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1、第17章 植物的结构和生殖第一节 植物组织 P2173种组织系统:皮组织系统或保护组织系统（表皮和周皮）、维管组织系统（木质部和韧皮部）基本组织系统（分生组织、各种薄壁组织、机械组织（厚角组织和厚壁组织）分泌组织等）,1 保护组织系统,概念：覆盖于植物体表起保护作用的组织功能：减少体内水分蒸腾，控制植物与环境的气体交换，防止病虫害侵袭和机械损伤等。类型：根据来源及形态结构的不同分为两类：表皮和周皮。表皮：来源：由初生分生组织细胞分化而成位置：覆盖在器官或幼嫩器官（双子叶植物）的表面,表皮初生保护组织 表皮细胞排列紧密（无叶绿体）气孔器 有的具角质层、蜡质层、表皮毛和腺毛等,保卫细胞（叶绿体）,
2、气孔,周皮次生保护组织,皮层、中柱鞘、次生韧皮部,脱分化,木栓形成层,木栓层（栓质化、死细胞）,木栓形成层,栓内层：薄壁细胞，常1-2层,向外分裂,向内分裂,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。,2 基本组织系统分生组织:,位于植物体的生长部位，具有持续或周期性分裂能力的细胞群，称为分生组织。,细胞排列整齐且紧密 细胞形状规范 细胞质浓 细胞核大,分生组织细胞特点:,分生组织类型（按来源分）,原分生组织（来自胚性细胞）分生组织 初生分生组织 次生分生组织成熟组织,分裂,分裂分化,脱分化,原分生组织：位置：位于根、茎最前端，由没有分化的、最幼嫩的、终生保持分裂能
3、力的胚性细胞所组成(即由胚胎遗留下来的最早的分生组织)细胞特征：体积小，核相对较大，细胞质浓厚。,初生分生组织：位于根、茎的顶端，由原分生组织刚刚衍生的细胞所组成。细胞仍然具有很强的分裂能力，但没有原分生组织那样旺盛，是一种边分裂，边分化的组织。,次生分生组织,是由已分化成熟的组织细胞，经过脱分化恢复分裂能力形成的分生组织，因此叫次生分生组织。位置：存在于根、茎的形成层和木栓形成层中；特别是木栓形成层是典型的次生分生组织。,分生组织类型（按位置分）,分生组织,顶端分生组织：根、茎顶端，伸长生长,侧生分生组织：侧面，增粗生长,居间分生组织：节间、叶基的伸长生长如禾本科作物短时间迅速拔高.不普遍，
4、短时存在，形成成熟组织 物的拔节),属于初生分生组织,属于次生分生组织,即原分生组织和初生分生组织,原分生组织和初生分生组织分裂的结果使器官伸长，次生分生组织的分裂结果使器官增粗。凡是由根尖、茎尖的初生分生组织细胞分裂、分化形成的成熟组织，都称初生组织。凡是由形成层等次生分生组织的细胞所产生的成熟组织都叫次生组织。,分生组织分裂产生的细胞，经生长、分化后，逐渐丧失分裂能力，形成各种具有特定形态结构和生理功能的组织。如下：,保护组织 薄壁组织 机械组织 维管组织 分泌组织（分泌结构),薄壁组织,是构成各器官最基本的组织，也是进行各种代谢活动的重要组织，在植物体内占有体积最大。功能：具有同化、贮藏
5、、通气、吸收及运输等功能结构特点：壁薄，仅有初生壁；胞间隙发达；常为等径的多面体细胞；具生活的原生质体，液泡较大。分化程度低，可脱分化转变为次生分生组织（维管形成层和木栓形成层）在创伤愈合、形成不定根、不定芽及嫁接愈合时，薄壁组织可脱分化转变为次生分生组织。,薄壁组织类型（功能）,薄壁组织,吸收组织：幼根表皮细胞、根毛,同化组织：含叶绿体的绿色部分，叶肉,贮藏组织：根、茎、种子中,通气组织：植物胞间隙发达成气腔或气道,传递细胞：叶片小叶脉中普遍存在,吸收组织,具有大量细胞间隙的薄壁组织称为通气组织,通气组织,60年代末，在电镜下发现了一类特殊的薄壁细胞传递细胞（传输细胞或转移细胞）细胞特点：细
6、胞壁具内突生长(增加质膜面积)，细胞质浓厚，富含线粒体，有发达的胞间连丝(有利于代谢物质的运输与传递)，故称传递细胞(transfer cell)在植物体内广泛存在，如小叶脉输导组织的附近(叶肉和输导分子之间的桥梁)，茎节部的维管束中，种子的子叶、胚乳、胚柄等部位。,机械组织,厚角组织：无次生壁，初生壁不规则 加厚 P219,厚壁组织,石细胞,纤维细胞,木纤维,韧皮纤维,机械组织 起机械支持的作用类型：厚角组织、厚壁组织,(活细胞),(死细胞),厚壁细胞有坚固的次生壁，成熟的厚壁细胞为死细胞。,厚角组织 P219,初生壁不均匀加厚，通常在几个细胞邻接处的角隅处加厚，故称厚角组织。厚角细胞没有次
