高中生物競(jìng)賽輔導(dǎo)講座（共11套）

本文格式為Word版，下載可任意編輯——高中生物競(jìng)賽輔導(dǎo)講座（共11套）四川省岳池中學(xué)生物組

第一章植物形態(tài)解剖

一、競(jìng)賽中涉及的問題

在中學(xué)生物教學(xué)大綱中，已簡(jiǎn)單介紹了種子植物根、莖、葉、花、果實(shí)和種子的基本結(jié)構(gòu)。根據(jù)國際生物學(xué)奧林匹克競(jìng)賽（IBO）綱要和全國中學(xué)生生物學(xué)競(jìng)賽大綱（試行）的要求，有關(guān)種子植物組織和器官解剖的知識(shí)在各級(jí)競(jìng)賽中均要求把握并能靈活運(yùn)用，因此必需在原有的中學(xué)基礎(chǔ)上拓展和提高。現(xiàn)分述如下：

（一）植物的組織1．分生組織

是由具分裂能力的細(xì)胞組成，位于植物生長(zhǎng)的部位，根和莖的生長(zhǎng)和加粗都與之有直接關(guān)系。組成分生組織的細(xì)胞，其主要特點(diǎn)是：細(xì)胞體積較小，排列緊湊，壁薄，細(xì)胞核相對(duì)較大，細(xì)胞質(zhì)較濃，一般沒液泡或僅有分散的小液泡。

根據(jù)分生組織在植物體中的位置，可分為頂端分生組織、側(cè)生分生組織和居間分生組織。（1）頂端分生組織：位于莖與根主軸的和側(cè)枝的頂端，它們的分裂活動(dòng)可以使根和莖不斷伸長(zhǎng)，并在莖上形成側(cè)枝和葉，使植物體擴(kuò)大營養(yǎng)面積。莖的頂端分生組織最終還將產(chǎn)生生殖器官。

（2）側(cè)生分生組織：位于根和莖的側(cè)方周邊部分，靠近器官的邊緣。它包括形成層和木形成層。形成層的活動(dòng)能使根和莖不斷增粗，以適應(yīng)植物營養(yǎng)面積的擴(kuò)大。木栓形成層的活動(dòng)是使長(zhǎng)粗的根、莖表面或受傷的器官表面形成新的保護(hù)組織。側(cè)生分生組織主要存在于裸子植物和木本雙子葉植物中。草本雙子葉植物中的側(cè)生分生組織只有微弱的活力或根本不存在，在單子葉植物中側(cè)生分生組織一般不存在，因此，草本雙子葉植物和單子葉植物的根和莖沒有明顯的增粗生長(zhǎng)。

（3）居間分生組織：是夾在多少已經(jīng)分化了的組織區(qū)域之間的分生組織，它是頂端分生組織在某些器官中局部區(qū)域的保存。典型的居間分生組織存在于大量單子葉植物的莖和葉中，如水稻、小麥等禾谷類作物，在莖的節(jié)間基部保存居間分生組織，所以當(dāng)頂端分化成幼穗后，仍能借助于居間分生組織的活動(dòng)，進(jìn)行拔節(jié)和抽穗，使莖急劇長(zhǎng)高。蔥、蒜、韭菜的葉子剪去上部還能繼續(xù)伸長(zhǎng)，這也是由于葉基部的居間分生組織活動(dòng)的結(jié)果。落花生由于雌蕊柄基部居間分生組織的活動(dòng)，而能把開花后的子房推入士中。居間分生組織與頂端和側(cè)生分生組織相比，細(xì)胞持續(xù)活動(dòng)的時(shí)間較短，分裂一段時(shí)間后，所有的細(xì)胞都完全轉(zhuǎn)變成成熟組織。

根據(jù)分生組織的來源和性質(zhì)不同，又可分為原分生組織，初生分生組織和次生分生組織。（l）原分生組織：是直接由胚細(xì)胞保存下來的，一般具有持久而猛烈的分裂能力。植物從個(gè)體發(fā)育開始直到生命終結(jié)為止，原分生組織連續(xù)地進(jìn)行分裂。原分生組織位于根、莖生長(zhǎng)點(diǎn)的最頂端。

