3.3 叶的形态、生理功能和经济利用

1、,華中師范大學,3.3叶的形态、生理功能和经济利用,3.3.13.3.2叶的解剖结构3.3.3叶的生态类型3.3.4落叶与离层3.3.5叶的生理功能与经济利用3.3.6,華中師范大學,不同的植物，叶形的变化很大，即使在同一种植物的不同植株上，或者同一植株的不同枝条上，叶形也不会绝对一样，多少还会有一些变化，但同一种植物的叶形总体上是相似的，其原因何在呢？,華中師范大學,3.3.1.1叶的组成3.3.1.2叶的形态3.3.1.3叶脉及脉序3.3.1.4单叶和复叶3.3.1.5叶序,3.3.1叶的形态,華中師范大學,千姿百态的叶,華中師范大學,一个典型的双子叶植物叶主要由叶片（lamina）、叶柄

2、（petiole）、托叶（stipule）三部分组成,称完全叶(completeleaf)。缺乏其中任意一或二个组成的则称为不完全叶(incompleteleaf)。此外,禾本科植物的叶由叶片和叶鞘两部分组成，在叶片和叶鞘连接处为叶枕（或叶颈），两侧有叶耳，腹面有叶舌等。,3.3.1.1叶的组成,華中師范大學,華中師范大學,3.3.1.2叶的形态,叶的大小和形状在不同种类的植物中有很大不同，但对一种植物而言是比较稳定的特征。叶片形状主要由叶片的长度和宽度的比值及最宽处的位置来决定。叶片的尖端即叶尖(leafapex)，叶片的基部即叶基(leafbase)，叶片的边缘即叶缘(leafmargin

3、)的形态特征各异，却可作为植物种类的鉴别特征。,華中師范大學,華中師范大學,叶尖的类型,華中師范大學,華中師范大學,華中師范大學,華中師范大學,3.3.1.3叶脉及脉序,贯穿在叶肉内的维管组织及外围的机械组织称为叶脉（vein）；叶脉在叶片上的分布形式称脉序(venation)。叶脉主要有网状脉序（nettedvenation）和平行脉序（panalledvenation）。网状脉序具有明显的主脉，由主脉分支行成侧脉，侧脉及分支连接成网脉。平行脉序的各个叶脉近于平行，主脉的子叶脉之间有细脉相连，是单子叶植物叶脉的特征。常见的脉序类型主要有：网状脉序、平行脉序、二叉脉序等。,華中師范大學,華中師

4、范大學,3.3.1.4单叶和复叶,单叶(singleleaf)是一个叶柄上只生一个叶片的叶。复叶(compoundleaf)是在叶柄上着生两个以上完全独立的小叶的叶。复叶的叶柄与叶轴(rachis)相连,叶轴上着生许多叶称为小叶（leaflet），每一小叶的叶柄称小叶柄（petiolule）。根据复叶中小叶的数量和排列方式的不同，将复叶分为三出复叶（ternatelycompoundleaf）、掌状复叶（palmatelycompoundlef）和羽状复叶（pinnatelycompoundleaf）。在羽状复叶中，叶轴不分枝称为一回羽状复叶（simplepinnateleaf），叶轴分枝一次

5、称为二回羽状复叶（bipinnateleaf），叶轴分枝两次称为三回羽状复叶（tripinnateleaf）。,華中師范大學,若小叶片总数为单数者称为奇数羽状复叶（odd-pinnatelycompoundleaf），小叶片总数为偶数者称为偶数羽状复叶（even-pinnatelycompoundleaf）。单身复叶：是含有三小叶而只有顶端一个小叶发育成熟的叶。如柑桔。掌状复叶：小叶集中在总叶柄顶端，排列如掌上的指，如大麻。三出复叶：大豆的复叶由三片小叶组成，排列为羽状。羽状复叶：如含羞草叶为偶数羽状复叶，而紫云英叶为奇数羽状复叶。,華中師范大學,華中師范大學,3.3.1.5叶序,互生：每节上

6、只生一片叶，如大豆、棉花、玉米等。对生：每节上相对着生两片叶，如丁香、芝麻、薄荷等。轮生：每节着生三个或三个以上的叶，如夹竹桃。簇生：两个以上的叶着生于极度缩短的短枝上，如金钱松、银杏等。基生：两片以上的叶着生于地表附近的短茎上称为叶基生。叶序（phyiiotaxy）是叶在茎或枝条上排列的方式。有3种基本类型：互生（alternate），对生（opposite）和轮生（whorled,verticillate）。有些植物由于节间缩短,使叶成簇生于短枝上，称簇生叶序（fascicledphyllotaxy）。叶在茎上的排列方式，无论是互生、对生还是轮生，相邻两个节上的叶片都绝对不会重叠，通过叶柄

