植物生物學(xué)第七章-莖的結(jié)構(gòu)發(fā)育與生理功能

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)中 國 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué)生 物 學(xué) 院 教 案 2009.9 2010.7 學(xué)年課程名稱：植物生物學(xué)教材名稱：植物生物學(xué)（主編楊世杰）授課對象：生物各專業(yè)，生命科學(xué)試驗(yàn)班、資源與環(huán)境學(xué)院各專業(yè)開課時間：全年授課學(xué)時：48主講教師：植物生物學(xué)課程組教學(xué)章節(jié)：第七章編寫時間： 2009.09 第七章 莖的發(fā)育、結(jié)構(gòu)與生理功能教學(xué)內(nèi)容：莖的發(fā)育、結(jié)構(gòu)與生理功能總學(xué)時：2教學(xué)目標(biāo) ： 掌握莖的基本形態(tài)概念，了解莖的基本功能；掌握莖尖分區(qū)及初生結(jié)構(gòu)，了解莖初生生長的過程；掌握莖的次

2、生生長及結(jié)構(gòu)，掌握植物體內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸教學(xué)重點(diǎn)： 莖的初生生長和次生生長過程；莖初生結(jié)構(gòu)及次生結(jié)構(gòu)；維管形成層的細(xì)胞組成；莖結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)： 莖的生長過程及結(jié)構(gòu)教學(xué)手段：多媒體教學(xué)教學(xué)過程章 節(jié)學(xué)時主要教學(xué)內(nèi)容及安排備注第一節(jié) 莖的功能第二節(jié) 莖的形態(tài)第三節(jié) 莖的發(fā)生和結(jié)構(gòu)第四節(jié) 植物體內(nèi)水分和溶質(zhì)的運(yùn)輸2（導(dǎo)入新課5min）我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了植物的根、葉兩大營養(yǎng)器官，聯(lián)系二者的莖，是植物體地上部分的枝干，在個體發(fā)生上，它是由胚芽發(fā)育而來；在系統(tǒng)演化上，莖是先于葉、根出現(xiàn)的營養(yǎng)器官。莖葉系統(tǒng)構(gòu)成了植物的地上部分，根吸收的水和無機(jī)鹽通過輸導(dǎo)組織運(yùn)往莖葉，而莖葉系統(tǒng)光和作用的產(chǎn)物也通過輸導(dǎo)組

3、織運(yùn)往根，供整個植株生理活動所需。其中莖是聯(lián)系著根和葉的中間部分是輸導(dǎo)的樞紐，今天開始我們學(xué)習(xí)莖的結(jié)構(gòu)。第一節(jié) 莖的功能結(jié)合莖的變態(tài)講解莖的各項功能：支持作用、輸導(dǎo)作用、營養(yǎng)、貯藏作用、繁殖作用、光合作用、保護(hù)作用、攀援等。第二節(jié) 莖的形態(tài)一、莖的一般形態(tài)莖一般是背地生長、直立的圓柱體，在同體積下，以圓柱體表面積最小。這種形態(tài)有利于支持和減少蒸騰，植物體總是以最少的原料，構(gòu)建最合理、最能發(fā)揮作用的形體。結(jié)合圖片講解枝條（春態(tài)和冬態(tài)）上展示的莖的基本結(jié)構(gòu)特征：節(jié)和節(jié)間、葉腋、頂芽、腋芽、葉痕、葉跡（束痕）、皮孔、芽鱗痕等，展示葉痕的多樣性。二、芽與分枝（一）、芽的類型著重講解芽的概念和不同類型芽

4、的特點(diǎn)和分類依據(jù)。芽是未展開的枝、花或花序，包括莖尖分生組織及其附屬物。芽的類型如下：1.按芽生長的位置不同，可分為定芽、不定芽。定芽又可分為頂芽和腋芽。若一個葉腋內(nèi)生長兩個以上的芽，位于中間的一個芽為正芽，其他的芽為副芽。2.按芽有無芽鱗保護(hù)分為裸芽和鱗芽。芽鱗為一種具保護(hù)作用的變態(tài)葉，外表常被絨毛、蠟質(zhì)、粘液，細(xì)胞壁強(qiáng)烈角化、木化或栓化，包被于芽外保護(hù)幼芽安全過冬。3.按芽所形成器官的不同分為葉芽、花芽和混合芽。4.按芽的生理狀態(tài)又可分為活動芽和休眠芽。（二）、分枝的方式講解分枝的概念，不同分枝方式的特點(diǎn)及優(yōu)勢。 分枝是植物莖生長普遍存在的現(xiàn)象。分枝有多種形式，取決于頂芽與腋芽生長勢的強(qiáng)弱

