植物学№te.doc

植物界（Plantae) 动物界（Aminalia)生物 原生生物界（Protisra)真菌界（Fungi）原核生物界（Monera ）植物 具有固着生活方式 具有细胞壁（纤维素的网状结构） 自养生物（叶绿体） 具有永久分生组织、不断生长、分化（宏观）生态系统生物群落居群个体器官组织细胞分子（微观）1.细胞的概念及组成 细胞（cell）:生命活动的基本单位，生长发育的基础，遗传的基本单位 原核细胞（procaryotic cell）：无典型的细胞核和以膜为基础的细胞器，遗传物质为环状的DNA 真核细胞（eucaryotic cell）：具典型的细胞核和以膜为基础的细胞器，DNA存在于细胞核中，各种代谢活动在不同部位进行植物细胞的组成 细胞壁 (cell wall)细胞 细胞核 (nuclear)原生质体(protoplast) 细胞质 (cytoplasm) 细胞器 (organelle)细胞壁组成： 成分：胞间层 (middle lamella) 果胶类物质初生壁 (primary wall) 纤维素 (cellulose)、半纤维素、木质素(lignin)次生壁 (secondary wall) 多种酶类 (enzymes)和糖蛋白细胞壁的成分与超微结构 架构物质：纤维素（“钢筋”） 衬质 （“混凝土”） ： 果胶多糖、半纤维素、胼胝质、粘液、树胶 蛋白质（酶） 水份内镶物质 木质:酚类化合物矿物质：SiO2，Ca(COOH)2，CaCO3，K，Mg 心材色素复饰物质 角质 蜡质 木栓质 孢粉素：胡罗卜素的氧化聚合物，类胡萝卜素酯纹孔场及纹孔 纹孔场（pit field）：初生壁上的一些非常薄的区域 纹孔（pit）：次生壁形成时在纹孔场不被次生壁物质覆盖，形成的凹陷区域.分为单纹孔（single pit）与具缘纹孔（bordered pit） 纹孔膜：两个纹孔间的胞间层和两层初生壁形成纹孔膜细胞间的联系 胞间连丝 (plasmodesma):贯穿于细胞壁之间并密集发生于纹孔场和纹孔膜上，沟通细胞之间的连丝 胞间连丝是细胞原生质体间进行物质运输和信号传导的桥梁质体（Plastid）：与糖类合成和储藏有关有色体 (chromoplast)质体 叶绿体 (chloroplast)：膜(membrance) 、类囊体 (thylakoid)和基质 (stroma)白色体 (leucoplast)液泡（vacuole）：细胞代谢产物的储藏场所 植物细胞的后含物 Ergastic substances 储藏的营养物质淀粉 starch 储藏组织内存在，以淀粉粒的形式存在蛋白质 protein 无活性，较稳定，多存在于种子内，以糊粉粒的形式存在脂类 lipid主要储藏物质，含很高的能量，呈油滴 晶体 crystal eg.草酸钙晶体：单晶、针晶、簇晶 碳酸钙晶体：钟乳体植物次生物质：酚类化合物、类黄酮、 生物碱 、生氰糖苷、 非蛋白氨基酸2.植物细胞的生长、分化与组织形成2.1 植物细胞生长细胞体积和重量不可逆增加的过程，是植物个体生长的基础2.2 植物细胞分化执行不同功能的细胞在其形态、结构和功能上表现出各种变化和特化的过程（cell differentiation）2.3 植物组织与组织系统 植物组织 (Plant tissue)具有相同来源的同一类型和不同类型细胞群所组成的结构和功能单位 简单组织 (simple tissue)由单一类型细胞构成的组织 复合组织 (complex tissue)有多类型的细胞构成的组织顶端分生组织植 分生组织 侧生分生组织物 薄壁组织 居间分生组织组 保护组织的 输导组织 成熟组织、永久组织分 机械组织类 分泌组织形态和功能各异的组织集合形成了维管植物的三大组织系统，即基本组织系统、维管组织系统和皮组织系统。基本组织系统由主要起同化、贮藏、通气和吸收功能的薄壁组织以及主要起机械支持作用的厚角组织和厚壁组织构成；维管组织系统由两种输导组织即木质部和韧皮部构成；皮组织系统则由主要起保护作用的表皮和次生结构发育时形成的周皮组成。