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广东省东莞中学生物竞赛辅导植物生物学——植物的营养器官:根、茎、叶(共115张PPT)


东莞中学 生物科

植物的营养器官 根、茎、叶
东莞中学 13-14生物竞赛辅导

第一节

根(root)

种子萌发时胚根首先突破种皮向下生长,关键 是尽快吸收水分。 一、生理功能 ⒈ 吸收功能 ⒉ 固定和支持功能 ⒊ 输导功能 ⒋ 合成、储藏和繁殖功能

二、根

和根系的类型
㈠根的类型 ⒈主根(main root):由胚根形成。 ⒉侧根(lateral root):主根、侧根和不定根上的支根。来 源于母根中柱鞘或内皮层。 ⒊不定根(adventitious root):来源不固定,由茎、叶或胚 轴上生出。

㈡根系(root system)的类型 ⒈直根系:有明显主根和侧根区别的根系。 ⒉须根系:主根不发达,无有明显主根和侧根区别的根系。 直根系多为深根系。 须根系多为浅根系。

三、根的发育 ㈠顶端分生组织的分裂、生长、分化 ? 原始细胞:在植物的分生组织中,一些经过不断更新 始终保留在分生组织中具有分生能力的细胞称为原始 细胞。 ㈡根尖(root tip):是指根的顶端到着生根毛的一段。 ⒈根冠(root cap): ⒉分生区(meristematic zone) ⒊伸长区(elongation zone) ⒋成熟区(maturation zone)

成熟区

伸长区

分生区

顶端分生组织

根冠

1、根冠:是根特有的组织,由不规则的薄壁细胞组成, 对分生区起保护作用。作用参照资料。 2、分生区:位于根冠内方的顶端分生组织, 包括原分生 组织和初生分生组织。 3 、伸长区:细胞分裂逐渐停止,细胞体积扩大, 细胞 沿根的长轴方向伸长。 4、成熟区(根毛区):细胞停止伸长,并且多已分化成熟, 表皮常产生根毛。

根毛:是根的表皮细胞外壁向外延伸的 管状结构,为根特有的结构,具 吸收和固着作用。

四、根的初生结构
由根的初生分生组织分裂衍生而来的细胞,经过生长,形 成根的初生结构。
表皮:由原表皮发育而来。 皮层:由基本分生组织发育而来。

外皮层
皮层薄壁细胞

内皮层
维管柱:由原形成层发育而来。 (中柱) 中柱鞘 初生木质部 初生韧皮部 薄壁细胞

表皮 韧皮部

中柱鞘 内皮层

凯氏带

薄壁细胞

㈠表皮 由一层表皮细胞组成,表皮细胞壁薄,角质层薄,不具气 孔,部分细胞细胞壁外突生长,形成根毛。 ㈡皮层 外皮层为紧靠表皮的一层或几层细胞,细胞较小,排列 紧密,无胞间隙。在一定时期,能代替表皮起保护功能。 皮层薄壁细胞占皮层的绝大部分,细胞体积大,排列疏 松,有明显的胞间隙。 内皮层为皮层最内的一层,细胞排列整齐紧密,无胞间 隙。最明显的特征是其上具有凯氏带的结构。 凯氏带(casparian strip):内皮层细胞的细胞壁的横 壁和径壁上,常有一条栓质化和木质化的带状增厚。凯氏 带可控制水分和溶质的横向运输。

㈢维管柱:内皮层以内的部分,包括中柱鞘、初生维管组 织,有的有髓。
1、中柱鞘:维管柱最外的一层(也有的有2层、多层)细胞, 由原形成层发育而来,具潜在的分生能力。由此可产生部分维管形 成层、木栓形成层、不定芽、侧根和不定根。 2、初生维管组织:包括初生木质部和初生韧皮部,各自成束, 相间排列。