5、、生長時間及壽命等，與植物的遺傳性和環(huán)境條件的影響也有關(guān)。植物分枝方式的主要類型：單軸分枝、合軸分枝、假二叉分枝注意區(qū)分真二叉和假二叉分枝。對比分枝方式，其演化趨勢為二叉分枝單軸分枝 合軸分枝（含假二叉分枝 ）禾本科植物的分蘗：在地表附近幾個不伸長的節(jié)間發(fā)生密集分枝，同時產(chǎn)生大量不定根。第三節(jié) 莖的發(fā)生和結(jié)構(gòu) 一、莖尖的分區(qū)及其生長動態(tài) 莖與根在形態(tài)建成中同樣經(jīng)歷伸長、分枝、增粗（有的）的過程，同樣通過的是初生生長形成和次生生長。但莖與根所處的生活環(huán)境不同，且莖上又著生側(cè)生器官，因而莖與根在初生生長上既有共性，又有各自的特殊性。與根的伸長發(fā)生于根尖一樣，莖的伸長主要發(fā)生于莖尖（居間生長也會造成

6、莖的伸長），因此我們也是通過莖尖的生長動態(tài)來了解莖的初生生長和初生結(jié)構(gòu)。1.莖尖結(jié)構(gòu)：葉芽是短縮的枝條，通過葉芽做縱切面可以看到莖尖分為分生區(qū)、伸長區(qū)和成熟區(qū)三個部分（結(jié)合圖片與根尖結(jié)構(gòu)對比學(xué)習(xí)本部分內(nèi)容，重點(diǎn)講解二者不同之處）。2.莖尖生長錐的原套-原體學(xué)說：莖尖分生組織有一定的排列結(jié)構(gòu)，有幾種解釋莖尖頂端分生組織的學(xué)說，其中原套原體學(xué)說解釋被子植物的莖尖頂端分生組織被普遍接受：結(jié)合多媒體圖片講解原套、原體特點(diǎn)。著重細(xì)胞分裂類型。從細(xì)胞組織分區(qū)角度看，莖尖縱切面觀察，分生組織具中央?yún)^(qū)（細(xì)胞體積大，分裂緩慢）和周緣區(qū)（細(xì)胞體積小，分裂快）兩部分。將原套、原體學(xué)說和細(xì)胞組織分區(qū)學(xué)說結(jié)合起來，可以

7、很好的解釋莖尖動態(tài)。3.葉原基、腋芽原基葉原基、腋芽原基是從莖尖周緣區(qū)起始的，分別形成葉和芽，由于是在頂端分生組織的表面發(fā)生，故稱外起源。二、莖的初生生長1、頂端生長。發(fā)生于莖尖這個器官的頂端，同根。2、居間生長，發(fā)生于節(jié)間。是由植物體進(jìn)行頂端生長時形成的一些未伸長的節(jié)間中保留的居間分生組織活動產(chǎn)生成熟組織使莖得以伸長的過程。居間組織的活動有限，活動一定時間后全部轉(zhuǎn)化為成熟組織。石竹科、禾本科等中有。三、莖的初生結(jié)構(gòu) 莖的初生結(jié)構(gòu)與根一樣，也是由皮系統(tǒng)、基本組織系統(tǒng)和維管系統(tǒng)構(gòu)成，但各個組織系統(tǒng)的特征、空間的位置和比例等與根不盡相同。（一）、雙子葉植物莖的初生結(jié)構(gòu)（與根結(jié)構(gòu)對比）1.表皮 ：

