植物学第四章 茎.ppt

植物的茎,一、茎的生理功能,1、支持作用2、输导作用3、储藏作用4、繁殖作用,二、茎的基本形态,茎：植物体地上部分，是联系根和叶、花、果实的营养器官茎的形态变化很大,（一）茎的形态特征,节：茎上着生叶和芽的部位节间：节与节之间的部分叶腋：叶与茎相交的内角；茎的顶端和叶腋处着生芽枝条：着生叶和芽的茎茎与根在外形上的主要区别：茎上有节和节间，节上着生叶和芽,长枝与短枝,长枝：节间显著伸长的枝条，又称营养枝短枝：节间缩短的枝条，又称果枝或花枝,果树,叶痕：叶落后在茎上留下的叶柄痕迹。叶迹：叶痕中的点状突起，是茎与叶柄间维管束断离留下的痕迹。皮孔：木质茎外表的一些不同形状的小孔，是交换气体的通道。芽鳞痕：顶芽开展时芽鳞片脱落后留下的痕迹。可作为枝条生长年龄的识别依据,2、芽的类型据生长位置不同分：定芽、不定芽据芽发育后形成的器官不同分：枝芽、花芽、混合芽据芽的结构不有无鳞片包裹同分：鳞芽、裸芽据生理状态不同分：活动芽、休眠芽,（二）芽的类型及结构1、芽：是未发育的枝条、花或花序的原始体。植物体所有的枝条和花都由芽发育而来,棒叶落地生根,生长位置不同分,柄下芽,叠生芽,特殊的侧芽,并列芽,枝芽：发育之后形成枝条的芽花芽：发育之后形成花或花序的芽混合芽：开花又长叶的芽,据芽发育后形成的器官不同分,裸芽：无芽鳞片包被，芽的外周为幼叶所包，如草本植物、热带植物,鳞芽：有芽鳞片包被的芽，如多年生温带植物腊梅、大叶黄杨、香樟。芽鳞片脱落后留下的痕迹叫芽鳞痕。,据芽有无鳞片分,活动芽：在春夏季节处于生长状态的芽休眠芽：在秋冬季节不生长保持休眠状态的芽,据生理状态不同分,（三）茎的分枝,1、单轴分枝2、合轴分枝3、假二叉分枝4、分蘖,1、单轴分枝：主茎顶芽的生长活动始终占优势，形成直立而明显的主干，各级分枝依次较小。裸子植物和部分木本被子植物,2、合轴分枝：主茎顶芽生长活动形成一段主轴后即停止生长或形成花芽，由下侧的一个腋芽代替主芽继续生长反复下去形成的主轴是由主茎和相继接替的各级侧枝共同组成，故为合轴分枝。多数作物和果树：棉花、番茄、茶、苹果、梨,合轴分枝使树冠开展，是一种丰产的分枝方式,3、假二叉分枝：主茎顶芽活动到一定时间就停止生长或死亡，由顶芽下面的一对腋芽同时生长形成两个分枝。反复如此继续发育，形成许多二叉状的分枝。常见于具有对生叶序的植物中，如丁香、石竹、茉莉、辣椒,4、禾本科植物的分蘖分蘖：禾本科植物在茎基部密集的节上产生侧枝，并同时在节上产生不定根的现象,分蘖的多少与禾谷类作物的产量有很大的关系,直立茎：茎的普通形式。攀援茎：茎细长柔软不能直立，必须利用一些变态器官如茎卷须、吸盘等攀援于其他物体上，才能向上攀援。如丝瓜、葡萄、豌豆、爬山虎等。缠绕茎：细长柔软的茎，茎本身缠绕于其他支柱物上，不形成特殊的攀爬器官。如牵牛、紫藤等。匍匐茎：茎平卧在地面上蔓延的。匍匐茎节间上，节上生有不定根，如草莓，甘薯等。,（四）茎的生长习性,茎的生长习性,直立茎,攀援茎,匍匐茎,缠绕茎,匍匐茎（蛇莓）,匍匐茎（斑地锦）,平卧茎（地锦）,缠绕茎,攀援茎,匍匐茎,三、茎的变态地上茎与地下茎均可变态,地下茎的变态,1根状茎（根茎）横卧地下，肉质膨大呈根状，节与节间明显，节上有退化的鳞片叶，具顶芽和腋芽，如芦苇、竹、藕、姜等。,2块茎肉质肥大呈不规则块状，节间很短，节上具芽，叶退化成小鳞片或早期枯萎脱落（马铃薯、山药等）。