植物学-第七章 营养器官的整体性、结构与功能的统一性及其对环境的适应性

1、第七章 营养器官的整体性、结构与功能的统一性及其对环境的适应性,第七章 营养器官的整体性、结构与功能的统一性及其对环境的适应性,第一节 营养器官的整体性 第二节 营养器官对环境的适应性 第三节 营养器官的变态 本章重点：变态的概念和常见营养器官变态类型；营养器官间及其与环境间的关系；营养器官结构的联系与同一性；同源器官与同功器官,第一节 营养器官的整体性,一、营养器官功能的协同性 1. 植物体内水分与矿物质的吸收、输导和蒸腾 水分路径：根毛根的皮层和内皮层木质部（根、茎、分枝、叶脉）叶肉细胞间隙气孔或角质膜蒸腾散失 矿物质路径：主动选择性吸收后，经根、茎等的木质部到达所需部位 叶片的蒸腾促进根

2、的吸水和茎的输导 2. 植物体内有机物质的制造、运输、利用和贮藏 叶片是光合作用的主要场所 也需要根吸收、茎运输的原料，并满足其他条件 光合产物经过茎运输至根和果实、种子等处贮藏,第一节 营养器官的整体性,二、营养器官结构的联系和同一性 （一）根与茎 1. 皮系统：在根茎交接处向两端形成周皮 2. 基本组织系统与维管系统 根、茎之间存在着维管组织过渡区，一般发生在下胚轴位置。 过渡区只有初生结构中才能清楚的看到，这一过渡有多种类型。,第一节 营养器官的整体性,（二）茎与分枝及叶 叶迹（leaf trace）：枝维管柱上的分枝，通过皮层进入叶的部分。 叶隙（leaf gap）：叶迹伸出后，原来维

3、管柱的位置上有薄壁组织填充的区域。 类似的还有枝迹和枝隙,第一节 营养器官的整体性,三、植物生长的相关性 “根深叶茂”与“本固枝荣” 大部分腋芽处于休眠状态。摘除顶芽后，顶芽以下的腋芽才能开始活动。这种顶芽生长占优势，抑制腋芽生长的现象，称为“顶端优势”（apical dominance）。在生产上有广泛的应用。,第一节 营养器官的整体性,植物营养生长与生殖生长的平衡，物质的重新分配,第二节 营养器官对环境的适应性,一、茎形态结构的力学特点 圆柱形为主 木质茎次生木质部发达；草质茎次生结构不发达，高度有限,三棱形茎 四棱形茎 扁平肉质茎,第二节 营养器官对环境的适应性,二、超级稻的株型分析 茎

4、秆矮壮；叶片直立，短而窄；分蘖力强,第二节 营养器官对环境的适应性,（一）阳地植物和阴地植物的叶 根据植物和光照强度的关系，可分为阳地植物、阴地植物以及耐荫植物,第二节 营养器官对环境的适应性,阳地植物的叶：一般叶片较小而厚，具较厚的角质层，表皮细胞较小，细胞壁较厚，气孔小而密集，表皮外有时有茸毛。叶肉细胞强烈分化，栅栏组织发达。叶脉和机械组织发达。,第二节 营养器官对环境的适应性,阴地植物的叶：一般叶片较大而薄，角质层较薄，气孔数较少；叶肉栅栏组织不发达，胞间隙较发达，叶绿体较大，叶绿素含量较多，有利于光的吸收和利用。 同一种植物在不同光照环境中，叶的结构也会有一定变化，体现出对环境的适应。

5、,第二节 营养器官对环境的适应性,（二）旱生植物和水生植物的叶 根据和水的关系，植物可分为 陆生植物（生活在陆地上） 旱生植物（能够在干旱环境生长，具较强抗旱性，如仙人掌、芦荟等） 湿生植物（生长在潮湿环境中，抗旱性弱，如水稻、秋海棠等） 中生植物（介于二者之间，数量最多）。 水生植物（生活在水中，如莲、菱等）。 这些植物在叶的形态上差别很大。前面所讲的被子植物叶的结构一般是指中生植物的叶。,第二节 营养器官对环境的适应性,1.旱生植物的叶片 植株外形：矮小，根系发达，叶小而厚，多绒毛 叶结构：表皮常多层细胞，气孔下陷，栅栏组织往往多层，海绵组织和胞间隙不发达，机械组织较多。上述结构的特征由减

6、少蒸腾面积，减弱蒸腾等作用。,第二节 营养器官对环境的适应性,肉质植物：叶内有发达的薄壁组织，贮藏大量水分（景天属植物叶横切）,第二节 营养器官对环境的适应性,2. 水生植物的叶 不存在缺水问题，需要空气和光照。外形一般较薄，有些沉水叶裂成丝状。 表皮细胞壁薄，角质化程度轻，一般具叶绿体，沉水叶一般无气孔（视频6：2630“） 叶肉不发达，不分化，维管组织和机械组织退化。胞间隙特别发达，形成通气组织。,第二节 营养器官对环境的适应性,（三）盐生植物叶的特点 长期缺水，表现出旱生结构特征 存在某些腺毛等泌盐结构 （四）异形叶性：同一植株或幼株与成株具不同形态的叶,第三节 营养器官的变态,一、变态