（2）初生分生組織：是由原分生組織剛衍生的細(xì)胞組成，這些細(xì)胞在形態(tài)上已出現(xiàn)了最初的分化，但細(xì)胞仍具有很強(qiáng)的分裂能力，因此，它是一種邊分裂、邊分化的組織，也可看做是由分生組織向成熟組織過渡的組織。

（3）次生分生組織：是由成熟組織的細(xì)胞經(jīng)歷生理和形態(tài)上的變化，脫離原來的成熟狀態(tài)（即反分化），重新轉(zhuǎn)變而成的分生組織。假使把兩種分類方法對(duì)應(yīng)起來看，則廣義的頂端分生組織包括原分生組織和初生分生組織，而側(cè)生分生組織一般屬于次生分生組織類型，其中木柱形成層是典型的次生分生組織。

2．成熟組織

分生組織衍生的大部分細(xì)胞，逐漸喪失分裂的能力，進(jìn)一步生長(zhǎng)和分化，形成的其他各種組織，稱為成熟組織或永久組織。成熟組織按功能分為保護(hù)組織、薄壁組織、機(jī)械組織、

京翰教育中心http://./

四川省岳池中學(xué)生物組

輸導(dǎo)組織和分泌結(jié)構(gòu)。

（1）保護(hù)組織：是覆蓋于植物體表起保護(hù)作用的組織，它的作用是減少體內(nèi)水分的蒸騰，控制植物與環(huán)境的氣體交換，防止病蟲害侵襲和機(jī)械損傷等，保護(hù)組織包括表皮和周皮。

（2）薄壁組織：是植物體進(jìn)行各種代謝活動(dòng)的主要組織，光合作用、呼吸作用、貯藏作用及各類代謝物的合成和轉(zhuǎn)化都主要由它進(jìn)行。薄壁組織占植物體積的大部分，如莖和根的皮層及髓部、葉肉細(xì)胞、花的各部，大量果實(shí)和種子中，全部或主要是薄壁組織，其他多種組織，如機(jī)械組織和輸導(dǎo)組織等，常包埋于其中。薄壁組織是植物體組成的基礎(chǔ)，是基本組織的主要組成部分。此外，基本組織尋常還包括厚角組織和厚壁組織。薄壁組織的細(xì)胞具有薄的初生壁，細(xì)胞體積較大，且具有發(fā)達(dá)的細(xì)胞間隙，細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)生活的時(shí)間較長(zhǎng)，細(xì)胞分化程度較低，在一定部位和一定條件下，可以轉(zhuǎn)化成為次生分生組織。根據(jù)薄壁組織的功能不同，又可分為同化組織、貯藏組織、貯水組織和通氣組織。

（3）機(jī)械組織：是對(duì)植物體起主要支持作用的組織。根據(jù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的不同，可分為厚角組織和厚壁組織兩類。

①厚角組織：其細(xì)胞最明顯的特征是細(xì)胞壁具有不均勻的增厚，而且這種增厚是初生壁性質(zhì)的。壁的增厚尋常在幾個(gè)細(xì)胞鄰接處的角隅上特別明顯，故稱厚角組織。但也有些植物的厚角組織是細(xì)胞的弦向壁特別厚。厚角組織與薄壁組織具有大量相像性，除細(xì)胞壁的初生性質(zhì)外，厚角組織也是生活細(xì)胞，也經(jīng)常發(fā)育出葉綠體，細(xì)胞亦具有分裂的潛能，在大量植物中，它們能參與木栓形成層的形成。厚角組織分布于莖、葉柄、葉片、花柄等部位，根中一般不存在。厚角組織的分布具有一個(gè)明顯的特征，即一般總是分布于器官的外圍，或直接分布于表皮下，或與表皮只隔開幾層薄壁細(xì)胞。在莖和葉柄中厚角組織往往成連續(xù)的圓筒或分開成束，常在具有脊?fàn)钔黄鸬那o和葉柄中有棱的部分特別發(fā)達(dá)，例如在薄荷的方莖中，南瓜、芹菜有棱的莖和葉柄中。在葉片中，厚角組織成束地位于較大葉脈的一側(cè)或二側(cè)。如下圖所示。

