第三部分植物个体生物学

1、第三部分 植物的形态和功能,第十三章 植物的组织、器官和系统 第十四章 植物的形态和功能 自养营养 植物运输 植物激素 生殖和发育,第十三章 组织、器官和系统 一、植物的定义 植物是指适于陆地生活的进行光合作用的多细胞真核生物，由根、茎、叶组成，表面有角质膜、有气孔、疏导组织和雌或雄配子囊，胚在配子囊中发育。,二、植物组织的基本特征和功能 1、分生组织 分生组织（meristem）位于植物体的生长部位，由具有连续性或周期性分裂能力的细胞组成。 （1）、顶端分生组织（apical meristem)。位于根尖和茎的顶芽和腋芽中。由分生组织所造成的使高度增加的生长称为初生生长。 （2）、侧生分生组

2、织（lateral meristem)。位于根、茎侧面的维管形成层和木栓形成层中。 （3）、居间分生组织（intercalary meristem)。常见于禾本科植物的节间基部。,2、永久组织 植物发育时期的胚细胞都具有分裂能力，在生长发育过程中，细胞大多陆续分化而失去分裂能力，成为具有特定形态结构和稳定生理功能的组织，即永久组织。 （1）、表皮组织 表皮组织（protective tissue）位于植物体茎、叶表面，具有保护内部组织，防止体内水分过度散失，避免虫、菌侵害和机械损伤等作用。,（2）、薄壁组织 薄壁组织的特点是细胞常较大，排列疏松，有明显的细胞间隙；细胞壁薄，由纤维素组成；细胞质

3、少，液泡较大。薄壁组织的功能很多： A、同化组织。含叶绿体，能进行光合作用，制造有机物。 B、贮藏组织。是根、茎、果实等器官中贮藏淀粉、脂类或 蛋白质的组织。 C、通气组织。在水生和湿生植物中，由具有发达胞间隙的薄壁细胞所构成。其中贮藏大量气体，利于细胞呼吸。 D、贮水组织。是由薄壁细胞特化而成的大型细胞，贮有大量水分。 E、吸收组织。根尖成熟区外层表皮突出形成根毛，该表皮就是吸收组织。,（3）、机械组织 分布于幼茎、叶柄等处。在植物体内起着支持和巩固的作用。细胞的特点是有一定程度加厚的细胞壁。 A、厚角组织是生活的细胞，常含叶绿体。其结构特点是细胞壁在角隅处发生不规则加厚。细胞壁成分为纤维素

4、、果胶等，具弹性，为活细胞。既可进行光合作用，又具支持的功能。 B、厚壁组织的细胞壁均等加厚，并大都木质化，细胞腔很小，是没有原生质体的死细胞。起着支持植物的作用。,（4）、维管组织 A、木质部 功能是输导水分以及溶解于水中矿物质，单向运输。 木质部中具运输功能的细胞为管胞和导管分子。 导管的运输能力比管胞要强。 B、韧皮部 功能是运输有机物质，为双向运输。 韧皮部中具运输功能的细胞为伴胞和筛管分子。,第十四章 植物的形态和功能,第一节 植物的营养 第二节 植物的运输 第三节 植物激素 第四节 生殖和发育,第一节 植物的营养,一、二氧化碳的摄取 1、叶的结构和功能 2、气孔开关的机制和调节 二

5、、对矿物质的需要 1、植物必需元素及缺素危害 2、施肥方法 3、叶的经济用途 三、水和矿物质的摄取 1、根的结构和功能 2、根吸收水分和矿物质 3、根的经济用途,一、二氧化碳的摄取 1、叶的结构和功能 结构： 典型的叶由叶片、叶柄和托叶组成。 具这三部分的叶称为完全叶。 例如：桃、豌豆、月季 只具一或两个部分的叶称为不完全叶。 例如：白菜、白兰、荠菜、台湾相思。,叶片：为薄的扁平体。由表皮组织、薄壁组织（基本组织）和维管组织3部分组成。 叶脉：分布在叶片内，是叶的疏导组织。具有支持叶片伸展和输导水分与营养物质的功能。 叶柄：位于叶片基部，并与茎相连。具有支持叶片及联系叶片与茎之间水分与营养物质

