《植物学（第2版）》课件 7 植物营养器官的整体性与适应性

《植物学》——高等学校“十四五”生命科学规划新形态教材、国家级一流本科课程配套教材植物营养器官的整体性与适应性TheIntegrityandAdaptabilityofVegetativeOrgansofPlants被子植物营养器官是由根、茎、叶有机组合而成，它们之间的分工是长期对陆生环境的适应并经自然选择逐渐形成的，是进化的表现。虽然它们在结构上有差别但彼此相互连接，功能上相互影响但协调统一，表现出整体性；虽然它们形态多样但组成特征一致，并与所处的生活环境和执行的生理功能协调统一，表现出良好适应性。植物营养器官的整体性营养器官的变态一二目录CONTENT第一节、植物营养器官的整体性根茎叶各器官在结构上均由皮组织系统、基本组织系统和维管组织系统构成，它们在功能上相互协同、在结构上相互连贯、生长上彼此协调，紧密联系，使植物体表现出整体性。1.营养器官间结构的同一性1.1、营养器官间结构的同一性胚轴两端的胚芽和胚根，分别形成主茎和主根。根表皮细胞上形成根毛、叶表皮细胞衍生出气孔器。各组织系统在功能上相互协同，在结构上相互连贯，体现出多样性和同一性的统一。1.2根与茎间维管组织的联系

维管组织系统之间一定是在植物体轴特定区域发生了排列上的转变，才能使根茎维管组织系统相互连接起来，这个发生转变的区域称为根茎过渡区（root-stemtransitionzone）。Xylem：木质部Phloem：韧皮部1.3.茎与分枝及叶维管组织的联系茎中的维管组织与着生在其上的分枝和叶的维管组织是连续的，是通过枝迹（branchtrace）和叶迹（folialtrace）实现的。Node：茎节；leafgap：叶隙；siphonostele：管状中柱二、营养器官间功能的协同性在植物生长过程中，根、茎、叶所承担的主要生理功能各不相同，每个器官的所有生理功能均需在其他器官的协同和整体调控下才能完成。（一）植物体内水分与无机盐的吸收、输导与蒸腾（二）植物体内有机物的制造、运输、利用和贮藏