7、长短变化或以一定角度彼此错开排列，这种现象称为叶镶嵌（leafmosaic）。此种现象有利于光合作用进行，同时使茎的负载平衡。,華中師范大學,華中師范大學,3.3.2.1叶柄的结构3.3.2.2被子植物叶的一般结构3.3.2.3禾本科植物叶的结构3.3.2.4裸子植物叶的结构,3.3.2叶的解剖结构,華中師范大學,3.3.2.1叶柄的结构,叶柄的结构与茎类似，相当于茎维管束的一部分，由表皮、基本组织和维管组织三部分组成。在一般情况下，叶柄在横切面上常成半月形、三角形或近于圆形。,華中師范大學,叶柄的结构,叶柄皮层的外围富含厚角组织，有时也有一些厚壁组织。这种机械组织既适于支持又不防碍叶柄的延伸

8、、扭曲和摆动。叶柄维管束在横切面上的排列常见为半环形，缺口向上。在每个维管束内，木质部位于韧皮部的上方。叶柄的维管束经叶迹与茎的维管束相连。,3.3.2.2被子植物叶的一般结构,双子叶植物叶的结构,叶片由表皮、叶肉、叶脉三部分组成。,叶片是叶的重要组成部分，也是植物光合作用的主要场所。横切叶片，叶片含有上下表皮、叶肉和叶脉三个部分。,1.表皮表皮是叶的保护组织，它由表皮细胞，气孔器，排水器，表皮毛，腺鳞等组成。（1）表皮细胞：叶片的表皮细胞一般是形状不规则的扁平细胞，侧壁凹凸不齐，彼此紧密嵌合，在横切面上则呈长方形或方形，外壁较厚并角质化，具角质膜，它为生活细胞，一般不具叶绿体。表皮有保护植物

9、不受细菌、真菌侵害的作用，同时角质膜还具较强的折光性，可防止过度日照引起的损害。,（二）叶片的结构,2.气孔器：一般双子叶植物的气孔器由两个肾形的细胞围合而成，这两个细胞称保卫细胞，其间的间隙称气孔。有些植物在保卫细胞之外，还有较整齐的副卫细胞（如甘薯）。,3.排水器和吐水作用：排水器分布在叶的端部和叶缘处。它由水孔和通水组织构成。水孔与气孔相似，但它没有自动调节开闭的作用。通水组织是指与脉稍的管胞相通的排列疏松的一群小细胞。,吐水作用：由于蒸腾作用微弱，根部吸入的水分，从排水器溢出，集成液滴，出现在叶尖或叶缘处，这种现象为吐水作用，一般发生在夜间或清晨温暖湿润的条件下。叶尖和叶缘上有水滴出现

10、，可作为根系正常活动的一种标志。,4.表皮毛：表皮毛为表皮的附属物，形态各异，功能不同。,单细胞表皮毛，分为单生（如棉叶上表皮毛）和簇生（如杜鹃叶上表皮毛）。多细胞表皮毛，分为：单列细胞式：表皮毛细胞排成一列，如青麻、黄秋葵表皮毛、烟叶腺毛等。多列细胞式：数列表皮细胞聚集一处，如棉叶下表皮毛等。混合式：表皮毛细胞组成鳞片状（如薄荷叶脉鳞）、棒槌状（如野芝麻等）。蜜腺、腺鳞、腺毛均为表皮毛的结构。,2、叶肉（mesophyll）叶片进行光合作用的主要部分，其细胞中含大量的叶绿体，主要功能是光合作用，制造有机物。叶肉细胞间有明显的胞间隙。背腹型叶的叶肉细胞有栅栏组织和海绵组织的分化，一般上部为栅栏

11、组织，下部为海绵组织。等面叶无栅栏组织和海绵组织的分化。,叶肉叶进行光合作用的主要场所异面叶有栅栏组织和海绵组织的分化。等面叶无有栅栏组织和海绵组织的分化或上下都有栅栏组织。,异面叶等面叶,（1）栅栏组织（palisadetissue）近上表皮一侧的叶肉细胞呈长柱状，并与上表皮垂直相交，类似栅栏状，细胞内叶绿体相对小而多。栅栏组织的细胞层数和特点随植物种类而不同。栅栏组织的作用既可充分利用强光照，又可减少强光伤害。,大豆叶,苹果叶,（2）海绵组织（sponytissue）在背腹型叶中，海绵组织位于栅栏组织与下表皮之间，其细胞形态、大小不相同，细胞内叶绿体相对较少而大，细胞间隙大，通气能力强。海

