植物学
第一章绪论
一. 1.植物:一般有叶绿素,自养;无神经系统,无感觉,固着不动。
2.植物界 被子植物
种子植物 雌蕊植物 维管束植物
裸子植物 高等植物
蕨类植物
苔藓植物 颈卵器植物
真菌
细菌 菌类植物
卵菌
黏菌
孢子植物 地衣 地衣植物
褐藻
红藻 非维管束植物
蓝藻 低等植物
绿藻
黄藻 藻类植物
金藻
甲藻
硅藻
裸藻
轮藻
3.生物界的分。
区别:原生生物界与原核生物界
4.植物作用
复杂有机物→简单无机物
意义:a、补充光合作用消耗的原料
b、使自然界的物质得以循环
人类的衣、食、住、行、医药及工业原料等都直接或间接大部分与植物有关;
第二章 植物细胞与组织
一.1.细胞概念
细胞(cell) 是构成植物和动物有机体的形态结构和生命活动的基本单位。
2.细胞学说的内容
病毒是目前已知最小的生命单位,仅由蛋白质外壳包围核酸芯所组成
二. 原生质(化学和生命基础)
原生质是细胞活动的物质基础,可以新陈代谢。原生质有着相似的基本成分。
1. 水和无机物:原生质含有大量的水,一般占全重的60-90%。原生质中还含有无机盐及许多呈离子状态的元素,如铁、锌、锰、镁、钾、钠、氯等。
2. 有机化合物
3.原生质的物理性质:原生质失去水分为凝胶,吸收水分则为溶胶。
4.原生质与原生质体:当原生质分化形成细胞质和细胞核时,即形成了原生质体。
三.植物的细胞的形状,大小和基本结构。
4.纺锤形 5.砖形 6.星形 7.圆球形
细胞壁:
原生质体:细胞膜(质膜)、细胞核、胞基质、质体(叶绿体、白色体、有色体)、线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体、微体、圆球体、液泡、核糖体、细胞骨架、微丝、中间纤维等。
原生质体细分类:
细胞膜=质膜=单位膜=生物膜;单层、双层…..
叶绿体:
白色体:无色质体,颗粒结构,双膜包绕;3个类型:造粉体,造蛋白体、造油体
有色体:红、黄、橙色质体,含类胡萝卜素,双膜结构,形状多样
结构:外膜、内膜(嵴、基粒、DNA、核糖体)、基质
细胞核的形态:各种细胞内都有细胞核,其形态多种多样。
结构与功能:细胞核的结构,随细胞周期的改变而变化,可分为分裂期和间期。间期核可分为核膜、核仁和核质。 DNA, 组蛋白,RNA,非组蛋白的蛋白质。
三、植物细胞的后含物
1.储藏营养物质
2.生理活性物质:维生素、酶、植物激素、抗生素和植物杀菌素等。
3. 晶体:草酸钙结晶、碳酸钙结晶。
四.植物细胞的增殖:植物细胞通过分裂进行增殖。包括无丝分裂、有丝分裂和减数分裂。
1.有丝分裂:有丝分裂又称为间接分裂,它是一种最普遍的分裂方式。(包括间,前,中,后,末期)后期赤道板上堆积的纺锤丝,称为成膜体。
2.植物胞质分裂的机制不同于动物,后期或末期两极处微管消失,中间微管保留,并数量增加,形成桶状的成膜体。来自于高尔基体的囊泡沿微管转运到成膜体中间,融合形成细胞板。 囊泡内的物质沉积为初生壁和中胶层,囊泡膜形成新的质膜,由于两侧质膜来源于共同的囊泡,因而膜间有许多连通的管道,形成胞间连丝。源源不断运送来的囊泡向细胞板融合,使细胞板扩展,形成完整的细胞壁,将子细胞一分为二。
3.无丝分裂:指间期核不经任何有丝分裂时期,直接地分裂,形成差不多的两个子细胞。可分为许多类型,如:横溢、出芽等。
4.减数分裂:减数分裂与被子植物的有性生殖密切相关,它发生在被子植物花粉母细胞开始形成花粉粒和胚囊母细胞开始形成胚囊的时候。
特点:第一次分裂——减数分裂Ⅰ
(1)前期Ⅰ
①细线期:染色体呈细丝状,逐渐缩短变粗。
②偶线期:同源染色体两两配对——联会,每对同源染色体含四条染色单体,称四价体。
③粗线期:同源染色体间发生染色体片段交换。
④双线期:染色体继续缩短变粗,交叉更明显。
⑤终变期:染色体缩至最短,核仁、核膜消失。
第二次分裂——减数分裂Ⅱ
相当于有丝分裂过程(形成四分体)
意义:
植物组织