3球茎肉质肥大呈球形或扁球形，节与节间明显，节上叶片常退化成鳞片状，顶芽发达，腋芽常生于上半部，基部具不定根，如慈姑、荸荠，芋。4鳞茎球形或扁球形，茎极度缩短称鳞茎盘，盘上生有肉质肥厚的鳞叶，顶端有顶芽，叶腋有腋芽，基部具不定根，如百合，洋葱。,块茎：顶端有顶芽，四周有芽眼，幼时有鳞片叶，如马铃薯。,马铃薯块茎,山药棒状块茎,鳞茎,地上茎的变态,1、肉质茎：仙人掌、莴笋2、叶状茎或叶状枝：茎变成绿色的扁干状或针叶状（文竹、假叶树、天门冬）3、茎刺：具保护作用（山楂、酸橙、皂角、枸杞、月季、蔷薇）4、茎卷须：茎变成卷须状，柔软卷曲，多生于叶腋（葡萄、黄瓜、南瓜）。,仙人掌,莴笋的肉质茎,文竹（叶状枝）,竹节蓼,天门冬的叶状茎,假叶树变态茎,葡萄的茎卷须,地上变态茎,四、茎的发育与结构,（一）茎尖分区及其生长动态（二）双子叶植物茎初生结构（三）禾本科植物茎的结构特点（四）双子叶植物茎的次生生长和次生结构,分生区：顶端分生组织伸长区：初生分生组织成熟区：初生成熟组织构成的初生结构,（一）茎尖分区及其生长动态,分裂,生长、分化,茎尖与根尖区别：茎尖缺乏根冠那样的帽状结构；茎尖的分生区的外围有叶原基和幼叶包裹，既是保护结构，又是新生器官叶和腋芽的来源茎成熟区无根毛，或有表皮毛；而根成熟区有根毛,因而，茎顶端分生组织的结构比根要复杂,茎尖的生长动态,茎尖中顶端分生组织细胞分裂、生长、活动形成成熟组织的过程，其结果使茎的节数增加，节间伸长，同时产生新的叶原基和腋芽原基的过程称之为顶端生长，又名初生生长初生生长形成的成熟组织所复合而成的结构即为初生结构（茎尖成熟区的横切面）。双子叶植物茎的初生结构与根中相似，但茎所处的环境和承担的功能与根不同，各部分又有其结构特点。,（二）双子叶植物茎的初生结构,茎初生结构三要素：1、表皮（epidermis）2、皮层（cortex）3、维管柱（vascularcylinder）,表皮：一层细胞，具气孔，为初生保护组织,厚角细胞：一至几层，支持作用,维管柱,双子叶植物茎的初生结构,皮层,薄壁细胞：多层，具储藏和同化作用,维管束,初生木质部,初生韧皮部：韧皮纤维、筛管、韧皮薄壁细胞,束中形成层：有分裂能力，能进行次生生长,髓：维管柱中央的薄壁细胞，具储藏功能,髓射线：维管束之间的薄壁细胞，横向运输和储藏,原生木质部,后生木质部,（三）禾本科植物茎的结构特点,禾本科植物茎初生结构三要素：表皮、基本组织、散生维管束,实心茎：玉米、甘蔗,空心茎：小麦、水稻、毛竹,单子叶植物茎的特点：1、没有明显的皮层，维管束散生在基本组织内2、维管束为外韧有限维管束3、不能进行次生生长，没有次生结构，只有初生结构,大多数双子叶植物茎在形成初生结构之后随之进行次生生长，产生次生结构，使茎逐年增粗。次生生长：茎的次生分生组织（维管形成层和木栓形成层）的细胞分裂、生长和分化的活动使茎加粗的过程。次生结构：次生生长所形成的组织构成的结构存在：木本双子叶植物；裸子植物,（四）双子叶植物茎的次生生长和次生结构,双子叶植物茎组织分化发育顺序表解,顶端分生组织,初生结构,次生结构,原表皮,基本分生组织,原形成层,表皮,皮层,髓（保留在茎中央）髓射线,维管束,初生韧皮部束中形成层初生木质部（保留在茎中央）,木栓层木栓形成层栓内层,周皮,维管形成层,次生韧皮部,次生木质部,维管射线,韧皮射线,木射线,次生维管组织,初生分生组织,维管柱,初生生长,次生生长,（1）次生韧皮部由韧皮纤维、韧皮薄壁细胞、筛管、伴胞组成，还有韧皮射线,西双版纳橡胶林,其内常有分泌结构：如橡胶树乳汁管、漆树漆汁、桑树乳汁、红薯茎韧皮部乳汁管,（2）次生木质部,是茎次生结构的主要部分，其组成成分与根相同。