郑宝江森林植物学讲义.doc

黑龙江省专业技术人员继续教育知识更新培训林学专业（2010-2014）第四年专业科目学习教材森林植物学东北林业大学2013年3月课程性质：专业基础课教学目的：森林植物学是研究植物的形态结构、系统分类、地理分布、生物学和生态学特性及利用效益的学科，是生物类专业一门重要的专业基础课,是为植物生理学、生态学、遗传学和资源植物学等后续课程的学习打基础。本课程要求学生掌握有关植物学的基础理论、基础知识和基本技能，具备运用相关植物学知识解决实际问题的能力。教学任务和内容：通过本课程教学，要求学生掌握种子植物的形态结构、生长发育和生殖规律。通过实验，掌握徒手切片，装片技术和染色方法；生物绘图方法；生物显微镜和解剖镜的使用方法。教学原则和方法：植物学是一门实验性较强的学科，本课程将遵循理论联系实际的教学原则，通过课堂讲述、实验课教学、野外实习等教学手段，提高学生观察问题和解决问题的能力。教材及必要的参考书：教材：森林植物学 刘一樵、李士编 中国林业出版社参考书：1植物学（上） 陆时万、徐祥生等编著 高教出版社2植物学 马炜梁主编 高教出版社版社3植物学 金银根主编 科学出版社4植物学 强胜主编 高等教育出版社5植物生物学周云龙等编著 高教出版社绪 论教学目标：通过绪论的教学，使学生了解植物在自然界和国民经济中的地位，了解世界及中国的植物资源，通过对有关知识的学习及植物学发展方向的了解，激发学生的学习兴趣，树立学好植物学的信心。教学方法：理论讲述教学步骤与内容：一 植物在生物分界中的地位在自然界中生物是多种多样的，植物是它们其中的一员。什么是植物呢？人们常常把含有叶绿素，能够进行光合作用，具有细胞壁，而且是固着生活的生物称为植物。但是随着科学技术的发展，人们对生物的认识不断加深，对植物的确定特征和它所包含的类群也不断地有了新的看法。因此要了解植物在生物分界中的地位，就首先要了解生物的分界问题。1林奈的两界系统在200多年前，博物学家林奈在自然系统一书中明确地将生物分为植物和动物两大类，即植物界和动物界。至今我们的教科书仍沿用该两界系统。2海克尔的三界系统 19世纪前后，由于显微镜的发明和使用，人们发现有些生物既有植物特征又有动物特征。如裸藻它没有细胞壁，可进行运动，是动物特征。而它含有叶绿素，可进行光合作用。在1866年德国的生物学家海克尔提出成立一个原生生物界。他把原核生物、原生动物、硅藻、粘菌和海绵等，分别从植物界和动物界中分出共同归入原生生物界。加上动物界和植物界这就是三界系统。3魏泰克的四界和五界系统1959年魏泰克提出了四界系统，它将不含叶绿素的真核菌类从植物界中分出，建立一个真菌界。原生生物界、真菌界、动物界、植物界这就是四界系统。1969年魏泰克在他四界系统上又提出了五界系统，它将四界系统中归入原生生物界中的细菌和蓝藻分出，建立一个原核生物界。原核生物界、原生生物界、真菌界、动物界、植物界这就是五界系统。其优点是：纵向显示了生物进化的三大阶段，即原核生物、原生生物和真核多细胞生物。横向显示了生物演化的三大方向，光合自养的植物、吸收方式的真菌和摄食方式的动物。1974年黎德尔提出了另一个四界系统，原核生物界、真菌界、动物界、植物界。他把原生生物分别归入植物界、真菌界和动物界中。4六界和八界系统1949年Jahn提出将生物分成后生动物界、后生植物界、真菌界、原生生物界、原核生物界和病毒界的六界系统。1990年R.C.Brusca提出另一个六界系统，即原核生物界、古细菌界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。1989年Cavaliersmith提出八界系统，古细菌界、真细菌界、古真核生物界、原生动物界、藻界、植物界、真菌界、动物界。5三原界系统1978年魏泰克和玛古利斯根据分子生物学研究的资料,提出了三原界学说,即古细菌原界：包括产甲烷菌、极端嗜盐菌、嗜热嗜酸菌。真细菌原界：包括蓝细菌和各种原核生物。真核生物原界：包括原生生物、真菌、动物和植物。三原界系统目前正受到人们的重视，其观点是：在生物进化的早期，各类生物都由一类共同的祖先经三条进化路线发展的。因此形成了三个原界。从上述生物界的划分我们不难看出，人类对于生物的认识和研究是随着科学技术的发展而不断加深的。虽然不能达到一致，但它们各有所长。但近代学者们认为，在生物分界的问题上，应根据生物的营养方式，并要考虑到生物的进化水平。根据这两个主要特征，对植物界的概念可以概括为：含有叶绿素，能进行光合作用的真核生物与其他生物的主要区别是营养方式为光合自养。按照这一概念，植物界所包括的主要类群是；真核藻类、苔藓、蕨类植物、裸子植物、被子植物。二 植物在自然界和人类生活中的作用1植物是自然界的初级生产者绿色植物含有叶绿素，能够进行光合作用，把无机物合成有机物，把光能转变成化学能，并释放出氧气。光合作用产生的糖类、蛋白质和脂肪是人类赖以生存的物质基础，据推算，地球上的植物为人类提供约90%的能量，80%的蛋白质。食物中90%产于陆生植物。