6、的输导的功能。 托叶：位于叶柄和茎的相连接处，通常细小，早落，成对而生。托叶形状和作用因种类而异。 例如：棉花托叶-三角形，保护作用； 豌豆的托叶-叶片状，光合作用。,叶片形态,叶脉类型,芭蕉横出平行脉,彩叶草网状脉,玉米直出平行脉,功能：A、光合作用 有人幻想和设想：有朝一日，科学家将光合作用机理搞清楚，并将植物光合作用的全套基因转移到人的头发中，在头发中模拟光合作用的过程，那么，只要在人的头上撒点水、再晒晒太阳，在头发中便完成了二氧化碳加水合成葡萄糖的过程，葡萄糖从头发中输送到人体的各部分，吃饭的历史使命便可宣告结束了。,B、蒸腾作用是水分以气体状态从生活植物体内散失至大气中的过程。 蒸腾

7、作用在植物生活中的积极意义：第一，蒸腾作用是根系吸水的动力之一；第二，根系吸收的矿物质，主要是随蒸腾液流上升的，所以蒸腾作用对矿质元素在植物体内的运转有利； 第三，蒸腾作用可以降低叶片的表面温度，使叶片在强烈的日光下不致因温度过分升高而受损害。,2、气孔开关的机制和调节,气孔器由两个肾形的保卫细胞围合而成。两个保卫细胞间隙称为气孔。 保卫细胞的细胞壁，在靠近气孔的部分增厚，而邻接表皮细胞的一侧较薄。 当保卫细胞吸水膨胀时，薄壁的两端膨大，互相撑开，于是气孔开放。缺水时两端萎焉，内侧厚壁变直，于是气孔就闭合。,气孔运动机理（淀粉糖学说）： 保卫细胞一方面光合作用产生葡萄糖，一方面淀粉白天水解为葡

8、萄糖，于是细胞水势降低，细胞吸水膨胀，气孔张开。 气孔运动机理（K学说）： 通过研究发现：保卫细胞内K的积累量与气孔开度呈正相关。 照光时， K浓度增高，气孔张开； 黑暗时， K浓度降低，气孔关闭。,二、对矿物质的需要 1、植物必需元素及缺素危害 通过水培法确定了植物生长发育必需的元素共有17种。 其中9种为大量元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、钙、镁。 另外8种为微量元素：铁、氯、铜、锰、锌、钼、硼和镍。微量元素在植物体内的功能主要是辅酶或辅因子的成分。 植物缺乏养分时常常有能够观察到的症状，最常见的养分缺乏是氮、磷、钾的缺乏。,2、施肥方法 A、土壤施肥。 B、根外施肥，即向叶面上喷洒一定

9、浓度的肥料，叶片表面就能吸收。 吸收的主要途径：气孔吸收，角质层吸收 根外施肥优点：吸肥快、见效快 缺点：根外施肥对养分的吸收能力比根系要低得多，而且由叶片所吸收的某些养分，只能运送到植物体的一定部位和器官。 根外施肥不能代替根部追肥，而只能作为根部施肥的一种辅助性措施。,3、叶的经济用途 （1）作蔬菜：如白菜、菠菜、芹菜等都是叶菜类蔬菜 （2）作饮料：茶树的叶为我国主要的饮料 （3）作药：藿香、薄荷等植物的叶为常用的中草药 （4）环保：有的植物叶片具有吸收空气中有害物质的作用。通过蒸腾作用，叶还具有降低气温、增加空气中湿度的作用。 （5）作指示植物：由于庞大的叶面积同空气接触和进行活跃的气体

10、交换，因而一些植物的叶片有指示环境污染的作用。从叶片上受害的斑点、伤痕批示出空气中存在过量的SO2、氟、臭氧等。 （6）其他：烟草叶为制卷烟的原料，剑麻叶中的纤维为重要的制绳原料。,三、水和矿物质的摄取 1、根的结构和功能 直根系：（大多数裸子植物和双子叶植物的根系）。由主根及各级侧根组成的根系，称为直根系。 （特点：有明显的主根和侧根之分） 须根系：单子叶植物的主根在生长一个短时期后，即停止生长而枯萎，并由茎基部节上产生大量不定根，这些不定根也能继续发育，形成分枝，整个根系形如须状，故称须根系。 (特点：所有根的粗细相近，没有明显主根) 如：小麦、水稻、玉米,（1）、根尖 根尖是主根或侧根的

