植物营养器官

第三章种子植物的营养器官第一节根一、根的生理功能和经济利用二、根和根系的类型三、根尖的结构四、根瘤和菌根五、根的变态第三章种子植物的营养器官一、根的生理功能第一节根1、吸收作用——为根的主要功能2、固着与支持作用3、输导作用4、合成功能5、储藏与繁殖第三章种子植物的营养器官二、根和根系的类型（一）主根、侧根和不定根第一节根从主根上生出的侧根，可称为一级侧根（或支根），或次生根；一级侧根上生出的侧根，为二级侧根或三生根以此类推。1.定根和直根系种子植物的第一个根是种子内的胚根突破种皮而形成的，称为主根或直根。根产生的各级分支称侧根。主根和侧根合称为定根。由发达的主根和各级侧根组成的根系为直根系。2.不定根和须根系由植物的茎、叶、老根等处形成的根叫不定根。须根系主要是由茎基部产生的不定根组成的根系。它的主根生长缓慢或停止生长。直根系主根发达、明显，极易与侧根相区别，由这种主根及其各级侧根组成的根系，称为直根系。大多数的裸子植物和双子叶植物的根系，属直根系。如双子叶植物棉、蒲公英、大豆、番茄、桃等。一般直根系入土较深，其侧根在土壤中的伸延范围也较广，如木本植物的根系其伸延直径可达10～18米，常超过树冠的好几倍；草本植物如南瓜，其伸延直径达6～8米.直根系多为深根系。须根系主根不发达，早期停止生长或枯萎，由茎基部节上产生大量的不定根，这些不定根继续发育，形成分枝，整个根系形如须状，这种根系称为须根系。一般的单子叶植物，如大麦、小麦、水稻、燕麦、蒜、葱等，其根系均属须根系。须根系入土较直根系浅。须根系多为浅根系。根尖：从着生根毛处的上限到顶端的一段。根中生命活动最旺盛、最重要的部分。可分为根冠分生区伸长区根毛区三、根尖的结构根尖纵、横切面根冠位于根尖前端的一种保护结构。形状如冠，具有保护根尖生长点不受土壤摩擦、损伤的作用。根冠由多层松散排列的薄壁细胞组成。当根端向土壤深处生长时，根冠的薄壁细胞不断受到磨损和脱落，同时新的根冠细胞又不断地从顶端分生组织产生，使其补充而仍旧保持原状。另外，根冠外层细胞壁高度粘液化，往往可以减少根与土壤颗粒之间的摩擦。根冠还是控制根部向地性的一种组织，是感受重力的部位。生长点分生区位于根冠的内侧，全长约1-2毫米。此区是分裂产生新细胞的主要地区，又称生长点。分生区产生的新细胞，一部分补充根冠因摩擦而脱落的细胞；而大部分经过细胞的生长和分化；逐渐形成根的各种组织。此区是根端的顶端分生组织，细胞具有顶端分生组织的特点。伸长区伸长区位于分生区稍后方的部分，细胞分裂已逐渐停止，体积扩大，细胞显著地沿根的长轴方向延伸，因此，称为伸长区。细胞质成一薄层位于细胞的边缘部分，液泡明显。伸长区的长度通常为2一5毫米，外观较为透明洁白，可与生长点相区别。由于伸长区的细胞迅速同时伸长就成为根尖深入土层的主要动力。最早的筛管和最早的环纹导管，往往出现在这个区域根毛区（成熟区）根毛区位于伸长区之上，随植物种类和环境条件不同，长度从几毫米到几厘米。根毛区表面密生根毛，增大了根的面积，根毛区是根部吸收水分和无机盐的主要部分。根毛区内部的细胞已停止伸长，并多已分化成熟而成为各种成熟组织，故亦称为成熟区。伸长区和具根毛的成熟区是根的吸收力最强的部分，失去根毛的成熟区部分，主要是进行输导和支持的功能。四、根瘤与菌根根瘤：马铃薯、花生、蚕豆等豆科植物的根上，常常生有各种形状的瘤状突起，称为根瘤。根瘤的产生是由于土壤内的根瘤菌，被根毛分泌的有机物质所吸引而积聚在根毛周围，在根瘤菌分泌的纤维素酶的作用下，使根毛细胞壁溶解，根瘤菌进入根毛，然后自根毛向内侵入，最后到达根的皮层细胞内，并迅速分裂繁殖。皮层细胞受到根瘤菌侵入的刺激，也迅速分裂；产生大量新细胞，致使皮层局部膨大，结果形成一个瘤状突起物，此即根瘤。根瘤菌和豆科植物的关系：一般情况下为共生生活，是共生关系。根瘤形成过程中，植物根内积累大量的糖，这些糖就成为根瘤菌生活所需要的营养来源。但根瘤菌能固定空气中的游离氮。