人类食物约有3000余种，其中作为粮食的植物约有20余种。药用植物有11000种。因此要使人类的生活质量更高，首要的一条就是要保护环境，保证生态平衡，创造更高的生态系统效益。（九八年发洪水在很大程度上是由于上游的森林生态系统遭到破坏，丧失了水土保持和水源涵养功能，以及中游的湖泊湿地生态系统丧失了水分调节功能。）2保证了自然界的生态平衡植物在维持地球上物质循环的平衡中起到了不可替代的作用。通过光合作用吸收大量的CO2并放出O2，维持了C02和O2的平衡,通过合成和分解作用参与了自然界中碳的循环、氮的循环和磷等的循环。3植物为地球上其他生物提供了生存和繁衍后代的场所。4调节气温、保持水土、净化空气和水质。(如大树底下好乘凉的道理，植物有庞大的根系、粘液、油脂、表面粗糙、有毛可吸附灰尘，可吸收水中有毒物质和重金属元素。) 总之，植物在自然界中是第一生产者，是一切生物赖以生存的物质基础，没有植物其他生物将不能生存。三 植物学的内容和学习方法（一）内容植物学包括很多分支学科，植物形态学、植物细胞学、植物分类学、植物生理学、植物解剖学、植物生态学、植物胚胎学、植物生殖生物学等。我们主要研究植物形态和解剖部分以及系统分类部分。要求掌握植物细胞的基本结构、种子植物的形态结构、生长发育和生殖规律，了解孢子植物各大类群的特征（形态结构、繁殖及生活史）以及植物间的亲缘关系。从而了解植物发展演化规律，掌握种子植物分类的一般知识和重要科、属特征及代表植物知识要点，并了解当地的常见植物。（二）学习方法植物界纷纭复杂但有其自身发生和发展的规律，要学好这门课程需要注意以下几个问题：1注意辩证思维，把握知识间的内在联系。防止孤立片面的思维方式。2认真阅读教材，了解教材基本内容，掌握植物科学的基本知识和基本理论。3注意了解植物科学的新成就、新动向、新发展。因为科学在发展，社会在进步，每年都有许多新的研究成果，要不断汲取，补充自己知识的不足。4理论联系实际，认真做好实验和植物野外实习，注意观察，联系生活实际和生产实际。用植物学的基本知识和基本理论来解释生活和生产中的实际问题。这样不但掌握了植物学的基本知识和理论，又培养了分析问题解决问题的能力。第一章 植物细胞教学目标：使学生了解细胞是构成植物体形态结构和生命活动的基本单位。掌握由于细胞的生长和分化形成了各种组织，不同的组织具有不同的功能。时间分配： 讲述4学时 实验4学时 重点：掌握各种组织的结构特点及生理功能，为后续课程打基础。难点：植物细胞的分化。教学方法：采取理论教学（例举生活中的实例）、配合多媒体教学，并与实验教学相结合的方法。采用小测方法，检验教学效果。教学步骤与内容：第一节 植物细胞的形态和结构一植物细胞的概念是构成生物体形态结构和生命结构的基本单位，同时又是个体发育和系统发育的基础。二植物细胞的形状和大小（一）植物细胞的形状球形、多面体形、柱状、长梭形、扁平体形。（二）植物细胞的大小直径一般为10100微米。影响细胞大小的因素为：1细胞的大小受细胞核所控制的范围的制约2与物质交换和代谢活动及细胞功能有关3受外界环境条件的影响 三植物细胞的结构是由原生质体和细胞壁两部分组成（一）原生质体一个细胞内的原生质称为原生质体。原生质是细胞内具有生命活性的物质，是构成生活细胞的基本物质，是细胞结构和生命活动的物质基础。1细胞核（1）核膜：由外膜、内膜和核孔构成。起到控制核与细胞质之间物质交流的作用。（2）核仁：是核内合成和贮藏RNA的场所，其大小与代谢快慢有关。（3）染色质：交织成网状的细丝其主要成分是DNA和蛋白质。缩短变粗便是染色体。（4）核液：是核内没有明显结构的基质，可能含有蛋白质、RNA和多种酶。细胞核的功能：贮存和传递遗传信息；控制蛋白质的合成，对细胞的生理活动起着重要的调节作用。2细胞质充满在细胞核和细胞壁之间，由质膜、细胞器和胞基质构成。（1）质膜：包围在细胞质表面的一层薄膜。有三层结构，即两个暗带中间夹一个明带。其中暗带各为2nm ，明带为3.5nm。质膜的主要功能是控制细胞与外界环境的物质交流。因为质膜具有选择透性。（2）细胞器：是散布在细胞质内具有一定结构和功能的微结构或微器官。包括质体、线粒体、内质网、高尔基体、核糖核蛋白体、液泡、溶酶体、圆球体、微体、维管和微丝。要特别指出的是质体和液泡是植物细胞所特有的细胞器。质体：与碳水化合物的合成与贮藏有关，根据色素的不同可分为三种类型，叶绿体、有色体和白色体。叶绿体-是光合作用的质体存在于植物的绿色细胞中；有色体-存在于植物果实、花瓣或植物体的其他部分，可呈现黄色、橙色或橙红色；白色体-不含色素，呈无色颗粒状，普遍存在于植物体各部分的贮藏细胞中，起着淀粉和脂肪合成中心的作用。液泡：由单层膜包被，膜内充满细胞液，细胞液是含有多种有机物和无机物的复杂水溶液，如贮藏物质有糖、有机酸、蛋白质、磷脂等。果实的甜酸味来源于此，另外还含有草酸钙、花色素（使花瓣、果实或叶片现出红色、紫色、或蓝色。花色素的显色与PH值有关，酸性时呈红色、碱性时呈蓝色、中性时呈紫色）、丹宁（具涩味）、植物碱等。