8、表皮是幼莖最外一層生活細(xì)胞，由原表皮發(fā)育形成，為初生保護(hù)組織，與葉相似。2.皮層 ：位于表皮之內(nèi)，由基本分生組織發(fā)育形成。莖的皮層占整體體積的比例較根小，主要由薄壁組織和其他類型的細(xì)胞構(gòu)成。莖一般沒有內(nèi)皮層，只有一些植物的地下莖或水生植物的莖以及少數(shù)雙子葉植物草本莖才有具凱氏帶的內(nèi)皮層。在一些植物幼莖中，內(nèi)皮層細(xì)胞富含淀粉粒，稱為淀粉鞘。3.維管柱：位于皮層內(nèi)方，與皮層間界限不明顯，多數(shù)雙子葉植物莖中維管柱有維管束、髓、髓射線組成， （1）維管束 ： 由原形成層發(fā)育而來。由初生木質(zhì)部、束中形成層和初生韌皮部內(nèi)外相接共同組成的束狀結(jié)構(gòu)。橫切面上維管束通常多個在同一半徑平周排列成一圓環(huán)狀。通過常見

9、的外韌無限維管束，引出維管束的其他類型。 講解初生木質(zhì)部、初生韌皮部的結(jié)構(gòu)、組成和發(fā)育方式，特別強(qiáng)調(diào)初生木質(zhì)部內(nèi)始式發(fā)育。（2）髓： 由原形成層內(nèi)方的基本分生組織分化成。髓位于莖中央，由薄壁細(xì)胞組成。講解其細(xì)胞組成、功能，介紹髓腔、片狀髓等。（3）髓射線 ： 是維管束之間的薄壁組織，外到皮層、內(nèi)達(dá)髓部，在莖的橫切面上呈放射狀，具有橫向運(yùn)輸及貯藏的作用。強(qiáng)調(diào)初生射線的概念。 莖的立體結(jié)構(gòu)：從立體結(jié)構(gòu)上看，莖中維管束并不相我們在橫切面上看到的是一個個孤立的束狀結(jié)構(gòu)，而是側(cè)面通過合并，分離而形成網(wǎng)狀的。 （二）單子葉植物莖的結(jié)構(gòu)與雙子葉植物對比講解，強(qiáng)調(diào)無次生結(jié)構(gòu)，散生維管柱、有限維管束。三、莖的次

10、生生長和次生結(jié)構(gòu)的形成莖的加粗與根一樣也是由維管形成層和木栓形成層的次生生長形成的，這是雙子葉植物和裸子植物普遍的生長方式。但是莖與根在次生分生組織的發(fā)生和次生結(jié)構(gòu)的某些特征上，仍存在一定的差異。（一）維管形成層的產(chǎn)生與活動重點(diǎn)講解束中形成層、束間形成層、紡錘狀原始細(xì)胞和射線原始細(xì)胞的概念和特點(diǎn)，它們活動的結(jié)果與莖生長的關(guān)系。使學(xué)生理解細(xì)胞分裂的三種切面與器官生長的關(guān)系。1.束中形成層與束間形成層重點(diǎn)講解位置和分生組織的性質(zhì)2.紡錘狀原始細(xì)胞和射線原始細(xì)胞結(jié)合圖片講解兩種細(xì)胞的特點(diǎn)和分裂特征。3.維管形成層的活動與根中同樣主要進(jìn)行切向分裂，向內(nèi)分裂形成次生木質(zhì)部，添加于初生木質(zhì)部的外方；向外分

11、裂形成次生韌皮部，添加于初生韌皮部的內(nèi)方。在溫帶和亞熱帶形成層活動受季節(jié)影響呈周期性規(guī)律，春季開始活動至夏季最旺，之后減弱至冬季停止。次生活動產(chǎn)生的次生木質(zhì)部量明顯多于此生韌皮部4.次生木質(zhì)部和次生韌皮部次生木質(zhì)部既有紡錘狀原始細(xì)胞產(chǎn)生的垂直系統(tǒng)的導(dǎo)管、管胞、木纖維和木薄壁細(xì)胞，又有射線原始細(xì)胞產(chǎn)生的水平系統(tǒng)的木射線；同樣，次生韌皮部也有垂直系統(tǒng)的篩管、伴胞、韌皮纖維、韌薄壁細(xì)胞和水平系統(tǒng)的韌皮射線。木射線和韌皮射線合稱維管射線,根據(jù)其來源又稱為次生射線。由于次生結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，執(zhí)行功能的任務(wù)轉(zhuǎn)移給次生結(jié)構(gòu)，初生木質(zhì)部和韌皮部則占的比例很小，且因擠壓而不宜識別。對于多年生木本植物而言，先產(chǎn)生的次生

