第八章-植物的结构与功能.ppt

第八章植物的结构与功能 什么是生物分类 生物分类的目的是什么 生物分类的依据是什么 生物分类的基本单位是什么 一 了解生物分类 分类目的 弄清不同类群之间的亲缘关系和进化关系 分类的依据 根据生物的相似程度 包括形态结构和生理功能 种 第一节植物各门类及特征 1 绿色开花植物有哪六大器官 2 所有植物都有种子吗 3 种子的外面都有果皮包被吗 6 无种子的植物都有根 茎 叶的分化吗 5 被子植物的叶脉都一样吗 请回忆 4 种子里面的子叶数一样吗 种子 果实 花 叶 根 茎 1 绿色开花植物有哪六大器官 菜豆 肾蕨 2 所有植物都有种子吗 种子繁殖 孢子繁殖 种子无果皮包被 种子有果皮包被 种子的外面都有果皮包被吗 松 桃 裸子植物 被子植物 4 种子里面的子叶数一样吗 两片子叶 一片子叶 一片子叶 网状脉 5 被子植物的叶脉都一样吗 平行脉 平行脉和网状脉各有什么特点 双子叶植物 单子叶植物 两片子叶 水绵 衣藻 紫菜 海带 葫芦藓 地钱 贯众 铁线蕨 6 植物都有根 茎 叶的分化吗 仔细观察下列六种植物的形态结构特点 尝试着对它们进行分类 肾蕨 油松 葫芦藓 玉米 水绵 向日葵 二 尝试对植物进行分类 玉米 向日葵 油松 肾蕨 葫芦藓 水绵 玉米 向日葵 油松 种子植物 孢子植物 裸子植物 被子植物 植物 叶脉为平行脉 一片子叶 无根 假根 无根 有根 有种子 种子有果皮包被 种子无果皮包被 无种子 有茎叶 无茎叶 叶脉为网状脉 两片子叶 A类植物 B类植物 D类植物 E类植物 F类植物 C类植物 单子叶植物 裸子植物 蕨类植物 苔藓植物 藻类植物 双子叶植物 讨论 1 上述图片中的植物分别属于A B C D E F哪类植物 葫芦藓 E类植物苔藓植物肾蕨 D类植物蕨类植物水绵 F类植物藻类植物向日葵 B类植物双子叶植物玉米 A类植物单子叶植物油松 C类植物裸子植物 2 上述A B C D E F各类植物都属于同一分类等级吗 3 有种子植物可以分为哪些类群 4 无种子植物可以分为哪些类群 被子植物种子植物裸子植物 藻类植物无种子植物苔藓植物蕨类植物 孢子植物 5 能否把上述植物的所属类群按一定顺序排列 如从简单到复杂 讨论 藻类植物 苔藓植物 蕨类植物 裸子植物 被子植物 6 你认为植物的分类考虑了植物的哪些特征 根 茎 叶 果实 种子 花 形态结构 被子植物分类的重要依据 植物分类的依据是 植物在形态结构等方面的特征 重点 课堂练习1 有几种生物 艾滋病病毒 樟树 小猪 大肠杆菌 酵母菌 请根据下面的检索图 将各生物填在相应的位置上 2 3 4 5 艾滋病病毒 大肠杆菌 小猪 樟树 酵母菌 2 下图是根据生物的相似点和不同点进行分类的图示 请你根据自己的理解 简述E F G的分类依据 病毒细菌酵母菌白菜蝗虫人 F E G E的分类依据是 F的分类依据是 G的分类依据是 有细胞结构 但没有成形的细胞核 不是多细胞生物 有成形的细胞核 课堂小游戏 老师准备几张写有常见植物名称的卡片 请一名同学抽签决定自己扮演的身份 其余同学通过提问想方设法得其确切身份 扮演植物的同学只能以 是 不是 能 不能 行 不行 等肯定或否定的形式来回答 第二节植物的结构与生长 1 植物的器官及其陆生适应性营养器官 繁殖器官 植物体的三大组织系统 皮组织 维管组织和基本组织 植物组织的类型 1 简单组织 simpletissues 薄壁组织 根 茎 叶 花 果柔软多汁的初生生长部分 薄壁组织占了大部分 一些薄壁细胞成为贮藏组织 分泌组织 贮水细胞 传递细胞等 在维管组织内 也有薄壁细胞 如射线细胞等 厚角组织 厚角细胞是纵长的 细胞壁增厚不均匀 主要成分为果胶质 果胶质是一种多糖物质 能把纤维素粘合在一起 从而使组织具有柔韧性 厚壁组织 其细胞壁具有次生加厚 并充填着木质素 1ignin 厚壁细胞有纤维 flbers 和石细胞 sclereids stonecells 两种 2 复合组织 complextissues 1 维管组织 vasculartissues 