7、（metamorphosis）：由于行使特殊功能所引起的器官形态和结构发生显著变异。,二、根的变态,（一）贮藏根：贮藏养料，肥厚多汁，常见于二年生或多年生草本双子叶植物，是越冬的一种适应。根据来源可分两种： 1.肉质直根：由主根发育而来，还包括下胚轴。下胚轴发育而成的部分无侧根，端部的茎基部分着莲座叶。主根构成肉质直根的主体，是次生生长的结果。,二、根的变态,胡萝卜：次生韧皮部为主,二、根的变态,甜菜：中柱鞘中可产生新的形成层，称为额外形成层；形成新的维管组织，称为三生结构。最后形成一轮维管组织和一轮薄壁组织的相间排列，使甜菜的肉质根的横切面上，出现显著的多层同心环结构。,二、根的变态,2.

8、块根：由不定根或侧根发育而来，同一株上可形成多个。其组成不含下胚轴和茎的基部。 番薯：额外形成层的活动产生三生结构,二、根的变态,（二）气生根：生长在地面以上空气中的根 1.支持根：近地面茎节上的不定根不断延长，根先端伸入土中，并继续产生侧根，成为增强植物整体支持力量的辅助根系。（视频4：1940）,二、根的变态,二、根的变态,2. 攀缘根：柔弱的茎不能直立，茎上产生的，以固着在树干、岩石等表面，攀爬上升不定根。,二、根的变态,3.呼吸根：红树、池杉等植物，具有许多直根，从腐泥中向上生长，挺立在泥外空气中。呼吸根外有呼吸孔，内有发达的通气组织，有利于通气和贮存气体。（视频6：385）,二、根的

9、变态,（三）寄生根：寄生植物如菟丝子，以突起状的根伸入寄主茎的组织内，彼此的维管组织相通，吸取寄主体内的养料和水分，这种根称为寄生根，也称为吸器。（视频5:3903”）,三、茎的变态,（一）地下茎的变态 生于地下的茎，仍保留着茎的特征：具叶（常退化成鳞片，脱落后留有叶痕）和腋芽，节和节间。依据这些特征可以和根加以区别。 1.根状茎：横卧地下，较长而似根的变态茎。,三、茎的变态,根状茎（姜），示退化成鳞片状叶和脱落后的痕迹,三、茎的变态,2.块茎：节间缩短膨大的变态枝，积累养料形成，如马铃薯。内部结构与地上茎相同。外部可见鳞片叶（脱落后形成叶痕）、芽等结构。,三、茎的变态,3.鳞茎：节间缩短，由

10、许多肥厚的肉质鳞叶包围的扁平或圆盘状的地下茎，如百合、洋葱、蒜等。鳞叶间具腋芽（如大蒜瓣）。,三、茎的变态,4.球茎：节间缩短、膨大成球状的地下茎，常具有显著的顶芽，明显的节与节间。节上可见退化的叶和侧芽。,三、茎的变态,（二）地上茎的类型 1. 匍匐茎：细长、匍匐地面而生的茎，节上生不定根，顶端形成小植株。,三、茎的变态,2. 肉质茎：肉质肥大多汁的变态茎。髓部发达，可贮藏营养。,三、茎的变态,3. 茎卷须：攀援植物的茎细长，不能直立，变成卷须，称为茎卷须或枝卷须。其位置与花枝相当（如葡萄）或生于叶腋（如黄瓜）。,三、茎的变态,4. 茎刺（或枝刺）：由茎转变而来，有时会分枝生叶，位置常位于叶

11、腋（左图），与维管组织有联系（区别于叶刺和皮刺，右图）。,三、茎的变态,5. 叶状茎（或叶状枝）：茎转变成叶状，扁平，绿色，能进行光合作用（如假叶树）。,四、变态叶,1. 鳞叶：功能特化或退化的鳞片状的叶。 鳞芽外的鳞叶 地下茎上的鳞叶,四、变态叶,2. 叶卷须 叶的一部分变成卷须状，如豌豆（复叶形成）、菝葜（托叶形成）。,四、变态叶,3. 叶刺：由叶或叶的部分（如托叶）变成刺状。（其他：视频4:1740”）,四、变态叶,4. 捕虫叶：能捕虫的变态叶。囊状（狸藻）、盘状（茅膏菜）、瓶状（猪笼草，视频2:3020”）。,四、变态叶,5. 叶状柄：叶片不发达，由叶柄转变为扁平的片状并具有叶的功能（台湾相思）。,五、同功器官和同源器官,同源器官（homologous organ）：外形和功能有差异，但来源相同的器官，称为同源器官