植物学 第七章 营养器官的整体性、结构与功能的统一性及其对环境的适应性课件

LOGO第七章 营养器官的整体性、结构与功能的统一性及其对环境的适应性第七章 营养器官的整体性、结构与功能的统一性及其对环境的适应第七章第七章 营养器官的整体性、结构与功能的统一性营养器官的整体性、结构与功能的统一性及其对环境的适应性及其对环境的适应性第一节第一节 营养器官的整体性营养器官的整体性第二节第二节 营养器官对环境的适应性营养器官对环境的适应性第三节第三节 营养器官的变态营养器官的变态u本章重点：变态的概念和常见营养器官变态类型；营养本章重点：变态的概念和常见营养器官变态类型；营养器官间及其与环境间的关系；营养器官结构的联系与同一器官间及其与环境间的关系；营养器官结构的联系与同一性；同源器官与同功器官性；同源器官与同功器官第七章 营养器官的整体性、结构与功能的统一性及其对环境的适第一节第一节 营养器官的整体性营养器官的整体性一、营养器官功能的协同性一、营养器官功能的协同性1.植物体内水分与矿物质的吸收、输导和蒸腾植物体内水分与矿物质的吸收、输导和蒸腾u水分路径：根毛水分路径：根毛根的皮层和内皮层根的皮层和内皮层木质部（根、茎、木质部（根、茎、分枝、叶脉）分枝、叶脉）叶肉细胞间隙叶肉细胞间隙气孔或角质膜蒸腾散失气孔或角质膜蒸腾散失u矿物质路径：主动选择性吸收后，经根、茎等的木质部矿物质路径：主动选择性吸收后，经根、茎等的木质部到达所需部位到达所需部位u叶片的蒸腾促进根的吸水和茎的输导叶片的蒸腾促进根的吸水和茎的输导2.植物体内有机物质的制造、运输、利用和贮藏植物体内有机物质的制造、运输、利用和贮藏u叶片是光合作用的主要场所叶片是光合作用的主要场所u也需要根吸收、茎运输的原料，并满足其他条件也需要根吸收、茎运输的原料，并满足其他条件u光合产物经过茎运输至根和果实、种子等处贮藏光合产物经过茎运输至根和果实、种子等处贮藏第一节 营养器官的整体性一、营养器官功能的协同性第一节第一节 营养器官的整体性营养器官的整体性二、营养器官结构的联系和同一性二、营养器官结构的联系和同一性（一）根与茎（一）根与茎1.皮系统：在根茎交接处向两端形皮系统：在根茎交接处向两端形成周皮成周皮2.基本组织系统与维管系统基本组织系统与维管系统u根、茎之间存在着维管组织过渡根、茎之间存在着维管组织过渡区，一般发生在下胚轴位置。区，一般发生在下胚轴位置。u过渡区只有初生结构中才能清楚过渡区只有初生结构中才能清楚的看到，这一过渡有多种类型。的看到，这一过渡有多种类型。第一节 营养器官的整体性二、营养器官结构的联系和同一性第一节第一节 营养器官的整体性营养器官的整体性（二）茎与分枝及叶（二）茎与分枝及叶u叶迹（叶迹（leaf trace）：枝维）：枝维管柱上的分枝，通过皮层管柱上的分枝，通过皮层进入叶的部分。进入叶的部分。u叶隙（叶隙（leaf gap）：叶迹）：叶迹伸出后，原来维管柱的位伸出后，原来维管柱的位置上有薄壁组织填充的区置上有薄壁组织填充的区域。域。u类似的还有枝迹和枝隙类似的还有枝迹和枝隙第一节 营养器官的整体性（二）茎与分枝及叶第一节第一节 营养器官的整体性营养器官的整体性三、植物生长的相关性三、植物生长的相关性u“根深叶茂根深叶茂”与与“本固枝荣本固枝荣”u大部分腋芽处于休眠状态。摘除顶芽后，顶芽以下的腋大部分腋芽处于休眠状态。摘除顶芽后，顶芽以下的腋芽才能开始活动。这种顶芽生长占优势，抑制腋芽生长的芽才能开始活动。这种顶芽生长占优势，抑制腋芽生长的现象，称为现象，称为“顶端优势顶端优势”（apical dominance）。在生产）。