植物的形態(tài)與功能課件

植物的形態(tài)與功能1植物的結(jié)構(gòu)、生殖和發(fā)育2植物的營養(yǎng)3植物的調(diào)控系統(tǒng)溫帶落葉林亞熱帶常綠闊葉林熱帶雨林熱帶荒漠豐富的植物世界生物類別植物動物細(xì)胞構(gòu)造有細(xì)胞壁無細(xì)胞壁營養(yǎng)方式大多數(shù)自養(yǎng)異養(yǎng)生長和大多數(shù)植物生長各器官在胚胎內(nèi)器官和發(fā)育連續(xù)進(jìn)行，完全形成，生長、

發(fā)生可連續(xù)不斷產(chǎn)生發(fā)育主要是體積

方式新器官和新組織增大與個體成熟動物與植物的區(qū)別植物概述植物在自然界的作用植物形態(tài)學(xué)植物生態(tài)學(xué)植物解剖學(xué)植物地理學(xué)植物胚胎學(xué)植物群落學(xué)植物生理學(xué)

植物資源學(xué)古植物學(xué)植物分類學(xué)植物化學(xué)植物學(xué)的分科植物概述陸生植物包括苔蘚植物、蕨類植物、裸子植物和被子植物4大類，從結(jié)構(gòu)與功能方面體現(xiàn)了從低等向高等的進(jìn)化順序。本篇以被子植物為代表，討論植物的形態(tài)、功能和發(fā)育等問題。植物體由各種器官組成被子植物的總體形態(tài)陸生適應(yīng)性進(jìn)化導(dǎo)致被子植物形成了生長在土壤中的根系和生活在空氣中的莖（枝條）系統(tǒng)兩部分。根、莖、葉與植物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、合成、運(yùn)輸和貯藏密切相關(guān)，被稱為營養(yǎng)器官。莖頂芽節(jié)節(jié)節(jié)間節(jié)種皮莖根系側(cè)根主根根尖及分生組織子葉葉表皮韌皮部木質(zhì)部皮層莖橫切面莖尖分生組織根冠根尖橫切面被子植物的根植物的根系通常有兩類：直根系和須根系直根系主根明顯，主根上生出側(cè)根，這類根系固著能力很強(qiáng)。一些植物的主根可以貯存糖類等有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)。大部分單子葉植物和一些草本植物的根為須根系，即在胚軸或莖的基部叢生大量須狀根。須根系具有與土壤更多的接觸表面積。根尖形態(tài)與結(jié)構(gòu)表皮根毛皮層內(nèi)皮層中柱鞘根冠分生區(qū)伸長區(qū)根毛區(qū)植物的結(jié)構(gòu)與功能根的變態(tài)貯藏根

肉質(zhì)直根

蘿卜、胡蘿卜

塊根甘薯、大麗菊氣生根

支柱根榕樹

攀援根常春藤

呼吸根水松、紅樹

寄生根菟絲子植物的結(jié)構(gòu)與功能氣生根植物的結(jié)構(gòu)與功能有節(jié)和節(jié)間之分在節(jié)上著生葉和芽在節(jié)上能開花結(jié)果莖的形態(tài)特征植物的結(jié)構(gòu)與功能被子植物的莖莖具有趨光和背地生長特性有些植物的莖形態(tài)特殊，稱為莖的變態(tài)匍匐莖、根狀莖、塊莖、鱗莖地上莖的變態(tài)類型