厚角組織分布的圖解

A．在椴屬木本莖中的分布B．在南瓜屬草本藤中的分布C．在葉中的分布1．厚角組織2．韌皮部3．木質(zhì)部4．脊

②厚壁組織：它與厚角組織不同，細(xì)胞具有均勻增厚的次生壁，并且往往木質(zhì)化。成熟細(xì)胞的原生質(zhì)體尋常死亡分解，成為只留有細(xì)胞壁的死細(xì)胞。根據(jù)細(xì)胞的形態(tài)，厚壁組織可分為石細(xì)胞和纖維兩類。

（4）輸導(dǎo)組織：是植物體中擔(dān)負(fù)物質(zhì)長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)闹饕M織。在植物中，水分的運(yùn)輸和有機(jī)物的運(yùn)輸，分別由兩類輸導(dǎo)組織來承受：一類為木質(zhì)部，主要運(yùn)輸水分和溶解于其中的無機(jī)鹽；另一類為韌皮部，主要運(yùn)輸有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)。

①木質(zhì)部：由幾種不同類型的細(xì)胞構(gòu)成的一種復(fù)合組織，它的組成包含管胞和導(dǎo)管分子、纖維、薄壁細(xì)胞等。其中管胞和導(dǎo)管分子是最重要的成員，水和無機(jī)鹽的運(yùn)輸通過它們來實(shí)

京翰教育中心http://./

四川省岳池中學(xué)生物組

現(xiàn)。管胞和導(dǎo)管分子都是厚壁的伸長(zhǎng)細(xì)胞，成熟時(shí)都沒有生活的原生質(zhì)體，次生壁均具有各種式樣的木質(zhì)化增厚，在壁上浮現(xiàn)出環(huán)紋、螺紋、梯紋、網(wǎng)紋、孔紋的各種類型。但管胞和導(dǎo)管分子在結(jié)構(gòu)和功能上并不完全一致。導(dǎo)管是由大量長(zhǎng)柱形的細(xì)胞縱行連接而成。這些細(xì)胞幼時(shí)是生活的，成熟后原生質(zhì)體解體消失，相接的根壁形成穿孔，成為一連通的管道。四周的細(xì)胞壁木質(zhì)化，并不均勻地加厚，因而形成各種類型的導(dǎo)管。管胞是單個(gè)細(xì)胞，末端楔形，壁厚且木質(zhì)化，其上具有緣紋孔，但不形成穿孔。在器官中縱向連接時(shí)，上下二細(xì)胞的端都緊湊地重疊，水分通過管胞壁上的紋孔，從一個(gè)細(xì)胞流向另一個(gè)細(xì)胞。導(dǎo)管專營輸導(dǎo)功能，管胞除具輸導(dǎo)功能外，還兼有支持的功能。裸子植物運(yùn)輸水分和無機(jī)鹽的主要是管胞，但也有個(gè)別種類為導(dǎo)管，如買麻藤等。被子植物輸送水分和無機(jī)鹽的主要是導(dǎo)管，但也有個(gè)別種類為管胞，如水青樹等。導(dǎo)管及音胞的主要類型如下圖所示。

管胞的主要類型和篩胞（左）及導(dǎo)管分子的類型（右）

（左）A環(huán)紋管胞B螺紋管胞C梯紋管胞D孔紋管胞E篩管

1．紋孔2．篩域

（右）A環(huán)紋B螺紋C梯紋D網(wǎng)紋E孔紋

②韌皮部：也是一種復(fù)合組織，包含篩管分子或篩胞、伴胞、薄壁細(xì)胞、纖維等不同類型的細(xì)胞，其中與有機(jī)物的運(yùn)輸直接有關(guān)的是篩管分子或篩胞。