12、結(jié)構(gòu)又逐漸被后產(chǎn)生的次生結(jié)構(gòu)替代執(zhí)行功能。（二）木栓形成層的產(chǎn)生與活動隨著莖加粗，表皮破壞。表皮或皮層、甚至韌皮部的薄壁細(xì)胞可恢復(fù)分裂能力，形成木栓形成層，繼而產(chǎn)生次生保護(hù)結(jié)構(gòu)周皮，上有皮孔。介紹兩種常見皮孔：有和無補(bǔ)充組織的皮孔。四、多年生木本植物莖的特點(diǎn)（一）雙子葉植物木本莖的特征 在多年生木本植物較粗莖干的橫切面上，以維管形成層為界限，可分為內(nèi)方的木材和外方樹皮兩部分。木材主要由次生木質(zhì)部組成，而維管形成層以外的部分包括韌皮部構(gòu)成了樹皮。1、木材 講解生長輪（年輪）、早材、晚才、散孔材、環(huán)孔材、邊材和心材、侵填體等概念，引導(dǎo)學(xué)生從顯微結(jié)構(gòu)上區(qū)別木材三切面侵填體（tylosis）：形成心材

13、的木質(zhì)部中管狀分子近旁的薄壁組織細(xì)胞，從紋孔處侵入導(dǎo)管或管胞腔內(nèi)，形成囊狀突起物，并沉積樹脂、單寧、油類等物質(zhì)，即侵填體?？刹糠只蛉繉⒐軤罘肿佣氯Ｅ袛嗄静娜忻嬷饕瓷渚€。2、樹皮 重點(diǎn)講解樹皮的類型和組成，使學(xué)生理解韌皮部量少的原因和樹怕扒皮的科學(xué)道理，理解木栓形成層的活動特點(diǎn)、與根中不同之處，復(fù)習(xí)周皮特點(diǎn)。 樹皮指維管形成層以外所有部分的總稱，包括次生韌皮部、初生韌皮部、皮層、周皮和木栓層以外的一切死組織（死組織包括歷年的周皮及被當(dāng)年周皮隔斷在外方的一切組織）。分為軟樹皮和硬樹皮（落皮層）兩部分。為什么次生韌皮部量遠(yuǎn)少于木質(zhì)部？（二）裸子植物莖的特征 裸子植物的次生生長及次生結(jié)構(gòu)與雙子

14、葉木本植物相似，對比雙子葉植物木材結(jié)構(gòu)講解，重點(diǎn)講解但木質(zhì)部與韌皮部的組成成分不同之處：木質(zhì)部一般沒有導(dǎo)管，只有管胞。無典型的木纖維，管胞兼有支持作用；韌皮部由篩胞、韌皮薄壁細(xì)胞和韌皮射線構(gòu)成，沒有篩管和伴胞；常有樹脂道結(jié)構(gòu)。在裸子植物松柏類莖的三切面上，同樣主要以射線作判斷依據(jù)。 不同切面上所見具緣紋孔形態(tài)不同，它在管胞上的排列有一定規(guī)律。為什么有這樣的規(guī)律？五、單子葉植物莖的加粗 大多數(shù)單子葉植物的維管束是有限維管束，莖不能加粗生長；而少數(shù)單子葉植物莖可加粗，有其特殊的加粗方式，如初生增厚生長。初生增厚生長是由初生增厚分生組織活動產(chǎn)生。如玉米、高梁、甘蔗、香蕉等。第四節(jié) 植物體內(nèi)水分和溶質(zhì)