由木质部 xylem 和韧皮部 phloem 组成 木质部的输导分子有导管 vessels 和管胞 tracheids 韧皮部的输导分子是筛管 sievetubes 和伴胞 companioncells 较原始的形式则为筛胞 sievecells 成熟的筛管和筛胞是没有细胞核的生活细胞 2 皮组织 dermaltissue 植物体的初生结构由表皮这一皮组织系统复盖和保护 表皮在多数时候仅由一层细胞组成 其外向壁具有蜡质和角质层 cuticle 它有防止水分过度散失 抵抗某些微生物侵害的作用 茎和叶的表皮有一些特化的结构 气孔器 stomatalapparatus 是其中之一 是调节水蒸气 氧气 二氧化碳进出的通道 根的表皮特化为吸收组织 具根毛 与真菌共生的根则不具根毛 植物进入次生生长时 表皮由周皮 periderm 所替代 根的生长和结构 茎的生长和结构 叶的生长和结构 植物从空气中吸收二氧化碳 在叶绿体中光合 产生糖类 占植物体干重的95 即 植物主要由碳氢氧组成 碳来自空气中的二氧化碳 称为空气营养 氢和氧来自水 是植物的根从土壤中吸收的 许多无机盐类也是从土壤中吸收的 称为土壤营养 第三节植物的营养与体内运输 根毛吸收水分和无机盐 水分和无机盐进入木质部的途径 胞外途径胞内途径水分和溶质至少有一次经过质膜 质膜对水分的透过没有选择性 但对溶质有选择性 因此 根细胞可以控制养分的吸收 水分的吸收与运输 植物根系从土壤中吸收的水分首先通过根部的皮层进入到中柱的木质部 凯氏带 然后通过根与茎相互连通的木质部中的导管与管胞 向上输送 经过叶柄到达叶片 水分进入叶肉细胞后在细胞表面蒸发 通过叶片的气孔逸出 水分的吸收与运输 促使大量水分长距离向上运输的动力是什么呢 至少有3种作用力 根部的压力 根压 木质部的毛细管作用力叶片的蒸腾拉力 其中 叶片的蒸腾拉力对水分向上运输的作用最大 水分子间的氢键 粘着力 水的内聚力 渗透压力使土壤中的水分流入根部 水在根中向木质部的渗透性扩散产生的静水压力就是根压 在植物木质部的导管和管胞中 毛细管作用力和水的内聚力促进了水的向上运输 蒸腾作用产生使水向上运动的巨大拉力 水势 水分子具有从低浓度的溶液向高浓度溶液运动的趋势 即从水分子数量大的地方向水分子数量小的地方流动的趋势 水分的吸收与运输 气孔结构和开关机理 每一个气孔都由两个形态特殊可改变形状的保卫细胞包围 保卫细胞仅两端相连 气孔内侧的细胞壁较厚 外侧的壁较薄 当保卫细胞吸水膨胀时 气孔便张开 相反失水时 气孔关闭 保卫细胞的吸水与失水和钾离子通过主动运输进出保卫细胞有关 光照强度和环境水分的多少等是控制钾离子主动运输的重要因素 植物的矿质营养吸收 植物营养元素供给的缺乏可导致植物产生一系列的症状 生长发育不良甚至引起植物的死亡 矿质元素通过植物根部细胞主动跨膜运输进入植物体 17种元素是绝大多数植物生长和发育所必需的元素 9种大量元素 碳氢氧氮磷硫 有机化合物主要成分 钙钾镁8种微量元素 铁氯铜锰锌钼硼镍 主要是辅酶或辅因子 可以重复利用 需要量小 有机同化物的转运 放射性14C同位素标记研究发现 光合作用的产物 糖 全部都通过韧皮部的筛管进行运输 环割实验 初期植物上部仍然能健康生长 而下部首先死亡 继而整个植物都死亡了 同化物运输一般遵循 同侧运输 就近供应 原则 1926年 德国Munch提出 压力流动假说 糖源 产生可溶性糖的部位 糖库 接受或贮存糖的部位 韧皮组织的每一个管道都有一个源端和库端 但二者会因为季节或发育时期而改变 压力流模型 糖源中 糖被主动转运到筛管中 糖浓度增高 水分因渗透作用进入筛管 水压增高 库端 糖和水从筛管中运走 水因渗透作用流出 库端糖浓度降低 水压降低 源端水压的升高和库端水压的降低使得水从源流向库 糖是溶于水的 随水流动到库 水又可经木质部回到源中 有机同化物的转运 C3和C4植物相关结构与功能比较 C3植物 维管束鞘两层细胞 内层小 不含叶绿体 外层大 含叶绿体少 无花环结构 周围CO2浓度低于50ppm时 光合作用即受阻 为低光效植物 