高中生物竞赛课件叶的形态、结构及生长发育.pptx

第四节第四节 叶的形态、结构及生长发育叶的形态、结构及生长发育 叶，通常扁平，具有背腹面结构。叶，通常扁平，具有背腹面结构。 叶片相对于茎的上部叶片相对于茎的上部（近轴）和下部（远轴）。（近轴）和下部（远轴）。叶的形态叶的形态Morphology of leaves 双子叶植物的叶双子叶植物的叶 Leaves of Dicots 单叶单叶Simple羽状复叶羽状复叶Pinnately compound掌状复叶掌状复叶Palmately compoundWhite ash (Fraxinus americana)美国白蜡树美国白蜡树California white oak (Quercus lobata)栎属栎属Ohio buckeye (Aesculus glabra)北美马栗树北美马栗树七叶树属七叶树属(a) Leaf form: simple and compound.互生互生Alternate对生对生Opposite轮生轮生WhorledAmerican beech (Fagus grandifolia)水青冈属水青冈属Sugar maple (Acer saccharum)糖槭糖槭Southern catalpa (Catalpa bignonioides)梓属梓属(b) 叶序（叶序（Leaf arrangement on a stem）平行脉平行脉Parallel羽状网脉羽状网脉Pinnately netted掌状网脉掌状网脉Palmately nettedBermuda grass (Cynodon dactylon)狗牙根狗牙根Black willow (Salix nigra)黑柳黑柳Sweetgum (Liquidambar styraciflua)枫香枫香(c) 叶脉（叶脉（Venation patterns）1. 完全叶完全叶完全叶由叶柄（完全叶由叶柄（petiole）、叶片（）、叶片（blade） 和托叶（和托叶（stipule）组成。组成。2 不完全叶不完全叶缺乏叶柄、叶片和托叶中的任何一部分或二部分缺乏叶柄、叶片和托叶中的任何一部分或二部分缺少叶柄和托叶缺少叶柄和托叶缺少托叶缺少托叶3. 单子叶禾本科植物的叶单子叶禾本科植物的叶.叶叶Blade叶鞘叶鞘Leaf sheath叶舌叶舌Leaf ligulate叶耳叶耳Leaf auricle4. 单叶与复叶单叶与复叶单叶：一个叶片，一个叶柄；单叶：一个叶片，一个叶柄；复叶：复叶：2个以上叶片（小叶片）和个以上叶片（小叶片）和2个以上个以上 小叶柄小叶柄 4. 单叶与复叶单叶与复叶Populus sp. 杨树杨树Pisum 豌豆豌豆复叶复叶羽状复叶羽状复叶pannately compound leaves掌状复叶掌状复叶palmately compound leaves5. 网状脉网状脉- 双子叶的特征双子叶的特征细脉和其它的细脉联合形成一个连续的网络。细脉的网状式细脉和其它的细脉联合形成一个连续的网络。细脉的网状式样是双子叶植物的主要特征。样是双子叶植物的主要特征。6. 平行脉平行脉 - 单子叶植物的特征单子叶植物的特征玉米叶的细脉与主脉的平行排列模式。仔细的观察表明叶脉玉米叶的细脉与主脉的平行排列模式。仔细的观察表明叶脉在某些地方分支和联合，尤其在叶片的顶端和基部。在某些地方分支和联合，尤其在叶片的顶端和基部。银杏二叉分支脉银杏二叉分支脉 - 原始的特征原始的特征7. 叶的发育叶的发育叶原基是外起源的，在双子叶植物来自第叶原基是外起源的，在双子叶植物来自第1-2层细胞，而单子叶层细胞，而单子叶植物来自第植物来自第1层细胞。层细胞。8. 叶的生长叶的生长1.叶原基叶原基; 2-3.顶端生长成顶端生长成叶轴叶轴; 4.边缘生长边缘生长; 5.居间生长成成熟叶居间生长成成熟叶 叶原基叶原基- 顶端生长顶端生长 - 边缘生长边缘生长- 居间生长居间生长-成熟叶成熟叶9. 