葉狀莖曇花、文竹、天冬草等

莖卷須黃瓜、南瓜、葡萄等

枝刺山楂、皂莢等

肉質(zhì)莖仙人掌等地下莖的變態(tài)類型

根狀莖竹、姜、蓮等

塊莖馬鈴薯等

球莖荸薺、芋、慈菇等

鱗莖洋蔥、水仙、百合等莖的變態(tài)植物的結(jié)構(gòu)與功能千姿百態(tài)的葉植物的結(jié)構(gòu)與功能被子植物的葉葉柄、葉鞘、葉脈單子葉植物通常為平行的葉脈，雙子葉植物為網(wǎng)狀葉脈。葉的形態(tài)多種多樣，通常體現(xiàn)在排列方式（葉序）、復(fù)葉的類型、葉形、葉緣和葉脈的形態(tài)等各個方面。葉的變態(tài)葉卷須葉刺捕蟲葉植物的結(jié)構(gòu)與功能植物的組織根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能的特點，還可以把植物的組織分為分生組織、薄壁組織、保護(hù)組織、輸導(dǎo)組織、機(jī)械組織和分泌組織等六類。分生組織具有進(jìn)行細(xì)胞分裂的能力，通常位于植物體的生長部位。其他五類組織是在器官發(fā)育過程中，由分生組織衍生的細(xì)胞分化發(fā)展而成，又稱為成熟組織。葉的組織結(jié)構(gòu)典型的葉片由表皮、葉肉和葉脈3部分組成。植物的結(jié)構(gòu)與功能葉毛角質(zhì)層?xùn)艡诮M織維管束鞘韌皮部葉脈下表皮角質(zhì)層氣孔

上表皮氣腔

木質(zhì)部海綿組織葉片的結(jié)構(gòu)特定功能的細(xì)胞植物細(xì)胞的類型常見的植物細(xì)胞類型包括薄壁細(xì)胞、厚角細(xì)胞、厚壁細(xì)胞、管胞與導(dǎo)管分子、篩分子等。植物細(xì)胞的類型——薄壁細(xì)胞薄壁細(xì)胞普遍存在于植物體的各個部分，細(xì)胞壁很薄，細(xì)胞間隙較大，大多缺少次生壁，原生質(zhì)體中常有中央大液泡，細(xì)胞多為等徑或長形。薄壁細(xì)胞是植物進(jìn)行光合作用、呼吸作用、貯藏作用、分泌作用等重要生理過程的場所。薄壁細(xì)胞具有很強(qiáng)的分生潛能，受刺激后可恢復(fù)分生能力。植物細(xì)胞的類型——厚角細(xì)胞厚角細(xì)胞最顯著的結(jié)構(gòu)特征是細(xì)胞壁不均勻增厚，這種增厚是初生壁性質(zhì)的，不含木質(zhì)素。厚角細(xì)胞常成束重疊排列，具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，在莖和葉柄中主要起機(jī)械支持作用。由于其具初生壁性質(zhì)，它們能隨周圍細(xì)胞延伸而擴(kuò)展，因此，它們既有支持作用，又不限制幼嫩器官生長。植物細(xì)胞的類型——厚壁細(xì)胞厚壁細(xì)胞具有均勻加厚的次生壁，次生壁是細(xì)胞生長后期細(xì)胞壁纖維素中沉積了木質(zhì)素的結(jié)果。木質(zhì)化的厚壁細(xì)胞比厚角細(xì)胞更堅硬，支持作用更強(qiáng)。功能上成熟的厚壁細(xì)胞都停止延長和生長，大多成為缺少原生質(zhì)體的死細(xì)胞。厚壁細(xì)胞包括纖維和石細(xì)胞兩種。纖維細(xì)胞細(xì)長，常聚集成束。石細(xì)胞形狀不規(guī)則，細(xì)胞壁加厚。植物細(xì)胞的類型——管胞與導(dǎo)管分子高等植物體木質(zhì)部中兩類伸長的、具有次生壁的輸水細(xì)胞。成熟時是缺乏原生質(zhì)體的死細(xì)胞，厚厚的細(xì)胞壁上布滿了紋孔。導(dǎo)管分子端壁上具有穿孔，導(dǎo)管分子通過端壁上的穿孔連接形成連續(xù)的管狀結(jié)構(gòu)，稱為導(dǎo)管。管胞兩端尖細(xì)，無明顯端壁穿孔，通過尖細(xì)側(cè)壁的重疊連接，并通過側(cè)壁上紋孔輸送水分及礦物質(zhì)。管胞的輸水效率要比導(dǎo)管低。植物細(xì)胞的類型——篩管分子高等植物韌皮部中運(yùn)輸糖類等有機(jī)營養(yǎng)物的細(xì)長管狀生活細(xì)胞，成熟時其原生質(zhì)體內(nèi)無細(xì)胞核。篩管分子端壁上密布簇生的小孔（篩孔），密布著簇生的小孔的端壁區(qū)域稱為篩板。篩管分子之間通過篩板縱向連接形成篩管，行使輸送有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)的功能。篩管分子還常常與伴胞緊密相連。伴胞是一種特化的薄壁細(xì)胞，有細(xì)胞核和濃厚細(xì)胞質(zhì)，篩管分子和伴胞間存在發(fā)達(dá)胞間連絲，它們可能與控制和傳遞物質(zhì)進(jìn)入篩管有關(guān)。組織概念