11、尖端，是生命活动最旺盛及根生长、吸收水液的部分。根尖的分区：,根冠：薄壁细胞组成，细胞壁粘液化，外层细胞不断死亡脱落，由分生区细胞分裂加以补充。 分生区：又叫生长锥，顶端分生组织细胞组成，细胞分裂能力强。 伸长区：细胞停止分裂，能迅速延长，使根尖纵向生长和延伸，细胞初步分化形成未成熟的木质部导管和未成熟的韧皮部筛管。 成熟区：又称为根毛区，各种细胞已经分化成熟，形成各种成熟的组织。表皮细胞向外长出指状突起，即根毛。,（2）、初生结构 表皮：有根毛，是吸收表皮。 皮层：皮层细胞有储存营养物质的功能。内皮层细胞间隙有木质和栓质加厚的凯氏带，可控制水分进出中柱。 中柱：位于根的中央，由中柱鞘和维管组

12、织构成 中柱鞘：1层薄壁细胞，与木栓形成层、侧根的发生有关。 维管组织：由木质部和韧皮部构成。,根毛的发生过程,（3）、次生结构 A、维管形成层的产生与活动 形成层环的产生：初生木质部和初生韧皮部之间保留的原形成层的细胞恢复分裂能力，构成形成层环。 形成层环的活动：维管形成层出现后，主要进行平周分裂。向内分裂形成次生木质部，加在初生木质部外方，向外分裂产生次生韧皮部，加在初生韧皮部的内方，两者合称次生维管组织。其结果是使根加粗。,B、木栓形成层的产生与活动 产生：最早形成的木栓形成层起源与中柱鞘细胞，以后常由次生韧皮部细胞脱分化，恢复分裂能力形成。 活动：木栓形成层进行平周分裂，向外分裂产生木

13、栓层；向内产生栓内层，三者共同组成周皮，代替表皮和皮层起保护作用，为次生的保护组织。,2、根吸收水分和矿物质 （1）、根毛区的吸收 被动吸收：扩散作用（简单扩散、易化扩散）(A、B、C） 主动吸收：离子载体、离子泵（质子泵、钠钾泵）（D、E） A、根毛吸收土壤颗粒上某些带正电荷的阳离子。如钙离子，镁离子。 B、一些阴离子如SO42-，通过简单的扩散作用进入根毛。,C、被动运输易化扩散（NO3-）,D、主动运输钠钾泵 直接消耗ATP,E、主动运输质子泵 直接消耗ATP,（2）、共质体和质外体途径 共质体：包括所有细胞的细胞质 质外体：包括细胞壁、细胞间隙以及木质部的导管,3、根的经济用途,在人类

14、生活中，许多植物的根部已被广泛利用，如甘薯、豆薯、葛藤、木薯等肥大的块根，内含丰富的淀粉，可供人们食用或工业用。萝卜和胡萝卜的根部，是人们常食的蔬菜。甜菜的块根是制糖工业的原料。人参、乌头、甘草、地黄和麦冬等根部是著名的中药材。雷公藤、百部和鱼藤等根部富含生物碱或鱼藤酮，对植物病虫有毒效，可作为防治病虫害良好的植物性农药。茜草的根能提取鲜红色的染料，可用于染动植物性纤维及食用色素。,（1）叶柄的作用有（ ） （A）连接叶片与茎 B）交换水分 （C）输送养料 （D）以上三项都有 （2）植物的叶由哪几部分组成（ ） （A）叶片和叶脉 （B）叶脉和叶柄 （C）叶柄和叶片 （D）叶脉、叶柄和叶片 （4

15、）叶和茎相接的交角处叫叶腋，在叶腋处不能长出的器官是（ ） （A）芽 （B）花 （C）果实 （D）叶柄 （5）当单叶与复叶较难区分时，判别的依据主要是（ ） （A）单叶只有一张叶子，复叶有多张叶子 （B）单叶叶片成奇数，复叶叶片成偶数 （C）单叶叶形较大，复叶叶形较小 （D）复叶的小叶柄处无芽，而在总叶柄的交角处生有腋芽,7、根的长度能不断增加，与其有关的因素是（ ） (A)伸长区细胞不断伸长 (B)根毛区细胞的不断增加 (C)分生区细胞的不断分裂 (D)A、C两项都是 8、带土移栽植物幼苗，有利于( ) (A)固定植物的幼苗 (B)抑制根的呼吸作用 (C)保护幼根和根毛 (D)促进根的呼吸作