绿色植物和非绿色植物之间建立了一种共生关系。菌根有三种类型外生菌根真菌的菌丝大部分生长在幼根的表面，形成菌根鞘，只有少数菌丝侵入表皮、皮层的细胞间隙中。松、云杉、榛、山毛榉等。内生菌根真菌的菌丝穿过细胞壁进入幼根的生活细胞内。胡桃、桑、葡萄、李、杜鹃。内外生菌根植物幼根的表面和生活细胞内均有真菌的菌丝。草莓。五、根的变态植物的营养器官由于长期适应于周围环境的结果，使器官在形态结构及生理功能上发生变化，成为该种植物的遗传特性，并已成为这种植物的鉴别特点，这就是变态。根的变态主要有以下几种类型：贮藏根、气生根、寄生根。（一）贮藏根根的一部分或全部形成肥大肉质，其内贮藏营养物质，这类根成为贮藏根。根据来源不同可分为肉质直根和块根两种类型。(1）肉质直根肉质直根的上部由胚轴发育而成，这部分没有侧根发生，下部为主根基部发育而成，外生有侧根。如萝卜、胡萝卜、甜菜的肥大直根，属于肉质直根。（2）块根块根是由植物的侧根或不定根发育而成，外形上呈不规则的肥厚块状，内部贮藏大量营养物质，如大丽花、花毛茛、甘薯等。图3-11萝卜肉质直根的发育过程图3-12甘薯块根（二）气生根由茎上产生，不深扎土壤而暴露在空气中的根，称为气生根。气生根因担负的生理功能不同，又可分为支持根、攀援根和呼吸根。（1）支持根（支柱根）有些植物为了支持植株的地上部分，常会从茎上产生一些具有支持作用的不定根，称为支持根，如玉米、榕树等。（2）攀援根一些藤本植物从茎的一侧产生许多不定根，借以固着在其它树干、山石或墙壁等物体表面，这类不定根称为攀援根，如常春藤、络石、凌霄花等。凌霄络石图3-13气生根（3）呼吸根有些生长于沼泽和热带海滩地带的植物，产生许多向上生长伸入地面的根，挺立于淤泥外的空气中，称呼吸根，如红树、水松等。呼吸根通气组织发达，根外有呼吸孔，有利于通气和贮藏气体，以适应土壤中缺氧的环境。（三）寄生根有些寄生植物的茎上能够产生不定根，伸入寄主茎的组织内，吸取寄主体内的水分和营养物质，以维持自身的生活，这种根称为寄生根，如菟丝子、桑寄生等。菟丝子：一年生全寄生植物，其组成的细胞中没有叶绿体，利用爬藤状构造攀附在其他植物，并且从接触宿主的部位伸出尖刺，戳入宿主直达韧皮部，吸取养分以维生。一、茎的生理功能二、茎的形态三、茎尖及其发育四、茎的解剖结构五、茎的变态茎种子萌发后,随着根系的发育,上胚轴和胚芽向上发展为地上部分的茎和叶,茎端和叶腋处着生的芽活动生长,形成分枝,继而新芽又不断地出现与开放。最后形成了繁茂的地上枝系。一、茎的生理功能茎是植物体物质输导的主要通道。根部从土壤中吸收的水分、矿质元素以及在根中合成或贮藏的有机营养物质，要通过茎输送到地上各部；叶进行光合作用所制造的有机物质，也要通过茎输送到体内各部被利用或贮藏。支持作用。大多数被子植物的主茎直立于地面，分生出许多大小枝条，并着生数目繁多的叶。枝、叶有规律的分布，能充分地接受阳光和空气，进行光合作用，制造营养物质。枝条又支持着大量的花和果实，使它们处于适宜的位置，适应于传粉以及果实、种子的生长、传播，有利于繁殖后代。茎也有贮藏和繁殖的功能。有些植物可以形成鳞茎、块茎、球茎和根状茎等变态茎,贮存大量养料，并可以进行自然营养繁殖。人们利用某些植物的茎、枝容易产生不定根和不定芽的特性,采用枝条扦插、压条、嫁接等方法来繁殖植物。此外，绿色幼茎还能进行光合作用。植物的茎常呈圆柱体，这种形状最适宜于担负支持输导的功能。有些植物的茎外形发生变化，如马铃薯和莎草科的茎为三棱形，薄荷、益母草等唇形科植物的茎为四棱形，芹菜的茎为多棱形，有些仙人掌科植物的茎为扁圆形或多角柱形。对加强机械支持作用有适应意义。二、茎的形态（一）茎和枝条1、茎：植物体上去掉叶和芽的轴状部分。茎与根的区别：有节与节间，节上叶，叶腋和茎顶有芽。节和节间：茎上着生叶的部位称为节，节与节之间的部分称为节间。2、枝条（枝）：着生叶和芽的茎称为枝条（又称为苗）。长枝：节间显著伸长的枝条。