7、生壁，其初生壁中不含木质素，故有一定的坚韧性、可塑性和伸展性，既有支持作用，又不妨碍幼嫩器官的迅速生长；而且与它所支持的茎和叶一同生长。厚角组织的细胞是活细胞。存在于植物的幼茎、叶柄、叶片、花柄等部位，而且总是分布于器官的外围，或直接在表皮下，或与表皮只隔开几层薄壁细胞。在器官形成过程中，厚角组织出现较早，是正在生长的茎叶的支持组织。,厚壁组织,厚壁细胞具均匀加厚的次生壁，常木质化；细胞成熟时，原生质体死亡分解，成为只留有细胞壁的死细胞。a.石细胞：细胞较短，形状多样，周围有不规则突起。次生壁极度增厚强烈木质化，成熟时成为仅具坚硬厚壁的死细胞(具强大支持作用)。单个散生（如梨）或聚集成簇（如坚
8、果和种皮），也可连续成片分布于茎、叶、果实中，有增加器官硬度和支持的作用。,外果皮,外果皮,中果皮,内果皮（内有种子）,b.纤维,为两头尖、梭形的细长细胞，长是宽的101000倍，壁强烈增厚，有的不木质化，有的强烈木质化；成熟时原生质体解体，细胞腔狭窄，为死细胞。排列紧密，无细胞间隙，并聚集成束，成为植物体内的坚强支柱。根据所处位置，可分为木纤维和韧皮纤维两类：木纤维：存在于木质部中，较短，坚硬而缺少弹性，脆而易断，不宜作纺织原料，但可造纸或作人造纤维 韧皮纤维：存在于韧皮部中，细胞壁极厚，富含纤维素，坚韧而有弹性，是良好的工业原料。,分泌组织(略),分泌植物体内有些细胞可产生一些特殊的物质，
9、如蜜汁、黏液、挥发油、树脂、乳汁等，并把它们排出体外或积存在体内，这种现象称为分泌，凡是能分泌物质的细胞或细胞组合称为分泌结构,根据分泌物是否排出体外分为：外部的分泌结构：腺表皮、腺毛、蜜腺和排水器。其分泌物排出植物体内，如花蜜由蜜腺分泌。内部的分泌结构：分泌细胞、油囊（茴香、肉桂）、乳汁管、树脂道（松柏类）。其分泌物在细胞里或细胞间隙之中。如三叶胶的乳汁管分泌的乳汁中含有橡胶等。,内部的分泌结构,3 维管组织系统(输导组织),木质部:由导管分子、管胞、纤维、薄壁细胞等组成，导管分子和管胞为死细胞，壁上有环纹、螺纹、梯纹、网纹和孔纹等木质化增厚。a.管胞：,细胞狭长，两端尖细，上下二细胞的端部
10、紧密重叠，水分通过管壁上的纹孔依次向上运送裸子植物和蕨类植物只有管胞，而无导管；被子植物中也有管胞，但含量少，不起主要作用系统发育过程中，管胞向两个方向演化：,细胞壁更加增厚，特化为只营支持功能的木纤维。细胞端壁溶解，特化为专营输导功能的导管分子。,纹孔场及纹孔,纹孔场（pit field）：初生壁上的一些非常薄的区域叫初生纹孔场。纹孔场(pit field)上有许多小孔，胞间连丝通过这些小孔,与相邻细胞相连。次生壁的增厚也是不均匀的，一般在纹孔场的地方不再加厚，形成的凹陷区域称为纹孔（pit）。单纹孔（single pit）具缘纹孔（bordered pit）相邻两细胞之间的纹孔多成对存在，
11、称纹孔对(pit pair)，功能：是细胞间水分和物质交换的通道。,胞间层,初生壁 次生壁,初生纹孔场,细胞分化过程中细胞壁的变化,b.导管分子,导管分子的端壁上形成一个或几个大的孔称为穿孔，具穿孔的端壁特称穿孔板，导管分子以端壁纵向连接而成导管。导管管径较管胞粗大，又以穿孔直接沟通，因此，导管比管胞具较高运水效率存在于被子植物木质部中,c.木薄壁细胞,木质部中的薄壁细胞称木薄壁细胞发育后期壁常木质化，细胞中含淀粉和结晶，具贮藏功能。,韧皮部,组成：筛管分子或筛胞、伴胞、韧皮纤维、薄壁细胞等,a.筛管分子,管状细胞，纵向连接形成筛管只具初生壁，上下端壁上有许多小孔称筛孔，具筛孔的端壁特称筛板。
12、筛管分子具生活的原生质体,但成熟后核消失。,筛管 伴胞,b.伴胞,筛管分子旁边有一或几个细长、两端尖锐，并高度特化的薄壁细胞，称为伴胞，其原生质浓厚，有明显的核和丰富的细胞器，呼吸旺盛。,筛管 伴胞,伴胞与筛管由同一个母细胞分裂而来(大子细胞形成筛管分子,小的发育为伴胞)筛管寿命仅1或23年，筛管死亡后，伴胞也随之死亡，即所谓“同生共死”伴胞功能：为筛管提供能量。,c.筛胞,裸子植物和蕨类植物中一般没有筛管，由筛胞完成有机物质的运输功能。与筛管分子的区别是：细胞壁上只有筛域而无筛板，筛胞之间以侧壁上的筛域相通，进行物质运输,d.韧皮薄壁细胞 常含有结晶和各类贮藏物，主要起贮藏和横向运输的作用。