16、用 9、以下关于根毛的叙述，错误的是( ) (A)根毛分布在根尖的根毛区 (B)根毛是根毛区表皮细胞的细长突起 (C)根毛增大了根毛区与土壤的接触面积 (D)根毛是与根毛区表皮细胞不同的细胞,（10）双子叶植物茎中，向内分裂形成木质部，向外分裂形成韧皮部的结构是（ ） (A)树皮 (B)维管束 (C)形成层 (D)导管 （11）下列细胞属于活细胞的是( ) (A)木纤维 (B)韧皮纤维 (C)构成导管的细胞 (D)构成筛管的细胞 （12）给相应部分连线 导管、筛管 保护组织 木纤维、韧皮纤维 输导组织 形成层 机械组织 外树皮 分生组织,第二节 植物运输,一、茎的形态结构 二、水和矿物质的吸收

17、及运输 三、有机物质在韧皮部的运输,一、茎的形态结构,节 着生叶的位置 节间 两节之间的部分 顶芽 生在主干或侧枝顶端的芽 腋芽 着生在叶腋处的芽,茎的顶端由分生组织构成 叶原基和腋芽原基 茎尖的结构：分生区、伸长区和成熟区（分化区），无根冠区。,1、初生结构 初生结构包括表皮、皮层、初生维管组织和髓等部分。 表皮：茎的最外层细胞，是保护组织，有表皮毛、气孔器等 皮层：位于表皮之内，有多种组织构成（厚角组织、同化组织、厚壁组织、薄壁组织等），茎中一般没有内皮层。 维管组织：常分成多个分散的维管束，位于髓和皮层之间。 髓：位于茎的中心，为薄壁组织。,玉米茎横切,水稻茎横切,单子叶植物茎横切,双子

18、叶植物向日葵茎横切,髓射线,维管束,髓,表皮,皮层,韧皮部 形成层 木质部,向日葵茎横切,2、次生结构（P152） 产生：初生木质部和初生韧皮部之间保留的原形成层的细胞 恢复分裂能力，构成束中形成层；在髓射线相当于形成层的部位的细胞恢复分裂能力，构成束间形成层 束中形成层和束间形成层，共同构成一个完整的维管形成层环。 活动：维管形成层出现后，主要进行平周分裂。向内分裂形成次生木质部，加在初生木质部外方，向外分裂产生次生韧皮部，加在初生韧皮部的内方，两者合称次生维管组织。其结果是使茎加粗。,3、周皮 产生：最早形成的木栓形成层是皮层细胞，以后常由次生韧皮部细胞脱分化，恢复分裂能力形成。 活动：木

19、栓形成层进行平周分裂，向外分裂产生木栓层；向内产生栓内层，三者共同组成周皮，代替表皮起保护作用，为次生的保护组织。,4、木材和年龄（P153） 木材 树皮 年轮 心材 边材,为什么树怕剥皮不怕空心？,树皮,年轮,髓,三年生椴树茎横切,二、水和矿物质的吸收及运输 木质部吸收的水分向上运输的动力主要有两种： 一种是由于渗透作用产生的根压。 另一种动力是由于蒸腾作用产生的蒸腾拉力。蒸腾作用之所以能将木质部溶液拉上去是因为水的两种特殊作用：内聚作用和黏附作用。,三、有机物质在韧皮部的运输 源（糖源）：产生同化物的器官和部位。 叶 库（糖壑）：消耗或贮藏同化物的器官或部位。 嫩叶、幼茎、幼根、果实等,压

20、流模型,源端,壑端,第三节 植物激素,一、激素调控 1、生长素的生理作用 2、赤霉素的生理作用 3、细胞分裂素的生理作用 4、乙烯的生理作用 5、脱落酸的生理作用 二、光周期和开花 1、光周期 2、光敏色素,激素：是特定细胞合成的能使生物体发生一定反应的有机分子。 植物激素：指一些在植物体内合成，并能从产生部位运送到作用部位，对生长发育产生显著生理作用的微量有机物。 从生长旺盛的组织如茎尖和根尖的分生组织产生。,一、激素调控 1、生长素的生理作用 主要存在于植物生长旺盛的部位，如胚芽鞘、根尖、受精后的子房、幼嫩的果实、种子等。 1、促进细胞的伸长、分裂和分化，促进插枝生根； 2、引起植物的向性