三、营养器官间生长的相关性（一）根茎叶生长次序的相关性（二）地上部分与地下部分的相关性（三）主干与分枝的相关性营养器官的相关性，首先表现在种子萌动后，各器官形成的生长次序上。当种子吸水萌动后，首先是胚根生长突破种皮、背光（向地）伸长生长进入土壤，当根生长到一定程度后，胚轴才向光（向上）伸长生长把胚芽或胚芽连同子叶一起推出土面，进而胚芽进一步活动形成地上部的茎叶系统。植物的顶芽对侧芽、主根对侧根的生长发育常存在不同程度的抑制现象，这种顶芽（主根）优先生长、抑制侧芽（侧根）发育的现象，称为顶端优势。第二节营养器官的变态在自然界中，有些植物的营养器官，因适应某种特殊环境条件而行使特定的生理功能，并引起形态结构稳定的、正常遗传的改变现象，称为变态（metamorphosis）；植物营养器官的整体性与适应性发生变态的器官称为变态器官（metamorphosisorgan）。2.1根的变态根可以发生各种变态，依变态空间分布和行使功能，常见的变态根可分为贮藏根（storageroot）、气生根（aerialroot）和寄生根（parasiticroot）三种类型。（一）贮藏根1．肉质直根2．块根甘薯块根2.1根的变态（二）气生根1．支柱根2．攀援根3.呼吸根木榄的膝状呼吸根攀援根支柱根（三）寄生根适应于从寄主植物根茎中获取营养物质、而形成吸器伸入寄主体内的变态根，称为寄生根。菟丝子与宿主菟丝子宿主茎的变态类型较多，依其生长位置，可分为地下茎（subterraneousstem）和地上茎（aerialstem）两种变态类型。（一）地下茎的变态生长于土壤中、主要行使贮藏和繁殖功能的茎，称为地下变态茎（地下茎）。常见的地下茎有根状茎（rhizome）、块茎（tuber）、球茎（corm）、鳞茎（bulb）几种类型。根状茎根状茎具有明显的节和节间，节上着生非绿色退化的叶（鳞叶）和不定根，叶腋内生有顶芽和腋芽；2.2茎的变态块茎由茎的侧枝末端顶芽节间缩短、膨大而成的球形、或椭圆形、或形状不规则的短粗肉质地下茎，称块茎SP6A可以促进马铃薯块茎的生长（NaturePlants2022）球茎由主茎基部或地下匍匐枝末端形成的节间缩短、膨大而成球状、或扁球形或长圆形的肉质变态茎，称球茎。鳞茎鳞茎是一种节间极度缩短、着生肉质或膜质鳞片叶的扁平或圆盘状的地下茎，如水仙（Narcissustazetta）、百合、洋葱、大蒜等植物的变态茎，常见于单子叶植物中。（二）地上茎的变态有些植物的地上茎，为了行使特定的生理功能，也会产生一些变态类型，常见的地上变态茎有茎卷须（stemdendirl）、肉质茎（fleshystem）、茎刺（stemthorn）、叶状茎（cladode）等类型。1．茎卷须一些植物的茎纤细、柔软，不能直立，其茎的一部分变成具有攀援功能的卷须，借以它物帮助植株直立的变态茎，称为茎卷须。2．肉质茎一些植物为适于干旱的生活环境，其茎变成肥厚多汁、绿色肉质的变态茎，称为肉质茎。3．叶状茎（叶状枝）一些植物为适应叶退化或不发达对其生长发育的影响，其茎扁化成绿色的叶状体、行使光合作用的变态茎，称为叶状茎，又称为叶状枝，如昙花、文竹、天门冬（Asparaguscochinchinensis）等。4．茎刺（枝刺）一些植物为阻止动物的践踏或掠食，增加自我保护能力，其部分侧枝（茎）特化为坚硬而锐利、具保护作用的刺状或勾状结构，称为茎刺，也称为枝刺蟹爪兰皂荚5．小块茎一些植物为适应特殊生境下种群繁衍的需要，其地上叶腋内腋芽常成不具鳞叶的肉质小球，类似块茎，称为小块茎（图7-24），也称珠芽6．小鳞茎一些植物为适应特殊生境下种群繁衍的需要，其地上叶腋内或花间的腋芽常成具鳞叶的肉质小球，类似鳞茎，称为小鳞茎（图7-25），也称珠芽，山药百合三、叶的变态叶是最容易受环境条件影响而产生变化的器官，常见的叶变态类型有鳞叶（scaleleaf）、叶卷须（leaftendirl）、叶刺（leafthorn）、叶状柄（phyllode）、捕虫叶（insect-catchingleaf）、苞叶（bract）等类型。1．鳞叶一些植物为适应特殊的生存环境，其叶的托叶、叶柄完全不发育，叶片特化或退化成鳞片状，称为鳞叶，常存在木本植物芽的外侧或地下茎上，如水仙、洋葱、玉兰（Yulaniadenudata）、桃、荸荠、慈姑、莲等植物的变态叶（图7-26）。2．叶卷须一些藤本植物由于茎细弱、支持力不足，不利于其向上生长，其叶或叶的一部分变成具有攀援功能的卷须，借以它物帮助植株向上的变态叶，称叶卷须（图7-27），如豌豆、大巢菜（Viciasativa）、小巢菜（Viciahirsuta）菝葜（Smilaxchina）等植物的变态叶。3．叶刺一些植物为阻止动物的践踏或掠食，或适应干旱的环境条件，其叶或叶的一部分变成具有坚硬而锐利、具保护作用的刺状，称为叶刺（图7-28），如枣（Ziziphusjujuba）、刺槐、仙人掌、量天尺、锦鸡儿（Caraganasinica）、枸骨冬青（Ilexcornuta）、阔叶十大功劳（Mahoniabealei）等植物的变态叶。4．叶状柄一些植物的叶片退化或不发达，由其叶柄转变为扁平的叶状体，代行叶片行使光合功能，称叶状柄（图7-29），如台湾相思（相思树）的变态叶。台湾相思只在苗期出现几张正常的羽状复叶，以后产生的叶小叶退化，仅存叶柄，变为叶状柄。仙人掌叶刺5．捕虫叶一些植物为获取部分生长发育所缺乏的元素，其叶变成具有捕虫、并能分泌粘液和消化液分解捕食小虫的腺毛的器官，称为捕虫叶（图7-30），如捕蝇草（Dionaeamuscipula）、茅膏菜（Drosera

peltata）、猪笼草（Nepenthesmirabilis）、狸藻（Utriculariavulgaris）等植物的变态叶。6．苞叶一些植物生于花序轴、花柄、或花托下部，具保护幼小花和花序作用的叶状或鳞片状器官，称为苞片或小苞片（图7-31），其中生于花序轴上或花柄基部的称苞片，生于花柄或花托下的称小苞片，如棉花、玉米雌花序、天南星（Arisaemaheterophyllum）、花烛（红掌）（Anthuriumandraeanum）、紫堇（Corydalisedulis）等植物的变态叶。四、同功器官和同源器官植物营养器官在自然选择下存在趋同进化和趋异进化的现象，其结果是产生同功器官（analogousorgan）和同源器官（homologousorgan）两种变态器官类型。来源相同，但功能不同、形态各异的