篩管分子只具初生壁，壁的主要成分是果膠和纖維素。在它的上下端壁上分化出大量較大的孔，稱篩孔，具篩孔的端壁特稱篩板。粗的原生質(zhì)聯(lián)絡(luò)索穿過篩孔使上下鄰接的篩管分子的原生質(zhì)體密切相連。篩管分子的側(cè)壁具有大量特化的初生紋孔場(chǎng)，稱為篩域，其上的孔較一般薄壁細(xì)胞壁上初生紋孔場(chǎng)的孔大，比胞間連絲更粗的原生質(zhì)絲在此通過，這使篩管分子與側(cè)鄰的細(xì)胞有更密切的物質(zhì)交流。篩管分子具有生活的原生質(zhì)體，但細(xì)胞核在發(fā)育過程中最終解體，液泡膜也解體，細(xì)胞質(zhì)中保存有線粒體、質(zhì)體、P一蛋白體和一部分內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。P一蛋白體是大部分被子植物的篩管分子中特有的結(jié)構(gòu)。篩管分子側(cè)面尋常與一個(gè)或一列伴胞相毗鄰，如右圖所示，伴胞是與篩管分子起源于同一個(gè)原始細(xì)胞的薄壁細(xì)胞，伴胞具有細(xì)胞核和各類細(xì)胞器，與篩管分子相鄰的壁上有稠密的篩域。篩管的運(yùn)輸功能與伴胞的代謝緊湊相關(guān)。

京翰教育中心http://./

四川省岳池中學(xué)生物組

裸子植物和蕨類植物中，一般沒有篩管，運(yùn)輸有機(jī)物的分子是篩胞，它與篩管分子的主要區(qū)別在于篩胞的細(xì)胞壁上只有篩域，原生質(zhì)體中也沒有P一蛋白體。

（5）分泌結(jié)構(gòu)：某些植物細(xì)胞能合成一些特別的有機(jī)物或無機(jī)物，并把它們排出體外、細(xì)胞外或積累于細(xì)胞內(nèi)，這種現(xiàn)象稱為分泌現(xiàn)象。產(chǎn)生分泌物的細(xì)胞來源各異，形態(tài)多樣，有的單個(gè)分散于其他組織中，也有的集中分布，或特化成一定結(jié)構(gòu)，統(tǒng)稱為分泌結(jié)構(gòu)。根據(jù)分泌物是否排出體外，分泌結(jié)構(gòu)可分成外部的和內(nèi)部的分泌結(jié)構(gòu)兩大類。

①外部的分泌結(jié)構(gòu)：其普通的特征，是它們的細(xì)胞能分泌物質(zhì)到植物體的表面。常見的類型有腺表皮、腺毛、蜜腺和排水器等。

②內(nèi)部的分泌結(jié)構(gòu)：是指分泌物不排到體外的分泌結(jié)構(gòu)，包括分泌細(xì)胞、分泌腔或分泌道以及乳汁管。

（二）根的結(jié)構(gòu)1．根尖的結(jié)構(gòu)

從根的頂端到著生根毛的一段叫做根尖，它由根冠、生長(zhǎng)點(diǎn)（又叫分生區(qū)）、伸長(zhǎng)區(qū)和根毛區(qū)（又叫成熟區(qū)）四部分構(gòu)成，這四部分結(jié)構(gòu)由于初中教材中較詳細(xì)地做了介紹，這里就不再重復(fù)。

2．根的初生結(jié)構(gòu)

在根毛區(qū)或根毛區(qū)以上的橫切面上，由外向內(nèi)依次是表皮、皮層和中柱。由于它們都是由根的初生分生組織經(jīng)過生長(zhǎng)分化所形成的，故稱為根的初生結(jié)構(gòu)。

（1）表皮：包圍于根的最外面，細(xì)胞近似長(zhǎng)方柱形，長(zhǎng)徑與根的縱軸平行，細(xì)胞壁薄，內(nèi)含大液泡，排列整齊，無胞間隙，一部分表皮細(xì)胞形成根毛。表皮具有吸收作用和保護(hù)作用。

（2）皮層：位于表皮和中柱之間，一般由多層大型薄壁細(xì)胞組成。在根的結(jié)構(gòu)中皮層所占體積很大，排列疏松，胞間隙較大。它的功能是將表皮所吸收的水分和無機(jī)鹽類轉(zhuǎn)運(yùn)到中柱里去；同時(shí)將中柱內(nèi)的有機(jī)養(yǎng)料輸送出來。此外，在皮層細(xì)胞內(nèi)，往往發(fā)現(xiàn)有好多淀粉粒和其他營養(yǎng)物質(zhì)，所以皮層還有貯藏作用。