（3）胞基质：无特殊结构，细胞器及细胞核都包埋其中。是细胞代谢的重要场所，是细胞器之间物质运输和信息传递的介质。为各类细胞器提供原料。（二）细胞壁细胞壁是包围在植物细胞原生质体外面的一个坚韧外壳，是植物细胞所特有的结构。对原生质体起保护作用。1细胞壁的层次（1）胞间层（中层）存在于细胞壁的最外面。化学成分是果胶，具有很强的亲水性和可塑性。使相邻两细胞粘连在一起，易被酸或酶溶解。（2）初生壁 存在于胞间层内侧，主要成分为纤维素、半纤维素和果胶。是由原生质体分泌形成的壁层，有较大的可塑性。（3）次生壁 细胞停止生长后，在初生壁内侧继续积累的细胞壁层。它的主要成分是纤维素，含有少量的半纤维素，并常常含有木质。可分为三层：外层、中层和内层。2纹孔和胞间连丝（1）纹孔：当次生壁形成时，次生壁上有一些中断的部分，这些部分也就是初生壁完全不被次生壁覆盖的区域，称为纹孔。可分为单纹孔和具缘纹孔。（2）胞间连丝：穿过细胞壁，沟通相邻细胞的原生质细丝称为胞间连丝。3细胞壁的化学组成主要的化学成分是纤维素，另外还有果胶质、 半纤维素和非纤维素多糖这些物质都具有亲水性。细胞壁中还常渗入角质、木质、栓质、矿质等。4细胞壁的亚显微结构构成细胞壁的结构单位是微纤丝（是由纤维素分子束聚合而成的纤丝）微纤丝互相交织成网状，构成了细胞壁的基本框架，其他壁物质填充于微纤丝“网”的空隙中。微纤丝再聚集成较粗的大纤丝。在初生壁中多数微纤丝与细胞的长轴平行，在次生壁中，微纤丝多数与长轴成一定角度斜向排列，而且，在次生壁的外、中、内三层中，微纤丝的走向也不一致。四植物细胞的后含物细胞在生长分化过程中以及细胞成熟后，由于新陈代谢活动而产生的一些废物及贮藏物质，它存在于液泡，细胞质和细胞器中，常见的后含物有淀粉、蛋白质、脂肪、无机盐等。（一）淀粉是葡萄糖分子聚合而成的长链化合物，是细胞中碳水化合物最普遍的贮藏形式，在细胞中以颗粒状态存在称为淀粉粒。淀粉粒可分为：单粒、复粒、半复粒。（二）蛋白质细胞内贮藏蛋白质呈固体状态，生理活性稳定，可以是结晶的或是无定形的。结晶的蛋白质：因具有胶体和晶体的两重性，因此称拟晶体，有不同的形状，常呈方形。无定形的蛋白质：常被一层膜包裹为圆球状的颗粒，称为糊粉粒，以无定形的蛋白质为基础还包含一个或几个拟晶体。（三）脂肪和油类在常温下固体称为脂肪，液体称为油类，是细胞内含能量最高、体积最小的贮藏物质。（四）晶体在植物细胞中，无机盐常形成各种晶体。最常见的有草酸钙结晶，少数植物中有碳酸钙结晶，是新陈代谢的废物。有三种类型：单晶、针晶和簇晶。有解毒作用。五原核细胞和真核细胞真核细胞：细胞的原生质体都具有由核膜包被的细胞核，细胞内有各类被膜包被的细胞器，这样的细胞称为真核细胞。原核细胞：无细胞核，DNA分散于细胞中央一个较大的区域，无膜包被，这一区域称为核区或拟核。这种细胞称为原核细胞。第二节 植物细胞的繁殖（略讲）只讲简要一下细胞分裂的类型和几个时期一有丝分裂（一） 核分裂 间期、 前期、中期、后期、末期（二） 胞质分裂（三） 有丝分裂的特点和意义在体细胞中进行，由一个母细胞分裂为两个子细胞，染色体复制、每条染色体纵裂为两条染色单体，与母细胞染色体数相同。保证了遗传的稳定性。二无丝分裂（直接分裂或非有丝分裂）是一种比较简单的有丝分裂，核内不出现染色体，有横缢式分裂（多数）；碎裂；芽生分裂；变形虫式分裂。三减数分裂是连续两次有丝分裂，可分为减数第一次分裂和减数第二次分裂。（一） 第一次分裂1前期可分为细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期。2中期染色体排列在赤道面上。3后期同源染色体分离，染色体减半。4末期核膜核仁出现，在赤道面上形成细胞板，将母细胞分隔为两个子细胞。（二） 第二次分裂1前期 核内染色体呈细丝状，逐渐缩短变粗，至核膜核仁消失。2中期 染色体排列在赤道板上，纺锤体明显。3后期 每条染色体的两条染色单体随着丝点的分裂而彼此分开，由纺锤丝牵向两极。4末期 移向两极的染色单体各组成一个子核，并各自形成一个子细胞。减数分裂发生在生殖细胞中，一个母细胞分裂为四个子细胞，每个子细胞染色体数只有母细胞的一半，减数分裂是有性生殖的前提，是保持物种稳定性的基础。由于同源染色体发生联会、交叉、交换，导致基因重组至使子代产生变异。 第三节 植物细胞的生长和分化一植物细胞的生长植物细胞的生长靠体积的增大，包括横向和纵向的延展。在内部结构上也发生相应变化，表现为液泡化明显增加，小液泡长大合并，最后成为中央液泡，细胞质为紧贴壁的一薄层，细胞核移向一侧。原生质体在细胞生长过程中不断分泌壁物质，使细胞壁随原生质体长大而延展，同时壁的厚度和化学组成也发生变化，细胞壁厚度增加，并由原来含有大量的果胶和半纤维素转变成有较多的纤维素和非纤维素多糖。细胞生长速度除本身的遗传因素外，与外界环境条件的影响有关。二植物细胞的分化指一团相当一致的分生细胞，在其成熟过程中逐渐出现结构和功能上的差异，包括形态结构和生理生态方面的变化。在系统发育上，植物越进化，细胞分工越细致，细胞的分化就越剧烈，植物体的内部结构也就越复杂。