植物学实验-植物的组织类型及其特征

植物组织的类型及其特征植物的组织在植物个体发育中，具有相同来源的细胞分裂、生长与分化形成的细胞群叫组织。由不同的组织按一定的规律构成了器官。一、实验目的与要求掌握植物体各种组织的类型及其特征。了解各种组织在植物体内的分布。二、实验材料洋葱（AlliumcepaL.）根尖纵切片，椴树属(Tilia)茎横切片，女贞(LigustrumlucisumAit.)叶横切片，毛茛(RununculusjaponicusThunb.)根横切片，南瓜(CucurbitamoschataD.)茎横切片，黑松（PinusthunbergianaFranco）针叶横切片。三、实验观察内容㈠分生组织分生组织是具有分裂能力的细胞群。通常根据分生组织的分布位置，分为顶端分生组织、侧生分生组织和居间分生组织。1.顶端分生组织位于植物的根尖和茎端，染色较深。该区域能看见细胞有丝分裂的各个时期。1.1根尖纵切2.侧生分生组织常位于根和茎的外周部分，靠近器官的边缘。它包括形成层和木栓形成层。常位于根茎侧面靠近边缘的位置。在形成层的作用下，根茎不断增粗。而木栓形成层的活动使长粗的根茎表面或受伤的器官表面形成新的保护组织。细胞特征：细胞大部分呈长梭形，原生质体高度液泡化，细胞质不浓厚。分裂活动具明显周期性。2.1形成层2.2木栓形成层（二）成熟组织按其功能可分为基本组织、保护组织、输导组织、机械组织和分泌组织等。按其性质又可分为简单组织和复合组织。简单组织是由一种类型的细胞所构成的，如：基本组织、保护组织等；复合组织是由数种不同类型、但具有共同起源的细胞结合在一起所构成的，如：输导组织、次生保护组织等。1.保护组织覆盖于植物体表起保护作用，能有效减少植物失水，防止病原微生物的侵入，控制植物与外界的气体交换。保护组织可分为表皮和周皮。1.1表皮——禾本科植物叶片的表皮在性质上属于初生保护组织。蚕豆叶片下表皮草胡椒叶片下表皮1.2周皮在性质上属于次生保护组织，是一种复合组织。由于植物体次生生长的结果，导致表皮组织逐渐失去其保护作用，而由周皮代替表皮行使保护功能。气孔1、平轴式气孔：茜草叶、红薯叶、决明叶。2、直轴式气孔：石竹叶、薄荷叶、肥皂草。3、不等式气孔：大青叶、曼陀罗叶4、不定式气孔：乌头叶（二）毛茸1、金银花腺毛：有两种：①头部呈橄榄球状，顶部略平坦，由10~30个细胞组成，柄2~6个细胞，②头部倒三角形，较小，由6~10个细胞组成，腺柄2~4个细胞。腺头细胞含黄棕色分泌物。2.、薄荷：腺毛、腺磷3、非腺毛艾叶——丁字毛；胡颓子叶——鳞毛；蜀葵叶——星状毛；荨麻叶——螫毛分泌细胞(1)取鲜姜，做徒手切片，观察薄壁细胞之间夹杂着的类圆形油细胞，即为分泌细胞,即油细胞。(2)粘液细胞：取半夏粉末，制临时装片，加墨汁染色。镜下观察呈无色透明的块状粘液细胞，常含草酸钙结晶。2、分泌腔：取橘子皮做徒手横切片，观察近表皮的分泌腔。3、分泌道：取小茴香果实横切永久制片，镜下观察油管的数目、位置及形状。4、蒲公英：乳汁管由许多细胞连接而成，细胞分枝或不分枝，连接处的壁溶化贯通，成为多核巨大的管道系统，为连接乳管。（1）间苯三酚酒精溶液，配法：0.1克间苯三酚加95%酒精10毫升。（2）5%盐酸水溶液。（3）苏丹4酒精溶液（配法见实验五）（4）氯化锌碘。配法：A液：碘化钾1克碘0.5克蒸馏水20毫升B液：氯化锌20克蒸馏水8.5毫升待B液加温（约80℃）溶解后冷却，然后将A液一滴一滴地加入到B液中，直到显出碘的沉淀物（摇荡后也不消失）为止（约耗用Ａ液1.5毫升）此液即氯化锌碘试剂。取芹菜叶柄的横切片并置于载玻片上加水，加盖片观察厚角细胞的细胞壁，然后取上盖吸去水分，加一滴氯化锌碘，数分钟后用水冲洗干净，加盖玻片，在镜下观察，这时厚细胞的壁变成了蓝色，植物细胞壁的主要成分是纤维素，纤维素遇氯化锌碘呈蓝色反应。在细胞中，纤维素的成分越多，其它的成分（如果胶质、半纤维素务等）越少，则蓝色越明显．