成熟叶的结构成熟叶的结构1）叶柄的结构）叶柄的结构叶柄的结构与茎的初生结构叶柄的结构与茎的初生结构相似。相似。这个茎有这个茎有11个维管束，个维管束，其中其中3个进入叶柄个进入叶柄 2) 双子叶植物叶片结构双子叶植物叶片结构 从经过中脉的横切面中，可以见到从经过中脉的横切面中，可以见到上下表皮，叶肉和叶脉三部分组成。上下表皮，叶肉和叶脉三部分组成。A. 上、下表皮上、下表皮叶表皮多为一层细胞，由表皮细胞叶表皮多为一层细胞，由表皮细胞, 气孔器和毛状体组成。气孔器和毛状体组成。 1 = adaxial epidermis, 2 = palisade mesophyll, 3 = spongy mesophyll, 4 = intercellular space, 5 = xylem of minor vein 6 = phloem of minor vein, 7 = bundle sheath, 8 = bundle sheath extension, 9 = abaxial epidermis, 10 = stoma 气孔器（气孔器（Stomatal apparatus ）毛状体毛状体气孔器常分布下表皮气孔器常分布下表皮, 在不同植物中表皮细胞有不同的形状。在不同植物中表皮细胞有不同的形状。气孔器气孔器扫描电镜下的夹竹桃气孔穴扫描电镜下的夹竹桃气孔穴气孔频率气孔频率/平方厘米平方厘米气孔关闭的机理气孔关闭的机理夹竹桃叶的上表皮是复合的夹竹桃叶的上表皮是复合的, 具有外被层具有外被层维管束鞘维管束鞘橡胶叶橡胶叶 复表皮复表皮在叶表皮上的毛状体（在叶表皮上的毛状体（Trichomes on leaf epidermis）排水器排水器 （Hydathode）Fragaria 草莓草莓草莓在叶缘具有吐水现象草莓在叶缘具有吐水现象吐水是由于根压引吐水是由于根压引起的起的 B.叶肉叶肉 Mesophyll两面叶、异面叶（两面叶、异面叶（Dorsiventral (bifacial) leaf： 叶肉可以分为栅栏组织和海绵组织叶肉可以分为栅栏组织和海绵组织叶肉叶肉栅栏组织栅栏组织海绵组织海绵组织Ligustrum 女贞叶片横切女贞叶片横切Dorsiventral (bifacial) leaf (两面叶两面叶) ： 扫描电镜下的叶肉扫描电镜下的叶肉 Mesophyll under SEM. 栅栏组织栅栏组织PalisadeParenchyma（2 layers ofCells)海绵组织海绵组织Spongy parenchyma 丁香叶（丁香叶（Syringa vulgaris）的结构）的结构 等面叶等面叶 Unifacial leaves C.叶脉叶脉 veins从主脉从主脉 - 2级主脉级主脉 - 3级侧脉级侧脉 - 细脉细脉 - 脉梢脉梢 - 叶肉细胞叶肉细胞细脉表明所有叶肉细细脉表明所有叶肉细胞总是与某一个叶脉接近。胞总是与某一个叶脉接近。大侧脉的纵切面大侧脉的纵切面 穿孔穿孔主脉的结构主脉的结构主脉是叶柄的主脉是叶柄的延伸，结构近延伸，结构近叶柄。从上往叶柄。从上往下为上表皮、下为上表皮、机械组织、木机械组织、木质部、韧皮部质部、韧皮部、薄壁细胞、薄壁细胞、机械组织、下机械组织、下表皮表皮Syringa 丁香丁香厚角细胞厚角细胞微弱形成层微弱形成层次级主脉的结构次级主脉的结构结构基本相似，但各部分结构相应减少，各种植物有分化。结构基本相似，但各部分结构相应减少，各种植物有分化。三级侧脉的结构三级侧脉的结构各部分相应减少，各部分相应减少，但有维管束鞘的但有维管束鞘的结构。结构。石细胞石细胞睡莲睡莲Water lily, (Nymphaea ordorata)细脉的结构细脉的结构往往只有往往只有1-2个导管和个导管和1-2个个筛管筛管2) 单子叶植物叶片结构单子叶植物叶片结构 同样包括上下表皮、叶肉和叶脉同样包括上下表皮、叶肉和叶脉相同的叶肉细胞，相同的叶肉细胞，较大的细胞间隙，较大的细胞间隙，适度的厚壁细胞适度的厚壁细胞Upper 上表皮上表皮epidermisBundle sheath extensionMidvein 中脉中脉Bundle sheath 维管维管束鞘束鞘Bundle sheath extensionLower 下表皮下表皮epidermisA. 