21、生长和顶端优势； 3、防止器官脱落； 4、促进子房膨大，促进单性结实，形成无籽果实。,2、赤霉素的生理作用 植物体内合成赤霉素的主要部位是根尖、茎尖和未成熟的种子中。 1、刺激细胞延长，促进植株茎叶的伸长、扩大； 2、打破某些植物种子和器官的休眠，促进发芽； 3、对座果和果实生长有促进作用，可以引起单性结实； 4、诱导淀粉酶的形成,3、细胞分裂素的生理作用 生长活跃的组织，如根、胚和果实，都产生细胞分裂素。 1、促进细胞的分裂和扩大； 2、破除植株顶端优势，促进侧芽的发育；（愈伤组织是分化根还是芽，要看培养基中CK与IAA的比值。） 3、保绿作用，延缓叶片衰老。,4、乙烯的生理作用 乙烯存在于

22、根、茎、叶、花、果实、种子和块茎中，植物的各部位均能产乙烯，但含量很小。 1、抑制生长； 2、促进果实成熟； 3、促进落叶及促使组织和器官老化。,5、脱落酸的生理作用 主要存在于叶、芽、果实、种子和块茎中。 1、抑制生长，维持芽和种子的休眠； 2、促进果实与叶的脱落； 3、起着胁迫激素的作用，帮助植物协调不利环境。,二、光周期和开花 1、光周期 光周期：植物对白日和黑夜时间长短的反应称为光周期。 据不同植物的光周期现象，将植物分为三类： 长日植物 短日植物 日中性植物,实验证明，决定植物开花与否是黑夜的长短，而不 是光照的长短。 因此：短日植物也称长夜植物； 长日植物也称短夜植物。,2、光敏色

23、素 光敏色素是植物体中一种对光照敏感的物质，它是一种色素蛋白质，有两种形式：一种吸收红光（660nm） ，称为Pr，另一种形式吸收远红光(730nm) ，称为Pfr。 这两种光波能互相转变。,Pr,Pfr,生理效应,白天（快反应） 红光660nm,远红光730nm,黑暗（慢反应）,光敏色素的功能很多，它的专一性在于它的感光特性。它不仅与开花有关，还参与植物体内许多过程的控制，如种子萌发，茎、叶生长，气孔开关等等。,第四节 生殖和发育,一、无性生殖 二、有性生殖 三、高等植物的生殖和发育（重点） （一）、花 （二）、花粉粒的产生 （三）、胚囊的形成 （四）、开花及传粉 （五）、花粉发育和受精 （

24、六）、胚的发育 （七）、种子和果实 （八）、果实与种子的传播 （九）、种子的萌发,一、无性生殖 无性生殖是不经生殖细胞的两两结合，由母体直接产生新个体的方式。从本质上讲，是由体细胞进行的繁殖就是无性生殖。,出芽生殖,母体上长出芽体，由芽体发育成和母体一样的新的个体,酵母菌、水螅,孢子生殖,真菌和一些植物细胞，能够产生一些无性生殖细胞-孢子，在适宜的条体下，孢子萌发成新的个体,青霉、曲霉、 铁线蕨,营养生殖,由植物的营养器官（根、茎、叶）的一部分，在与母体脱落后，发育成一个新的个体,马铃薯的块茎、番薯的根、秋海棠的叶,说 明,1、单细胞生物只能进行分裂生殖 2、“出芽生殖”中的“芽”是指在母体上

25、长出的芽体，而不是高等植物上真正的芽的结构。比如：马铃薯利用芽进行繁殖是利用块茎进行繁殖，它是营养生殖而不是出芽生殖。从本质上讲，“芽体”和母体是一样的，只不过芽体小一些。,3、无性生殖中的孢子生殖中的“孢子”是无性孢子，和体细胞有着相同的染色体数或DNA数。因此，无性孢子只可能通过有丝分裂或无丝分裂来产生，而不可能通过减数分裂来产生。 4、营养生殖是利用植物的营养器官来进行繁殖，只有高等植物具有根茎叶的分化，因此，它是高等植物的一种无性生殖方式，低等的植物细胞不可能进行营养生殖。,变形虫的分裂生殖,水螅的出芽生殖,根霉的孢子生殖,草莓的营养生殖,人工营养繁殖,剪取植物的一段带12个芽的枝条插