初生木质部:外 始式发育。原生 木质部在外,后 生木质部在内。 木质部脊:二原 型、三原型、 ………多原型。

初生韧皮部:外始 式发育。原生韧皮 部在外,后生韧皮 部在内。成束。在 同一根中的束数与 木质部的脊数相同 ,相间排列。

蚕豆幼根中柱放大

表皮
外皮层 皮层薄壁细胞

内皮层
中柱鞘 初生木质部

薄壁细胞
初生韧皮部

内皮层 中柱鞘 后生韧皮部 原生韧皮部 后生木质部 原生木质部

薄壁细胞

㈣双子叶植物根与单子叶植物根初生结构的差异
⒈单子叶植物根内皮层细胞,常具五面增厚,只 有外切向壁仍保持薄壁。
⒉单子叶植物根少数内皮层细胞,仍保持初生发 育阶段的结构,即细胞具凯氏带,但壁不增厚, 称为通道细胞(passage cell)。

⒊单子叶植物根初生木质部常为多原型。
⒋单子叶植物根中央常具髓。

通 道 细 胞

五、侧根的形成
㈠侧根的来源 侧根起源于母根的中柱鞘,内皮层也可能以不同程度参 与侧根的形成。(内起源) ? 过程: 形成根原基,突破表皮。 ㈡与母根关系 二原型根:⒈正对初生韧皮部。 ⒉正对初生韧皮部与初生木质部之间

三、四原型根:正对初生木质部。
多原型根:正对初生韧皮部。

六、根的次生生长和次生结构
次生生长:由于维管形成层和木栓形成层的活动,使植 物根进行加粗生长或形成周皮的过程,称为 次生生长。 维管形成层:初生木质部和初生韧皮部之间的一种侧生 分生组织,由薄壁细胞反分化而来。
木栓形成层:由中柱鞘等细胞恢复分生能力,形成的一 种侧生分生组织。 次生结构:由次生生长所产生的次生组织形成的结构。 包括次生维管组织和次生保护组织。`

六、根的次生生长和次生结构
㈠维管形成层的发生
⒈初生木质部与初生韧皮部之间的薄壁细胞,形成条状形成层 ⒉初生木质部正对的中柱鞘细胞,连接成环 ㈡维管形成层的活动 ⒈主要进行切向分裂,向外产生次生韧皮部,向内产生次生 木质部。 ⒉还进行径向分裂和其它方向的分裂,使形成层周径扩大。 ⒊在次生韧皮部和次生木质部之间产生新的组织,使维管组 织内有轴向和径向之分。

薄壁细胞

中柱鞘

表皮 皮层 初生韧皮部 次生韧皮部 维管形成层 次生木质部 薄壁细胞 初生木质部 射线

(三)木栓形成层的发生和它的活动 1、形成层的发生:开始由中柱鞘细胞恢复分生能力 而形成。以后的发生逐渐内移,可深达次生韧皮部。 2、木栓形成层的活动:向外形成大量木栓层,向内 形成栓内层。 木栓、栓内层与木栓形成层合称周皮。 周皮的作用:次生保护组织,起保护作用 。

双子叶植物根中组织分化的过程

七、根瘤和菌根
植物根部与土壤微生物之间的共生现象

㈠根瘤
根部与细菌的共生现象。 根毛分泌物吸引根瘤菌 根瘤菌分泌物刺激根毛卷曲、 膨胀 根瘤菌侵入根毛,进入皮层细胞 根瘤菌分泌 物刺激皮层细胞 皮层细胞分裂,使局部体积膨大,形 成根瘤。 功能:固氮作用。(根瘤菌含有固氮酶----钼蛋白和钼铁 蛋白)

㈡菌根

根部与真菌的共生现象。
类型: 外生菌根:菌丝不进入细胞内。 内生菌根:菌丝进入细胞内。 混生菌根:又称内外生菌根。 功能:⒈真菌提供所吸收的水分、无机盐和转化的有机

物质;种子植物提供制造的有机养料。
⒉菌根还可以起到促进根细胞的输导和吸收;促 进根细胞储藏物质的分解等作用。

八、根的变态 (一)贮藏根 1、肉质直根:由主根发育而来。 萝卜:次生木质部发达。 胡萝卜:次生韧皮部发达。 甜菜:三生结构。除初生、次生结构外,甜菜的中柱 鞘细胞还可产生新的形成层,称额外形成层, 它分裂产生大量的薄壁细胞和新的维管组织。 2、块根:由侧根或不定根发育而来。