形態(tài)結(jié)構(gòu)相似、生理功能相同的細(xì)胞群類型

分生組織成熟組織

原生分生組織薄壁組織

初生分生組織

保護(hù)組織

次生分生組織

輸導(dǎo)組織

頂端分生組織

機(jī)械組織

居間分生組織

分泌組織

側(cè)生分生組織植物的結(jié)構(gòu)與功能

植物的生長和生殖無限生長、生活期一年生植物、兩年生植物、多年生植物植物之所以能夠無限生長是因為在植物體的生長部位具有分生組織。在成熟的植物體內(nèi)，總保留一部分不分化并具有分裂能力的細(xì)胞，從分生組織分裂產(chǎn)生的細(xì)胞中，有的能持續(xù)分裂，保持著很強(qiáng)的分裂能力，它們被稱為原生分生組織；有的生長并初步分化，形成初生分生組織，這些初生分生組織以后逐漸失去分裂能力，形成植物器官中的其他成熟組織。植物的生長方式取決于分生組織所處的位置。頂端分生組織——初生生長

——縱向生長側(cè)生分生組織——次生生長

——加粗生長側(cè)生分生組織通常是一些已分化細(xì)胞恢復(fù)了分裂能力，又稱次生分生組織，根、莖的加粗生長則屬于次生生長。根的生長與結(jié)構(gòu)根的初生生長發(fā)生在根尖。4個部分：根冠：薄壁細(xì)胞組成、細(xì)胞壁粘液化、外層細(xì)胞不斷死亡脫落、內(nèi)側(cè)頂端分生組織不斷分裂出的細(xì)胞。分生區(qū)：又叫生長錐、頂端分生組織細(xì)胞組成、細(xì)胞分裂能力強(qiáng)。伸長區(qū)：細(xì)胞停止分裂、體積增大，使根尖縱向生長和延伸、細(xì)胞初步分化形成未成熟的木質(zhì)部導(dǎo)管和未成熟的韌皮部篩管。成熟區(qū)：又稱為根毛區(qū)、各種細(xì)胞已經(jīng)分化成熟，形成各種成熟的組織。成熟區(qū)伸長區(qū)分生區(qū)根冠成熟區(qū)及橫切面部分根的次生生長根的結(jié)構(gòu)