13、,综上所述，形成这3种组织的细胞有以下7种类型：分生组织细胞、薄壁细胞、厚角细胞、厚壁细胞、分泌细胞、水分输导细胞（管胞和导管分子）、食物输导细胞（筛管分子和伴胞）。,组织系统,表皮组织系统基本组织系统维管组织系统,维管植物三大组织系统,基本组织系统,分布于表皮组织系统和维管系统之间，由薄壁组织、厚角组织、厚壁组织组成，是植物体各部分的基本组成，具多种功能。,表皮组织系统,包括表皮和周皮，覆盖于整个植物体的表面，形成一个连续的保护层。,维管组织系统,维管组织系统：由输导组织木质部和韧皮部构成，贯穿于整个植物体内，把植物体各部分有机地连接在一起。具有强大的输导和支持作用.木质部：由导管、管胞、木
14、薄壁细胞和木纤维组成。韧皮部：筛管、伴胞、韧皮薄壁细胞和韧皮纤维等 组成。初生维管束：是由初生木质部和初生韧皮部组成的束状结构。在双子叶植物的根和茎中，在初生木质部和初生韧皮部之间有一层具有分裂潜能的薄壁细胞，这些细胞后来发生横向分裂，形成束中形成层。初生维管束的类型：根据维管束中木质部和韧皮部的位置不同分为5种类型：外韧维管束（最常见）、双韧维管束、周韧维管束、周木维管束、辐射维管束。,维管束类型,植物整体的结构表现为维管组织系统包埋于基本组织系统之中，而外面又覆盖着表皮组织系统，它们在结构上和功能上组成一个有机的统一整体，相互协作，相互依存，共同完成植物的生命过程。,根系根尖根的初生结构根
15、的次生结构根瘤、菌根根的功能,第二节 根的形态、结构及功能,(一)、根的形态和根系 1根的形态 主根 定根 侧根（由胚根而来）不定根,（由茎基部产生的）,2根系：一株植物根系的总称为根系 直根系：有明显的主根，如大豆 须根系：无明显的主根，如小麦,须根系：由胚根而来的主根不发达，并在早期枯萎，而由茎基部产生出大量粗细相近的不定根，发育形成各级分支，呈胡须状。,主根生长旺盛，主根和侧根区分明显,（由胚根而来）,(二)、根尖的结构 P221 指根的先端到根毛区的幼嫩部分 根冠：根尖的顶端，起保护作用分生区（细胞分裂区或生长点）：具分裂能力，使根生长伸长区：细胞伸长成熟区（根毛区）：有组织分化，根的
16、吸收功能在此处进行。,（三）、双子叶植物根的初生生长和初生结构 1.根的初生结构：由初生分生组织（原表皮层、基本分生组织和原形成层）生长分化所形成的结构称初生结构。2.根的初生结构包括：表皮、皮层和维管柱（或中柱）表皮：根毛区具根毛 皮层：外皮层 中皮层 内皮层：凯氏带 维管柱：1中柱鞘 2初生韧皮部：筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞 3初生木质部：导管、管胞、木纤维、木薄壁细胞。4束中薄壁细胞：,1-数层薄壁细胞,双子叶植物根初生结构示意图,髓,皮层,外皮层：最外层排列整齐，无胞间隙的薄壁细胞组成,中皮层：多层薄壁细胞组成,内皮层：皮层最内的层细胞组成，细胞排列紧密，没有细胞间隙，内皮层细
17、胞的细胞壁特殊加厚形成凯氏带（casparian strip）：双子叶植物：细胞两侧径向壁和横向壁局部有木质化、栓质化的带状加厚区域单子叶植物：大多数细胞的径向壁、横向壁和内切向壁均显著增厚并栓质化，即单子叶植物内皮层细胞成熟时为五面加厚。在横切面看，加厚的壁呈马蹄形，因而失去了透水和透气的能力，但夹在其中的个别细胞仍然是薄壁的通道细胞。皮层和中柱之间借通道细胞进行物质交换。,凯氏带立体示意图,凯氏带,通道细胞,功能,凯氏带（木质化和栓质化）不透水，皮层中的水液只能透过内皮层细胞本身而不能透过细胞壁和细胞间隙进入中柱，所以内皮层细胞有调节物质进入中柱的作用。,P210,维管柱,中柱鞘：位于维管
18、柱的最外层，或几层薄壁 细胞组成，有潜在的分裂能力（部分形成层和木栓形成层，形成侧根等）,维管组织：由初生木质部(横切面上呈星芒状、辐射状)和初生韧皮部 组成,薄壁细胞：位于初生木质部和初生韧皮部之间 的数层薄壁细胞。双子叶植物中，这部分细胞可转化为维管形成层的一部分。,髓：一般根中央部分由木质部占据,若中央部分不分化成木质部,就由薄壁或厚壁组织形成髓。多数单子叶植物和少数双子叶植物根中有髓存在,次生分生组织的产生和活动,根的次生分生组织包括：维管形成层（vascular cambium）木栓形成层（cork cambium）,(四)双子叶植物根的次生生长和次生结构,维管形成层的发生和它的活动
19、,维管形成层的发生和它的活动,维管形成层的发生和活动,维管形成层的发生和它的活动,维管射线,在次生维管组织中,形成了一些径向排列的薄壁细胞群,称为维管射线,在木质部的称木射线,在韧皮部的称韧皮射线功能:横向物质运输,根的次生结构,皮层,次生韧皮部,维管形成层,次生木质部,(髓)射线,髓,初生韧皮部,初生木质部,内皮层,中柱鞘,木栓形成层的发生和它的活动,维管形成层的活动,使中柱鞘以外的成熟组织被破坏,这时根的中柱鞘细胞恢复分裂能力,形成木栓形成层木栓形成层进行平周分裂,向外分裂产生木栓层,向内分裂形成栓内层木栓形成层、木栓层和栓内层合称周皮,成为根加粗以后新的保护组织(次生保护组织)最早的木栓