贮藏根 气生根

肉质直根 块 根 支柱根 攀援根 呼吸根

萝卜、胡萝卜 甘薯 榕树 常春藤 水松、红树 菟丝子

寄生根

根头 根颈

周皮 皮层
形成层

次生韧皮部

初生木质部
初生韧皮部

本根

次生木质部

萝卜根横切面简图

甜 菜 根 的 发 育

(二)气生根 ⒈支柱根 ⒉攀缘根 ⒊呼吸根 (三)寄生根:寄生植物叶退化,根伸入寄主体 内,吸取寄主的营养。

气生根

寄生根

第二节



一、茎的生理功能 ㈠ 输导功能

㈡ 支持功能
㈢ 储藏和繁殖功能

二、茎的形态

㈠ 外部形态特征
节:着生叶的部位。 节间:节之间的部分。 顶芽和侧芽: 枝条:着生叶和芽的茎。 分为长枝和短枝。 叶痕:叶脱落留下的痕迹。 维管束痕:叶痕内,维管束的痕迹。 芽鳞痕:顶芽是鳞芽的枝条萌发时,芽鳞片脱落留下的痕迹。 皮孔:茎内外气体交换的通道。

顶芽

侧芽 花芽

叶痕
节间 节 皮孔 芽鳞痕





⒈芽的概念:处于幼态而未伸展的枝、花或花序的原始体。 ⒉枝芽的结构: 生长锥

叶原基
幼叶 腋芽原基(侧枝原基)

叶原基 幼叶

生长锥

腋芽原基

⒊芽的类型 ① 按在植物体上位置分: 顶芽、腋芽和不定芽。 ② 按芽鳞有无分: 裸芽和被芽(鳞芽)。 ③ 按芽将形成的器官性质分: 枝芽、花芽和混合芽。 ④ 按芽的生理活性分: 活动芽和休眠芽。

裸芽

鳞芽

㈢ 茎的生长习性
? 1、直立茎 直立、背地生长,如大多数木本植物。

? 2、缠绕茎

柔软,茎本身缠绕它物上升生长, 如菜豆

? 3、攀援茎 柔软,由特有的结构,攀援它物上升生长, 如爬山虎具吸盘。 ? 4、匍匐茎 沿地面蔓延生长,节上生长不定根,如甘薯

㈣茎的分枝
⒈单轴分枝:主干是由顶芽不断向上生长而成。 ⒉合轴分枝:顶芽生长一定时期后停止生长,由下面侧 芽代替顶芽生长,每年交替进行。 ⒊假二叉分枝:具对生叶的植物,一种特殊的合轴分枝 方式。 ⒋二叉分枝:低等植物的一种分枝方式。顶端分生组织 一分为二。

㈤禾本科植物的分蘖
禾本科植物特殊的,在靠近地表的很短区域内,产生 大量不定根和腋芽的分枝方式。

主茎

一级分蘖,蘖位2

二级分蘖

一级分蘖,蘖位1

三、茎的发育
㈠顶端分生组织(原套——原体学说,初生分生组织) ㈡叶和芽的起源 外起源:叶和芽的起源于茎尖分生组织表面第一 层或第二、三层细胞,即起源于茎尖表面,这种起源 叫外起源。

四、茎的初生结构
㈠双子叶茎的初生结构
表皮: 皮层:
初生木质部

维管柱:

维管束 髓 髓射线

初生韧皮部
束中形成层

表皮 初生韧皮部 皮层 初生木质部 束中形成层 髓射线

维管束

⒈表皮 茎的表皮由一层表皮细胞组成,是主要起保护作用的

初生保护组织。表皮细胞最显著的特征是其外切向壁明
显增厚,并且角质化。 ⒉皮层 表皮内方,由多层薄壁组织细胞组成。常不形成内皮 层,并且在幼茎内,近表皮的皮层细胞常含叶绿体。

⒊维管柱
由维管束、髓和髓射线三部分组成。

表皮 皮层

维管束 髓 髓射线

①维管束:茎内的维管组织即初生木质部和初生韧皮
部常结合成束,称维管束。 初生木质部:由导管、管胞、木薄壁细胞和木纤 维组成。发育方式内始式。 初生韧皮部:由筛管、伴胞、韧皮薄壁细胞和韧 皮纤维组成。发育方式外始式。
茎内维管束有下列几种类型:外韧维管束、内韧维管束、双韧维 管束、周木维管束、周韧维管束。 并可根据初生木质部和初生韧皮部之间有无形成层分为有限维管 束和无限维管束。