12、绵组织光合作用能力弱于栅栏组织。海绵组织常不规则，并有短臂突出而互相连接如网，胞间隙很大，在气孔内方，形成较大的气孔下室。,3.叶脉叶脉主要由木质部和韧皮部等组成。来自叶柄中的维管组织等直接发育成主脉。主脉上的各级分枝称侧脉。即：主脉-侧脉-支脉-细脉,叶脉起输导和支持作用主脉和大的侧脉是由维管束和机械组织组合而成的。维管束包括木质部（上面）和韧皮部（下面）。,大豆叶主脉,叶脉分布在叶肉组织中，呈网状，起支持和输导作用。中脉和大的侧脉常由维管束和机械组织组成，其中木质部在向茎面，韧皮部在背茎面。粗大的中脉中，在木质部和韧皮部之间还可有形成层存在，不过形成层活动时间很短，只产生极少量的次生组织。

13、在叶脉的周围是厚壁组织，或在叶脉的上下方形成机械组织。叶脉越细，结构越简单，首先形成层和机械组织减少，以至完全消失；其次木质部和韧皮部的组成分子逐渐减少，到了末稍，木质部中仅有几个螺纹管胞，韧皮部中则只有几个狭短的筛管分子和增大的伴胞。,華中師范大學,叶片的结构,華中師范大學,棉花叶过中脉横切1.上表皮2.栅栏组织3.侧脉4.下表皮5.海绵组织6.木质部7.韧皮部8.中脉,3.3.2.3禾本科植物的叶,禾本科植物叶的结构特点（等面叶）,上表皮泡状细胞（运动细胞）表皮长细胞、短细胞（硅细胞、栓细胞）下表皮叶肉细胞壁内突生长，形成多环状细胞（具“峰、谷、腰、环”结构）没有栅栏组织和海绵组织的分化c

14、3植物叶脉（维管束）c4植物,1、叶的形态禾本科作物的叶为单叶，它分为叶鞘和叶片两部分，叶鞘狭长而抱茎，起保护、输导和支持的作用。叶片呈条形或狭带形，上有纵列平行脉序。叶片与叶鞘连接处的外侧叫叶颈，是一个不同色泽的环，水稻的叶颈为淡青黄色，叫做叶环（栽培学上叫叶枕）。在叶片与叶鞘相接处的腹面，有膜状的突出物，叫做叶舌，它可防止水分、昆虫和病菌孢子落入叶鞘内。叶舌两旁的耳状突出物叫叶耳。叶耳、叶舌的有无、大小及形状常作为识别禾本科植物的依据。,2、叶肉等面叶无栅栏组织和海绵组织的分化,2、叶片的解剖结构,1、表皮有上、下表皮之分；表皮细胞有长细胞和短细胞两种；上表皮细胞间有泡状细胞/运动细胞。,

15、3、叶脉：维管束外围有维管束鞘。有c3（低光效）、c4植物（高光效）,禾本科作物叶片由表皮、叶肉和叶脉三部分组成。1.表皮：由表皮细胞、泡状细胞和气孔器有规律地排列而成。表皮细胞由长细胞和短细胞组成。短细胞有硅细胞和栓细胞两种。硅细胞向外突出如齿或成刚毛，使表皮坚硬而粗糙。,泡状细胞（运动细胞）：位于相邻两叶脉之间的上表皮，为几个大型的薄壁细胞，其长轴与叶脉平行。在叶片过多失水时，泡状细胞发生萎蔫，叶片内卷成筒状以减少蒸腾。天气湿润，水分充足时，它们吸水膨胀，叶片平展，故泡状细胞又称运动细胞。,3.叶脉：其内的维管束为有限外韧维管束，但其维管束鞘有两种类型。玉米、甘蔗、高粱等的维管束鞘是单层薄

16、壁细胞构成，它的细胞较大，排列整齐，含叶绿体，在显微结构上，这些叶绿体比叶肉细胞所含的为大。并且,玉米等植物叶片维管束鞘形成“花环形”（kran-type）结构,它是四碳植物的特征，小麦、水稻等植物的叶片中，没有这种花环结构，且维管束鞘细胞中的叶绿体也很少，这是三碳植物的特征。,c3植物与c4植物,c3植物：维管束鞘有2层细胞，其外层细胞较大，薄壁，不含叶绿体或较少，内层为较小的厚壁细胞，不含叶绿体。（如小麦、大麦、水稻等，低光效植物）c4植物：维管束鞘是由1层的薄壁细胞所组成，其细胞较大，排列整齐，细胞内的叶绿体大而多，组成了“花环型”的结构。（如玉米、甘蔗、高粱等，高光效植物）,水稻叶,小