2.3.1 基本组织系统组织培养（薄壁组织） 厚角组织由厚角细胞（不均匀增厚、不含纤维素）组成的组织 厚壁组织由厚壁细胞（均匀加厚、木质化的次生壁）组成的组织 eg.石细胞（sclereid）、纤维 （fiber）分泌组织：穿插于其他组织中，分为外分泌结构和内分泌结构2.3.2 维管组织系统 木质部由导管、管胞 薄壁细胞等多种细胞构成的复合输导组织（水分和矿物质）eg.导管、管胞 韧皮部由筛管、筛胞、伴胞和薄壁细胞等多种细胞构成的复合输导组织（有机营养成分）eg.筛管(sieve tube)分子和伴胞(companion cell)、筛胞 (sieve cell)维管束 是由初生木质部、形成层和初生韧皮部共同组成的分离的束状结构。类型 常见的有以下几种： a) 外韧维管束 见于大多数植物b) 双韧维管束 葫芦科、茄科、夹竹桃科等。c) 周韧维管束 被子植物的花、果实和胚珠的小维管束。d) 周木维管束 部分单子叶植物如朱蕉、鸢尾等茎中。2.3.3 皮组织系统 表皮（epidermis） 器官次生生长前的最外一层细胞 周皮（periderm） 器官表面的次生保护组织分生组织特点：具有分生新细胞的特性，是产生和分化其他组织的基础。细胞排列紧密，无胞间隙，细胞壁薄，不特化，代谢活跃，有较多的细胞器和发达的膜系统，缺乏贮藏物和结晶体。类型：原分生组织：来源于胚性细胞依据分生组织来源及性质 初生分生组织：原分生组织衍生次生分生组织：成熟细胞脱分化形成顶端分生组织：与根茎的伸长有关依据分布位置 侧生分生组织；使根茎的加粗有关居间分生组织：穿插于已分化的成熟组织之间，如小麦的拔节、韭叶割后再生、花生子房入土 植物都是有机的生命整体，而有机的植物整体是由不同的组织和器官组成的 要了解植物的形态、结构与功能就必须了解植物各组织和器官的形态、结构与功能 重点被子植物的形态、结构与功能被子植物（angiosperm） 胚珠完全包藏在子房内并由子房发育为果实的植物1.被子植物的形态根（root） 植物体的地下部分，行使固着和支持植物体吸收水分和养分，和其他功能茎（stem） 植物体的地上部分，是联系根和叶、花、果实的营养器官。少数茎生于地下（rhizome）。茎的形态变化很大叶（leaf） 由叶片（blade）、叶柄（petiole）和托叶（stipule）组成。叶片多为绿色扁平状，是光合作用和蒸腾作用的场所花（flower） 由花梗（pedicel）、花托（receptacle）、花被（perianth）、雄蕊群（anrdoe和雌蕊群组成（gynoecium）。花是被子植物的主要繁殖器官果实（fruit） 子房经双受精以后发育而形成，果实分为真果和假果两类。果实是被子植物的主要繁殖器官。种子（seed） 是由胚珠经双受精以后发育而形成。成熟的种子包括：胚（embryo）、胚乳（endosperm）和种皮（seed coat）2.被子植物的结构与功能2.1 根的结构与功能主根（main root）由胚根生长出来、植物个体发育中最早出现的根根的类型 侧根（lateral root）由主根长出的根不定根（adventitious root）由茎叶或老根上长出的根根系直根系（tap root system） 由明显的主根和各级侧根组成的根系（深根系、双子叶植物）须根系（fibrous root system） 由胚轴和茎下部的节上长出的不定根及侧根组成的根系（浅根系、单子叶植物）根的初生生长和初生结构根尖（root tip）的结构：从根的顶端到着生根毛的部位叫根尖，包括：根冠（root cap）、分生区（division area）、伸长区（elongation area）、成熟区（mature area）表皮 初生根最外一层细胞，吸收水分和矿质元素根毛 表皮细胞的外壁突出和延伸成管状，增大吸收水分和矿质元素面积皮层 由多层薄壁细胞组成排列疏松，有明显的胞间隙，细胞中其中储藏有淀粉和其他物质外皮层：层薄壁细胞组成皮层 中皮层：多层薄壁细胞组成内皮层： 皮层最内的层细胞组成，细胞排列紧密，没有细胞间隙，细胞两侧径向壁和上下壁有木化、栓化的带状加厚区域凯氏带（casparian strip）维管柱皮层以内的柱状体，是由原形成层发育而来中柱鞘：位于维管柱的最外层，或几层薄壁细胞组成，有潜在的分裂能力（侧维管柱 根、不定芽、形成层等）维管组织：由初生木质部和初生韧皮部组成薄壁细胞：位于初生木质部和初生韧皮部之间的数层薄壁细胞根的次生生长和次生结构 大多数双子叶植物的根在已形成的初生结构的基础上，还要进行次生生长 次生生长由次生分生组织的活动引发次生分生组织根的次生分生组织包括：维管形成层（vascular cambium）不断向侧方添加次生维管组织。