有时所取材料的细胞壁内半纤维素的成分较多或材料较老，发生木质化，而影响了染色效果。一、向日葵茎的离析材料：（观察螺纹、环纹导管）将向日葵的木质部截成２毫升左右的小段，粗细不超过火柴棒。入铬酸硝酸离析液内（10%的铬酸—20%的硝酸1份）1—2天后即可使用。如材料坚硬不易离析可换新液1—2次。离析后的材料用水冲洗多次．然后取少许材料置于载玻片上用解剖针轻轻将材料分散，加水，加盖片，在显微镜下观察．若用番红染色则更为清楚（0.5克番红溶于50%酒精100毫升中）。二、杨树茎的离析材料：取2—3年生的杨树茎、将木质部截下、制成离析材料（方法同上），结合导管切片，观察梯纹、网纹、孔纹导管及纤维的构造。注意：1、区分导管上的穿孔板。2、五种导管的初生受与次生壁。3、纤维的形状及纹孔。三、观察管胞装片：注意管胞与导管的区别，管胞与纤维细胞的区别（具缘纹孔与结构）。四、筛管与伴胞、观察番瓜茎的纵横切片，区别筛管上的孔，筛域与筛板，并注意筛管和伴胞的关系，它们在纵横切面上的区别。思考题：1、从导管与管胞的构造说明它们的输水效率的高低与进化关系。2、从导管与筛管的构造说明它们生理机能的不同。3、说明环纹和螺纹导管在器官形成中出现早的原因。皮孔一般在气孔所在部位形成，木栓形成层在气孔内方产生的细胞不形成正常的木栓，而形成一群球形细胞。排列疏松，有发达的细胞间隙，叫补充细胞，由子补充细胞积累并将表皮和木栓层涨破而形成皮孔。取二年生杨树茎在皮孔处做横切面，选一薄片制成装片，用苏丹染色半小时左右，用50%的酒精冲去多余染料，加水并加盖片观察周皮和皮孔，此时周皮外的表皮尚未脱落，但已被木栓把它与内部生活细胞隔开，因而是一层死细胞。表皮的角质层和木栓层分别被染成橘红色，栓内层细胞很少，不着色，常与皮层不易区分。2.基本组织植物体各种器官都具有大量的基本组织。基本组织由于其细胞壁薄，又称为薄壁组织。基本组织细胞普遍特征为：细胞内具有较大的液泡，细胞排列疏松，具有明显的细胞间隙。基本组织因其结构功能不同可分为各种类型的组织。2.1同化组织2.2贮藏组织观察毛茛根横切面，位于皮层部位的薄壁细胞，细胞壁薄、细胞间隙发达。特别是在每个薄壁细胞内，都充满着许许多多的淀粉粒。这种基本组织主要行使贮藏营养物质的功能，所以称为贮藏组织。毛茛根横切面，示贮藏组织2.3狐尾藻茎横切面示通气组织3.机械组织•主要机能是对植物起主要支持作用。•根据细胞的形态和细胞壁的加厚方式的不同，机械组织可分为厚角组织和厚壁组织。3.1厚角组织3.1.1厚角组织的细胞特点细胞具有细胞核、细胞质和液泡，有的还含有叶绿体、淀粉或单宁等物质。细胞一般为细长形，两端渐尖。厚角组织细胞最显著的特征是细胞壁不均匀加厚。细胞壁所含的成分，除纤维素外，还有大量的半纤维素和果胶质。由于果胶质具亲水性，故细胞壁富含水分，含水量可高达鲜重的60％以上。3.1.2厚角组织的分布特点在茎中的厚角组织通常沿着茎轴的周围形成连续的一层，有的成轴向束状，分布在薄壁组织中。唇形科与玄参科植物的方茎四角具厚角组织。叶柄中厚角组织的分布情况与茎中基本相似。在叶片中，厚角组织常分布在较大维管束的近轴面与远轴面,或仅在一面(常为远轴面)。根中较不常见,若将根部暴露在阳光下，也会有厚角组织的发生。3.1.3厚角组织的常见类型依据厚角组织细胞壁加厚的形式，可分为以下几种类型：•角隅厚角组织。在横切面上，壁的增厚部位在细胞的角隅处，如芹菜的叶柄、马铃薯的茎等。片状（或板状）厚角组织，增厚的部位在细胞的内、外切向壁上，如接骨木的茎，辣根的叶柄等。•环状厚角组织,细胞壁的增厚比较均匀,从横切面上看，细胞腔成圆形或近圆形,如月桂的叶脉,五加科与木兰科植物的叶柄等。•腔隙厚角组织，细胞的加厚发生在发达的胞间隙处，如鼠尾草和夏枯草等。此种类型是在角隅型厚角组织中出现胞间隙时，加厚壁靠近胞间隙而形成的一种特殊类型。3.1.4厚角组织的起源与发育对厚角组织的起源，有两种不同看法，一种认为它们与维管组织一起，起源于原形成层；另一种则认为这类组织起源于薄壁组织。