周韧维管束
无限维管束 周木维管束 外韧维管束 双韧维管束

内韧维管束

维管束的类型:

代表木质部, 代表韧皮部

2 3

1

1、初生木质部 2、初生韧皮部 3、束内形成层

②髓:茎中央由薄壁细胞组成的中心部分。 ③髓射线:位于皮层和髓之间,具横向运输作用 的薄壁细胞。也称初生射线。

㈡单子叶植物茎的初生结构——453页 可分为实心茎和空心茎(中央具髓腔)两种。 现以玉米茎为例,说明其结构。 ⒈表皮:由两种表皮细胞组成—长细胞和短细胞。短细 胞又可分为栓细胞和硅细胞。

⒉基本组织:由于玉米茎内维管束散生,因此无皮层和 维管柱的明显分界。
⒊维管束:外有维管束鞘;维管束由外向内,先是韧皮 部,后是木质部,没有形成层,故为有限维管束。韧 皮部的分化为外始式;木质部的分化为内始式。

表皮

基本组织

维管束

原生韧皮部 后生韧皮部

后生木质部
胞间道 原生木质部 维管束鞘

五、茎的次生生长和次生结构
㈠双子叶植物茎的次生结构
⒈维管形成层的来源 束中形成层和束间形成层两部分。 束中形成层由初生分生组织保留而来,在韧皮部 和木质部之间。

束间形成层由初生结构中的髓射线中的薄壁组织 恢复分生能力而来。

初生韧皮部 初生木质部 束间形成层 束中形成层 维管形成层 皮层 表皮

表皮 皮层 初生韧皮部 束间形成层 束中形成层 初生木质部 维管束

形成层的细胞可分为纺锤状原始细胞和射线原始细胞两种。 纺锤状原始细胞
切向分裂

次生木质部 次生韧皮部

维 管 形 成 层

横 裂 、 纵 裂 、 缩 短

径向分裂、侧向分裂等
径向分裂

扩大维管形成层环的 周径

射线原始细胞

韧皮射线 木射线

木质部 髓

维管形成层
韧皮部

⒊维管形成层的季节性活动 ①早材和晚材: 早材:温带的春季或热带的湿季;形成层活动旺盛,形成的次生木质 部细胞,径大而壁薄,质地疏松,颜色浅,称早材或春材。 晚材:温带的夏末、秋初或热带的旱季;形成层活动减弱,形成的次 生木质部细胞,径小而壁厚,质地紧密,颜色深,称晚材或秋材。

②年轮线和年轮:
年轮线:当年早材与上年晚材之间的界限。 年轮:两个年轮线之间的次生木质部,即一年中形成的早材和晚材。

③心材和边材:
心材:次生木质部的内层,较早形成的木材。 边材:靠近维管形成层的次生木质部,是新形成的木材。

韧皮纤维 韧皮部 形成层

晚材 早材 木射线



⒋木栓形成层的来源和活动 木栓形成层第一次的形成,因不同植物有所差异,可起 源于表皮、皮层的各部分。其活动时间一般较短,以后 ,发生位置逐渐内移。 木栓形成层的活动将形成次生保护组织--周皮。 ⒌树皮和皮孔 树皮可指维管形成层以外的所有结构。 可包括外树皮和内树皮两部分。外树皮指新的木栓层 以外的所有组织。因为得不到水分和营养,逐渐干燥、 脱落,因此,又称硬树皮或落皮层。内树皮指新的木栓 形成层以内的部分,是一些生活的组织构成,又称软树 皮。 皮孔是树皮上的气体交换通道,可分为具封闭层的和 不具封闭层的两种。

木栓层

木栓形成层

栓内层

㈡裸子植物和单子叶植物茎的次生结构 裸子植物:主要是木质部和韧皮部的区别,还 有就是树脂道。 单子叶植物:没有次生结构。 ㈢木质茎和草质茎 草质茎:一般不木质化,大部分或全部是初生结 构,一般柔软、绿色。