1. 植物组织的概念:高等植物的植物体是由多细胞组成的。多细胞植物,为了适应环境,其体内分化出许多生理功能不同、形态结构相应发生变化的细胞组合,这些细胞组合之间有机配合,紧密联系,形成各种器官。
这些形态结构相似,担负一定生理功能的细胞组合,称为组织。
2. 植物组织的分类:
根据分布位置分类:
根据分生组织的来源分类:
表皮:表皮由原表皮分化而来,通常是一层细胞组成的,但也有少数植物有几层细胞构成的复表皮。表皮除表皮细胞外,在幼茎和叶上还有气孔器、表皮毛或腺毛等结构。
周皮: 周皮是次生分生组织形成的,它由木栓层、木栓形成层和栓内层组成。木栓层细胞之间无细胞间隙,细胞壁较厚且高度栓化,形成不透水、绝缘、隔热等特性,对植物有较强的保护作用。
根尖外层的表皮,其细胞壁和角质膜均薄,且部分细胞的外壁突出形成根毛,具有明显的吸收作用。
能够进行光合作用的薄壁组织,它们的细胞中含有叶绿体,例如叶肉细胞。
根、茎、果实和种子的薄壁细胞中常贮藏有大量的淀粉、蛋白质、脂肪等营养物质,这类薄壁组织称为贮藏组织,如水稻、小麦种子的胚乳细胞。
湿生和水生植物体内的薄壁组织有特别发达细胞间隙,它们形成较大的气腔或贯连的气道,特称为通气组织。这类通气结构有利于气体交换,或适应于水中的漂浮生活,如水稻、莲等植物体内就有发达的通气组织。
传递细胞是一种特化的薄壁细胞,它们具有内突生长的细胞壁和发达的胞间连丝。发生于小叶脉的输导分子周围、茎节、子叶节和花序轴节部的维管组织中,某些植物子叶的表皮,胚乳的内层细胞等处都有传递细胞的分化。
机械组织是巩固、支持植物体的组织,机械组织的共同特点是其细胞壁局部或全部加厚。
(1)厚角组织
厚角组织是初生的机械组织。它是由活细胞构成,常含有叶绿体,可进行光合作用。普遍存在于正在生长或经常摆动的器官之中,植物的幼茎、花梗、叶柄和大叶脉的表皮内侧均有厚角组织分布。
(2)厚壁组织
此类组织细胞的细胞壁呈不同程度的木质化加厚,细胞腔很小,成熟细胞一般没有生活的原生质体。厚壁组织又可分为纤维和石细胞两类。
a、纤维
纤维是伸长的细胞,其细胞壁在各方面都强烈地增厚,常木化而坚硬,含水量低,壁上有少数小纹孔,细胞腔小,纤维可以尖端穿插连接,形成器官内的坚强支柱。
纤维有韧皮纤维和木纤维两种
b、石细胞
石细胞一般由薄壁细胞经过细胞壁的强烈增厚分化而来。它们的细胞壁极度增厚、木化,有时也可栓化或角质化,出现同心状层次。壁上有分枝的纹孔道从细胞腔放射状分出。石细胞分布很广,在植物的皮层、韧皮部、髓以及某些植物的果皮、种皮,甚至叶中都可见到。
输导组织是维管束植物体内的一部分细胞分化成的管形结构,贯穿于植物体各器官之间,专门运输水溶液和同化产物。包括:a.导管和管胞, b.筛管和伴胞。
(1)导管
导管存在于木质部,是被子植物主要的输水管道,由许多长管状,细胞壁木化的死细胞纵向连接而成。组成导管的每一个细胞称为导管分子。分为以下五个类型:
(2)管胞
管胞是绝大部分蕨类植物和裸子植物的唯一输导水的机构。多数被子植物中,管胞和导管两种成分可以同时存在于木质部内。管胞也常形成环纹、螺纹、梯纹和孔纹等类型。
(3)筛管
筛管存在于韧皮部,是运输叶子制造的有机物质如糖类和其它可溶性有机物质的一种输导组织,由一些管状活细胞(无核)纵向连接而成的。(筛管分子sieve elements、筛孔-筛域-筛板(单、复筛板))筛管衰老时,在筛孔的四周,围绕联络索而逐渐积累一种特殊的碳水化合物--胼胝质。在筛管分子的旁侧有一个或数个细长的薄壁细胞叫做伴胞。
(4)筛胞
筛胞是单独的输导单位,它们存在于蕨类植物和裸子植物之中。
凡能产生分泌物质的细胞或细胞组合,称为分泌结构。
组织系统:不同组织在结构和功能上的进一步复合。
1. 皮组织系统:表皮、周皮。
2. 基本组织系统:薄壁组织、机械组织。
第三章种子植物的营养器官
一.营养器官
1.概念:根、茎、叶担负植物营养物质的吸收、制造和运输等生理功能,因此称为营养器官。营养器官由种子发育而来,当种子萌发时,胚根突破种皮形成根系,而胚芽则发育成茎叶。
二.根,根的生理功能、发生和类型
1.总根系:一株植物地下所有的根总称为根系.