引起细胞分化的因素是受本身遗传性控制，同时也受外界环境条件的影响。第二章 植物组织在个体发育中，具有相同来源的同一类型或不同类型的细胞群组成的结构和功能单位，称为组织。 由一种类型细胞构成的组织称为简单组织；由多种细胞构成的组织称为复合组织。一植物组织的类型可分为分生组织和成熟组织两大类（一）分生组织1分生组织的概念具有持续分裂能力的细胞群称为分生组织。2. 分生组织的类型（1）按在植物体上的位置分a.顶端分生组织: 位于根茎主轴和侧枝的顶端。它们的分裂活动可以使根茎不断伸长，并在茎上形成侧枝和叶，扩大营养面积。茎的顶端分生组织最后还能产生生殖器官。顶端分生组织的特征是：细胞小而等直径，细胞壁薄，细胞核位于中央并占有较大的体积，液泡小而分散，原生质浓厚，细胞内通常缺少后含物。b.侧生分生组织：位于根和茎的侧方的周围部分，靠近器官的边缘,它包括形成层和木栓形成层。形成层的活动可以使根和茎不断增粗；木栓形成层的活动可以形成次生保护组织。侧生分生组织主要存在于裸子植物和双子叶木本植物中，草本双子叶植物活动微弱或根本不存在，单子叶植物绝大多数不存在侧生分生组织，因此，双子叶草本茎和单子叶植物茎无明显的增粗生长。侧生分生组织的特点是：形成层细胞大部分呈长梭形，原生质体高度液泡化，细胞质不浓厚。分裂活动随季节的变化具有明显的周期性。c.居间分生组织：是位于已经分化了的组织区域之间的分生组织，是顶端分生组织在某些器官中的局部区域内保留下来的分生组织。典型的居间分生组织多存在于单子叶植物的茎叶中，持续活动的时间比较短，分裂一段时间后所有细胞都转变成成熟组织。（例如：禾本科植物的拔节现象；百合科的叶片基部；落花生的雌蕊柄等）（2）按来源的性质分a.原分生组织：是直接由胚细胞保留下来的，具有持久而强烈的分裂能力，位于根茎的最前端。细胞特点是：体积小，细胞壁薄，核大、质浓，等直径的多面体，细胞之间排列紧密无胞间隙。b.初生分生组织：是由原分生组织刚衍生的细胞组成，位于原分生组织的后方，是由分生组织向成熟组织的过渡阶段。特点是：细胞已开始分化，但仍具有分裂能力，不如原分生组织那样旺盛。可分化为原表皮；原形成层；基本分生组织。分别分化成表皮；初生维管束；皮层。c.次生分生组织：来源于成熟组织，是由成熟组织的细胞，经过一些生理上和形态上的变化，重新恢复分生能力而转变成的 分生组织。（根的维管形成层、茎的束间形成层和木栓形成层）把两种分类方法对应起来看，广义的顶端分生组织应包括原分生组织和初生分生组织，而侧生分生组织一般属于次生分生组织。（二）成熟组织（永久组织）分生组织衍生的大部分细胞，逐渐丧失分裂能力，进一步生长和分化，形成的其他各种组织，称为成熟组织。在一定条件下可脱分化为分生组织。按其功能的不同可分为保护组织；薄壁组织；机械组织；输导组织和分泌结构。1保护组织 覆盖于植物体表面起保护作用的组织。其功能是减少体内水分蒸腾，控制植物与环境的气体交换，防治病虫害侵袭和机械损伤等。保护组织可包括表皮和周皮。（1）表皮（表皮层）由初生分生组织的原表皮分化而来，是初生保护组织，位于幼嫩的根、茎、叶、花、果实等的表面层细胞。多数为一层细胞构成称为单层表皮；也有由23层细胞构成的称为复层表皮。其细胞特点是：细胞排列紧密，是生活细胞，不具叶绿体，常具白色体和有色体，细胞内贮存有淀粉粒和其他代谢产物如色素、丹宁晶体等。茎、叶的表皮细胞外弦向壁较厚并角质化，此外在壁的表面还沉积一层角质层（包括两层：外层由角质和蜡质组成，内层由角质和纤维素构成。外层可称为角质层，内层可称为角化层，角化层和初生壁之间有果胶层分界）具不透水性，可减少水分蒸腾，防止病虫害侵入，增加机械支持作用。有些植物的角质层外还具有一层蜡质，不易浸湿，可防止病菌孢子在体表萌发。（举例苹果、李子、葡萄、甘蔗等）表皮层是一种复合组织，除基本的表皮细胞外还有气孔器和表皮毛。a.气孔器：是由两个保卫细胞和它们间的开口构成，有的有付卫细胞。保卫细胞呈肾形或哑铃形，细胞内含有叶绿体，能进行光合作用。保卫细胞内侧壁厚，外侧壁薄，当保卫细胞吸水膨胀时，壁薄处向外突出，气孔张开，当保卫细胞失水时气孔关闭，起到调节气体交换和控制水分蒸腾的作用。b.表皮毛：表皮细胞向外突出延伸成各种毛状附属物，有单细胞和多细胞，有刺状、球状等形态。有保护作用，可消弱强光控制水分蒸腾。有利于种子传播（例如：茄子裤上的刺、棉花的种皮毛等）。有的表皮毛还有分泌作用，可分泌芳香油、树脂、粘液、樟脑等。根的表皮具有根毛，表皮和根毛是起吸收作用的。表皮在植物体上存在的时间，看其所在器官是否有加粗生长而异，无次生生长的器官上，表皮可长期存在。但在有次生生长的器官上，由于加粗生长的结果，表皮被破坏，而由周皮代替表皮。（2）周皮 是取代表皮的次生保护组织，是由侧生分生组织发育而来的一种复合组织。由木栓形成层、木栓层和栓内层构成。a.木栓形成层：是由表皮细胞、皮层细胞或韧皮部的细胞，经过一些变化后，恢复分生能力，形成的次生分生组织。进行平周分裂，向内分化成栓内层，向外分化成木栓。