20、形成层起源于中柱鞘,但活动一年或几年后停止活动,这时新的木栓形成层在旧的周皮以内产生,常由次生韧皮部细胞恢复分裂能力形成木栓形成层,继续形成新的周皮。,次生韧皮部,维管形成层,次生木质部,木射线,初生韧皮部,初生木质部,根的次生结构,中柱鞘,根瘤与菌根 P239,根瘤：是土壤中的根瘤菌侵入到根内产生的共生体。有固氮作用。除豆科植物外,还发现100多种植物能形成根瘤,如木麻黄、罗汉松、杨梅、铁树、沙棘等。有些非豆科植物根瘤中的固氮菌是放线菌。,根瘤,菌根：有些真菌的菌丝伸入植物根的皮层中，和根形成特定的结构，称为菌根。菌根是高等植物根与某些真菌的共生体。真菌能增加根对水和无机盐的吸收和转化能力（
21、有时比根毛的作用还强）。植物则把其制造的有机物提供给真菌。,单子叶植物根的结构特点 也分为表皮、皮层、维管柱 但不产生形成层和木栓形成层 表皮：最外一层细胞 皮层：外皮层常形成机械组织 内皮层形成五面加厚的细 胞，有通道细胞 维管柱：无形成层,根的生理功能 1.吸收作用 233页 2.固着作用 3.输导作用 4.其他：合成作用，贮藏作用，繁殖作用等,根的吸收作用1）植物根系对水分的吸收,根系是吸收水分的主要器官。根系吸水的部位主要是根尖，包括分生区、伸长区和根毛区。其中根毛区吸水能力最强。根系对水分的吸收有两种方式：被动的物理过程被动吸水。由于枝叶（尤其是叶片）的蒸腾作用而引起根部吸水的现象。
22、（靠蒸腾拉力吸水）主动的生理过程主动吸水。由于根的生理活动，使根细胞主动将无机离子泵入木质部，而内皮层会使离子在木质部积累，当离子积累到一定程度时，水就会通过渗透作用进入木质部，从而推动木质部汁液向上移动，这种力量称为根压。根压只能使水分上升到有限的高度（大约1至2米）。（吐水和伤流都是根压引起的）,植物吸收的水分0.15%0.2%用于组成植物体，其余大约99.8%以上的水分，则通过蒸腾作用而散失。植物通过地上部分的组织（主要是叶）以水蒸气状态散失水分的过程称为蒸腾作用。本质上是蒸发作用。气孔是蒸腾作用的主要出口，也是光合作用吸收CO2、呼吸作用吸收O2的主要入口,是植物体与外界环境发生气体交
23、换的“大门”。气孔在下表皮更多一些。占叶表面的0.5%-1.5%。实验表明，气孔蒸腾要比等面积的自由水面的蒸发量快50倍之多。,气孔结构和开关机理 P234,每一个气孔都由两个形态特殊可改变形状的保卫细胞包围。保卫细胞仅两端相连，气孔内侧的细胞壁较厚，外侧的壁较薄。当保卫细胞吸水膨胀时，气孔便张开；相反失水时，气孔关闭。保卫细胞的吸水与失水和钾离子通过主动运输进出保卫细胞有关。光（促进保卫细胞吸收K+和水）、CO2（叶片CO2浓度低时使气孔张开）、生物种（生物钟是植物体的一种计时机制白天张开、夜晚关闭）和环境水分的多少（当植物白天失水过多时，气孔也会关闭）等因素影响气孔的开关。,总而言之，调节
24、气孔开闭的机制是植物在节水和制造糖分之间求得平衡。,根系吸水的过程：（短距离运输即横向运输）233页 水分和溶质从一个细胞运出，通过细胞壁再进入相邻细胞，如此反复进入其他细胞直至内皮层。需多次穿过细胞膜。质外体途径（胞外途径）：质外体由细胞壁、细胞间隙以及木质部的导管组成。水分和溶质进入细胞间隙，沿着细胞壁组成的连续体移动直至内皮层。共质体途径（胞内途径）：通过胞间连丝结合在一起的原生质体，称共质体。通过共质体由植物组织内的胞间连丝进行运输称为共质体途径，先通过根毛细胞的细胞膜，然后通过共质体直至内皮层。,共质体运输,质外体运输,木质部,内皮层,皮层,表皮,根毛,质外体运输,H2O,H2O,H
25、2O,H2O,H2O,H2O,H2O,H2O,共质体运输,植物的根毛、土壤水分和土壤颗粒之间关系密切。土壤水分中有各种无机离子和溶解氧。P233,2）水分在植物体内的运输,植物根系从土壤中吸收的水分首先通过根部的皮层进入到中柱的木质部，然后通过根与茎相互连通的木质部中的导管与管胞，向上输送，经过叶柄到达叶片。水分进入叶肉细胞后在细胞表面蒸发，通过叶片的气孔逸出。,水分在植物体内的运输,水 根毛 皮层细胞 内皮层 中柱鞘 木质部导管茎叶脉气孔大气,土壤植物空气连续系统,植物体内水分运输的动力 P234,根压：由于根的生理活动，使根细胞主动将无机离子泵入木质部，而内皮层会使离子在木质部积累，当离子