当植物体的某些器官继续生长，厚角组织也可能转变为石细胞，细胞壁次生加厚并木质化，这时与厚壁组织就难以区分了。另外，厚角组织还可转变为初生分生组织和次生分生组织，例如加拿大白杨，可由皮层最外层的厚角组织产生木栓形成层。研究人工控制厚角组织发育,多利用芹菜做试验,例如芹菜幼苗受风吹后，厚角组织面积增大，壁增厚，细胞直径变大，但是细胞数目变化很小。又如芹菜经每天9小时的机械震动，27天后,其叶柄的厚角组织比对照植株有100％以上的分化，细胞壁增厚了42％,不过细胞伸长受到抑制。这些说明，外界条件的刺激，对厚角组织的发育具有明显的影响。3.2厚壁组织细胞具有均匀增厚的次生壁，并且常常木质化。细胞成熟时，原生质体通常死亡分解，成为只留有细胞壁的死细胞。根据细胞的形态，厚壁组织可分为石细胞和纤维。由死细胞组成,起加固植物体的作用。细胞壁均匀增厚,主要是木质素的沉积,也称为木质化。围绕维管束分布。由细胞壁显著增厚、且具不同程度木质化的细胞组成的机械组织。细胞成熟后往往无活的原生质体，成为只保留厚壁的单纯适应机械支持功能的死细胞。根据细胞的形态，可分为：（1）石细胞，多为等径或略为伸长的厚壁细胞，有的具不规则的分枝或呈星芒状。具强烈木质化的次生壁，壁上有许多圆形的单纹孔。单个散生或聚集成簇包埋于薄壁组织中。广泛分布在植物的茎、叶、果实和种子中。有增加器官硬度和支持的作用。梨果肉中坚硬的颗粒，为集合成簇的石细胞，其数量多少，是梨品质优劣的一个重要指标。核桃、杏、椰子果实中坚硬的核，是多层连续的石细胞组成的果皮。许多豆类的种皮，因有多层石细胞而变得很硬。（2）纤维，两端尖细的长棱形厚壁细胞，其长度在宽度的数倍以上，壁上有呈缝状的纹孔。广泛分布在植物体的各部分，通常集合成束，具有大的抗压能力和弹性，是成熟植物体的主要支持组织。主要分布在木质部的纤维，成熟时有充分发育的木质化的壁，称木纤维，是木材的主要组成部分。分布在韧皮部的纤维，称韧皮纤维，跟木纤维相比，细胞壁木质化程度较低或不木质化，因而质地坚韧、有较强的抗曲挠能力。苎麻、亚麻、罗布麻的韧皮纤维长而不木质化，是优质的纺织原料。厚壁组织（sclerenchyma），一种细胞完成伸展生长时，初生壁上沉积了木质化的次生壁后所形成的支持组织。此组织的细胞壁厚而坚硬，具有弹性，能使植物的器官抵抗各种伸张、扭曲、重量和压力等引起的强力，因此又称坚实组织或硬化组织。它们的细胞在形状、构造、起源和发育上，都表现出很大的差异。细胞在成熟的时候，往往没有生活的原生质体，可与厚角组织区别。这种组织普通分为植物纤维与石细胞两大类。植物纤维为长的细胞，而石细胞则形状变化较多，或长或短，有各种形态。石细胞sclereid维管植物（蕨类植物、裸子植物和被子植物）体中的一种厚壁组织细胞。有各种形状，细胞壁具次生加厚，木质化，壁上具单纹孔，主要起机械支持和保护作用。植物的根、茎、叶、果实或种子中通常都有石细胞。它们可以形成坚实、完整的一层也可以分散地成团或单个存在于其他组织中。梨果实里的硬渣，就是果肉里的一团团石细胞。蚕豆或其他豆类植物种子外面坚韧的种皮，以及桃等核果类植物坚硬的内果皮，均由石细胞组成。此外，有些植物的韧皮部和木质部维管束的周围、皮层或髓的薄壁组织中，以及叶片或叶柄内，也多有石细胞。根据石细胞形状的不同，一般可分为：短石细胞、大石细胞、骨状石细胞、星状石细胞和毛状石细胞5种。石细胞可以直接从分生组织中分化，也可由薄壁组织细胞经过细胞壁加厚和木质化（硬化作用）之后形成。3.1厚角组织厚角组织厚角组织的细胞特点细胞具有细胞核、细胞质和液泡，有的还含有叶绿体、淀粉或单宁等物质。细胞一般为细长形，两端渐尖。厚角组织细胞最显著的特征是细胞壁不均匀加厚。细胞壁所含的成分，除纤维素外，还有大量的半纤维素和果胶质。由于果胶质具亲水性，故细胞壁富含水分，含水量可高达鲜重的60％以上。厚角组织的分布特点在