种子植物的形态与功能(奥赛篇)

遵义市第一中学：梁碧波第一章种子植物的形态解剖一、细胞分化1、相同细胞的后代在形态结构和生理功能上存在稳定性差异的过程称为细胞分化。2、细胞分化的实质是基因的选择性表达，同时细胞的分化也受到环境条件的影响。3、我们把植物个体发育中，来源相同，执行同一生理功能的细胞群称为组织。4、由一种类型细胞构成的组织，称简单组织，由多种类型细胞构成的组织称复合组织。二、植物组织的类型薄壁组织保护组织机械组织输导组织分泌组织分生组织成熟组织（永久组织）植物组织（一）分生组织是由具分裂能力的细胞组成，位于植物生长的部位，根和茎的生长和加粗都与之有直接关系。分生组织的细胞，其主要特点是：1、细胞体积较小，一般呈等径的多面体。2、细胞壁薄，只有初生壁。3、细胞质浓厚，一般没液泡或仅有分散的小液泡。4、细胞核较大。5、排列紧密，无细胞间隙。分生组织按照位置可分为：分生组织顶端分生组织侧生分生组织居间分生组织植物的生长方式取决于分生组织所处的位置。顶端分生组织——初生生长——纵向生长侧生分生组织——次生生长——加粗生长侧生分生组织通常是一些已分化细胞恢复了分裂能力，又称次生分生组织，根、茎的加粗生长则属于次生生长。（1）顶端分生组织：位于茎与根主轴的和侧枝的顶端，它们的分裂活动可以使根和茎不断伸长，并在茎上形成侧枝和叶，使植物体扩大营养面积。茎的顶端分生组织最后还将产生生殖器官。侧生分生组织形成层（维管形成层）木栓形成层次生木质部次生韧皮部木栓层栓内层使根茎增粗周皮（次生保护组织）（3）居间分生组织：是夹在已经分化了的组织区域之间的分生组织，它是顶端分生组织在某些器官中局部区域的保留。如水稻、小麦等禾谷类作物，在茎的节间基部保留居间分生组织。居间分生组织与顶端和侧生分生组织相比，细胞持续活动的时间较短，分裂一段时间后，所有的细胞都完全转变成成熟组织。分生组织初生分生组织(原生分生组织向成熟组织过渡)原分生组织(位于根尖、茎尖，分裂能力强)次生分生组织分生组织按起源来分:是由成熟组织的细胞经历生理和形态上的变化，脱离原来的成熟状态（即脱分化），重新转变而成的分生组织。顶端分生组织侧生分生组织一般称作次生次生分生组织原分生组织初生分生组织(根和茎不断生长有关)居间分生组织由顶端分生组织遗留下来的,也属于初生分生组织。二、成熟组织的类型薄壁组织保护组织机械组织输导组织分泌组织成熟组织（永久组织）概念:分生组织衍生的大部分细胞,逐渐丧失分裂的能力,进一步生长和分化,形成其他各种组织,称为成熟组织,有时也称为永久组织.又称基本组织。具有薄的初生壁，是一类较不分化的成熟组织，有着很强的分生潜力。一定条件下可恢复分生能力，转变为次生分生组织。薄壁组织是进行各种代谢活动的主要组织。按功能不同可分为：薄壁组织同化组织（叶绿体）通气组织（水生物）贮水组织（仙人掌）吸收组织（根毛细胞）贮藏组织（淀粉）薄壁组织覆盖于植物体表起保护作用的组织，包括表皮和周皮。表皮是生活细胞，一般不含叶绿体。表皮细胞的外壁常常角质化。周皮是取代表皮的次生组织，存在于有加粗生长的根和茎表面。保护组织对植物起主要支持作用。可分为：厚角组织：细胞壁具有不均匀的增厚，且是初生壁性质，壁的增厚通常在几个细胞邻接处的角隔上特别明显。主要是纤维素，还含有大量的果胶和半纤维素，没有木质。厚壁组织：细胞具有均匀增厚的次生壁，并且常常木质化。根据细胞的形态，分为石细胞和纤维。机械组织植物体中担负物质长途运输的主要组织：木质部：输送水分和无机盐——导管和管胞。导管有许多导管分子组成，幼时是生活细胞，成熟时，为死细胞，被子植物木质部中主要含有导管，而大多数裸子植物和蕨类植物则缺乏导管，由管胞输送水分。导管分子类型：环纹，螺纹，梯纹，网纹，孔纹。韧皮部：输送有机物——筛管分子和筛胞。成熟时，筛管分子为特殊的无核生活细胞，细胞的端壁有筛孔，端壁称为筛板。筛管旁侧有伴胞。