及生長根的生長與結(jié)構(gòu)根的初生結(jié)構(gòu)：從外向內(nèi)為表皮、皮層和維管柱初生維管柱包括一層中柱鞘細(xì)胞、初生木質(zhì)部和初生韌皮部。皮層細(xì)胞可以貯存有機(jī)養(yǎng)分和讓水分及礦物質(zhì)橫向通過。內(nèi)皮層細(xì)胞初生壁上徑向栓質(zhì)化環(huán)帶狀加厚，稱為凱氏帶，是控制皮層與維管柱之間物質(zhì)交流的通道。初生木質(zhì)部初生韌皮部皮層根的次生生長：維管形成層和木栓形成層是造成根次生加粗生長的側(cè)分生組織。側(cè)根的形成：成熟區(qū)的中柱鞘細(xì)胞進(jìn)行平周和垂周分裂莖的生長與結(jié)構(gòu)莖的頂端分生組織位于莖的最頂端，由具有強(qiáng)烈和持久分裂能力的細(xì)胞組成帽狀的細(xì)胞群組成。莖的頂端分生組織通過平周分裂和垂周分裂，形成原表皮、原形成層和基本分生組織，以后它們分別分化成為皮組織系統(tǒng)、維管組織系統(tǒng)和基本組織系統(tǒng)。產(chǎn)生于莖的頂端分生組織兩側(cè)的葉原基，而芽則產(chǎn)生于葉腋處的芽原基。植物莖的分枝是由葉腋處的芽原基產(chǎn)生的雙子葉莖的初生結(jié)構(gòu)次生結(jié)構(gòu)莖的次生生長和次生結(jié)構(gòu)莖的生長與結(jié)構(gòu)莖的頂端分生組織衍生出的細(xì)胞經(jīng)過分裂、延長生長和分化，形成由表皮、皮層和維管柱3部分組成的莖的初生結(jié)構(gòu)。雙子葉植物：維管束環(huán)狀，環(huán)的內(nèi)部為髓，外部為皮層，在維管束間為細(xì)的髓射線。每一個維管束中，木質(zhì)部通常面向髓排列在內(nèi)側(cè)，而韌皮部通常面向皮層排列在維管束的外側(cè)。雙子葉單子葉表皮形成層維管柱髓木質(zhì)部韌皮部表皮皮層維管柱單子葉植物：維管束散生。莖的剖面結(jié)構(gòu)單子葉植物莖雙子葉植物莖表皮基本組織維管束表皮維管束皮層髓表皮基本組織維管束單子葉植物莖的結(jié)構(gòu)玉米莖小麥莖莖的形態(tài)與結(jié)構(gòu)莖的生長與結(jié)構(gòu)大部分單子葉植物僅有初生生長，沒有次生結(jié)構(gòu)。雙子葉植物的莖除了初生生長外，還具有次生生長。植物的年輪