短枝：节间缩短的枝条。（三）茎的生长习性由于适应不同的环境而形成不同的习性。1.直立茎：茎背地面而生，直立。2.缠绕茎：茎细长，柔弱，不能直立，以茎本身缠绕它物上升。左旋：牵牛，菜豆。右旋：律草、薯蓣中性：何首乌3、攀援茎：茎细长、柔弱，不能直立，以特有的结构攀援他物上升。有5种攀援结构1）卷须：瓜类、葡萄、豌豆2）气生根：常春藤、薜荔3）叶柄：旱金莲、铁线莲4）钩刺：猪殃殃、白藤5）吸盘：爬山虎有缠绕茎和攀缘茎的植物，统称为藤本植物。缠绕茎和攀缘茎都有草本和木本之分，因此藤本植物也分为草本和木本，前者如黄瓜、南瓜、豌豆等，后者如葡萄、紫藤、忍冬等。4、匍匐茎：茎细长、柔弱、平卧地面，蔓延生长，一般节间较长，节上生不定根，芽发育为新植株。如草莓、甘薯。（二）、芽的概念和类型1、芽的概念芽是处于动态而未伸展的枝、花或花序，有枝芽和花芽之分。2、芽的一般结构（以枝芽为例）顶端分生组织（生长锥）芽叶原基幼叶腋芽原基（侧枝原基或枝原基）3、芽的类型（1）按芽在枝上的着生位置来分定芽和不定芽定芽：生长在枝上有一定的位置,生长在茎枝顶端的,称为顶芽;生长在叶腋的,称为侧芽,也称腋芽.大多数植物每一个叶腋只有一个腋芽,但有些植物(如桃、枫杨)的叶腋可发生二个或几个芽,在这种情况下,除一个腋芽外,其余的都称为副芽.不定芽：许多植物在老茎、根或叶上均可产生芽,这种芽发生的部位比较广泛。（2）按结构分鳞芽和裸芽鳞芽又称被芽，其外围有芽鳞包被。芽鳞是一种具有保护作用的变态叶，具有厚的角质层，外表又常有绒毛或蜡质，有的种类还分泌树脂之类的粘液，保护芽内部的组织免受干旱、冻害的损伤。鳞芽多见于木本植物，如桑、茶、杨、玉兰、枇杷等。绝大多数草本植物(尤其是一年生植物)和少数木本植物，如枫杨等的芽不具芽鳞，只被幼叶包裹着，称为裸芽。（3）按芽的性质分枝芽、花芽和混合芽叶芽:芽开放后形成枝叶的芽，又称为枝芽。其形状一般是瘦长的，很容易与花芽相区别。叶芽的中央有一个中轴，叫做芽轴，其顶端有生长点。在芽轴上部，节和节间的界限尚不明显，周围有许多突出物，这是叶原基和芽原基。在芽轴下部，节与节间开始分化，叶原基发育为幼叶，幼叶层层包着芽轴，保护生长点。在天气温暖，水分、养料供应充足条件下，生长点细胞不断分裂，芽轴细胞也长大，结果使芽轴伸长。下面的幼叶也展开成叶，而上部的叶原基又陆续发育成幼叶，芽原基也逐渐发育成侧芽，于是叶芽发育成枝条。花芽:芽开放后能发育成花或花序的芽。外形一般较叶芽饱满。混合芽:芽发育后既能形成枝叶，又形成花的芽。其形状介于叶芽和花芽之间。如苹果、梨、海棠等的芽。（4）按芽的生理活动状态分为活动芽和休眠芽活动芽：在生长季节活动的芽。休眠芽：在生长季节不活动，通常茎下部腋芽是休眠。顶端优势：顶芽生长优势的现象，原因是顶芽形成生长素向下运输，抑制了腋芽的生长。生产中的应用。（四）茎的分枝类型1.二叉分枝由顶端分生组织分成二半，各半形成同样的分枝。这是一种较原始的分枝方式，多见于低等植物，在高等植物中则见于苔藓植物和蕨类植物。2.单轴分枝（总状分枝）顶芽不断向上生长，主干明显，树冠塔形,主茎的顶芽活动始终占优势,形成一个直立的主轴,而侧枝较不发达,以后侧枝又以同样方式形成次级分枝,但各级侧枝的生长均不如主茎的发达.这种分枝方式,主茎生长迅速而明显,称为单轴分枝.多数裸子植物，部分被子植物。如银杏,松,杉,柏等森林植物.3.合轴分枝特点是顶芽活动到一定时间后,生长变的极慢,甚至死亡,或分化为花芽,或发生变态,而靠近顶芽的腋芽则迅速发展为新枝,代替主茎的位置,不久,这条新枝的顶芽又同样停止生长,再由其侧边的腋芽所代替,这种主干是由许多腋芽发育而成的侧枝联合组成，称为合轴分枝。大多被子植物如此。如棉花植株上只有果枝和营养枝,果枝便是合轴分枝,营养枝是单轴分枝.4.假二叉分枝是合轴分枝的另一种形式，由具对生叶的植物发育而来，其顶芽不发育,在近顶芽下面的二个对生腋芽,发展成