在生产上有广泛的应用。上有广泛的应用。第一节 营养器官的整体性三、植物生长的相关性第一节第一节 营养器官的整体性营养器官的整体性u植物营养生长与生殖生长植物营养生长与生殖生长的平衡，物质的重新分的平衡，物质的重新分配配第一节 营养器官的整体性植物营养生长与生殖生长的平衡，物质第二节第二节 营养器官对环境的适应性营养器官对环境的适应性一、茎形态结构的力学特点一、茎形态结构的力学特点u圆柱形为主圆柱形为主u木质茎次生木质部发达；草质茎次生结构不发达，高度木质茎次生木质部发达；草质茎次生结构不发达，高度有限有限三三棱棱形形茎茎 四四棱棱形形茎茎 扁平肉扁平肉质茎茎第二节 营养器官对环境的适应性一、茎形态结构的力学特点三棱第二节第二节 营养器官对环境的适应性营养器官对环境的适应性二、超级稻的株型分析二、超级稻的株型分析u茎秆矮壮；叶片直立，短而窄；分蘖力强茎秆矮壮；叶片直立，短而窄；分蘖力强第二节 营养器官对环境的适应性二、超级稻的株型分析第二节第二节 营养器官对环境的适应性营养器官对环境的适应性（一）阳地植物和阴地植物的叶（一）阳地植物和阴地植物的叶u根据植物和光照强度的关系，可分为阳地植物、阴地植根据植物和光照强度的关系，可分为阳地植物、阴地植物以及耐荫植物物以及耐荫植物第二节 营养器官对环境的适应性（一）阳地植物和阴地植物的叶第二节第二节 营养器官对环境的适应性营养器官对环境的适应性u阳地植物的叶：一般叶片较小而厚，具较厚的角质层，阳地植物的叶：一般叶片较小而厚，具较厚的角质层，表皮细胞较小，细胞壁较厚，气孔小而密集，表皮外有表皮细胞较小，细胞壁较厚，气孔小而密集，表皮外有时有茸毛。叶肉细胞强烈分化，栅栏组织发达。叶脉和时有茸毛。叶肉细胞强烈分化，栅栏组织发达。叶脉和机械组织发达。机械组织发达。第二节 营养器官对环境的适应性阳地植物的叶：一般叶片较小而第二节第二节 营养器官对环境的适应性营养器官对环境的适应性u阴地植物的叶：一般叶片较大而薄，角质层较薄，气孔阴地植物的叶：一般叶片较大而薄，角质层较薄，气孔数较少；叶肉栅栏组织不发达，胞间隙较发达，叶绿体数较少；叶肉栅栏组织不发达，胞间隙较发达，叶绿体较大，叶绿素含量较多，有利于光的吸收和利用。较大，叶绿素含量较多，有利于光的吸收和利用。u同一种植物在不同光照环境中，叶的结构也会有一定变同一种植物在不同光照环境中，叶的结构也会有一定变化，体现出对环境的适应。化，体现出对环境的适应。第二节 营养器官对环境的适应性阴地植物的叶：一般叶片较大而第二节第二节 营养器官对环境的适应性营养器官对环境的适应性（二）旱生植物和水生植物的叶（二）旱生植物和水生植物的叶u根据和水的关系，植物可分为根据和水的关系，植物可分为n陆生植物（生活在陆地上）n旱生植物（能够在干旱环境生长，具较强抗旱性，如仙人掌、芦荟等）n湿生植物（生长在潮湿环境中，抗旱性弱，如水稻、秋海棠等）n中生植物（介于二者之间，数量最多）。n水生植物（生活在水中，如莲、菱等）。u这些植物在叶的形态上差别很大。前面所讲的被子植物这些植物在叶的形态上差别很大。前面所讲的被子植物叶的结构一般是指中生植物的叶。叶的结构一般是指中生植物的叶。第二节 营养器官对环境的适应性（二）旱生植物和水生植物的叶第二节第二节 营养器官对环境的适应性营养器官对环境的适应性1.旱生植物的叶片旱生植物的叶片u植株外形：矮小，根系发达，叶小而厚，多绒毛植株外形：矮小，根系发达，叶小而厚，多绒毛u叶结构：表皮常多层细胞，气孔下陷，栅栏组织往往多叶结构：表皮常多层细胞，气孔下陷，栅栏组织往往多层，海绵组织和胞间隙不发达，机械组织较多。