茎的变态 地上茎的变态类型
叶状茎 茎卷须 枝 刺 肉质茎 昙花、文竹、天冬草等 黄瓜、南瓜、葡萄等 山楂、皂荚等 仙人掌等

地下茎的变态类型
根状茎 块 茎 球 茎 鳞 茎 竹、姜、莲等 马铃薯等 荸荠、芋、慈菇等 洋葱、水仙、百合等

二、茎的变态 (一)地上茎的变态
⒈茎刺 ⒉茎卷须 ⒊叶状茎 ⒋小鳞茎、小块茎

茎刺

茎卷须

(二)地下茎的变态
⒈根状茎:地下横走的茎,上有节和节间。叶长 退化成鳞叶,并有腋芽。 ⒉块茎:根状茎先端膨大而成。上有芽眼、芽眉 等结构。 ⒊鳞茎:茎扁平,称鳞茎盘。上有鳞叶。 ⒋球茎:球形的地下茎。具明显节与节间,叶退 化成膜质鳞叶。

根状茎

块茎

洋葱的鳞茎

慈姑的球茎

第三节 叶(leaf)

一、叶的生理功能 ㈠光合作用 ㈡蒸腾作用(transpiration) ⒈根系吸水的动力; ⒉矿质元素随蒸腾液流上升; ⒊降低叶片的表面温度。 ㈢吸收、繁殖作用

二、叶的形态
㈠叶的组成 叶片:叶的主要部分。 叶柄:承受叶片,将叶片展布在各空间 位置上,并与茎相连。 托叶:叶的附属物,结构似叶片。 完全叶:三者都有的叶。 不完全叶:三者缺少一或二部分的叶。

(叶尖)
(叶片)

(叶缘) (主脉)

(侧脉)
(叶柄) (托叶)

(茎)

㈡叶片的形态 ⒈叶形 ⒉叶尖 ⒊叶基 ⒋叶缘 ⒌禾本科植物的叶 叶片、叶鞘、叶颈、叶舌、叶耳。

(叶片) (叶舌)

(叶鞘)

(叶耳)

㈢脉序(venation)
叶脉在叶片内有规律的脉纹分布。

网状脉:⒈羽状网脉

⒉掌状网脉

平行脉:⒈直出脉 ⒉弧形脉 ⒊射出脉 ⒋侧出脉 叉状脉:

羽状网脉

掌状网脉

射出脉

侧出脉

叉状脉

弧形脉

㈣单叶和复叶
单叶指叶柄上只有一个叶片;叶柄上 着生多个叶片,称复叶。 复叶可分为: 羽状复叶 掌状复叶 三出复叶 单身复叶

叶轴和小枝的区别
⑴叶轴顶端没有顶芽。

⑵小叶的叶腋处无腋芽。
⑶叶轴脱落。 ⑷叶轴上的小叶在同一平面上。

㈤叶序和叶镶嵌 ⒈叶序:叶在茎上的排列方式。

可分为:互生、对生和轮生。
⒉叶镶嵌:同一枝上的叶,以镶嵌状态的排列方

式而互不重叠的现象。
㈥异形叶性 同一植株不同叶形的现象。

三、叶的发育 叶原基的形成 顶端生长,迅速伸长 边缘生长,形成雏形 居间生长。 叶肉的分化,形成了栅栏组织和海绵组织的区别 叶脉的分化是向顶的。

四、叶的结构 ㈠被子植物叶的一般结构: 异面叶:由于叶片两面受光的情况不同,叶片有 明显上下面之分,两面的结构也不同。 等面叶:叶片两面受光情况差异不大,无明显背 腹之分。

角质层 上表皮 叶绿体 栅栏组织 海绵组织

木质部 韧皮部
维管束鞘

下表皮 机械组织 胞间隙 气孔

⒈表皮:由一层表皮细胞组成,有上下表皮之分,表皮 细胞角质化。 表皮上有气孔,气孔可分为以下类型: 无规则型:无副卫细胞。 不等型:有三个大小不等的副卫细胞。 平列型:每个保卫细胞侧面有一至多个副卫细胞,它 们的长轴与气孔长轴平行。 横列型:有两个副卫细胞,副卫细胞的共同壁与气孔 的长轴呈直角。