15、的運(yùn)輸我們學(xué)習(xí)了植物莖的基本結(jié)構(gòu)，莖的重要生理功能就是運(yùn)輸，因此第四節(jié)我們學(xué)習(xí)植物體內(nèi)水分和溶質(zhì)的運(yùn)輸。本節(jié)內(nèi)容講解時引入研究過程中方法和技術(shù)的利用（如環(huán)割試驗(yàn)、同位素示蹤法、吻針法），以拓展學(xué)生的視野。一 水分和無機(jī)鹽在植物體內(nèi)的運(yùn)輸（一） 水分運(yùn)輸1 水分運(yùn)輸?shù)耐緩剑ńY(jié)合模式圖回顧根中水分從土壤進(jìn)入根毛到達(dá)木質(zhì)部導(dǎo)管的過程）當(dāng)水分進(jìn)入艮導(dǎo)管和管胞后，便進(jìn)行縱向的長距離運(yùn)輸，到達(dá)地上的莖葉，供應(yīng)沿途各部分細(xì)胞。由于導(dǎo)管和管胞都是縱向延長的管狀死細(xì)胞，且導(dǎo)管分子的橫壁上已形成了穿孔，對水分運(yùn)輸?shù)淖枇π?，適于長距離運(yùn)輸。水分沿導(dǎo)管、管胞到達(dá)葉脈。由葉脈末梢直至氣孔下室附近的葉肉細(xì)胞，這一段距離短

16、，只有幾毫米，因主要通過活細(xì)胞進(jìn)行滲透性運(yùn)輸，運(yùn)輸速度較慢。2水分上升的動力這部分內(nèi)容在根部分已講，簡單復(fù)習(xí)。根壓和蒸騰拉力的概念，內(nèi)聚力張力學(xué)說。重點(diǎn)講解導(dǎo)管空穴化現(xiàn)象，起因及消除方法。3水分運(yùn)輸?shù)乃俣仍?.1MPa的作用下，水分通過原生質(zhì)的速度只有10-3cmh-1。水分在導(dǎo)管里運(yùn)輸?shù)乃俣缺仍诒”诩?xì)胞中快得多，一般為345mh-1。水流速度也受環(huán)境因子的影響，如同一種植株，晚間水流速度慢，白天水流速度快；受太陽直接照射的枝條的水流速度比不直接照射的快。（二） 礦質(zhì)元素的運(yùn)輸根吸收的礦質(zhì)元素進(jìn)入導(dǎo)管后，由蒸騰拉力和根壓的驅(qū)動向上運(yùn)輸。各種離子在導(dǎo)管中移動的快慢與離子電荷有關(guān)。此外離子供應(yīng)情況

17、、離子濃度、蒸騰速率等都可影響離子在導(dǎo)管內(nèi)的運(yùn)輸速度。運(yùn)輸過程中，導(dǎo)管內(nèi)離子可橫向轉(zhuǎn)移到韌皮部的篩管，在篩管內(nèi)繼續(xù)運(yùn)輸。一些離子通過導(dǎo)管運(yùn)往莖葉各部，一部分供這些器官利用，多余部分可轉(zhuǎn)入韌皮部繼續(xù)運(yùn)輸，其中一部分通過篩管回到根中，供給根的需要，少量可再轉(zhuǎn)入導(dǎo)管，繼續(xù)循環(huán)流動。礦質(zhì)元素的運(yùn)輸是由木質(zhì)部和韌皮部協(xié)同完成的。各種礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)存在狀態(tài)不同，移動性和可利用性也不同。K、N、P、Mg移動性強(qiáng)，可以在體內(nèi)循環(huán)利用。Ca、Mn等在體內(nèi)結(jié)合到難溶解的化合物中，不能在體內(nèi)循環(huán)再利用。正因?yàn)槿绱?，植物體內(nèi)缺乏不同離子后首先表現(xiàn)出癥狀的部位不同。二 同化物的運(yùn)輸（一）篩管汁液的成分、運(yùn)輸方向和速度水分和無機(jī)鹽在導(dǎo)管中隨蒸騰流上升的同時，葉片光合作用產(chǎn)物由篩管內(nèi)液流運(yùn)往莖尖、根尖、果實(shí)和種子等各個器官。篩管運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)不僅有光合產(chǎn)物，還有多種有機(jī)物和無機(jī)物。1.篩管汁液的成分 蔗糖是主要成分，重點(diǎn)講解獲取篩管汁液 的方法。2.運(yùn)輸方向和速度（1）運(yùn)輸方向同化物運(yùn)輸?shù)姆较蚓蛷脑吹綆?。重點(diǎn)講解源與庫的關(guān)系，動態(tài)變化（2）篩管內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸速度：一般約1