞的叶绿体在光照下进行光合作用，利用CO2，使细胞内pH值增高，淀 粉磷酸化酶水解淀粉为磷酸葡萄糖，细胞内水势下降保卫细胞吸水膨胀，气孔张开；黑暗里呼吸产生的CO2使保卫细胞的pH值下降，淀粉磷酸化酶又把葡萄糖合成为淀粉，细胞液浓度下降，水势升高，保卫细胞失水，气孔关闭。保卫细胞的渗透系统也可由K 来调节。光合作用光反应(环式与非环式光合磷酸化)产生ATP，通过主动运输逆着离子浓度差吸收K ，降低保卫细胞水势，吸水使气孔张开。注意：如果光照强度在光补偿点以下，气孔关闭；在引起气孔张开的光质上以红光与蓝紫光效果最好；景天科植物夜晚气孔张开，吸收和贮备CO2(形成苹果酸贮于液泡中)，白天气孔关闭，苹果酸分解成丙酮酸释放CO2进行光合作用。 2 二氧化碳影响气孔运动低浓度CO2促进气孔张开，高浓度CO2使气孔迅速关闭，无论光照或黑暗皆如此。抑制机理可能是保卫细胞pH下降，水势上升，保卫细胞失水，必须在光照一段时间待CO2逐渐被消耗后，气孔才迅速张开。 3 温度影响气孔运动气孔张开度一般随温度的上升而增大，在30%左右达到最大，低温(如10% 以下)虽长时间光照，气孔仍不能很好张开，主要是淀粉磷酸化酶活性不高之故，温度过高会导致蒸腾作用过强，保卫细胞失水而气孔关闭。 4 叶片含水量影响气孔运动白天若蒸腾过于强烈，保卫细胞失水气孔关闭，阴雨天叶子吸水饱和，表皮细胞含水量高，挤压保卫细胞，故白天气孔也关闭。 5.风微风时对气孔的打开有促进作用，因为微风可以适当降低叶片周围的湿度。大风则促使气孔关闭。 6.化学物质醋酸苯汞、阿特拉津(2-氯-4-乙氨基-6-异丙氨基均三氮苯)、乙酰水杨酸等能抑制气孔开放，降低蒸腾。脱落酸的低浓度溶液洒在