由导管、管胞、木薄壁细胞、木纤维组成，还有木射线维管形成层分裂产生的次生木质部较次生韧皮部多，树木生长的年数越多，木质部所占比例越大次生木质部不仅发达，而且其中具有年轮、边材与心材等结构。,年轮（生长轮）：在季节性明显的地区，木本植物的维管形成层一年只活动一次而形成的次生木质部构成的生长轮，一年只有一个生长轮，故又名年轮,年轮,A、年轮,年轮的产生与维管形成层分裂活动及气候变化的影响直接有关。故年轮可作为研究气候变迁的依据,早材：生长季早期形成的次生木质部，也称春材特点：导管孔径大而壁薄，木材质地疏松，颜色浅晚材：生长季后期形成的次生木质部，也称秋材。特点：导管孔径小而壁厚，木材质地坚硬，颜色深,同一年早材与晚材构成一个年轮,心材：茎中心颜色较深的次生木质部特点：导管失去输导作用，木材颜色深、木质致密。起固定支持作用。少数植物后期中空，易折断边材：靠近维管形成层近几年产生的色泽较淡的次生木质部特点：导管具有输导作用，木材颜色浅、木质疏松,心材,边材,茎的心材逐年增加，边材相对稳定。心材虽无输导作用，但对植物起加强支持作用，而边材才真正起输导作用,边材,B、边材与心材,维管射线次生韧皮部次生木质部,维管形成层晚材早材第二年轮髓,三年生椴树茎横切,2、木栓形成层、周皮、树皮,表皮皮层韧皮薄壁细胞,木栓形成层,向外木栓层向内栓内层,周皮,平周分裂,脱分化,大部分木栓形成层的活动期一般只有几个月，每年要重新发生。故木栓形成层形成的位置逐年内移历年失去生命的周皮积累起来构成“树皮”，是老茎的重要保护结构。,广义树皮：通常意义指伐木时从树干上剥下来的皮，即维管形成层以外所有组织的总称。包括历年产生的周皮和一些已死的皮层、韧皮部等故树怕“剥皮”，即怕剥去韧皮部,红豆杉惨遭剥皮,木栓形成层的发生与分布情况不同，常有不同形态的树皮。光滑树皮如桃树、深列纵沟树皮如刺槐、片状树皮如悬铃木,树木为什么不能无限长高？,1.因为重力原因，太高的树的养料的运输不便，纵然有毛细作用运水，但太高也无法达到。特别是将水分运输到很高的树顶更是困难。2、从光合作用的角度考虑,二氧化碳浓度也是影响树木长高的重要原因。二氧化碳的密度比空气的密度大,因此随着高度的增加,大气中的二氧化碳浓度也急剧降低。树顶周围的二氧化碳浓度降低,树顶上的光合作用便受到限制,因此树木将无法继续长高。3、从激素调节的角度考虑,生长素的浓度限制了树木无限长高。因为侧枝的生长可以导致树木顶枝内生长素浓度的降低,从而抑制了树木顶枝的生长。4、自然选择的结果。试想,如果树木能够无限地向高空生长,那么这种树木就更容易招致风折雷劈。因此,树木在适应外界环境的进化过程中,它的高度受到了限制5.根本原因：遗传物质控制它生长，太高的树的各种养料都要求比较大，比土地的承载力大，植物就会枯死。6.时间问题，在大多数树的生命周期中，成长有限（树长到80米就要千年的时间）。,美国亚利桑那州立大学的乔治科赫博士率先爬上世界上最高的5棵树进行水分输送测量。其中最高的一棵是生长在美国加利福尼亚州享有“世界第一高