上述结层，海绵组织和胞间隙不发达，机械组织较多。上述结构的特征由减少蒸腾面积，减弱蒸腾等作用。构的特征由减少蒸腾面积，减弱蒸腾等作用。第二节 营养器官对环境的适应性1.旱生植物的叶片第二节第二节 营养器官对环境的适应性营养器官对环境的适应性u肉质植物：叶内有发达的薄壁组织，贮藏大量水分（景肉质植物：叶内有发达的薄壁组织，贮藏大量水分（景天属植物叶横切）天属植物叶横切）第二节 营养器官对环境的适应性肉质植物：叶内有发达的薄壁组第二节第二节 营养器官对环境的适应性营养器官对环境的适应性2.水生植物的叶水生植物的叶u不存在缺水问题，需要空气和光照。外形一般较薄，有不存在缺水问题，需要空气和光照。外形一般较薄，有些沉水叶裂成丝状。些沉水叶裂成丝状。u表皮细胞壁薄，角质化程度轻，一般具叶绿体，沉水叶表皮细胞壁薄，角质化程度轻，一般具叶绿体，沉水叶一般无气孔（视频一般无气孔（视频6：2630“）u叶肉不发达，不分化，维管组织和机械组织退化。胞间叶肉不发达，不分化，维管组织和机械组织退化。胞间隙特别发达，形成通气组织。隙特别发达，形成通气组织。第二节 营养器官对环境的适应性2.水生植物的叶第二节第二节 营养器官对环境的适应性营养器官对环境的适应性（三）盐生植物叶的特点（三）盐生植物叶的特点u长期缺水，表现出旱生结构特征长期缺水，表现出旱生结构特征u存在某些腺毛等泌盐结构存在某些腺毛等泌盐结构（四）异形叶性：同一植株或幼株与成株具不同形态的叶（四）异形叶性：同一植株或幼株与成株具不同形态的叶第二节 营养器官对环境的适应性（三）盐生植物叶的特点第三节第三节 营养器官的变态营养器官的变态一、变态（一、变态（metamorphosis）：由于行使特殊功能所引）：由于行使特殊功能所引起的器官形态和结构发生显著变异。起的器官形态和结构发生显著变异。第三节 营养器官的变态一、变态（metamorphosis二、根的变态二、根的变态（一）贮藏根：贮藏养料，肥厚多汁，常见于二年生或多年生（一）贮藏根：贮藏养料，肥厚多汁，常见于二年生或多年生草本双子叶植物，是越冬的一种适应。根据来源可分两种：草本双子叶植物，是越冬的一种适应。根据来源可分两种：1.肉质直根：由主根发育而来，还包括下胚轴。下胚轴发育而肉质直根：由主根发育而来，还包括下胚轴。下胚轴发育而成的部分无侧根，端部的茎基部分着莲座叶。主根构成肉质成的部分无侧根，端部的茎基部分着莲座叶。主根构成肉质直根的主体，是次生生长的结果。直根的主体，是次生生长的结果。二、根的变态（一）贮藏根：贮藏养料，肥厚多汁，常见于二年生或二、根的变态二、根的变态u胡萝卜：次生韧皮部为主胡萝卜：次生韧皮部为主二、根的变态胡萝卜：次生韧皮部为主二、根的变态二、根的变态u甜菜：中柱鞘中可产生新的形成层，称为额外形成层；甜菜：中柱鞘中可产生新的形成层，称为额外形成层；形成新的维管组织，称为三生结构。最后形成一轮维管形成新的维管组织，称为三生结构。最后形成一轮维管组织和一轮薄壁组织的相间排列，使甜菜的肉质根的横组织和一轮薄壁组织的相间排列，使甜菜的肉质根的横切面上，出现显著的多层同心环结构。切面上，出现显著的多层同心环结构。二、根的变态甜菜：中柱鞘中可产生新的形成层，称为额外形成层；二、根的变态二、根的变态2.块根：由不定根或侧根发育而来，同一株上可形成多个。块根：由不定根或侧根发育而来，同一株上可形成多个。其组成不含下胚轴和茎的基部。其组成不含下胚轴和茎的基部。u番薯：额外形成层的活动产生三生结构番薯：额外形成层的活动产生三生结构二、根的变态2.