根系的主要功能:根系的主要生理功能是吸收土壤中的水和溶解在水中的无机营养物,并能固定植物。(根有合成和分泌功能,有的根系还有储藏营养物和利用不定芽来繁殖的作用。)
2.根系的发生和类型:
直根系:凡主根粗壮发达,主根和侧根有明显区分的根系称为直根系。
b.封闭型:表皮与根冠同源;
c.封闭型:表皮与皮层同源
3.根尖及其分区:
根 根尖:从根的顶端到有根毛的一段叫根尖
次生根:根毛处往上一直到与茎交界处为老根(次生根)。
根冠外层细胞的外壁有粘液覆盖,使根尖易于在土壤颗粒间推进,减少阻力。
此外,根冠细胞中常含有淀粉体,细胞中淀粉体的分布可能与根的向地生长有一定的关系。
最先端部分是很少分化的原分生组织(胚性细胞),稍后为初生分生组织。
(原表皮,原形成层,基本分生组织)进行初生生长
细胞形状为多面体,个体小、排列紧密、细胞壁薄、细胞核较大、拥有密度大的细胞质(没有液泡),外观不透明。
细胞的分裂方向(是以植物体的纵轴作为参考定义的)
切向分裂 (平周分裂) | 径向分裂 (垂周分裂) | 横向分裂 | |
特 点 | 细胞分裂后形成的新壁与植物体的纵轴的圆周切线平行或与半径垂直的分裂方式。 | 细胞分裂后形成的新壁与植物体的纵轴的圆周切线垂直或与半径平行的分裂方式。 | 细胞分裂后形成的新壁与植物体纵轴垂直的分裂方式。 |
结 果 | 增加植物体或器官的径向的细胞层次是植物体增粗(产生切向壁) | 不断增加植物体或器官径向的细胞层次,而增加切向细胞数量扩大圆周的长度,以适应植物体增粗。 | 增加植物体或器官的长度,促进植物体的茎向生长。(产生横向壁) |
3. 根的结构。
根的成熟区的各种结构都是由初生分生组织分化而来的,因此也称为初生结构。根的初生结构,由外至内明显地分为表皮,皮层和中柱三个部分。
大多数双子叶植物的根在完成初生生长,形成初生结构之后,便开始出现次生分生组织——维管形成层和木栓形成层,进而产生次生组织,使根加粗。
这种由次生分生组织进行的生长,称为次生生长,所形成的结构称为次生结构。次生分生组织位于根茎的侧面,因此又叫侧分生组织。
双子叶植物 | 根的初生结构 | 根的次生结构 |
表皮 | 表皮包围在成熟区的最外方,常由一层细胞组成,由原表皮发育而来,细胞的长轴与根的纵轴平行。根表皮是一种薄壁的吸收组织。 | |
皮层 | 皮层位于表皮与中柱之间,它是由基本分生组织发育而来的多层薄壁组织细胞组成。凯氏带、通道细胞 | |
中柱 | 中柱是皮层以内的中轴部分,由原形成层分化而来,可分为中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部和薄壁细胞四个部分,少数植物还有髓。 | |
4. 侧根的发生:侧根发生时,中柱鞘的某些细胞开始分裂。平周分裂、垂直分裂,形成侧根的根原基,多数侧根起源于母根的中柱鞘,称内起源,少数起源于表皮或皮层细胞,称外起源。侧根起源于中柱鞘,因而和母根的维管组织紧密的靠在一起,这样,侧根的维管组织以后也就会和母根的维管组织连接起来。
5. 根瘤与菌根
在根际,种子植物和微生物之间的共生关系,最常见的表现为根瘤和菌根。
豆科植物提供有机物、矿物质和水,根瘤菌则可将空气中的N2转变为氨 豆科植物利用。
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和皮层细胞的间隙中,但不侵入细胞的原生质中。
内生菌根:真菌的菌丝,通过表皮进入皮层的细胞腔内,菌丝在细胞内盘旋扭结。内生菌根主要有促进根内的物质运输、加强根的吸收机能,(如兰科、桑属、银杏有这种菌根)
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存在,(如柳属、苹果等植物有这种菌根。)
6. 根的变态
有些植物的根,适应不同的环境行使特殊的生理功能,其形态结构发生可遗传的变异,叫根的变态。
三、茎
1.茎的主要生理功能
2.茎的基本形态
短枝(花枝)
(木本植物的枝条上有叶痕、叶迹、皮孔、芽鳞痕等。)
3. 芽和分枝
芽是未发育的枝条、花和花序的原始体。
位 置 顶芽:生长在茎或枝条顶端
腋芽(侧芽):生长在叶处
叶芽:营养枝
发育结果 花芽:花或花序