木栓形成层（corkcambium）在根的外围形成周皮侧根的发生： 多数被子植物的侧根发生于根的内部组织内起源 主要起源于中柱鞘，内皮层也参与 中柱鞘细胞恢复分裂能力，进行平周分裂和垂周分裂形成根原基 根原基分裂、生长，逐渐分化出顶端分生组织和根冠 进一步生长、分化形成侧根根瘤和菌根 种子植物的根与土壤中的微生物有着密切的关系，两者形成特定的结构，彼此互利，土壤中的微生物从根的组织内得到所需物质，而植物同样由于微生物的影响而给植物带来好处，两种生物生活在一起相互有利的关系，称为共生(symbiosis)；根中的共生现象有两种：根瘤(root tubercle,root nodule)和菌根(mycorrhiza）2.2 茎的结构与功能节（node） 茎上着生叶的地方节间（internode） 两个节之间的部分茎的一般形态芽（bud） 是未展开的枝、花或花序叶痕（bud） 落叶后留下的痕迹芽与分枝芽包括茎尖和节上（叶腋内）的分生组织及附属物顶芽定芽 侧芽 花芽 裸芽芽 腋芽 芽 叶芽 芽混合芽 被(鳞)芽不定芽分枝是茎生长的形式，是芽活动、 分裂和生长的结果合轴分枝分枝形式 假二叉分枝单轴分枝茎的初生结构茎初生结构的三要素：表皮（epidermis）、皮层（cortex）、维管柱（vascular cylinder 或中柱）表皮 初生茎最外一层细胞构成， 具保护作用气孔 两个肾形的保卫细胞表皮毛 形状和结构多样（单细胞或多细胞），功能为保护、降低蒸腾等皮层 表皮之内多层细胞组成，占茎的比例小，多数植物没有内皮层维管柱 内皮层以内的部分，包括多个维管束（vascular bundle）、髓（pith）和髓射线（pithray） 表皮维 初生木质部 维管束鞘管 形成层 茎 维管束 初生木质部束 初生韧皮部 初生韧皮部基本组织次生生长和次生结构茎的次生生长 被子植物的茎发育到一定的阶段，茎中的侧生分生组织开始分裂、生长和分化 茎的加粗过程称为次生生长 由次生生长而产生的次生组织成为茎的次生结构茎的次生分生组织包括：维管形成层（vascular cambium） 不断向侧方添加次生维管组织木栓形成层（cork cambium）形成茎的外围周皮多年生木本植物茎的特点双子叶植物茎：包括树皮和木材两部分树皮（bark） 指维管形成层以外所有部分的总称。分为硬树皮（rhytidome）或落皮层（极为坚硬，常呈条状剥落，含木栓层以外的一切死组织）和软树皮（指生产上由树干上剥下来的皮，由于韧皮部到木栓形成层这一段包含有生活组织，质地较软，含水分多，故被称之为软树皮）两部分。硬树皮的呈现的形态与木栓形成层的发生与分布有关：木栓形成层条状分布，硬树皮形成许多深裂纵沟木栓形成层呈片状分化，树皮呈鳞片状斑驳木栓形成层呈连续的筒状变化，树皮比较光滑，最后套状剥落木材春材或早材（earl wood）：温带和亚热带，春季温度逐渐升高，水分充足，形成层活动旺盛，细胞分裂快，生长也快，形成的木质部细胞孔径大而壁薄，纤维的数目少，材质疏松。夏材或晚材（late wood）：由夏季转到冬季，形成层活动逐渐减弱，环境中水分少，细胞分裂慢，生长也慢，所产生的次生木质部细胞体积小，导管孔径小且数目少，而纤维的数目则比较多，材质致密。年轮：又称生长轮。在多年生木本植物茎的次生木质部中，可以见到许多同心圆环，这就是年轮，年轮的产生是形成层每年季节性活动的结果。早材和晚材共同构成一个生长层即年轮，它代表着一年中形成的次生木质部。年轮线：前一年的晚材和后一年的早材之间形成了明显的界限。