块根：由不定根或侧根发育而来，同一株上可形二、根的变态二、根的变态（二）气生根：生长在地面以上空气中的根（二）气生根：生长在地面以上空气中的根1.支持根：近地面茎节上的不定根不断延长，根先端伸入支持根：近地面茎节上的不定根不断延长，根先端伸入土中，并继续产生侧根，成为增强植物整体支持力量的土中，并继续产生侧根，成为增强植物整体支持力量的辅助根系。（视频辅助根系。（视频4：1940）二、根的变态（二）气生根：生长在地面以上空气中的根二、根的变态二、根的变态二、根的变态二、根的变态二、根的变态2.攀缘根：柔弱的茎不攀缘根：柔弱的茎不能直立，茎上产生的，能直立，茎上产生的，以固着在树干、岩石以固着在树干、岩石等表面，攀爬上升不等表面，攀爬上升不定根。定根。二、根的变态2.攀缘根：柔弱的茎不能直立，茎上产生的，以固二、根的变态二、根的变态3.呼吸根：红树、池杉呼吸根：红树、池杉等植物，具有许多直等植物，具有许多直根，从腐泥中向上生根，从腐泥中向上生长，挺立在泥外空气长，挺立在泥外空气中。呼吸根外有呼吸中。呼吸根外有呼吸孔，内有发达的通气孔，内有发达的通气组织，有利于通气和组织，有利于通气和贮存气体。（视频贮存气体。（视频6：385）二、根的变态3.呼吸根：红树、池杉等植物，具有许多直根，从腐二、根的变态二、根的变态（三）寄生根：寄生植物如菟（三）寄生根：寄生植物如菟丝子，以突起状的根伸入寄丝子，以突起状的根伸入寄主茎的组织内，彼此的维管主茎的组织内，彼此的维管组织相通，吸取寄主体内的组织相通，吸取寄主体内的养料和水分，这种根称为寄养料和水分，这种根称为寄生根，也称为吸器。（视频生根，也称为吸器。（视频5:3903”）二、根的变态（三）寄生根：寄生植物如菟丝子，以突起状的根伸入三、茎的变态三、茎的变态（一）地下茎的变态（一）地下茎的变态u生于地下的茎，仍保留着茎的特征：具叶（常退化成鳞生于地下的茎，仍保留着茎的特征：具叶（常退化成鳞片，脱落后留有叶痕）和腋芽，节和节间。依据这些特片，脱落后留有叶痕）和腋芽，节和节间。依据这些特征可以和根加以区别。征可以和根加以区别。1.根状茎：横卧地下，较长而似根的变态茎。根状茎：横卧地下，较长而似根的变态茎。三、茎的变态（一）地下茎的变态三、茎的变态三、茎的变态u根状茎（姜），示退化成鳞片状叶和脱落后的痕迹根状茎（姜），示退化成鳞片状叶和脱落后的痕迹三、茎的变态根状茎（姜），示退化成鳞片状叶和脱落后的痕迹三、茎的变态三、茎的变态2.块茎：节间缩短膨块茎：节间缩短膨大的变态枝，积累大的变态枝，积累养料形成，如马铃养料形成，如马铃薯。内部结构与地薯。内部结构与地上茎相同。外部可上茎相同。外部可见鳞片叶（脱落后见鳞片叶（脱落后形成叶痕）、芽等形成叶痕）、芽等结构。结构。三、茎的变态2.块茎：节间缩短膨大的变态枝，积累养料形成，如三、茎的变态三、茎的变态3.鳞茎：节间缩短，由许多肥厚的肉质鳞叶包围的扁平或鳞茎：节间缩短，由许多肥厚的肉质鳞叶包围的扁平或圆盘状的地下茎，如百合、洋葱、蒜等。鳞叶间具腋芽圆盘状的地下茎，如百合、洋葱、蒜等。鳞叶间具腋芽（如大蒜瓣）。（如大蒜瓣）。三、茎的变态3.鳞茎：节间缩短，由许多肥厚的肉质鳞叶包围的扁三、茎的变态三、茎的变态4.球茎：节间缩短、膨大成球状的地下茎，常具有显著的球茎：节间缩短、膨大成球状的地下茎，常具有显著的顶芽，明显的节与节间。节上可见退化的叶和侧芽。顶芽，明显的节与节间。节上可见退化的叶和侧芽。三、茎的变态4.球茎：节间缩短、膨大成球状的地下茎，常具有显三、茎的变态三、茎的变态（二）地上茎的类型（二）地上茎的类型1.匍匐茎：细长、匍匐地面而生的茎，节上生不定根，顶匍匐茎：细长、匍匐地面而生的茎，节上生不定根，顶端形成小植株。