b.木栓层：具多层细胞，横切面呈长方形，细胞排列紧密，无胞间隙，壁厚，栓质化，成熟时原生质体死亡。，细胞腔内充满空气。具有高度的不透水性，抗压、绝缘、隔热、拒腐蚀、质轻、有弹性，对植物体有保护作用。c.栓内层：是薄壁的生活细胞，由12层细胞构成。横切面呈长方形或稍圆。皮孔：周皮形成之后，气孔失去作用，在气孔或气孔群的下方木栓形成层向外衍生出一些薄壁细胞形成了补充组织，这部分细胞具有发达的胞间隙，由于细胞数目不断增加，逐渐向外扩张，对周皮造成一种压力时，它们突破周皮，在树皮表面形成各种形状的小突起，称为皮孔。皮孔是周皮上的通气结构，在木本茎上比较明显。2薄壁组织是构成植物体各器官的最基本组织，主要存在于根、茎的皮层、髓及叶肉细胞、花的各部及果实和种子中，其他各种组织包埋于其中。是进行各种代谢的主要组织。光合作用、呼吸作用、贮藏作用及各类代谢物的合成和转化都主要由它进行。其共同特点是：细胞壁薄、具有发达的胞间隙、是生活细胞、液泡大、核小、具有很强的分生潜能、在一定条件下很容易转化为分生组织、在植物体发育过程中能特化为厚角组织或厚壁组织。薄壁组织因功能不同可分成不同的类型即：（1）同化组织：能进行光合作用的组织。主要特点是细胞的原生质体中发育出大量的叶绿体，同化组织主要分布于植物体的一切绿色部分，主要是叶肉细胞，其次是幼茎的皮层和幼果及幼嫩的种子中。（2）储藏组织：是贮存有大量淀粉、蛋白质、脂类等营养物质的薄壁组织。存在于块根、块茎、球茎、鳞茎、果实、种子中，根、茎的皮层和髓及其它薄壁组织。（3）储水组织：细胞内含有大量水分的基本组织，具有较大的液泡，液泡内充满大量的粘性汁液。多存在于旱生植物的肉质茎中。(如仙人掌类和景天科植物)（4）通气组织：具有大量胞间隙的薄壁组织。胞间隙发达，互相贯通，构成气体通道，有利于气体交换。水生植物和湿生植物通气组织特别发达。如水稻、莲等。这是植物对环境适应的一种表现。（5）传递细胞：（转输细胞）细胞壁向内突入细胞腔内，形成许多指状或鹿角状的不规则突起，使质膜的面积大大增加，有利于代谢物质的短途运输，多存在与小叶脉和叶肉之间及其他输导组织附近（茎或花序轴节部的维管组织、分泌结构、子叶、胚乳或胚柄等部位）传递细胞是活细胞，细胞壁一般为初生壁，胞间连丝发达，细胞核形状多样，细胞器丰富。3机械组织对植物器官起支持作用的一种组织。它具有很强的抗压、抗张和抗曲挠的能力，植物之所以能直立于地面挺立空间，枝叶平展，能经受暴风雨及其它外力的侵袭，是机械组织在起作用。根据细胞形态和细胞壁加厚方式的不同，机械组织可分为厚角组织和厚壁组织。（1）厚角组织：细胞壁不均匀增厚（初生壁）常发生在相邻两细胞的角隅部，增厚部分成纵行的棱条。分布于茎、叶柄、叶片、花柄的外周，具有支持作用。（举例唇形科、伞形科植物）特点：是生活细胞，具叶绿体，细胞壁由纤维素、半纤维素和果胶构成，不含木质素。由于果胶有很强的亲水性，因此壁中含有大量水分。细胞也具有分裂的潜能，在许多植物中能参与木栓形成层的形成（2）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死亡成为死细胞。根据细胞形态可分为石细胞和纤维两类。a.石细胞：为等直径的多面体或分枝状的厚壁细胞，具有极度增厚的细胞壁，并强烈木质化，有时还栓质化或角质化，成熟后为死细胞，细胞腔狭小，具有管状的纹孔道。广泛分布于植物的茎、叶、果实和种子中，有增加器官硬度和支持作用。常单个散生或集合成簇包埋于薄壁组织中，有时也可连续成片分布（梨、桃、李子、椰子壳等）b.纤维：为两端尖而梭形的细胞，长大于宽，次生壁明显增厚，（木质化程度不一致，从非木质化到木质化都有）细胞腔狭小，纹孔成缝隙状，细胞成熟后为死细胞。在植物体内分布广泛，排列紧密，无胞间隙，结合成束。具有较大的抗压力和弹性，成为成熟组织中的主要支持组织。4输导组织是植物体内输送水分、无机盐及各种营养物质的通道，主要由木质部和韧皮部构成。（1）木质部： 由管胞、导管、木纤维和木薄壁细胞构成。a.管胞：单个细胞，末端楔形，壁厚，靠壁上的纹孔输送水分，成熟后为死细胞，次生壁具各种形式的增厚，在壁上呈现出环纹、螺纹、梯纹、网纹和孔纹各种式样。所有维管植物都具有管胞，蕨类植物和裸子植物的输水组织只由管胞构成。在系统发育中，管胞向两个方向演化，一个方向是细胞壁更加增厚，壁上纹孔变窄，特化为木纤维；另一个方向是细胞端壁溶解，特化为导管分子。b.导管：是被子植物主要的输水组织，是由许多管状的死细胞以端壁连接而成的，端壁在发育过程当中溶解成大的穿孔，彼此贯穿而成为导管，其中每个细胞为一个导管分子，这些细胞的特点是：幼嫩时是生活细胞，成熟后原生质体瓦解成为死细胞，导管分子在成熟过程中由于次生壁的不均匀增厚，同样产生了环纹、螺纹、梯纹、网纹和孔纹导管。导管分子的管径比管胞粗大，因此输导功能比管胞强。c.木纤维：细胞壁较管胞厚，并强烈木质化成熟时原生质体死亡，具有支持功能。d.木薄壁细胞：木质部中的薄壁细胞，发育后期细胞壁通常木质化，含有淀粉和结晶，具有储藏功能。