假年轮（fasle annual ring）：在正常情况下，年轮每年可形成一轮，但在有些植物中一年内可以形成几个年轮，如柑橘属植物，另外环境条件的不正常如干旱、虫害也会导致假年轮的产生。心材和边材边材（sap wood）：靠近形成层部分的次生木质部颜色浅，是边材，为近二到五年形成的年轮，含有活的薄壁细胞，导管和管胞具有输导功能，可以逐年向内转变为心材，因此心村可以逐年增加，其厚度却比较稳定。心材（heart wood） ：是次生木质部的中心部分，颜色深，为早年形成的次生木质部，全部为死细胞。薄壁细胞的原生质体通过纹孔侵入导管，形成侵填体，堵塞导管使其丧失输导功能，心材中木薄壁细胞和木射线细胞成为死细胞，由于侵填体的形成和一些物质，如树脂、树胶、单宁及油类渗入细胞壁或进入细胞腔内，木材坚硬耐磨，并有特殊色泽，如胡桃木呈褐色，乌木呈黑色，更具有工艺上的价值。木材三切面横切面是与茎的纵轴垂直所做的切面，可见到同心圆环似的年轮，导管、管胞和木纤维等，均被横切，射线为其纵切面观，呈辐射状排列，显示射线的长和宽；切向切面也称弦向切面，是垂直于茎的半径所作的纵切面，年轮常呈U字形，导管、管胞和木纤维等均被纵切，可以看到它们的长度、宽度和细胞两端的形状和特点，射线是被横切，其轮廓为纺锤形，显示射线的高和宽。径向切面是通过茎的中心，即过茎的半径所作的纵切面，导管、管胞和木纤维等均被纵切，射线也是纵切面，能显示它的高度和长度，射线细胞排列整齐，像一堵砖墙，并与茎的纵轴相垂直。射线的性状可作为判断三切面的指标。2.3 叶的结构与功能叶的一般形态完 叶片全 叶柄 不完全叶缺少其中之一的叶 互生叶 托叶 对生单叶与复叶 叶序 单叶（simple leaf）:一个叶柄上着生一个叶片的叶 轮生 复叶（compound leaf）: 一个叶柄上着生多个叶片的叶 簇生被子植物叶片的结构 叶片通常有腹面（近轴面）和背面（远轴面）之分 腹面直接接受阳光照射，背面背光，使其背、腹面结构存在差异 叶片结构的三要素： 表皮（epidermis）、叶肉（mesophyll）、叶脉（vein）表皮（epidermis） 通常由一细胞构成，但有些植物的表皮由一层以上的细胞构成。叶片腹面为上表皮，叶片背面为下表皮。叶肉（mesophyll） 主要由同化组织构成，还有其他的细胞；叶肉细胞分化为：栅栏组织和海绵组织。栅栏组织（palisade tissue）靠近上表皮，细胞长柱形，与表皮垂直，排列紧密，1-4层，多含叶绿体，光合作用。海绵组织（spongy tissue）靠近下表皮，细胞形状不规则，有较大的细胞间隙，通气这样强。叶脉（vein） 通常为网状，大小叶脉错综分枝主脉和较大的侧脉：由维管束和薄壁组织、厚角、厚壁组织等组成木质部（腹面）维管束微 弱的形成层韧皮部（背面）禾本科植物叶的结构叶鞘叶舌叶枕（叶颈）叶 叶耳表皮 长细胞、短细胞（栓细胞和硅细胞）、表皮毛、气孔器叶片 叶肉 细胞长形、球形、不规则形叶脉 平行叶脉、纤维束 植物的生长包括营养生长和生殖生长两个阶段 营养生长（vegetative growth） 植物种子萌发后所进行的根、茎、叶等营养器官的生长 生殖生长（reproductive growth） 植物进行开花、传粉、受精、结实等生殖器官的分化和生长植物繁殖的类型 营养繁殖（vegetative propagation）植物营养体的一部分从母体上分离，直接形成新个体的形式 无性生殖（asexual reproduction） 生殖细胞不经两性结合而直接发育形成新个体的形式 有性生殖 （sexual reproduction） 通过两性配子结合而产生新个体的形式，配子为单倍体（n），雌雄两性配子结合形成二倍体的合子（2n） 花的结构与功能花的一般形态 花梗（pedicel） 花托（receptacle）一朵完全花 花被（perianth） 雄蕊群（androecium） 雌蕊群（gynoecium） 花梗 着花生的小枝，是花与茎联系的通道，并将花支撑在一定的空间位置 花托 花梗顶端膨大的部分，是花被、雄蕊群、雌蕊群着生之处 花被 着生在花托的外缘，是花萼和花冠的总称花萼 位于花的最外面，有离萼和合萼之分，通常只有一轮花冠 