心材和邊材年輪心材邊材周皮多年生木本植物莖結(jié)構(gòu)木射線周皮樹皮韌皮射線次生韌皮部次生木質(zhì)部邊材年輪線秋材心材春材植物的有性生活周期植物的繁殖方式包括營養(yǎng)繁殖、無性生殖和有性生殖3種方式。植物營養(yǎng)體的一部分從母體分離開直接形成新個體的繁殖方式稱為營養(yǎng)繁殖。也有的學(xué)者將營養(yǎng)繁殖歸入無性生殖。植物的無性生殖是指一些具有生殖功能的細(xì)胞不經(jīng)過兩性的結(jié)合，直接發(fā)育成新個體的過程。無性生殖中具有生殖功能的細(xì)胞稱為孢子。有性生殖是指通過兩性細(xì)胞的結(jié)合形成新個體的過程。這些性細(xì)胞稱為配子，為單倍體。兩個配子結(jié)合形成二倍體的合子，由合子再發(fā)育形成新的個體。營養(yǎng)繁殖無性繁殖植物的繁殖有性繁殖被子植物的生活史和世代更替孢子體世代與配子體世代（無性世代與有性世代）交替出現(xiàn)，這就是植物生活史中的世代交替現(xiàn)象。被子植物的配子體世代（單倍體世代）不發(fā)達(dá)，雌、雄配子體不能獨立生活，都寄生在孢子體上，且特化成花的一部分。花的結(jié)構(gòu)花柄的分化被子植物進(jìn)入到生殖生長階段時，莖的頂端一些分生組織不再形成葉原基和芽原基，轉(zhuǎn)而形成花原基或花序原基。因此，花是一種特化的節(jié)間很短的變態(tài)的枝?；ǖ男螒B(tài)美化環(huán)境提取香精熏制茶葉制作糕點藥用花的應(yīng)用典型的花的結(jié)構(gòu)一朵完整的花包括花托、花被、雄蕊群和雌蕊群。完全花、不完全花兩性花、單性花雌雄同株、雌雄異株花器的構(gòu)造雄蕊花藥花絲花瓣柱頭花柱子房雌蕊花托花萼胚珠不同植物花的多樣性是生物多樣性的生動體現(xiàn)傳粉與受精花粉和胚囊的發(fā)育蟲媒鳥媒開花與傳粉風(fēng)媒傳粉與受精自花傳粉、異花傳粉受精一個精子與卵結(jié)合形成受精卵并成為二倍體的合子，合子將來發(fā)育成為產(chǎn)生新個體的胚；另一個精子與中央細(xì)胞極核結(jié)合，成為三倍體的受精極核并進(jìn)一步發(fā)育成為胚乳。這種雙受精是被子植物特有的現(xiàn)象，也是植物有性生殖中最進(jìn)化的形式。傳粉與受精減數(shù)分裂營養(yǎng)細(xì)胞生殖細(xì)胞精子細(xì)胞雌配子體胚珠精子雙受精卵細(xì)胞雌配子體中央極核精子受精卵受精極核花粉管的萌發(fā)胚的發(fā)育和種子的形成在胚發(fā)育之前胚乳的發(fā)育便開始了合子通常經(jīng)過一段休眠后開始發(fā)育成胚。種皮子葉胚芽胚軸殘存胚乳胚根胚柄胚乳種皮子葉胚芽鞘胚芽胚根胚柄雙子葉植物種子單子葉植物種子種子的構(gòu)造種子與果實的形成果實的形成子房發(fā)育成果實，子房壁成為果皮。被子植物中除子房外，其他部分如花托、花萼等也參與果實形成。被子植物的傳粉也啟動了包括生長素、赤霉素、細(xì)胞分裂素等植物激素的產(chǎn)生和增加果實的發(fā)育與由來植物的結(jié)構(gòu)與功能花柄花托胚珠子房花柱柱頭花絲花藥花冠花萼萼片種子與果實的形成果實的多樣性根據(jù)花中雌蕊的數(shù)目和花序的情況可以將果實分為3類果實的外形與結(jié)構(gòu)外果皮中果皮種子內(nèi)果皮果實結(jié)構(gòu)圖水力傳播自身開裂與彈力傳播果實和種子的傳播風(fēng)力傳播人與動物活動及取食傳播果實和種子的傳播風(fēng)力傳播果實和種子的傳播種子萌發(fā)是生活周期的繼續(xù)度過休眠且具有生活力的種子在足夠水分與氧氣、一定溫度條件下就開始萌發(fā)。有些種子的萌發(fā)還需要一定的光照條件。種子從萌發(fā)到發(fā)育成幼苗是一個復(fù)雜的過程種子的萌發(fā)與出苗子葉留土植物的萌發(fā)子葉子葉出土植物的萌發(fā)子葉植物的營養(yǎng)水分的吸收與運(yùn)輸植物根系從土壤中吸收的水分首先通過根部的皮層進(jìn)入到中柱的木質(zhì)部，然后通過根與莖相互連通的木質(zhì)部中的導(dǎo)管與管胞，向上輸送，經(jīng)過葉柄到達(dá)葉片。水分進(jìn)入葉肉細(xì)胞后在細(xì)胞表面蒸發(fā)，通過葉片的氣孔逸出。水分的吸收與運(yùn)輸促使大量水分長距離向上運(yùn)輸?shù)膭恿κ鞘裁茨?？至少?種作用力：根部的壓力（根壓）、木質(zhì)部的毛細(xì)管作用力和葉片的蒸騰拉力。其中，葉片的蒸騰拉力對水分向上運(yùn)輸?shù)淖饔米畲?。滲透壓力使土壤中的水分流入根部，水在根中向木質(zhì)部的滲透性擴(kuò)散產(chǎn)生的靜水壓力就是根壓。在植物木質(zhì)部的導(dǎo)管和管胞中，毛細(xì)管作用力和水的內(nèi)聚力促進(jìn)了水的向上運(yùn)輸。蒸騰作用產(chǎn)生使水向上運(yùn)動的巨大拉力水分的吸收與運(yùn)輸氣孔結(jié)構(gòu)和開關(guān)機(jī)理每一個氣孔都由兩個形態(tài)特殊可改變形狀的保衛(wèi)細(xì)胞包圍。保衛(wèi)細(xì)胞僅兩端相連，氣孔內(nèi)側(cè)的細(xì)胞壁較厚，外側(cè)的壁較薄。當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹時，氣孔便張開；相反失水時，氣孔關(guān)閉。保衛(wèi)細(xì)胞的吸水與失水和鉀離子通過主動運(yùn)輸進(jìn)出保衛(wèi)細(xì)胞有關(guān)。光照強(qiáng)度和環(huán)境水分的多少等是控制鉀離子主動運(yùn)輸?shù)闹匾蛩?。有機(jī)同化物的轉(zhuǎn)運(yùn)放射性14C同位素標(biāo)記研究發(fā)現(xiàn)：光合作用的產(chǎn)物（糖）全部都通過韌皮部的篩管進(jìn)行運(yùn)輸。環(huán)割實驗：初期植物上部仍然能健康生長，而下部首先死亡，繼而整個植物都死亡了。同化物運(yùn)輸一般遵循“同側(cè)運(yùn)輸，就近供應(yīng)”原則。1926年，德國Munch提出“壓力流動假說”有機(jī)同化物的轉(zhuǎn)運(yùn)壓力流動假說植物的礦物營養(yǎng)吸收17種元素是絕大多數(shù)植物生長和發(fā)育所必需的元素。植物營養(yǎng)元素供給的缺乏可導(dǎo)致植物產(chǎn)生一系列的癥狀，生長發(fā)育不良甚至引起植物的死亡。礦質(zhì)元素通過植物根部細(xì)胞主動跨膜運(yùn)輸進(jìn)入植物體。