26、积累到一定程度时，水就会通过渗透作用进入木质部，从而推动木质部汁液向上移动，这种力量称为根压。根压只能使水分上升到有限的高度（大约1至2米）。蒸腾作用内聚力张力机制 水分子间通过氢键使水分子粘在一起的力量称为水的内聚力（内聚作用）；水分子与木质部细胞壁的纤维素分子通过氢键粘在一起的作用称为黏附作用（黏附力）。蒸腾作用拉动一长串水分子，内聚力使这串水分子连在一起，当水分子扩散出去时，内聚力和蒸腾作用的拉动作用会对余下的一长串水分子（水柱）产生张力，于是水柱不断被拉上去。黏附力则帮助木质部汁液向上移动并对向下的重力起反作用。在不发生蒸腾作用时粘附力还起到维持水分不下滑的作用。这种以水分子间具有较大
27、的内聚力来解释水分在植物体内上运时形成连续水柱的机制，称为蒸腾作用内聚力张力机制。,3）根系对矿质营养的吸收 P237,植物体对矿质元素的吸收区域：根毛区（1）阳离子交换P214：无机阳离子如Ca+、Mg+、K+等黏附在带负电荷的粘土颗粒上，在阳离子交换过程中，根毛将H+释放到土壤溶液中，H+取代粘土颗粒上的阳离子，根毛则吸收这些游离的阳离子。（2）阴离子：阴离子如NO3-和H2PO4-、HPO42-不能黏附在带负电荷的粘土颗粒上，所以阴离子容易被植物吸收，但很容易被淋失，这就是土壤常常缺氮的原因。矿质元素要溶解在水中吸收，随蒸腾作用上升。,矿质元素运输的途径和速度 矿质元素沿质外体途径和共质
28、体途径横向运输到中柱，然后：1.矿质元素通过木质部导管向上运输；2.从木质部向韧皮部的运输也极活跃 叶片吸收的矿质元素以溶液形式通过气孔和角质层进入叶片内部，可以通过韧皮部向下、向上运输，也可以通过木质部向上运输。速度：30-100cm/h,4）植物的矿质营养（略）P236,植物必需的矿质元素及其作用,水培法,17种元素是绝大多数植物生长和发育所必需的元素植物营养元素的缺乏可导致植物产生一系列的症状，引起生长发育不良甚至植物的死亡。17种必需元素中，C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等9种元素的含量分别占植物体干重的0.1%以上，称大量元素(常量元素)，其中C、H、O、N、P、S占植物干重
29、的98%。Cu、Zn、Mn、Fe、Mo、B、Cl、Ni等8种元素含量分别占植物体干重的0.01%以下，称微量元素 部分植物必需：Na：蓝藻,盐生植物,C4植物 Si：硅藻、水稻 Co：豆科,大量元素,（1）氮 主要以NH4+和NO3-吸收，也吸收尿素和氨基酸等小分子含氮有机物。占植物干重的1%3%。作用：1.构成蛋白质的主要成分（占1618%）2.核酸和构成生物膜的磷脂都含有氮 3.是几种具有重要生理功能物质的成分：叶绿素、吲哚乙酸、细胞分裂素、维生素(B1、B2、B6、PP等)因此，氮是构成生命的物质基础，在植物生命活动中占有首要地位，被称为生命元素,植物缺氮时，蛋白质合成过程下降，细胞的分
30、裂和伸长受到限制，叶绿素含量降低，导致植株矮小瘦弱，叶小色淡，其老叶易变黄干枯。（氮素在植物体内可以移动，缺乏氮素时幼叶可以向老叶吸收氮素。）由于营养生长差，缺氮植物花少，子粒不饱满，产量低。氮素过量（小麦），大量的糖类用于合成蛋白质、叶绿素等，使得构成细胞壁的纤维素、果胶等大量减少，细胞个大壁薄，易受病虫侵害；茎部机械组织不发达，易倒伏。相反，叶菜作物多施氮肥，茎叶鲜嫩多汁，食之可口。氮素是施肥的三大要素之一。,(2)磷,磷以H2PO4-和HPO42-的形式被植物吸收。这种氧化态的磷被吸收以后，就直接与其他有机物结合形成磷脂、核酸、辅酶和ATP等。磷的主要生理作用：1、磷是细胞质和细胞核的组
31、成成分磷脂，核酸和核蛋白等 2、磷在植物的代谢中起重要作用，如磷参与组成的NAD、NADP、FAD、FMN、CoA、ATP等参与光合、呼吸作用及糖、脂肪和氮代谢等 3、植物细胞液中含有一定的磷酸盐，可构成缓冲体系，在细胞渗透势的维持中起一定作用,(2)磷,当植物缺磷时，蛋白质合成受阻，影响细胞分裂，植株生长缓慢，植株矮小，分枝、分蘖减少，叶色暗绿或紫红，新生枝叶卷曲脆弱。缺磷的症状首先表现在老叶。磷缺乏的可能性仅次于氮。磷肥过多时，叶片部位会产生小焦斑，还会妨碍水稻等对Si的吸收，也易导致缺Zn,（3）硫,硫以硫酸根（SO42-）的形式被植物吸收。硫的生理作用：1、含硫氨基酸几乎是所有蛋白质的