（2）韧皮部由筛管或筛胞、伴胞、韧皮纤维和韧皮薄壁细胞构成。a.筛管：由一串上下相连的长形细胞构成，具有运输有机营养物质的功能。其细胞特点是：筛管分子只具初生壁，主要成分是果胶和纤维素，是长形薄壁的生活细胞，成熟后细胞核消失。其中每一个细胞为一个筛管分子，上下两筛管分子相接的横壁特化成筛板，其上有许多小孔称为筛孔。两细胞的细胞质通过筛孔彼此连接称为原生质联络索。在各连络索的周围有胼胝质鞘包围。筛管分子的侧壁具许多特化的初生纹孔场，称为筛域。此孔比纹孔的孔粗大，可以使比胞间连丝更粗的原生质丝在此通过。使筛管与伴胞有更密切的物质交流。 筛管的功能只有一个生长季，在衰老或休眠的筛管中，在筛板上会大量积累胼胝质，形成大量的胼胝质体封闭筛孔，当次年春季筛管重新活动时胼胝质消失，联络索又能重新沟通。此外当植物体受到损伤等外界刺激时，筛管分子也能迅速形成胼胝质，封闭筛孔，阻止营养物质的流失。b.伴胞：位于筛管的侧方，与筛管同源于一个母细胞。细胞壁薄，细胞小，生活细胞，细胞质浓，细胞核明显。与筛管相邻的壁上有稠密的筛域，靠筛域和胞间连丝为筛管提供能量和运输物质。筛胞：在裸子植物和蕨类植物中无筛管，依靠筛胞进行营养物质的运输。特点是：单细胞，无伴胞，端壁不特化成筛板，侧壁上有筛域，原生质中无P蛋白体。筛胞的输导功能弱，较原始。c.韧皮纤维：细胞壁非木质化或木质化程度较低，质地坚韧有较强的抗屈挠的能力。是商性纤维的重要来源。d.韧皮薄壁细胞：主要起储藏和横向运输的作用，常含有结晶和各类储藏物质。5分泌结构某些植物细胞在新陈代谢过程中合成一些特殊的有机物质或无机物，并把它们排出体外、细胞外或积累于细胞内。这种现象称为分泌现象。它们分泌的物质为：蜜汁、粘液、挥发油、树脂、乳汁等。这些分泌物质多存在于细胞内、胞间隙或腔道中。根据其位置的不同，可以将其分为两大类。外分泌结构和内分泌结构。（1）外分泌结构分布于植物器官的外表，分泌物质直接排出体外，常见的有：a.腺表皮：具有分泌功能的表皮细胞，细胞质浓，角质层薄。（许多花的柱头含有糖、氨基酸、酚类化合物组成的粘液性物质，有利于粘着花粉和控制花粉萌发。）b.腺毛：是表皮上具有分泌作用的毛状附属物，有单细胞和多细胞两种类型。腺毛由头部和柄部构成，头部有单个或多个产生分泌物的细胞构成，柄部是由不具分泌物的细胞构成。c.排水器：是植物将体内过剩的水分排出到体表的结构。它的排水过程称为吐水。排水器由水孔、通水组织和维管束组成。水孔存在于叶尖或叶缘，它是退化的不能关闭的气孔。通水组织是水孔下的一团变态叶肉组织，细胞排列疏松，无叶绿体。当植物体内水分多余时，水通过小叶脉末端的管胞流经通水组织的胞间隙，最终从水孔排出体外，形成吐水。d.蜜腺：包括及表皮下几层薄壁细胞，这些细胞体积小，细胞质浓、核大，常具有发达的内质网和高尔基体，有时发育成传递细胞。具有分泌蜜汁的能力，分布于植物体的特定部位上，可分为花蜜腺和花外蜜腺，花蜜腺存在于花部，花外蜜腺存在于一些植物营养体的地上部分，如茎、叶、叶柄、苞片等部位。靠近分泌组织常具有维管束。b.内分泌结构分泌物不排出体外的结构，包括分泌细胞、分泌腔或分泌道以及乳汁管。e.分泌细胞：在细胞腔内积聚有特殊的分泌物，一般为生活细胞但也有死细胞，细胞壁薄，体积大，单个分散于其它细胞中。根据分泌物质的类型可分为油细胞、粘液细胞、含晶细胞、鞣质细胞以及芥子酶细胞等。f.分泌腔和分泌道：是植物体内贮藏分泌物的腔或管道。可分为溶生、裂生和裂溶生三种类型。溶生的是部分细胞解体后形成的。（柑桔）裂生的是细胞中层溶解，细胞相互分开而形成的。（松柏类的树脂道）裂溶生是这两种方式相结合而形成的。（芒果属）g.乳汁管：是分泌乳汁的管状细胞，是生活细胞，细胞质少，贴壁，含多核和白色体，中央液泡内充满乳汁。乳汁的成分极端复杂，含有碳水化合物、蛋白质、脂肪、单宁、植物减、盐类、树脂及橡胶等。各种植物乳汁的成分和颜色也各不相同。乳汁的颜色有白色、黄色和红色。根据结构和来源的不同可以分为两种，既有节乳汁管和无节乳汁管。无节乳汁管:由一个细胞构成，此细胞随植物体的增大而增大并产生分枝贯穿于植物体内。有节乳汁管：是由许多管状细胞在发育过程中彼此连接，以后连接壁溶化消失而形成的。二组织系统构成植物体的各种组织在分布上是连续的，如根茎叶的表面都有表皮覆盖，而且是连续的。再如输导组织也贯穿于植物体内行驶着它的功能。从而构成一个结构和功能上的单位组织系统：一个植物体或一个器官上的一种或几种组织在结构和功能上组成一个单位，称为组织系统。可归纳为三种类型：1表皮系统包括表皮和周皮，覆盖于植物各器官的表面，形成连续的保护层。2维管系统包括木质部和韧皮部，它们连续贯穿于植物体内，起输导作用。3基本系统包括各种薄壁组织、厚角组织和厚壁组织，是植物体各部分的基本组成。有储藏、支持和合成作用。从一个植物体来看，维管系统包埋于基本系统之中，皮系统覆盖于植物体表面，各种器官上的变化主要表现在维管组织和基本组织相对分布上的差异。复习思考题：1.什么叫细胞？何谓细胞分化？2.说明植物细胞的亚纤维结构。