如小麦 水稻 C4植物 维管束鞘一层细胞组成 含叶绿体大 与外侧的一圈叶肉细胞共同组成 花环 结构 利用CO2的能力强 周围CO2浓度低于1 2ppm时仍有光合作用 为高光效植物 如玉米 甘蔗 C3植物与C4植物 1 根瘤 根瘤细菌侵入植物根部细胞而形成的瘤状共生结构 根与土壤微生物的共生 根瘤的形成过程 菌根的类型 2 内生菌根 菌丝进入细胞腔内 盘旋扭结 促进根内的物质运输 加强根的吸收机能 如兰科 桑属 银杏 3 内外生菌根 表面和生活细胞内均有真菌的菌丝 如柳属 苹果等 1 外生菌根 菌丝在根的表面 形成菌根鞘 少数侵入细胞间隙中 但不侵入细胞中 许多木本植物如松 水杉 山毛榉有外生菌根 第四节植物的繁殖 植物的繁殖方式 营养繁殖 植物营养体的一部分从母体分离直接形成新个体 无性生殖 具有生殖功能的细胞 孢子 不经过两性的结合 直接发育成新个体 有性生殖 通过两性细胞 配子 的结合形成新个体 一 被子植物的生活史和世代交替 花的结构 传粉和受精 种子与果实的形成 真果 水稻 小麦 玉米 假果 苹果 梨 第五节植物生长发育的调控 在一系列物质和能量代谢基础上 种子萌发形成幼苗 不断地长出根 茎和叶 开花结果 衰老死亡 生长发育受内部和外部因子的影响和调节 外部因子 主要是指光 温度 日照长度 重力 化学物质等 内部因子 主要是体内产生的化学信号 激素 这些化学和物理因子通过信号转导 诱导相关基因表达 调控生长发育 植物生长发育的多型性植物的发育环境和植物自身各部分的相互关系都处于经常变更之中 受内部和外部环境因子的影响和制约 植物个体发育也存在着多型性 polymorphism 和生理功能的复杂性 长命植物 如红桧 红豆杉等 寿命上前年 上百年 短命植物 沙漠菊 寿命只有3个多星期 一次结实植物 含一年生 水稻 小麦等 冬性和二年生 冬小麦 甜菜 少数多年生 龙舌兰 植物等 多次结实植物 一旦长成成体植物 即可每年开花结实 植物的营养生长生长 growth 由于细胞的分生 及扩大 引起植物体积与重量的不可逆增加 使植物由大变小 由胚最终变成完整植株 这种量上的增加 就是生长 发育 development 由于细胞的分化引起处于不同部位的细胞群发生质的变化 形成执行各种不同功能的组织与器官 机械组织 保护组织等 这种质的转变 就是发育 植物生长的细胞学基础 细胞分裂期 分生生长期 细胞伸长期 延长生长期 细胞分化期 体积小 数量多 细胞核大 细胞壁薄 细胞质稠密 呼吸强 代谢旺 体积增大 形成液泡 小 大 细胞核 细胞质被挤到边缘 代谢旺盛 干物质积累 细胞体积定型 胞壁加厚 结构特化 功能专一 代谢与呼吸均低于伸长阶段 分裂 长大 分化 种子萌发一 种子萌发 seedgermination 在适宜的外界环境条件下 种子的胚由休眠状态转变为活动状态 进而形成幼苗的过程 种子萌发的条件 内在因素 种子的寿命种子的成熟度种子的休眠抑制萌发的物质 外部条件 水分温度氧气光照 种子具有完整的胚 并有胚乳或子叶内丰富的营养物质为是种子萌发形成幼苗的关键所在 1 种子的寿命 longevity 种子从完全成熟到丧失生活力 或死亡 所经历的时间 称为种子的寿命 分类 短命种子 几小时 几周 如 杨 几周 柳 12h 中命种子 几年 几十年 多数栽培作物 如 小麦 水稻等长命种子 百年 千年 莲花 种子丧失活力的原因 酶的破坏 营养物的消耗 有害代谢物的积累 种子的贮藏条件 低温 干燥 乏氧 2 种子的成熟度后熟作用 afterripening 种子采收后 需经过一段继续发育的过程 或者完成形态建成 或者进行一系列生理生化变化 达到真正成熟 使其具备发芽能力 标准 全成熟 先天足 成苗壮 3 种子的休眠 drmancy 种子即使处于适宜的外界条件下也不萌发 这种现象 叫休眠 种子生长的暂时停顿起因于内部的生理抑制或种皮的障碍 三 种子萌发过程和幼苗生长 一 子叶出土幼苗 种子萌发时下胚轴生长较快 将子叶和胚芽一起顶出土面 子叶变绿先行光合 真叶长出随即枯萎 如大豆 油菜等 大豆 