裸子植物和蕨类植物中，一般没有筛管和伴胞，运输有机物的分子是筛胞。输导组织1.筛管分布：被子植物韧皮部。特点：多个细胞连接成管状结构，具原生质体的生活细胞。功能：自上而下输送有机养料伴胞；筛板；筛孔联络索胼胝体分泌组织概念：能合成一些特殊的有机物或无机物,并把它们排出体外.细胞外或积累于细胞内的结构。①外分泌组织腺毛：表皮毛，由表皮细胞向外延伸而成，由头部和柄部两部分构成。分泌物：粘液或精油。蜜腺：产生蜜汁。树脂道分泌细胞：油细胞（杨树叶）分泌腔（裂生分泌腔：当归；溶生分泌腔：柑桔）分泌道（树脂道）乳汁管②内分泌组织根(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、根的生理功能⒈吸收功能⒉固定和支持功能⒊输导功能⒋合成、储藏和繁殖功能第二节种子植物的营养器官二、根和根系的类型㈠根的类型⒈主根（mainroot）：由胚根形成。⒉侧根(lateralroot)：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(adventitiousroot)：来源不固定，由茎、叶或胚轴上生出。㈡根系(rootsystem)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。直根系须根系三、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。一、根尖与根尖分区根尖（一）概念：根的顶端至着生根毛的部分。第二节根的解剖结构（二）根尖分区及其细胞特征1、根冠：根尖最先端，活的薄壁细胞,冠状覆盖。细胞不规则，外围大、疏松，内部小、紧密。含丰富的内质网、高尔基体、线粒体和质体等细胞器。外层细胞的外壁粘液化，能润滑土表，保护根尖。原生质体内（中央细胞）含淀粉体（平衡石），可控制根向地性生长。2、分生区分生区：根冠包围的顶端分生组织，产生新细胞，又称生长点。（1）原分生组织：位于分生区先端,部分不分化，自我保留。（2）初生分生组织：原分生组织的后方，原表皮、原形成层、基本分生组织三部分组成。不活动中心细胞小，排列紧密，无间隙，壁薄、核大、质浓、液泡小，分裂能力强。3、伸长区伸长区：多数细胞迅速伸长，根尖向下伸长的推动力。在其上方的内部分化出筛管和导管。2~5mm细胞已分化成熟，根毛区表皮上有根毛，对吸收水分和无机盐有着重要作用。成熟区4．成熟区（根毛区）成熟区多种组织分化出现、促进根的吸收和运输初生生长：由根尖的顶端分生组织细胞经分裂、生长、分化成熟的过程，称为根的初生生长。初生结构：根的初生生长过程所形成的结构称为根的初生结构。横切根毛区，根的初生结构由外至内可划分为：表皮、皮层、中柱三大部分。（一）双子叶植物根的初生结构二、双子叶植物根的解剖结构1、表皮最外一层细胞，排列紧密，细胞壁薄，许多表皮细胞的外壁向外突起形成根毛。根毛主要起吸收作用，兼有固定作用。（1）外皮层：一至几层细胞，形状相对小些，排列紧密整齐，初期可通过水和溶质，后期壁栓化，起保护作用。2、皮层（2）中皮层：多层细胞，细胞较大，排列疏松，胞间隙明显，胞内含淀粉粒等贮藏物质。具横向运输和贮藏作用，水生植物的根还具有通气作用。（3）内皮层：皮层最内一层细胞，整齐排列成环；细胞的径壁和横壁上有一条木栓化的加厚带--凯氏带。凯氏带模式图凯氏带处物质运输途径凯氏带电镜图3、维管柱（中柱）起源于原形成层，位于皮层以内，可分为：（1）中柱鞘、（2）初生木质部、（3）初生韧皮部、（4）薄壁细胞等部分。薄壁细胞中柱外围与内皮层相毗邻，常由一至几层连续的薄壁细胞构成。中柱鞘可发育成维管形成层一部分、木栓形成层、侧根、不定芽、乳汁管等。（1）中柱鞘(1)中柱鞘；(2)筛管；(3)内皮层；(4)后生木质部导管；(5)初生木质部（2）初生木质部：位于根的中央，由导管、管胞等组成，呈辐射状，起输导水分和矿质营养作用。