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高中生物竞赛——植物学——茎




( 一)、茎尖及发展 部位:茎尖指茎或枝的顶端,为顶端分生组织所在的部 位。呈圆锥状,又叫生长锥。 分区:分生区、伸长区、成熟区三个区。 ? 茎尖与根尖主要区别是: 1.茎尖的前端没有类似根冠的构造。 2.生长锥的四周有叶原基,腋芽原基。 3.生长锥分裂出来的细胞分裂、分化进而形成茎的初生 构造。

芽的纵切面

/> (二)双子叶植物茎的初生构造 primary structure
? 茎的成熟区作一横切面,观察茎的初生构造,由外向内 可分为: 1.表皮 2.皮层 初生韧皮部 3.维管柱----(1)初生维管束---初生木质部

(2)髓射线 (3)髓

束中形成层

向日葵茎横切面
表皮 皮层

维管束 髓射线 髓

双子叶植物茎

初生构造简图

1. 表皮

来原: 由原表皮层发展而来。 细胞特点:为一层长方形或方形、扁平、排列 整齐而紧密的生活细胞构,一般不含叶绿体。 表皮附属物:有的植物具有气孔、毛茸或角质 层或其它附属物。表皮细胞的外壁比较厚,通 常角质化形成角质层,有的还蜡质层。

2. 皮层
存在部位: 位于表皮内方,
? 细胞特点:为多层形状较大、排列疏松的薄壁细胞组成,细胞多呈类 圆形。(占有的部位不如根的宽广 ) ? 细胞特征: 1.靠外方的细胞常含有叶绿体,所以幼嫩茎呈绿色。 2.靠近表皮的部位常具有厚角组织,起机械支持作用。 3.有的植物皮层中含有纤维或石细胞或分泌细胞。 4.有些植物内皮层的细胞中含有大量淀粉,特称为淀粉鞘,如马兜铃 5.与根的初生构造不同的是,茎的皮层不存在明显的内皮层。

包括初生木质部、初生韧皮部和束中形成层。 (1)初生韧皮部: 存在部位:位于维管束的外方。 组成:由筛管、伴胞、韧皮薄壁细胞和初生韧皮纤维组成。 (初生韧皮纤维往往成群地位于韧皮部的最外侧。) 分化成熟方向:为外始式, (2)初生木质部: 存在部位:维管束的内侧。 组成:由导管、管胞、木薄壁细胞和木纤维组成。 分化成熟方向:为内始式。
3)束中形成层: 存在部位:位于初生韧皮部和初生木质部之间。 来源:由原形成层遗留下来的具有分生能力1~2层细胞。 作用:由这些细胞的分生即产生了次生维管组织,能使茎不断加粗。 维管束细胞的其它特点:某些植物的维管束中含有分泌组织,而维管束的薄壁细胞中常含有淀粉、晶体等 后含物

3.初生维管束

韧皮纤维 初生韧皮部

形成层
初生木质部

维管束

4.髓射线medullary ray
存在部位:是维管束间的薄壁组织,也称初生射线。 作用:(1)内通髓部、外达皮层,具有横向运输的作用和 贮藏作用。一般草本植物茎的髓射线较宽,而木本植物 茎的髓射线极窄或不明显。 (2)髓射线细胞具有潜在分生能力,在次生生长开始时, 与束中形成层细胞相邻的髓射线细胞也恢复分生能力, 成为整个形成层的一部分,称为束间形成层。 (3)在一定条件下,髓射线细胞会产生不定芽、不定根。

5.髓pith
存在部位:位于茎的中心部分。 组成:由一些大的薄壁细胞构成。 髓的某些特征: (1)双子叶植物茎具有髓,这区别与根的初生构造。 (2)一般草本植物的髓部较大,木本植物的髓部较小。 (3)有些植物髓部呈局部破坏,形成横髓隔,形成空腔。 (4)有些植物茎的髓含有石细胞,有些植物茎髓部四周有环髓带 或髓鞘。