C3植物與C4植物相關(guān)結(jié)構(gòu)與功能的比較C3植物：二氧化碳在Calvin循環(huán)中被固定的第一個化合物是3-磷酸甘油酸；C4植物：二氧化碳固定的最初產(chǎn)物是草酰乙酸C4途徑是植物對干旱環(huán)境的適應(yīng)，更高光合作用效率。植物的調(diào)控系統(tǒng)植物激素是一些在植物體內(nèi)合成的微量的有機(jī)生理活性物質(zhì)，它們能從產(chǎn)生部位運(yùn)送到作用部位，在低濃度（<1mmol/L）時可明顯改變植物體某些靶細(xì)胞或靶器官的生長發(fā)育狀態(tài)。植物向光性生長與植物激素的發(fā)現(xiàn)很早以前，植物學(xué)家就觀察到，室內(nèi)培育的植物具有向光性。對向光彎曲的燕麥苗解剖觀察發(fā)現(xiàn)，燕麥苗的胚芽鞘背光一側(cè)細(xì)胞的生長要快于向光的一側(cè)。是什么引起了向光性？如何通過實驗來發(fā)現(xiàn)？19世紀(jì)末，Darwin父子的實驗Darwin父子提出了一種假說：胚芽鞘頂端受光后產(chǎn)生的某種化學(xué)信號被從頂端傳送到下面彎曲的部位，導(dǎo)致胚芽鞘下部細(xì)胞向光的一側(cè)與背光的一側(cè)細(xì)胞生長不均勻。植物向光性生長與植物激素的發(fā)現(xiàn)幾十年后，丹麥科學(xué)家Boysen-Jensen用實驗驗證了Darwin父子提出的假說。實驗證明了：Darwin父子提出的某種信號是一種可傳輸?shù)幕瘜W(xué)物質(zhì)。植物向光性生長與植物激素的發(fā)現(xiàn)1926年，年輕的荷蘭植物生理學(xué)家Went終于從植物胚芽鞘中發(fā)現(xiàn)了這種化學(xué)物質(zhì)。Went結(jié)論：由胚芽鞘頂端受光產(chǎn)生的化學(xué)信號物質(zhì)可以刺激細(xì)胞生長。他將這種植物激素定名生長素。植物向光性生長與植物激素的發(fā)現(xiàn)植物激素對植物體的生長、細(xì)胞分化、器官發(fā)生成熟和脫落等多方面具有調(diào)節(jié)作用，植物激素對于植物的生長發(fā)育是必不可少的微量化合物；大約有300多種由微生物和植物產(chǎn)生的次生代謝物對植物的生長發(fā)育具有調(diào)節(jié)活性；