17、麦叶,小麦、水稻等为c3植物,c4高光效植物,玉米叶,4.叶鞘叶鞘开放式环状抱茎，由表皮、基本组织和维管束三部分组成。,華中師范大學,3.3.2.4裸子植物叶的结构,華中師范大學,3.3.3.1旱生植物和水生植物的叶3.3.3.2阳地植物和阴地植物的叶,3.3.3叶的生态类型,華中師范大學,3.3.3.1旱生植物和水生植物的叶,夹竹桃叶切片图,有的有复表皮（夹竹桃）,水生植物叶片的结构特点水生植物可以直接从环境获得水分和溶解于水的物质，但不易得到充分的光照和良好的通气，其叶片的结构特点为：机械组织、保护组织退化，角质膜薄或无，叶片薄或丝状细裂。叶肉细胞层少，没有栅栏组织和海绵组织的分化，通气组

18、织发达。切片图如下：,華中師范大學,3.3.3.2阳地植物和阴地植物的叶,阳地植物的叶具有倾向于旱生叶的特征。阳地植物受热和受光较强，所处的环境中，空气较干燥，风的影响也较大，这都加强了蒸腾作用。因此，阳地植物的叶倾向于旱生形态。图阴地植物的叶阴地植物的叶倾向于湿生形态。一般是叶片较大而薄，表皮细胞有时具叶绿体，角质层较薄，气孔数较少；叶肉内栅栏组织不发达，胞间隙较发达，叶绿体较大，叶绿素含量较多。这些形态结构都有利于光的吸收和利用。,（三）阳生叶与阴生叶光照强度是影响叶片的另一重要因素，许多植物的光合作用适应于在强光下进行，而不能忍受隐蔽，这类植物称为阳地（生）植物。有些植物的光合作用适应于

19、在较弱的光照下进行，这类植物称为阴地（生）植物。阳叶和阴叶的结构特点：阳叶指阳地植物的叶，它的结构倾向于旱生结构的特点。阴叶指阴地植物的叶，这类植物适应于在较弱的光照下生活，强光下不易生长。阳生叶：叶片厚，小，角质膜厚，栅栏组织和机械组织发达，叶肉细胞间隙小。阴生叶：叶片薄，大，角质膜薄，机械组织不发达，无栅栏组织的分化，叶肉细胞间隙大。,阳地植物倾向于旱生形态，但不等于旱生植物。旱生植物中，确实有不少是阳地植物，但阳地植物中，也有不少是湿生植物，甚至是水生植物。例如水稻是水生植物，又是阳地植物。阳地植物的大气环境和旱生植物有些类似，但土壤环境就可不同，甚至完全相反。,華中師范大學,叶枯死后，

20、或残留在植株上，或随即脱落，称为落叶，如多数树木的叶。树木的落叶当寒冷或干旱季节到来时，全树的叶同时枯死脱落，仅存秃枝，这种树木称为落叶树（deciduoustree）；在春、夏季时，新叶发生后，老叶才逐渐枯落，全树看终年常绿，这种树木称为常绿树（evergreentree）。,華中師范大學,3.3.4落叶与离层,六、叶的衰老与落叶,落叶树常绿树,叶的衰老：整株是向顶进行的；双子叶是向叶尖进行的，单子叶是向叶基进行的。,落叶是植物体在内因和外因综合作用下出现的一种适应方式。,内因：一是营养物质的再分配；二是叶内生长物质量的改变。外因：低温或短日照，诱导激素变化，促进了离区的形成。,离层和落叶,

21、落叶是植物的自然现象，是对不良环境（如低温、干旱）和迎接新生的一种适应性。离区：木本落叶植物在落叶之前，靠近叶柄基部分裂出数层较为扁小的薄壁细胞，它们横隔于叶柄基部，称为离区。,离区的形成，后分化产生离层和保护层。,叶的脱落,离层不仅在叶柄基部，在一定条件下亦可在花柄、果梗部出现，造成落花落果等现象。多数单子叶植物和草本双子叶植物并无离层，叶的脱落只是机械性地折断。,离层：在离区形成后，在其范围内，一部分薄壁细胞的胞间层发生粘液化而分解或初生壁解体，形成离层。,保护层：离层形成后，叶受重力或外力作用时，叶便从离层处脱落，在离层的下方发育出木栓细胞，逐渐覆盖整个断痕，并与茎部的木栓层相连。这个由木栓细胞所形成的覆盖层称为保护层。,華中師范大學,3.3.5.1叶的生理功能3.3.5.2叶的经济利用,3.3.5叶的生理功能与经济利用,叶的主要生理功能是光合作用、蒸腾作用，其次具有吸收、分泌和繁殖能力。绿色植物通过光合作用，合成有机物，贮藏能量。叶片蒸腾作用是植物根