32、构成成分，所以硫参与原生质的构成 2、含硫氨基酸半胱氨酸胱氨酸系统能影响细胞中的氧化还原过程 3、硫是CoA、硫胺素等的构成成分，与糖类、蛋白质、脂肪的代谢有密切的关系 植物缺硫时，蛋白质含量降低，叶绿素合成受到影响，植株呈黄绿色，细胞分裂受阻，植株较矮小。缺硫症首先在幼叶出现。,（4）钾,钾以钾离子（K+）形式被植物吸收，在体内主要以离子状态存在，不参与有机物的组成 钾的生理作用：1、作为酶的活化剂参与植物体内重要的代谢，如作为丙酮酸激酶、果糖激酶等60多种酶的活化剂 2、钾能促成蛋白质、糖类的合成，也能促进糖类的运输 3、钾可增加原生质的水合程度，降低其粘性，从而使细胞保水力增强，抗旱性提
33、高 4、含量较高，能有效影响细胞溶质势和膨压,参与控制细胞吸水,气孔运动等生理过程,钾的化学性质很活泼，在植物体内流动性极强，参与生命活动的方式很独特。土壤中的钾并非都以K+的形式存在。缺钾的症状首先出现在老叶上，叶片变黄并有褐色的坏死斑点，这些斑点出现在叶缘和叶尖上，或分散在叶片上，叶片卷曲皱缩，茎杆柔弱易倒伏，生长缓慢，抗寒旱性差。钾是土壤中 NO.3容易缺乏的元素，是肥料的三要素之一。,（5）钙,钙以钙离子（Ca2+）形式被植物吸收。植物体内的钙有的呈离子形态，有的呈盐形式，也有的与有机物结合。钙的生理作用：钙是植物细胞壁胞间层中果胶钙的成分纺锤体的形成需要钙，因此钙与细胞分裂有关钙具有
34、稳定生物膜的作用植物体内有机酸积累过多时对植物有害，Ca2+可与其结合为不溶性钙盐(草酸钙、柠檬酸钙等)，可起解毒作用,钙的生理作用：Ca2+是少数酶(如ATP水解酶、磷脂水解酶)的活化剂钙与蛋白质结合形成钙调素，作为细胞的第2信使，在植物生长发育中起重要的调节作用钙有助于愈伤组织的形成，对植物抗病有一定作用 钙不易转移。缺钙时，细胞壁形成受阻，生长受抑制，严重时幼嫩器官（根尖、茎端）溃烂坏死,（6）镁,镁以（Mg2+）形式被植物吸收。在植物体内一部分以离子状态存在，一部分是叶绿素的成分。镁的生理作用：是叶绿素的成分，植物体内约20%的镁存在于叶绿素中是光合作用及呼吸作用中许多酶如Rubisc
35、o、乙酰CoA合成酶的活化剂蛋白质合成时氨基酸的活化需镁参与；镁能使核糖体亚基结合成稳定结构，若镁过低，蛋白质合成丧失镁是DNA聚合酶及RNA聚合酶的活化剂，参与DNA和RNA的合成镁也是染色体的组成成分，在细胞分裂过程中起作用,植物缺镁时，叶绿素的形成受到阻碍，光合作用受到影响。叶片失绿。镁和钾、磷一样，多集中于植物幼嫩器官和组织中。缺镁时，对幼嫩组织的发育和种子的成熟影响很大。,微 量 元 素,含量少（一般植物中，微量元素总量占植物干重的0.5%以下），作用大。植物必需的有 铁、锰、锌、铜、钼、硼、氯、镍等8种。而 钴、钠、硅、碘 则被认为是部分植物所必需。某些情况下，会出现缺少微量元素，
36、如石灰过多的土壤中缺锌，酸性土壤缺硼，碱性土壤缺锰。,（1）铁,铁主要以2价铁（Fe2+）的形式被植物吸收。铁的生理作用：铁是许多重要酶的辅基，如细胞色素氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、铁氧还蛋白等中作为电子传递的组成部分。铁也是固氮酶的组成成分，在生物固氮中起作用铁对叶绿素合成和叶绿体结构的形成是必需的。缺铁时，幼叶的叶脉间首先失绿，表现“黄叶病”。严重缺铁时，幼叶几乎呈白色。,（2）锰,以Mn2+形式被植物吸收。锰的生理作用：锰与光合作用关系密切。锰对维持叶绿体结构的稳定性是必需的。锰还参与光合作用中的光解过程，与氧的释放有关。锰是许多酶的活化剂。缺锰症状和缺铁的有些类似，但缺锰的黄化区域
37、杂有斑点。,（3）锌,以Zn2+形式吸收。生理作用：锌与生长素形成有密切关系，缺锌时生长素含量下降，植株生长受阻。有些果树叶片显著变小，枝条顶端节间明显缩短，小叶丛生（小叶病），就是典型的缺锌症状。锌还可能通过 RNA代谢影响蛋白质生成。锌也是己糖激酶、醛缩酶和多种脱氢酶的活化剂。,（4）铜,以Cu2+形式吸收。生理作用：铜的主要作用是作为许多种氧化酶的构成成分，与呼吸作用的调节有关铜是光合链中电子传递体质体蓝素的组成成分。铜缺乏光合作用将下降。,（5）钼,以钼酸盐（MoO42-）的形式被植物吸收是植物必需元素中需要量最少的一种。生理作用：钼对氮的固定和硝酸盐的同化是必不可少的。其他元素不可替