26、到基质上形成不定根及侧枝而长出的新个体。,与扦插的不同点是在新植株生成不定根后，再从母体上割离栽植的方法。,葡萄、柑桔、桃等,二、有性生殖 （一）、减数分裂 （二）、性别进化（P348） （1）、接合生殖：亲体交换一部分遗传物质后，再分裂生殖（水绵） （2）、配子生殖 配子单倍体的有性生殖细胞 配子生殖类型： 同配： 异配： 卵配：,（三）、雌雄同体 雌雄同株同花两性花 如：多数植物 雌雄同株异花单性花（雄花/雌花） 如：黄瓜、南瓜 雌雄异株单性花（雄株/雌株） 如：银杏 （四）、孤雌生殖 卵不用受精就可发育成为新个体 如：蚜虫、蒲公英,（一）、花,花柄 花托 花被（花萼、花冠） 雄蕊群 雌蕊

27、群,三、高等植物的生殖和发育,1、花柄和花托 花柄（花梗）着生花的小枝 花托花柄的顶端膨大部分 2、花被 着生于花托的边缘或外围。起保护作用，或有助于传粉。为花萼和花冠的总称。 花萼：为花被的外轮，由许多萼片组成，多为绿色。 花冠：为花被的内轮，由许多花瓣组成，多有鲜艳颜色。,3、雄蕊群 一朵花中雄蕊的总称。 雄蕊可分为花药和花丝两部分。花丝上着生花药。 花药的花粉囊(小孢子囊)内产生小孢子，小孢子发育成花粉粒。花粉成熟时花药开裂，花粉散出。,4、雌蕊群 雌蕊群指一朵花中雌蕊的总称。一朵花中可有一或多枚雌蕊。 大孢子叶（心皮） ：构成雌蕊的单位，它是变态的叶。 雌蕊的组成：一般可分为柱头、花柱

28、、子房三部分。 柱头：雌蕊的顶端，接受花粉的部位。 花柱：连接柱头与子房的部分。 子房：雌蕊基部膨大的部分，着生于花托上；子房内中空部分成为子房室。内生一或多个胚珠。,（二）、花粉粒的产生 1、从孢原细胞到小孢子；2、从小孢子到花粉粒（雄配子体）,（三）、胚囊的形成 1、从孢原细胞到大孢子；2、从大孢子到胚囊（雌配子体）,（四）、开花及传粉,1、概念 雄蕊中的花药和雌蕊中的胚囊成熟，花萼和花冠打开，露出雌、雄蕊的现象称为开花。 花粉囊散出的花粉借助一定的媒介力量，传送到同一花或另一花的柱头上这一过程称为传粉。 2、传粉方式：自花传粉和异花传粉,风媒风媒花 特征：花多而密集；花粉多、小、质轻、干

29、燥、表面光滑；花丝长伸出花外。柱头较长，呈羽毛状以便接受花粉；花被不显著和无；单性花；雌雄异株。 虫媒虫媒花 特征：具花蜜；具特殊气味；花大而鲜艳；花粉大，表面附有粘性物质，外壁粗糙有刺突。,虫媒花,花大而鲜艳，具香气和蜜腺，花粉粒外壁粗糙而有粘液。,玉蜀黍,风媒花,玉蜀黍,榛子,（五）、花粉发育和受精,双受精：被子植物的花粉管到达胚囊后，花粉管末端破裂，2个精子释放到胚囊中，1个精子与卵结合成为二倍体的受精卵，以后发育成胚；另外1个精子与中央细胞的2个极核融合形成三倍体的受精极核（初生胚乳核），以后发育成胚乳。这样一个过程叫双受精现象，是被子植物有性生殖的特有现象。 双受精意义: 恢复了植物原有的染色体数 ； 形成新的遗传性状； 精、极结合，形成三倍体的初生胚乳核，同样结合了父母遗传