混合芽:同时发育为枝、叶和花或花序
裸芽:无芽鳞包被(裸芽实际上是被幼叶包围着的茎、枝顶端的生长锥。)
有无芽鳞 被芽(鳞芽):芽鳞包被(如榆、杨、甘蔗等植物的芽,称鳞芽或被芽)
活动芽:生长季节中可以萌发的芽
活动状态 休眠芽:生长季节不萌发的芽
4. 禾本科植物的分蘖
禾本科植物在茎基部密集的节(分蘖节)上产生侧枝,并同时在节上产生不定根的现象称为分蘖。由此形成的侧枝也称分蘖,由主茎基部产生的侧枝称为一级分蘖,一级分蘖基部产生的侧枝称为二级分蘖,依此类的分枝
5.茎的分枝
单轴分枝(总状分枝) | 合轴分枝 | 假二叉分枝 | |
特点 | 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。 | 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,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。 | 顶芽发育到一定时期后不再发育,在近顶芽下面的二个对生腋芽,发育成为两个相同外形的分枝,从外表看这种分枝与二叉分枝相似,因此叫假二叉分枝。 |
6.茎尖的分区
茎尖是指茎的最先端部分,从纵剖面上看茎尖与根尖一样也可分为分生区、伸长区和成熟区三个部分。
分生区 | 伸长区 | 成熟区 | |
位置 | 茎尖顶端一般为半球形的结构,由一团原分生组织所构成。 | 分生区之后为伸长区 | 在伸长区之后 |
特 点 | 在茎尖顶端以下的四周,有叶原基和腋芽原基。茎尖顶端有原套、原体的分层结构。 | 细胞亦迅速沿纵轴延伸,在外观上表现为茎、枝很快伸长。 | 细胞的有丝分裂和伸长生长都趋于停止,各种成熟组织的分化基本完成,已具备幼茎的初生结构. |
7.茎的结构
双子叶植物 | 茎的初生结构 | 茎的次生结构 |
表 皮 | 结构特点:一层,为生活细胞。是茎外表的初生保护组织,其最显著特征是细胞外壁角化,并形成角质层;它包括表皮细胞和气孔器,表皮细胞上常具有表皮毛.。 功能: 防止水分散失; 抵抗病虫害入侵等。 | 周皮:由木栓层、木栓形成层、栓内层构成。周皮上通常有皮孔,是老茎进行气体交换的通道。 |
皮层(位于表皮内方,由多层细胞构成。) | (1)厚角组织:成束或成片存在,起支持作用。细胞常含叶绿体,故幼茎常呈绿色,兼有光合作用。 (2)薄壁细胞:多层,具细胞间隙,靠外的细胞内含叶绿素。皮层薄壁组织中常有一些分泌结构分布。另外还具有通气、贮藏等功能。 (3)内皮层:一般无内皮层。有些植物的地下茎内有内皮层;有部分植物具有相当于内皮层的淀粉鞘。 | 被挤压的皮层:有或无。是初生结构的皮层在次生生长过程中,被挤压破坏留下来的一些残留。 |
维管柱(中柱) 皮层以内的部分,没有中柱鞘或不明显。由维管束、髓、髓射线组成 | (1)维管束:由初生韧皮部和初生木质部组成的束状结构。 (2)髓和髓射线 | 初生木质部:是由初生结构中初生木质部保留下来,在次生木质部的内方。 |
中柱鞘:大多数植物没有此结构
初生木质部:内始式
微管束 分生组织:束中形成层
微管柱 初生韧皮部:外始式
髓:幼茎中央的薄壁组织
髓射线:维管束间连接皮层和髓的薄壁组织。
树皮:(广义):维管形成层以外所有的组织统称为树皮。它包括历年产生的周皮、死的皮层、韧皮部等。
树皮(狭义):木栓层以外的失去生命的组织,包括多次的周皮,总称为树皮。
年轮:维管形成层活动受季节影响,春季适宜维管形成层的活动,导管和管胞直径大,木材疏松,颜色浅,为春材或早材;秋季正好相反,为秋材或晚材。同一年内产生的早材和晚材为一个年轮。边缘部分色浅,担负输导和贮藏功能,为边材。中心部分色深,为死亡或衰老部分,为心材。
叶隙或枝隙:茎内部分维管束在节间斜伸入叶柄(或枝条),斜伸部分为叶(枝)迹;而茎内原来维管束部分被薄壁细胞填充,该区域称为叶隙或枝隙。
8.茎的变态:
茎的变态很多,外形变化也较大,但它们都具有顶芽和侧芽、节与节间以及茎的内部结构等茎的特点。
茎的变态可分为地上茎的变态和地下茎的变态两大类。
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