38、代。钼与抗坏血酸和磷代谢有密切关系。,（6）硼,以硼酸(H3BO3)形式吸收 生理作用：硼在植物体内的重要生理功能是参与糖的运输和代谢。硼对植物的生殖过程有影响。硼能促进花粉的萌发和花粉管伸长。与核酸、蛋白质合成、激素反应、膜的功能、细胞分裂、根系发育等有一定关系能抑制植物体内咖啡酸、绿原酸的形成 缺硼时，花药和花丝萎缩，花粉发育不良。往往不开花或“花而不实”，严重影响结实率。,（7）氯,以Cl-形式吸收 生理作用：氯在植物体以离子形式维持着体内的电荷平衡。氯参与水光解反应，促进氧的释放。,（8）镍,以Ni2+的形式吸收生理作用：是脲酶、氢酶的金属辅基有激活大麦中-淀粉酶的作用对植物氮代谢及生
39、长发育的进行都是必需的缺镍时，体内尿素会积累过多而对植物造成毒害，叶尖坏死，不能完成生活周期,节（node）茎上着生叶的地方,节间（internode）两个节之间的部分,芽（bud）是未展开的枝、花或花序,叶痕（leaf scar）落叶后留下的痕迹,三、茎的形态、结构及功能,双子叶植物茎的初生结构 P217、222,茎初生结构的三要素表皮（epidermis）皮层（cortex）维管柱（vascular cylinder 或中柱）,皮层 占茎的比例小，茎中一般没有内皮层，有些植物茎皮层最内层富含淀粉，称淀粉鞘,维管柱 皮层以内的部分，包括多个维管束、髓和髓射线。,禾本科植物茎的初生结构 P22
40、3,茎,玉米茎维管束,维管束鞘,茎的横切示茎的初生结构,向日葵茎横切,玉米茎横切,由次生生长而产生的次生组织组成的构造称为茎的次生结构,茎的次生生长和次生结构 P223,茎的次生分生组织包括：维管形成层（vascular cambium）不断向侧方添加次生维管组织维管形成层的来源：木栓形成层（cork cambium）形成茎的周皮木栓形成层的来源：多发生于皮层，并可逐渐延伸到老的次生韧皮部。,维管形成层组成,维管形成层活动,束间形成层,束中形成层,木栓形成层活动,次生韧皮部,维管形成层,次生木质部,木射线,初生韧皮部,初生木质部,木栓层,木栓形成层,韧皮射线,树皮是位于次生木质部外周的次生韧皮
41、部加周皮,木材（木质部）,心材,心材：靠近中心的次生木质部，在颜色、结构上与边材不同，没有运输功能。,边材,输导支持贮藏光合（幼茎）繁殖等,茎的生理功能,1）水分运输的途径,水 根毛 皮层细胞 内皮层 中柱鞘 木质部导管茎叶脉气孔大气,土壤植物空气连续系统,水分沿导管上升的动力：根压和蒸腾拉力,蒸腾作用内聚力张力机制,2）植物体内矿质元素的运输3）植物体内有机物的运输 P235-236,树干环割实验,有机物运输的途径、形式和速度,运输途径：韧皮部运输方向：向上或向下、双向长距离运输的分子：筛管运输的形式：主要是蔗糖，也可能有无机离子、氨基酸和植物激素。运输的速度：一般为50-100厘米/小时，
42、远远高于扩散的速度（100厘米/8年）。压流模型（从高压力区域（源）流向低压力区域（壑）或称为集流模型（即糖分子随着集体而流动）,压力流动模型：又称集流模型 P235-236图18.4 糖源：凡是产生可溶性糖的部位，无论是由光合作用产生还是由淀粉的水解产生，都称为糖源。绿叶和绿色的茎、输出的储存器官（种子的子叶和胚乳）糖壑：韧皮部将糖从源运至植物的其它部位这种接受糖的部位是消耗（如生长部位）或贮藏糖（如马铃薯的块茎等）的部位，称为糖壑。根尖、茎尖、果实等,压流模型,P236页图18.4,根据压流模型，在糖源端，蔗糖分子等被主动装载入筛管伴胞复合体（韧皮部），于是筛管中的糖浓度增加，糖浓度增高的
43、结果，水分也因渗透作用而进入筛管分子，于是此处的水压也增高。,在糖壑端，蔗糖分子从筛管分子输出进入壑细胞，糖被运走，水分子也因渗透作用而流出（离开筛管分子），于是壑端的糖浓度降低，水压也下降。源端筛管分子水压的升高和壑端筛管分子水压的降低使水从源流向壑，糖是溶于水的，筛板又允许溶质自由流动，所以糖就随着水由源流向壑。水又经由木质部从壑回到源中。,有机物韧皮部运输的机理1）短距离运输：从周围的叶肉细胞转运到韧皮部筛管分子伴胞复合体。有两条途径：质外体途径和共质体途径。2）长距离运输：筛管的运输机理：压力流动模型，又称集流模型,四、叶的形态结构及功能,叶片,叶柄,托叶,完全叶,不完全叶 缺少其中之
44、一的叶,光合作用,蒸腾作用,其他作用,双子叶植物叶片的结构,叶片结构的三要素：表皮（epidermis）叶肉（mesophyll）叶脉（vein）,双子叶植物叶片的结构,表皮（epidermis）：通常由一细胞构成。,叶片腹面为上表皮,叶片背面为下表皮,气孔器,气孔器,叶肉（mesophyll）：主要由同化组织构成，细胞富含叶绿体；叶肉细胞分化为：栅栏组织和海绵组织,栅栏组织（palisade tissue）：靠近上表皮，细胞长柱形，与表皮垂直，排列紧密，1-4层，多含叶绿体，光合作用强。,海绵组织（spongy tissue）：靠近下表皮，细胞形状不规则，有较大的细胞间隙，通气作用强。,叶脉