3.什么叫组织？简单组织？复合组织？维管束？4.列表总结植物组织的类型、细胞形态、特征、功能及分类位置。5.植物细胞和动物细胞的区别是什么？第三章 种子和幼苗教学目标：种子是种子植物特有的繁殖器官,要求学生掌握种子的基本结构和种子萌发的过程,使学生能区别种子的类型及幼苗的类型,理解种子萌发的条件及过程。学时分配： 讲述2学时 实验2学时 重点：掌握胚的结构与功能。难点：种子萌发的内在条件。 教学方法：理论讲述、联系生活实际举例、演示活体培养材料、标本、模型、挂图。在实验课上要解剖新鲜材料，提高学生的观察能力。 教学步骤与内容：种子是种子植物繁殖后代的重要器官，种子植物的个体发育是从种子开始的，种子在适宜的条件下萌发形成根、茎、叶营养器官，当营养器官生长发育到一定阶段，就逐渐形成生殖器官，由生殖器官形成新一代的种子，这是种子植物的个体发育的全过程，也是种子植物的生活周期，因此在研究植物的形态器官之前，首先要学习种子的基本结构，以及从种子萌发成幼苗的形态结构方面的变化。第一节 种子的结构和类型植物种子在形态大小和颜色等方面，常因种类不同而有很大区别，如椰子直径可达1520cm，而小的种子如烟草肉眼刚刚可见到。在色泽上也有不同，有纯一色的，如大豆是黄色的，绿豆是绿色的，小豆是红色的，豌豆是灰白色。也有具采纹的，菜豆、蓖麻等。但它们的结构是一致的。一种子的结构多数种子都是由胚、胚乳和种皮构成的，只有少数种子具有外胚乳结构。（一） 胚是构成种子的最主要部分，是新生植物体的雏体，由胚根、胚芽、胚轴和子叶构成。1胚根 呈圆锥形，位于胚轴的下方，发育成主根。2胚芽常具有雏叶的形态，位于胚轴的顶端，将来发育成茎叶。3胚轴位于胚芽和胚根之间，并与子叶相连，一般很短，可根据子叶着生的位置分为两部分：（1）上胚轴：子叶着生处到第一片真叶（2）下胚轴：从子叶着生处到胚根4子叶 着生在胚轴上，有贮藏养料的作用或能从胚乳吸收转化营养物质供胚吸收利用。种子内的子叶数目不等。（1）单子叶：具有一片子叶（玉米、小麦等）（2）双子叶：具两片子叶（大豆、花生、蓖麻）（3）不定数：子叶超过两片以上数目不定（裸子植物）（二） 胚乳 是种子贮藏营养物质的场所，其功能是供给胚生命活动所需要的营养物质。多数为薄壁细胞，也有厚壁的基本组织（柿胚乳），有些植物的胚乳在种子形成过程中被胚吸收，营养物质转入子叶中贮存，因此种子成熟时无胚乳存在，称这类种子为无胚乳种子。胚乳中所含养分随植物而异，有糖类、脂类、蛋白质、淀粉、少量无机盐和维生素。（三） 种皮包被在种子外表的保护层，有的种皮厚而坚硬（松子、棉籽、西瓜子）有的种皮很薄，靠果皮起保护作用（花生、向日葵）有的果皮和种皮愈合在一起共同起保护作用（小麦、玉米）在种子表皮细胞内，一般含有有色物质，使种皮具有各种不同的颜色。在成熟的种皮上通常可以看到种脐和种孔。1种脐：种子脱离果实时留下的痕迹。2种孔：位于种脐的一端，由胚珠时期的珠孔发育而来。3种脊：只有在由倒生胚珠的所形成的种子上才能形成，是珠柄和珠被愈合在一起在种皮上留下的痕迹。二种子的类型在成熟的种子中，根据胚乳是否存在，把种子分为两类，即有胚乳种子和无胚乳种子。（一） 有胚乳种子1双子叶有胚乳种子（以蓖麻种子为例图1）（1）种皮：坚硬、光滑、具花纹 （2）种阜：由外珠被延伸而成的海绵状隆起物，有吸收作用。（3）种脐：被种阜覆盖。（4）种孔：也被种阜所覆盖。（5）种脊：腹面中央有一条长形隆起，与种子等长。（6）胚乳：包在种皮内的白色的含有丰富脂肪的部分。（7）胚：夹在胚乳中央，由四部分构成：子叶：紧贴胚乳，薄而大，有明显的脉纹，2片。胚轴：在两片子叶的基部，很短，连接子叶、胚芽、胚根。胚根：胚轴下方的小突起。胚芽：胚轴上方的小突起。2单子叶有胚乳种子（以小麦为例图2）果实为长椭圆形，由外皮、胚乳、胚三部分构成。（1）外皮：果皮种皮愈合在一起不易分开（颖果）（2）胚乳：位于外皮之内，占种子大部分，有两种细胞构成。a.糊粉层：一层细胞与种皮紧贴，含蛋白质。b.胚乳细胞：大多数含淀粉（食用面粉）（3）胚：种子的一小部分，由以下各部分构成。a.胚芽：位于胚轴的上方，由胚芽生长点和幼叶构成。b.胚芽鞘：包在幼叶之外。c.胚根：位于胚轴的下方，有根冠和胚根生长点构成。d.胚根鞘：包在胚根外面。e.胚轴：极短，连接胚根与胚芽的轴。f.子叶：盾状，也叫盾片，与胚轴的一侧相连，另一侧紧靠胚乳，子叶与胚乳之间有一层排列整齐的细胞称为上皮细胞（分泌酶类物质，分解胚乳，由上皮吸收转运至胚的生长部位）外胚叶：在胚轴的另一侧与子叶相对处，有一片薄膜状突起，过去认为是一片未充分发育的子叶，目前认为是胚根鞘延伸的部分。（单子叶植物，水稻、大麦）（二） 无胚乳种子由种皮和胚两部分构成，根据子叶数目的不同可以分为1双子叶无胚乳种子（以菜豆为例图1）外部形态为肾形或长椭圆形。（1）种皮：较厚，具花纹或多种色泽。（2）种脐：在种子凹入的一侧，有一长椭圆形的疤痕。（3）种孔：在种脐的一端有一小孔。（4）种脊；从种脐的另一端到种子的顶端 隆起的部分。