子叶出土植物 种子的萌发ABCDEFG 二 子叶留土幼苗 种子萌发时下胚轴伸长较慢或不伸长 子叶流在土中不露出土面 而上胚轴和胚芽顶出土面 待子叶养料耗尽 随即枯萎 如蚕豆 柑橘等 豌豆 子叶留土植物 种子的萌发 二 各种环境因子对植物生长发育的影响 植物生长的 慢 快 慢 特征光温度水各种刺激 光 1 光能抑制植物的生长尤其是蓝紫光和紫外光 强度越大抑制越强 高山植物 光提高吲哚乙酸氧化酶的活性导致氧化生长素失活 2 光能促进组织的分化光能调控植物不同发育阶段的形态发生与建成 光照不足或黑暗严重影响植物的正常形态建成 黄花苗的产生 3 光周期与诱导成花光周期 photoperiod 指白天和黑暗的相对长度 植物通过测定白天和黑夜的相对长度而控制自身生理反应的现象 称为光周期现象 根据开花的光周期反应将植物分为长日植物 短日植物 中日植物及日中植物4类 短日植物要求经历白天短于一定长度 黑夜长于一定长度 临界暗期 才能开花的植物 延长暗期有利于植物开花 烟草 大豆 苍耳 长日植物要求经历白天长于一定长度 临界日长 黑夜短于一定长度才能开花的植物 延长光照 缩短暗期有利于植物开花 冬小麦 菠菜 中日植物只有在十分狭窄的日长范围内开花 长于或短于这个日长范围都不能开花的植物 甘蔗 日中植物开花不为日长所控制 只要它的生活周期达到开花成熟状态即可开花的植物 黄瓜 番茄 临界日长 criticalday length 昼夜周期中诱导短日植物开花所必须的最长日照或诱导长日植物开花所必需的最短日照 二 温度任何植物的生长发育都只能在一定温度范围内进行 不同温度对植物的生长会产生不同的影响 适宜的温度能够促进种子萌发 因为种子萌发中包含有许多由酶催化的生理生化反应 而酶的催化活性受温度的影响极为明显 同时温度还影响吸水速率和气体交换 从而影响呼吸代谢和胚根 胚芽的生长 一 温度对植物生长发育的影响生长温度三基点 保持植物生长的最低温度 最高温度和最适温度 温度 生存极限温度 维持植物生命活动的最低温度和最高温度 叫生存的最低温度和最高温度 两者合称为植物生存的极限温度 最适温度 植物生长最快的温度 协调最适温度 使植物生长健壮 比最适温度略低的温度 温周期现象 植物对昼夜温度周期性变化的反应 称为温周期现象 二 温度对植物成花的诱导春化作用 冬性一年生植物 冬小麦 如果在秋天播种 则当年萌发 生长 在田间越冬 第二年夏天拔节开花 结实 假如在春季播种 则当年只是徒长 而不能开花 同样至第二年才能开花 若在春季播种之前 先对发芽后的冬小麦种子进行一定的人工低温处理后再栽种 它就能当年播种当年初夏抽穗开花 这种低温刺激植株发育 诱导植物开花的过程 叫做春化作用 verna1ization 三 植物激素与生长发育 植物激素 在植物体内由特定组织或细胞合成 从产生部位输送到其他部位 对生理过程产生显著影响的微量有机物 高等虽然不能像动物那样进行整体移动 但其个别部分仍可进行有限度的运动 植物体的器官在某种因素影响下发生空间位移的现象叫植物运动 plantmovement 高等植物的运动 由刺激所引起的植物体地上器官的空间位置或形态上的变化过程可分为向性运动 tropicmovement 和感性运动 nasticmovement 向性运动 tropicmovement 外界因素单方向刺激所引起的植物的生长性运动 1 向光性 phototropism 植物向着光照射的方向弯曲生长的能力 包括正向光性 负向光性及横向光性 向光性产生的原因 激素学说 单方向的光照引起不同部位产生电势差 向光的一侧带负电荷 背光的一侧带正电荷 生长素的羧基电离后带负电荷会向正电荷的方向移动 背光的一侧生长素增多 细胞伸长加快 使植物向光弯曲 抑制物的存在 一种看法则认为组织不均匀生长是由于生长抑制物质分布不匀造成的 萝卜宁 萝卜酰胺 黄质醛等生长抑制物质 向光一侧的含量高于背光一侧 使得植物向光弯曲 2 向重力性 gravitropism 向重力性 gravitropism 是植物对地心引力的定向生长反应 也称为向地性