45、（vein）：主脉和较大的侧脉：由维管束和薄壁组织、厚角组织、厚壁组织等组成,维管束,木质部（腹面、上面）,韧皮部（背面、下面）,微弱的形成层,禾本科植物叶的结构,叶,叶片,叶鞘,叶枕（叶颈）,表皮 长细胞、短细胞（栓细胞和硅细胞）、表皮毛、气孔器,叶肉 细胞长形、球形、不规则形,叶脉 平行叶脉、纤维束,叶片,叶鞘,叶舌,叶耳,无柄叶,禾本科植物的叶,禾本科植物叶片的结构,禾本科植物叶泡状细胞,禾本科植物叶气孔器模式图,叶片的生理功能,1 光和作用,2 蒸腾作用：植物通过地上部分的组织（主要是叶）以水蒸气状态散失水分的过程称为蒸腾作用（transpiration）。3 其他作用,蒸腾作用的意义
46、 1.是植物吸收和运转水分的主要动力。2.促进无机盐和其他物质（如根部合成的有机物）在植物体内的分布。3.降低植物体和叶面温度，使植物免受灼伤。叶片吸收的光能只有少部分用于光合作用，大部分转变为热能，但由于蒸腾作用使水变为水蒸气时能吸收热量，因而可避免因过热引起的植物灼伤。,气孔蒸腾和气孔运动 气孔蒸腾水分通过叶表面的气孔向外蒸腾。气孔是蒸腾作用的主要出口，也是光合作用吸收CO2、呼吸作用吸收O2的主要入口,植物体与外界环境发生气体交换的“大门”。气孔在下表皮更多一些。实验表明，气孔蒸腾要比等面积的自由水面的蒸发量快50倍之多。,气孔运动即气孔的开关及其机理,每一个气孔都由两个形态特殊可改变形
47、状的保卫细胞包围。保卫细胞仅两端相连，气孔内侧的细胞壁较厚，外侧的壁较薄。当保卫细胞吸水膨胀时，气孔便张开；相反失水时，气孔关闭。保卫细胞的吸水与失水和钾离子通过主动运输进出保卫细胞有关。光（促进保卫细胞吸收K+和水）、CO2（叶片CO2浓度低时使气孔张开）、生物种（生物钟是植物体的一种计时机制：白天张开、夜晚关闭）和环境水分的多少（当植物白天失水过多时，气孔也会关闭）等因素影响气孔的开关。,总而言之，调节气孔开闭的机制是植物在节水和制造糖分之间求得平衡。,五、被子植物的生殖和发育 P225-230,1、花的概述2、雄蕊发育和结构3、雌蕊发育和结构4、开花、传粉、受精5、果实6、被子植物生活史
48、,1、花的概述,花的形态,花组成（典型花）：从下到上,1、花柄：支持、输导作用；2、花托：花柄顶端膨大部分；3、花萼：花最外一轮变态叶，4、花冠：花萼内侧，若干花瓣组成,被子植物花的结构组成,二被花、单被花、无被花,柱头：接受花粉粒的部位 花柱：花粉管进入子房的通道 子房：由子房壁、子房室、胎座、胚珠组成,花丝：支持、输导,花药：内有花粉囊，产生花粉粒,6、心皮(雌蕊),5、雄蕊,心皮是构成雌蕊的基本单位。一朵花中可有一或多枚雌蕊。雌蕊的组成：一般可分为柱头、花柱、子房三部分。柱头：雌蕊的顶端，接受花粉的部位。花柱：连接柱头与子房的部分。子房：雌蕊基部澎大的部分，着生于花托上；子房内中空部分成
49、为子房室。内有胚珠。胎座：胚珠着生的心皮壁上，往往形成肉质突起，称为胎座。花萼、花瓣、雄蕊和心皮都是变态的叶。,花的组成和结构图,花类型（根据花中雌蕊、雄蕊的有无）,两性花(bisexual flower)：兼有雄蕊和雌蕊的花。,单性花：仅有雄蕊或雌蕊的花,南 瓜,六 果实的形成与结构,（一）、果实的形成传粉、受精后，花的各部分发生显著的变化。花萼、花冠一般枯萎。雄蕊和雌蕊的柱头和花柱也都凋谢。剩下的只有子房。这时胚珠发育成种子，子房发育成果实。,胚珠,子房壁,二）、果实的结构,果皮：由子房壁发育而来。外果皮 果皮 中果皮 内果皮种子：由胚珠发育而来。,三）、果实的分类,1、根据花与果实的结构
50、分类根据参与形成果实的结构不同可分为 真果：由子房发育形成的果实（水稻、小麦、棉花等）。假果：除子房以外，花的其它部分也参与 果实的形成，如花托、花萼、花序轴等（梨、苹果、瓜类、菠萝等）,果实的结构,外果皮、中果皮和内果皮,真果,假果,外果皮,外果皮,中果皮,内果皮（内有种子）,果实与种子的传播,蒲公英,果实传播的主要方式：1、以果实自身的机械力量散布种子。2、适应人和动物的传播。,3、适应风力的传播。4、适应水力的传播。,风力传播,自身开裂与弹力传播,种子的基本组成 种皮保护作用 胚芽形成地上部分 上胚轴（子叶着生胚芽）种子 胚 下胚轴（子叶着生胚根）子叶（双子叶植物、单子叶植物）胚根形成根