外始式。原生木质部后生木质部内外初生韧皮部：与原生木质部相间排列。筛管、伴胞等组成，输导同化产物。外始式。初生韧皮部初生木质部（4）薄壁组织与髓构成维管形成层的一部分。初生韧皮部与初生木质部之间常有几层薄壁细胞。少数植物根的中央早期有薄壁细胞—髓薄壁细胞区1、根的次生生长与次生结构次生生长：次生（侧生）分生组织活动，不断地产生次生维管组织和周皮，使根、茎增粗的生长过程。次生结构：主要由次生成熟组织所组成的结构。一般裸子植物和木本的双子叶植物有次生生长和次生结构。次生（侧生）分生组织有两类：维管形成层和木栓形成层。（二）双子叶植物根的次生生长与次生结构初生木质部与初生韧皮部之间的薄壁细胞初生木质部脊正对的中柱鞘细胞维管形成层片段维管形成层片段维管形成层环（波浪状→圆环）次生木质部次生韧皮部维管形成层环平周分裂外垂周分裂平周分裂内2、维管形成层的产生和活动活动棉根维管形成层活动与结构维管形成层的活动维管形成层切向分裂径向分裂切向分裂次生韧皮部韧皮射线、筛管、伴胞、韧皮薄壁细胞维管形成层扩大周径次生木质部木射线，导管、管胞木纤维、木薄壁细胞韧皮射线和木射线合称维管射线，有横向输导和贮藏营养物质的功能。外内次生结构3、木栓形成层的产生和活动中柱鞘细胞木栓形成层木栓层栓内层木栓形成层周皮平周分裂外平周分裂内垂周分裂部位活动结构木栓形成层木栓层栓内层脱分化•木栓层：新的保护组织，细胞排列紧密，细胞壁栓化，由几层细胞组成。•木栓形成层：一层细胞，有分裂能力。•栓内层：生活的薄壁细胞。木栓形成层活动与结构组成：周皮多年生植物中，木栓形成层活动一至几年后停止活动。周皮以内重新产生新的木栓形成层。由于周皮的逐年产生和积累，与次生韧皮部一起构成树皮。棉根结构三、单子叶植物根的解剖结构单子叶植物是须根系，由不定根组成，只有初生生长，不增粗。外皮层-厚壁细胞中皮层薄壁细胞内皮层-马蹄形增厚细胞+通道细胞中柱鞘初生韧皮部初生木质部-多原型表皮皮层中柱水稻幼根与老根表皮与皮层（一）禾本科植物根的解剖结构最外层生活细胞，寿命较短外皮层：后期栓化成厚壁组织，代替表皮功能。间隙较大，水湿生植物具明显气腔。内皮层：初期具凯氏带，后期呈五面加厚成“马蹄铁”形。少部分成为通道细胞。玉米、大麦等无通道细胞，但具丰富的胞间连丝水稻根中柱幼根老根中柱：中柱鞘：侧根发生处。老根中细胞壁增厚。初生木质部：多原型，每束导管数较少。初生韧皮部：含筛管，伴胞。髓：幼根中央为薄壁细胞，老根为厚壁细胞。小麦老根玉米小麦根表皮与皮层小麦老根--中柱结构内皮层内皮层鸢尾根--中柱内皮层（二）非禾本科植物根的解剖结构四、侧根的发生和特性扩大吸收面积，加强固着和支持能力。（一）侧根发生的特点：1、侧根的发生方式侧根起源于侧根原基，根毛区后方中柱鞘一定部位的细胞经脱分化而来，这种起源方式叫内起源。二原型根三原、四原型根多原型根二原型：初生韧皮部与初生木质部之间。三原型、四原型：木质部脊的位置。多原型：初生韧皮部正对处。2、侧根的发生位置：（二）侧根的形成1、发生部位：中柱鞘细胞脱分裂，形成侧根原基，细胞不断分裂、生长、分化，穿过皮层突破表皮，形成侧根。2、侧根原基发生与生长第三节根瘤和菌根一、根瘤根瘤是根瘤细菌与根形成的一种共生结构，为地下部分的瘤状突起。常见于豆科植物等。功能：共生固氮。根瘤菌形态豆科植物根瘤大豆根瘤二、菌根菌根是植物的根与真菌的共生体，有外生菌根、内生菌根、内外生菌根等类型。功能：1）扩大了根与土壤水分、无机盐的接触面积，加强了根的吸收能力；2）产生生长活跃物质，刺激根系发育。双子叶植物根中组织分化的过程贮藏根肉质直根萝卜、胡萝卜块根甘薯支柱根榕树攀援根常春藤呼吸根水松、红树寄生根菟丝子气生根八、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。块根根头根颈本根周皮皮层形成层次生韧皮部初生木质部初生韧皮部次生木质部萝卜根横切