双子叶植物茎初生构造的识别特征

1.表皮一般一层细胞,具有角质层、气孔、毛茸及其它附属物。 2.皮层较根为窄,一般为由大型而排列疏松的薄壁细胞组成, 内皮层不明显。 3.维管柱一般不存在中柱鞘,维管束一般为无限外韧型V,成 环状排列。 4.具有髓和髓射线。

(三) 双子叶植物茎的次生构造 secondary structure
? 由于形成层和木栓形成的分裂活动,使茎加粗,这个过程称为 次生生长。由次生生长所形成的次生组织组成了次生构造。 ? 木本植物的次生生长可持续多年,所以次生构造很发达。 以下讲述: 1. 双子叶植物木质茎的次生构造 2. 双子叶植物草质茎的次生构造

1.双子叶木质茎的次生构造
? ? (1)维管形成层的来源及分裂活动 来源:束中形成层----原形成层遗留下来的一、二层细胞。位于在初生木质部 和初生韧皮部之间。 束间形成层----髓射线细胞部分恢复分生能力,成为束间形成层。位于邻近束中 形成层的髓射线细胞。 束中形成层与束间形成层合称为维管形成层,简称形成层。形成层连成一环状。 分裂活动:产生次生木质部和次生韧皮部。形成层具有强烈的分裂活动,向 内分裂产生次生木质部,添加于初生木质部的外方,向外分裂产生次生韧皮 部,增添于初生韧皮部的内方,将初生韧皮部推向外侧。 向内形成次生木质部的数量远多于次生韧皮部,所以木质茎树木越粗,木材 占的比例越大。 产生维管射线(次生射线) 形成层细胞的分裂活动,每隔一定距离分裂产生一些薄壁细胞,呈放射状分 布于次生木质部与次生韧皮部中间,称为维管射线或称次生射线。维管射线 横向运输水分及营养物质,同时也有贮藏作用。

? ? ? ?

髓部

木质部 形成层 韧皮部

皮层
周皮 表皮

三年生椴树茎的横切面

双 子 叶 木 质 茎 的 次 生 构 造

(1)次生木质部

组成:导管、管胞、木薄壁细胞、木纤维和木射线。 年轮:一年一轮标志着树木的年令,称为年轮。 年轮的形成:是由于形成层的分裂活动受到季节影响而产生的。 春材(早材):春季温暖、雨量充沛,所以形成层分裂活动比较强烈, 产生的细胞体积大、细胞壁薄、导管直径大、数目多、纤维较少, 因此木质部质地较疏松,颜色较淡,称早材或春材。 秋材(晚材):秋季,气温下隆,雨量稀少,形成层的分裂活动降低,所 产生的细胞体积较小、细胞壁较厚、导管直径较小、数目少、木 纤维成分多,因此木材质地较密,颜色较深,称晚材或秋材。

心材与边材
边材:靠近外围边缘的木材,颜色较浅,质地也较松软,称之为 边材。边材具输导能力。 心材:在木材横切面上,中心部分的颜色较深,质地较坚硬,称 之为心材。心材常积累一些代谢产物使导管和管胞堵塞,失去 输导能力。 入药:心材沉积的代谢产物,往往是中药的药效成分,茎木类药 材均以心材入药。

木材三切面

(2)次生韧皮部
来源:是由维管形成层向外分裂产生的部分。 组成:一般由筛管、伴胞、韧皮薄壁细胞与韧皮纤维组成。 颓废组织:当次生韧皮部形成以后,初生韧皮部被挤压到外方, 筛管和伴胞等被破坏,细胞界限不清,称为颓废组织。 药用价值:次生韧皮部中的薄壁细胞中含有多种营养物质,具有 一定的药用价值,如皮类药材的厚朴、黄柏等,主要取茎的韧 皮部入药。