上下表皮上下表皮1.栓细胞栓细胞; 2.硅细胞硅细胞; 3.刺毛刺毛; 与双子叶植物不同，有长、短细胞之分，并有特殊的泡状细胞与双子叶植物不同，有长、短细胞之分，并有特殊的泡状细胞（bulliform cell); 短细胞又分硅细胞和栓细胞。气孔器保卫短细胞又分硅细胞和栓细胞。气孔器保卫细胞呈哑铃型，两面均有分布。细胞呈哑铃型，两面均有分布。4.长细胞长细胞5. 气孔器气孔器4.泡状细胞泡状细胞;水稻，水稻，Oryza sativa水稻气孔器的结构水稻气孔器的结构 A.表面观表面观; B.气孔中央横切气孔中央横切; C.气孔顶端横切气孔顶端横切1.保卫细胞保卫细胞; 2.副卫细胞副卫细胞; 3.气孔气孔气孔器气孔器中脉中脉气孔气孔泡状细胞泡状细胞叶肉细胞叶肉细胞机械组织机械组织早熟禾早熟禾 C3 PlantB. 叶肉叶肉属于等面叶，细胞在有些种特殊属于等面叶，细胞在有些种特殊C. 叶脉及碳叶脉及碳3、碳、碳4植物植物平行脉，有限维管束，但有特殊的维管束鞘平行脉，有限维管束，但有特殊的维管束鞘典型碳典型碳3植物，植物，无栅栏组织，维无栅栏组织，维管束鞘细胞小，管束鞘细胞小，含叶绿体少含叶绿体少3 =维管束鞘维管束鞘, 7 = 小侧脉小侧脉 10 = 非腺毛非腺毛 11 =气孔气孔雀麦草的中脉雀麦草的中脉小麦小麦(碳碳3植物）叶的侧脉植物）叶的侧脉有有2层维管束鞘，层维管束鞘，外层是薄壁细胞，外层是薄壁细胞，叶绿体少而小。叶绿体少而小。内层是厚壁细胞内层是厚壁细胞单子叶植物平行脉纵面观单子叶植物平行脉纵面观维管束鞘维管束鞘薄壁细胞薄壁细胞叶肉细胞叶肉细胞维管组织维管组织碳碳4植物的花环结构植物的花环结构 （C4 plants - Kranz Anatomy ） 维管束鞘大，富含叶绿体和其它细胞器。维管束鞘大，富含叶绿体和其它细胞器。甘蔗甘蔗, 碳碳4植物植物 -单层维管束鞘单层维管束鞘具一层花环型维管束鞘细胞具一层花环型维管束鞘细胞维管束鞘维管束鞘10. 叶的生态类型叶的生态类型阳生叶阳生叶 与阴生叶与阴生叶光照强度是影响叶片解剖学的重要生态因素光照强度是影响叶片解剖学的重要生态因素.叶片薄，海绵组叶片薄，海绵组织发达织发达阴生叶阴生叶阳生叶阳生叶叶片厚，栅栏叶片厚，栅栏组织发达组织发达裸子植物旱生叶裸子植物旱生叶 紧密均匀的叶肉细胞。紧密均匀的叶肉细胞。 两个维管束在转输组织内，两个维管束在转输组织内，树脂道出现在叶肉中树脂道出现在叶肉中very thick cutin厚的角质层厚的角质层 (Pinus sylvestris) 松树松树Guard cells of sunken stomaEpidermis and cuticle树脂道树脂道Resin duct内皮层内皮层EndodermisXylemVascular bundlePhloem叶肉细胞叶肉细胞Mesophyll cell (photosynthetic parenchyma cell)LM of a pine needle in cross section（松针的横切面）（松针的横切面）. waxy cuticle and sunken stomata（蜡质的角质层和下陷的气（蜡质的角质层和下陷的气孔）孔）水生植物的叶以及储水的结构水生植物的叶以及储水的结构沉水植物狐尾藻（沉水植物狐尾藻（Myriophyllum sp.）的叶，叶为羽状分裂，）的叶，叶为羽状分裂，缺角质层，气孔和厚壁细胞。缺角质层，气孔和厚壁细胞。狐尾藻属一种狐尾藻属一种(Myriophyllum sp.).眼子菜属（眼子菜属（Potamogeton）的两面浮水叶）的两面浮水叶气孔在上表面气孔在上表面气室提供浮力气室提供浮力眼子菜属的单面沉水叶眼子菜属的单面沉水叶没有气孔，叶肉细胞只有一层，表皮细胞具有叶绿体。