皮層的最內(nèi)層細(xì)胞，即緊靠中柱的一層細(xì)胞，稱為內(nèi)皮層，細(xì)胞排列緊湊，沒有胞間隙，其主要特征是細(xì)胞壁以特別方式增厚，其中一種方式是每個(gè)細(xì)胞的徑向壁和橫向壁局部增厚成為帶狀，并且栓質(zhì)化。這種圍繞細(xì)胞一周的特別結(jié)構(gòu)，叫做凱氏帶。另一種增厚的方式是大多數(shù)內(nèi)皮層細(xì)胞的徑向壁、橫壁與內(nèi)切向壁（向著維管柱的一面）均顯著增厚并栓質(zhì)化，只有外切向壁不增厚。從橫切面看，內(nèi)皮層細(xì)胞的加厚胞壁呈馬蹄形，因而失去了透水和通氣的能力。但其中有少數(shù)細(xì)胞仍保存著薄壁狀態(tài)，成為水分和養(yǎng)料內(nèi)外交流的推一通道。內(nèi)皮層細(xì)胞壁的特別增厚，對(duì)于控制根內(nèi)液流的方向具有重要的意義。內(nèi)皮層的結(jié)構(gòu)如下圖所示。

內(nèi)皮層的結(jié)構(gòu)

（左）根部分橫切面，示內(nèi)皮層的位置，在內(nèi)皮層的壁上可見凱氏帶（右）3個(gè)內(nèi)皮層細(xì)胞的立體圖解，示凱氏帶在細(xì)胞壁上的位置（3）中柱（維管柱）：內(nèi)皮層以內(nèi)所有的組織統(tǒng)稱為中柱。它由中柱鞘、木質(zhì)部和韌皮

京翰教育中心http://./

四川省岳池中學(xué)生物組

部所組成。有些植物，例如大量單子葉植物，在中柱的中央有薄壁細(xì)胞（或厚壁細(xì)胞）組成的髓。

中柱鞘是中柱的最外層組織，向外緊貼著內(nèi)皮層。它是由原形成層的細(xì)胞發(fā)育而成，長(zhǎng)期保持著潛在的分生能力，尋常由一層薄壁細(xì)胞組成，也有由兩層或多層細(xì)胞組成的，有時(shí)也可能含有厚壁細(xì)胞。維管形成層（部分的）、第一次木栓形成層、不定芽、側(cè)根和不定根，都可能由中往鞘的細(xì)胞產(chǎn)生。

中柱鞘以內(nèi)是初生維管束，主要包括初生木質(zhì)部和初生韌皮部?jī)刹糠帧８某跎举|(zhì)部一般位于中往的中心，并且有幾個(gè)輻射狀的棱角（即木質(zhì)部脊，由原生木質(zhì)部構(gòu)成），在橫切面上呈星芒狀。木質(zhì)部脊的數(shù)量對(duì)同種植物是相對(duì)穩(wěn)定的，但因不同植物而有差異。

根的初生木質(zhì)部在發(fā)育過程中是由外向內(nèi)逐漸發(fā)育成熟的，故木質(zhì)部脊的尖端是最初形成的原生木質(zhì)部，導(dǎo)管口徑小，為環(huán)紋和螺紋導(dǎo)管。中心部分則是以后形成的后生木質(zhì)部，導(dǎo)管口徑大，為梯紋、網(wǎng)紋和孔紋導(dǎo)管。根的初生木質(zhì)部這種由外向內(nèi)漸次成熟的發(fā)育方式，叫做外始式。這是根的初生木質(zhì)部成熟的重要特點(diǎn)。

初生韌皮部位于初生木質(zhì)部的輻射棱之間，與初生木質(zhì)部相間排列（以此區(qū)分莖）。因此，初生韌皮部的數(shù)目與初生木質(zhì)部一致，兩者之間則為薄壁組織所隔開。初生韌皮部的發(fā)育方式與初生木質(zhì)部一致，也是外始式，即原生韌皮部在外側(cè)