端形成小植株。三、茎的变态（二）地上茎的类型三、茎的变态三、茎的变态2.肉质茎：肉质肥大多汁的变态茎。髓部发达，可贮藏营肉质茎：肉质肥大多汁的变态茎。髓部发达，可贮藏营养。养。三、茎的变态2.肉质茎：肉质肥大多汁的变态茎。髓部发达，可三、茎的变态三、茎的变态3.茎卷须：攀援植物的茎细长，不能直立，变成卷须，称茎卷须：攀援植物的茎细长，不能直立，变成卷须，称为茎卷须或枝卷须。其位置与花枝相当（如葡萄）或生为茎卷须或枝卷须。其位置与花枝相当（如葡萄）或生于叶腋（如黄瓜）。于叶腋（如黄瓜）。三、茎的变态3.茎卷须：攀援植物的茎细长，不能直立，变成卷三、茎的变态三、茎的变态4.茎刺（或枝刺）：由茎转变而来，有时会分枝生叶，位茎刺（或枝刺）：由茎转变而来，有时会分枝生叶，位置常位于叶腋（左图），与维管组织有联系（区别于叶置常位于叶腋（左图），与维管组织有联系（区别于叶刺和皮刺，右图）。刺和皮刺，右图）。三、茎的变态4.茎刺（或枝刺）：由茎转变而来，有时会分枝生三、茎的变态三、茎的变态5.叶状茎（或叶状枝）：茎转变成叶状，扁平，绿色，能叶状茎（或叶状枝）：茎转变成叶状，扁平，绿色，能进行光合作用（如假叶树）。进行光合作用（如假叶树）。三、茎的变态5.叶状茎（或叶状枝）：茎转变成叶状，扁平，绿四、变态叶四、变态叶1.鳞叶：功能特化或退化的鳞片状的叶。鳞叶：功能特化或退化的鳞片状的叶。n鳞芽外的鳞叶n地下茎上的鳞叶四、变态叶1.鳞叶：功能特化或退化的鳞片状的叶。四、变态叶四、变态叶2.叶卷须叶卷须u叶的一部分变成卷须状，如豌豆（复叶形成）、菝葜叶的一部分变成卷须状，如豌豆（复叶形成）、菝葜（托叶形成）。（托叶形成）。四、变态叶2.叶卷须四、变态叶四、变态叶3.叶刺：由叶或叶的部分（如托叶）变成刺状。（其他：视叶刺：由叶或叶的部分（如托叶）变成刺状。（其他：视频频4:1740”）四、变态叶3.叶刺：由叶或叶的部分（如托叶）变成刺状。（其四、变态叶四、变态叶4.捕虫叶：能捕虫的变态叶。囊状（狸藻）、盘状（茅膏捕虫叶：能捕虫的变态叶。囊状（狸藻）、盘状（茅膏菜）、瓶状（猪笼草，视频菜）、瓶状（猪笼草，视频2:3020”）。）。四、变态叶4.捕虫叶：能捕虫的变态叶。囊状（狸藻）、盘状（四、变态叶四、变态叶5.叶状柄：叶片不发达，由叶柄转变为扁平的片状并具有叶状柄：叶片不发达，由叶柄转变为扁平的片状并具有叶的功能（台湾相思）。叶的功能（台湾相思）。四、变态叶5.叶状柄：叶片不发达，由叶柄转变为扁平的片状并五、同功器官和同源器官五、同功器官和同源器官u同源器官（同源器官（homologous organ）：外形和功能有差异，）：外形和功能有差异，但来源相同的器官，称为同源器官。如叶刺、鳞叶、捕但来源相同的器官，称为同源器官。如叶刺、鳞叶、捕虫叶、叶卷须等都是叶的变态。虫叶、叶卷须等都是叶的变态。u同功器官（同功器官（analogous organ）：外形相似、功能相同）：外形相似、功能相同的器官，称为同功器官，的器官，称为同功器官，如茎卷须和叶卷须，茎刺和如茎卷须和叶卷须，茎刺和叶刺。叶刺。五、同功器官和同源器官同源器官（homologous org复习和作业复习和作业u名词解释名词解释 顶端优势顶端优势 变态变态 同功器官和同源器官同功器官和同源器官u简答题简答题1.请举例说明阳地植物和阴地植物叶结构的差别，各自的结请举例说明阳地植物和阴地植物叶结构的差别，各自的结构如何与环境相适应？构如何与环境相适应？2.怎样区分枝刺与叶刺、茎卷须与叶卷须？怎样区分枝刺与叶刺、茎卷须与叶卷须？复习和作业名词解释