（5）胚：由胚芽、胚根、胚轴、子叶构成。a.胚芽；夹在两片子叶之间，由顶端生长点和幼叶组成。b.胚根：位于胚轴的下方，有胚根生长点和根冠构成。c.胚轴：极短，连接胚芽、胚根、子叶的部位。d.子叶：2片，肥厚，乳白色，着生于胚轴的两侧，贮存有大量营养物质。2单子叶无胚乳种子（以慈姑为例）种子很小，由种皮和胚构成。（1）种皮：薄，由一层细胞构成。（2）胚：弯曲。胚根：顶端与子叶端紧靠，和下胚轴连在一起，组成胚的短轴。子叶：长柱形，一片，着生在胚轴上，基部包被着胚芽。胚芽：有一个生长点和已形成的初生叶。第二节 种子的萌发和幼苗形成 种子是有生命的，成熟的种子在适宜的条件下，经过一系列的生理生化变化，生长发育成幼苗，这个过程叫做种子的萌发。种子的生命是有一定期限的，各种植物种子寿命的长短，除外界环境条件影响外，主要决定于它本身的遗传特性。一种子的休眠和种子的寿命（一）种子的休眠种子形成后虽已成熟，即使在适宜的环境条件下，也往往不能立即萌发，必须经过一段相对静止的阶段后才能萌发，种子的这一特性称为休眠。处于休眠状态的种子，新陈代谢缓慢或接近于不活动。种子休眠时间的长短称为休眠期。休眠期的长短是受遗传因素控制的，有些植物的休眠期较长（松、银杏）也有一些植物种子不需要休眠，成熟后可立即萌发（小麦、豆类）只有在外界环境不利的条件下才进入休眠。种子的休眠在生物学上是一个有力的特性，它可以使种子度过不良环境，幼苗免受伤害，关于引起种子休眠的因素很多。1种皮 由于种皮过厚或过于坚硬，不透气不透水，限制了种子的萌发，使胚无法突破种皮。要想打破种子的休眠期，可以采用机械擦破种皮或用药物处理，使种皮变软，水分便于浸入种子内部，也可以利用土壤中的微生物使种皮软化等措施，都可以打破种子休眠期。2后熟作用有些植物的种子在脱离母体时，胚体并未发育完全，或在生理上尚未全部成熟，必须经过一段时间的发育才能成熟，这种现象称为后熟作用。3由于某些抑制物质的存在抑制种子萌发的物质有：有机酸、植物碱和某些植物激素，以后经分解后能释放氨或氰类的有机物。这类物质有的产生在胚，有的产生在种皮，有的存在于果肉或果汁里，只有脱离母体后才能萌发。（二）种子的寿命种子在一定条件下，保持生活力的最长期限。如果超过这个期限，种子就会丧失生活力而不能正常萌发，多数栽培植物的种子仅有12年的生活力，也有保持10年的，少数植物的种子能超过50年，如千年的古莲籽，仍能发芽，加拿大羽扇豆则有一万年的生活力。也有寿命短的，仅有几小时，如兰花种子，这是遗传特性所决定的。种子寿命的长短决定于遗传性和贮藏条件，也和母体的健康状况有关。其中贮藏条件对种子的寿命影响很大，适宜的贮存条件可以保持种子的寿命，贮存种子时要求低温干燥、通风，这样可以降低呼吸强度，减少营养消耗，热量能及时散出，保证种子的生活力，过于干燥或过于潮湿对种子贮藏都不利，应保持在适当的范围内。（油菜%）二种子萌发的外界条件 具有萌发力的种子，如果缺少外界条件的作用也不会萌发成幼苗，必须要有充足的水分，适宜的温度和足够的氧气。1充足的水分是种子萌发的必要条件，种子本身含水量少，许多生理活动无法进行，种子吸水后种皮变软，有利于气体交换及各种酶的活动，酶能够分解种子内的各种营养物质，使其变为溶解状态，供胚吸收利用，同时种子吸水后呼吸作用和新陈代谢作用加强，胚和胚乳体积增大，压迫种皮，使种皮易于破裂，利于胚根胚芽向外生长。不同种子吸水量也不同，与蛋白质含量有关。蛋白质含量高的吸水量大，（豆类）蛋白质含量低的吸水量小（禾谷类淀粉含量高）种子也吸收空气中的水分，如果湿度过大成熟的种子也会在秸稞上萌发，如扁豆、小麦。水分不能过多，过多会引起氧气缺乏，导致腐烂。2适宜的温度种子萌发与酶的活动是分不开的，而酶的活动是需要一定温度的，温度的升高可以加速酶的活性，但过高的温度也会使酶活性降低，如果温度过低也会使酶的活性降低，种子萌发时对温度的要求有三个基点：（1）最低温度 050C（2）最高温度 35400C这两个极限都会使种子失去萌发力。（3）最适温度 25300C是最理想的温度，有利于种子萌发。不同植物的种子对温度的要求也不同，这与其遗传性和生活习性有关。如北方的小麦要求温度低，南方的水稻要求温度高。3足够的氧气种子在萌发时各部分形成代谢作用加快，因此需要的能量就大，而能量的来源是通过种子的呼吸产生的，因此氧就成为不可缺少的条件之一。种子在萌发初期呼吸十分旺盛，需氧量大，因此把种子长期浸泡在水里，会影响种子呼吸作用的进行，胚就不能正常生长，种子也就不能很好地萌发，因此种子萌发需要足够的氧气。水、温度、氧气三要素是相互联系、相互制约缺一不可的。三种子萌发的过程（图4）1吸胀 种子吸水膨胀，种皮变软，胚和胚乳体积增大，细胞内的原生质由凝胶状态变为溶胶状态，有利于气体交换和呼吸作用的进行，也有利于胚根、胚芽突破种皮。不同植物吸水量也不同（蛋白质含量高的吸水量大）2萌动 种子吸胀后酶活性增强，可将贮藏物质分解供胚吸收利用，使细胞体积增大，数量增多，胚迅速增长，胚根突破种皮，此期为萌动期。3发芽 种子萌发后，胚细胞继续分裂，生长速度加