位于花萼内侧，由若干花瓣组成，排列成一轮或几轮，有离瓣和合瓣之分 雄蕊群 一朵花中所有雄蕊的总称，位于花冠内侧在花托上呈螺旋状或轮状排列 雄蕊 由花丝和花药两部分组成 雌蕊群 一朵花中所有雌蕊的总称，位于花的中央 雌蕊 由柱头、花柱和子房三部分组成 子房 是雌蕊的最重要部分，由子房壁、胎座和胚珠三部分组成花序 花序（inflorescence） 植物的许多花按照一定的规律排列在总花轴上 无限花序（indefinite inflorescence） 花序轴能较长时间保持顶端生长分化能力，不断产生花芽和苞片的花序 有限花序（definite inflorescence） 花序轴顶端较早失去顶端生长分化能力，不能继续向上延伸的花序雄蕊的结构及花粉粒的形成 雄蕊是花的雄性生殖器官，由具花粉囊（小孢子囊）的花药以及花丝构成 花药（stamen）是形成花粉粒（pollen grain）的场所，是由雄蕊原基的顶端发育而来 花丝是支撑花药的细丝，表皮内薄壁组织包围一条维管束，可以居间生长而迅速伸长 多数被子植物的花药具有4个花粉囊，分为左右两半，中间由药隔相连 成熟的花药中，两侧的两个花粉囊之间的分隔打破，形成一室（药室）花粉粒的形成 减数分裂后形成四分体（胼胝质包围） 小孢子从胼胝质壁中释放出来 小孢子不断长大，进行第一次有丝分裂（不均等），产生两个不同的细胞 营养细胞（vegetative cell）：较大，继承了大部分细胞质和细胞器，营养物质多 生殖细胞（reproductive cell）：较小，以后进行一次分裂形成两个精细胞雄性生殖器官的发育图解四角表皮下各有一列细胞长大四棱形花药花药原基雌蕊的结构及胚囊的形成 雌蕊是被子植物的雌性生殖器官，由一个或多个包围胚珠的心皮组成柱头（stigma）花柱（style）子房（ovary） 组成雌蕊的单位心皮胚珠的结构胚珠 合点胚囊珠柄 珠心组织珠孔 外珠被内珠被胚囊的形成：减数分裂后形成纵列的四分体（大孢子） 近珠孔端的三个大孢子退化，仅合点端的1个成为有功能的大孢子，将形成雌配子 功能大孢子经过三次连续的有丝分裂、核迁移以及细胞质分裂的过程 最终形成八核胚囊，包括：1个卵细胞、2个助细胞、3个反足细胞和2个中央细胞何点端反足细胞中央大液泡胚囊的结构 极核中央细胞的细胞质卵细胞助细胞丝状器珠孔端开花、传粉和受精 开花 （flowering） 是被子生物性成熟的标志，是花被由包被状态变为展开状态并展露雄蕊和雌蕊的过程 植物的开花习性受遗传因子的调控，也受环境条件影响 传粉 （pollination） 成熟的花粉借助一定的媒介力量，被传送到雌蕊柱头上的过程传粉有两种类型： 自花传粉（self-pollination） 花粉传授到同一植株花朵的雌蕊柱头上 异花传粉（cross pollination） 花粉传授到不同植株花朵的雌蕊柱头上(2)受精（fertilization） 花内的雌、雄两性配子相互融合的过程 双受精（double fertilization ） 花粉粒中的两个精细胞分别与卵细胞和中央细胞（极核）融合的现象双受精的意义 2个单倍体的雌、雄配子融合在一起，成为1个二倍体的合子，恢复植物原有的染色体数目 精、卵融合把父、母本具有差异的遗传物质组合在一起，形成具双重遗传物质的合子 在后代中形成新的变异和加强后代个体的生活能力和适应性方面具有较大的意义 由受精极核发展成的胚乳为3倍体，兼有父、母本的遗传特性，作为新一代胚的养料，为胚提供营养物质条件3.种子的形态与结构种子的形态 被子植物种子的形态多样，但其形态均与种子的传播有关种子的结构成熟的种子由:胚（embryo）、胚乳（endosperm）、种皮（seed coat）三部分组成 胚 胚是种子的最重要部分，新植物体就是由胚发育而成，胚是由受精卵（合子）发育而成（2n），胚细胞有很强的分裂能力。 成熟的胚包括了胚根、胚芽、胚轴和子叶四部分 胚乳 是由受精极核发育而成（3n），是种子内储存营养的场所，储存物质主要是淀粉、脂类和蛋白质 种子萌发时，胚乳中的营养物质被分解、吸收和利用胚乳的发育核型胚乳：受精极核 核多次分裂 多数游离核 胚乳细胞。不同植物胚乳游离核开始形成细胞壁的时