(3)木栓形成层及周皮
周皮产生的来由:木质茎的次生生长强烈,茎不断加粗,表皮遭到破坏,产生了新的次 生保护组织周皮代替表皮行使保护功能。 木栓形成层的来源: 可由表皮、皮层的最外层细胞、皮层、内皮层细胞或韧皮薄壁细胞转变而来 存活周期:一般木栓形成层的活动只有数月就失去分生能力,依次在其内方又产生新的 木栓形成层,形成新的周皮。 木栓形成层的活动:产生周皮 木栓形成层向外分裂产生多量的木栓细胞,细胞强烈栓化,是死细胞,径向整齐地成行 排列;向内分裂产生少量栓内层细胞,是生活细胞,往往含有叶绿体,此特称为绿皮 层。 皮孔:是周皮上的通气结构。 皮孔的形状、色泽、大小可作为鉴别树种的特征。色泽有褐色、黄色、赤锈色等,形状 有圆形、椭圆形、线形等。大小从1~2mm左右。

(3)木栓形成层及周皮

? 落皮层:木本植物的木栓形成层不断更新,新的周皮不断产生, 比较早形成的周皮呈现剥落状态。因此植物学上把新周皮外方 的所有死亡组织的综合体称为落皮层。 ? 落皮层破裂脱落: 有呈鳞片状、环状、纵沟纹、大片脱落等。 有的茎周皮常年积累而不脱落,形成很厚且有弹性的树皮,如黄 柏、栓皮栎。 每种植物的树皮常具有一定形状的裂纹,可作为鉴别的特征。

(3)木栓形成层及周皮
树皮的概念: 狭义的概念是指木栓形成层及外方所有枯死部分,即落皮层; 广义的概念是指维管形成层以外的所有组织,包括次生韧皮部、 初生韧皮部及以外的周皮。如茎皮类药材厚朴、杜仲、肉桂 等。 硬树皮与软树皮 硬树皮(外树皮)是指死的树皮,即指落皮层的部分。 软树皮(内树皮)是指活的树皮,是指形成层以外与落皮层以 内的部分,主要是指次生韧皮部部分。

双子叶木质茎的次生构造的主要特征
1.周皮发达,并往往剥落成为落皮层,但周皮的厚薄主要看树令 及树木种类。 2.维管束成环状排列,形成层连续成环,V为无限外韧型V。 3.次生木质部中有明显的年轮。 4.髓射线狭窄,一般为1~2行细胞宽,射线呈放射状,并有维管射 线。 5.有由薄壁细胞构成的髓。

2. 双子叶植物草质茎的次生构造 secondary structure

双子叶植物草质茎的生长期短,次生生长有限,次生构造不发达, 其结构特点为: (1)最外层为表皮,表皮上常有毛茸、气孔、角质层、蜡被等附属 物。少数植物形成薄的木栓层,所以表皮仍留在表面。 (2)维管束多为无限外韧型(少数为双韧维管束),成环状排列。 (3)某些植物仅有束中形成层而不具束间形成层。。 (4)髓射线一般较宽,髓部较发达。

薄 荷 茎 横 切 面 详 图

薄 荷 横 切 面 简 图

(六)单子叶植物茎和根茎的构造特点

(一)单子叶植物茎的构造特点 与双子叶植物茎的构造相比,其不同点为: 1. 终身只具初生构造,茎不能无限增粗。 2. 单子叶植物茎的最外层是由一列表皮细胞构成的表皮,通常不产 生周皮。禾本科植物茎杆的表皮下方,往往有数层厚壁细胞分布, 以增强支持作用。 3. 表皮以内为基本组织和散布在其中的多数维管束,因此无皮层和 髓及髓射线之分。维管束为有限外韧型。

玉米茎的横切面
表皮 维管束

基本组织

韧皮部 木质部

维管束鞘

石 斛 茎 横 切 面 详 图

1.角质层 2.表皮 3.针晶束 4.纤维束 5.韧 皮部 6.木质部 7.薄壁 细胞

石斛茎横切面简图

1.表皮 2.维管束 3.基本组织

石斛茎外 韧维管束 放大图

4.纤维束
5.韧 皮部 6.木质部

石 菖 蒲 根 茎 横 切 面 简 图


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