无规则型

不等型

⒉叶肉;叶内的绿色组织。异面叶中有栅栏组织 和海绵组织的分化。 栅栏组织细胞长柱形,细胞长轴与叶表面 垂直,含叶绿体较多。 海绵组织细胞不规则,排列疏松,胞间隙 较大,含叶绿体较少。 ⒊叶脉:叶内的维管束。 维管束的木质部在上方,韧皮部在下方。 外有维管束鞘。较大的叶脉两侧有机械组织。

栅栏 组织 海绵 组织

木质部
韧皮部 机械组织

㈡单子叶植物叶的特点
⒈表皮:由长、短两种细胞组成,长细胞细胞壁不仅角质化, 并且硅质化;短细胞又分为硅细胞和栓细胞。 禾本科植物气孔的保卫细胞哑铃形。上表皮有特殊的薄 壁细胞,称泡状细胞。(这种细胞被认为与叶内卷和折叠有 关。当叶片蒸腾失水过多时,泡状细胞变得松弛,而能使叶 子折叠或内卷,以减少蒸腾;当蒸腾减少时,它们又吸水膨 胀,于是叶片又平展。 ) ⒉叶肉;无栅栏组织和海绵组织的分化。 ⒊叶脉:维管束鞘很有特点。 C3植物:两层,外层薄壁,内层厚壁。 C4植物:一层,薄壁。与外围叶肉细胞形成花环状结构 。

泡状细胞

维管束鞘

㈢松针的结构 表皮细胞细胞壁较厚,角质层发达,内 方有几层厚壁细胞,称下皮。 叶肉细胞的细胞壁,向内凹陷,叶绿体 沿皱折分布,叶肉内方有明显内皮层。叶内 有树脂道。 维管束一或二。

表皮 下皮 内皮层

叶肉
维管束 树脂道

五、叶的生态类型

㈠旱生植物和水生植物的叶:
⒈旱生植物的叶(叶小而厚,或多绒毛,表皮细胞的细胞壁厚,角质层发达,可能 有气孔下陷。栅栏组织层次多,机械组织发达;肉质植物,含有储水的薄壁细胞。)

⒉水生植物的叶(叶片小而薄,或分裂成丝状,,表皮细胞的外壁不角质化
或角质化很薄,没有气孔,没有栅栏组织和海绵组织的分化,通气组织发达,木 质部退化,机械组织不发达)

㈡阳地植物和阴地植物的叶
⒈阳地植物的叶(倾向旱生叶) ⒉阴地植物的叶(叶片大而薄,栅栏组织发育的不明显,细胞间隙发达,叶 绿体较大,叶绿素多)

六、落叶和离层
落叶树:全树的叶同时脱落。 常绿树:落叶有先后,新叶发生后,老叶才脱落。 离层是指叶将脱落时,在叶柄基部,有一部分薄壁细胞开 始分裂,产生一群小形细胞,这群细胞的细胞壁胶化,细胞 呈游离状态,因此支持力量较薄弱,这一区域称离层。 叶脱落后,在离层下会形成由栓质、伤胶等保护物质形 成的保护层。

离层

第四节 营养器官间的相互联系

一、营养器官间维管组织的联系 叶迹:茎内维管束向外弯曲,穿过皮层,到达
叶柄基部的一段。

叶隙:叶迹上方的空隙,由薄壁细胞填充,称
为叶隙。

枝迹: 枝隙:

叶隙

叶的变态 ㈠苞片和总苞:花或花序下的变态叶。 ㈡鳞叶:包括芽鳞和鳞茎等地上茎上的鳞叶。 ㈢叶卷须:与茎卷须区别:茎卷须发生在叶腋处或与花枝相 当的位置,叶卷须下有芽。 ㈣捕虫叶:食虫植物的特殊变态叶。 ㈤叶状柄:叶片退化,叶柄转变成扁平的片状。 ㈥叶刺:与茎刺区别:茎刺发生在叶腋,上有分枝生叶,有 叶痕。叶刺无上述结构,但基部有芽。

珙桐的总苞

猪笼草的捕虫叶

金合欢属的叶状柄

同功器官:来源不同,形态和功能相同的器官。 同源器官:来源相同,形态和功能不同的器官。


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