没有气孔，叶肉细胞只有一层，表皮细胞具有叶绿体。沉水的苦草沉水的苦草 (Vallisneria sp.) 11. 叶的离层和落叶树叶的离层和落叶树秋天：离区出现，胞间层溶解何黏液化，断裂处细胞栓化，离秋天：离区出现，胞间层溶解何黏液化，断裂处细胞栓化，离层形成。层形成。三、植物营养器官的变态三、植物营养器官的变态 modified vegetative organ变态：由于营养器官功能的改变而引起变态：由于营养器官功能的改变而引起其形态结构发生的可遗传性变化。其形态结构发生的可遗传性变化。（一）根的变态类型：（一）根的变态类型： 肉质直根（肉质直根（fleshy tap root）：主根膨大而形成；圆柱状；贮）：主根膨大而形成；圆柱状；贮藏功能。藏功能。 块根块根(root tuber)：由不定根或侧根膨大而形成；形状不规则，：由不定根或侧根膨大而形成；形状不规则，贮藏功能。贮藏功能。 支持根支持根(prop root)：茎基部节上向下生长的不定根；支持。：茎基部节上向下生长的不定根；支持。 攀援根攀援根(climing root)：茎的一侧产生不定根附着在其它植物：茎的一侧产生不定根附着在其它植物体或物体上，使植物能攀援生长。体或物体上，使植物能攀援生长。 呼吸根呼吸根(respiratory root)：生长在湿地上的一些植物，其部分：生长在湿地上的一些植物，其部分根向上生长伸出土面进行呼吸。根向上生长伸出土面进行呼吸。 寄生根寄生根(haustorium)：寄生植物其叶退化，茎上产生不定根伸：寄生植物其叶退化，茎上产生不定根伸入寄主茎内吸取养分，也称吸盘。入寄主茎内吸取养分，也称吸盘。*松叶蕨由茎变态形成的假根，和槐叶苹由叶变态的须状假根松叶蕨由茎变态形成的假根，和槐叶苹由叶变态的须状假根 贮藏根贮藏根气生根气生根RaphanussativusDaucus carota支持根支持根根的变态根的变态地瓜块根地瓜块根红树呼吸根红树呼吸根呼吸根呼吸根寄生根寄生根（二）、茎的变态（二）、茎的变态 1、地下茎的变态：、地下茎的变态： * 块茎（块茎（stem tuber） 植株基部的分枝伸入土壤植株基部的分枝伸入土壤,其顶端膨大而形成；茎节、节间、叶、芽皆不其顶端膨大而形成；茎节、节间、叶、芽皆不甚明显，仅于表面凹陷处，有退化茎节所形成的芽眼及其中着生的芽（甚明显，仅于表面凹陷处，有退化茎节所形成的芽眼及其中着生的芽（如马铃薯、）。贮藏功能。此外，尚有一种小块茎（又名零余子）形态如马铃薯、）。贮藏功能。此外，尚有一种小块茎（又名零余子）形态特征与块茎相似，但较细小，其着生部位不在地下，而在地上茎的叶腋特征与块茎相似，但较细小，其着生部位不在地下，而在地上茎的叶腋处（如薯蓣、黄独）。处（如薯蓣、黄独）。 * 鳞茎鳞茎(bulb) 是节间极短的枝条；其茎成为扁平的鳞茎盘，叶变态为肉质的鳞片叶；是节间极短的枝条；其茎成为扁平的鳞茎盘，叶变态为肉质的鳞片叶；贮藏功能。有些种类尚有明显的顶芽或腋调芽（如大蒜）。此外，尚有贮藏功能。有些种类尚有明显的顶芽或腋调芽（如大蒜）。此外，尚有一种小鳞茎（又名珠芽），形态特征与鳞茎相似，但较细小，通常着生一种小鳞茎（又名珠芽），形态特征与鳞茎相似，但较细小，通常着生于地上茎叶腋处（如卷丹）。于地上茎叶腋处（如卷丹）。 * 球茎球茎(corm) 由地下茎顶端或茎基部膨大、节间缩短而形成；茎节与节间明显，茎上由地下茎顶端或茎基部膨大、节间缩短而形成；茎节与节间明显，茎上叶片亦常退化呈鳞片状。贮藏功能。如，荸荠、慈菇、芋。叶片亦常退化呈鳞片状。贮藏功能。如，荸荠、慈菇、芋。 * 根状茎根状茎(rhizome) 横生于土壤中，外形似根的茎；有加强固着和支持以及贮藏等功能。横生于土壤中，外形似根的茎；有加强固着和支持以及贮藏等功能。2、地上茎的变态：、地上茎的变态： * 肉质茎肉质茎(succulent stem) 茎肥厚肉质多汁；贮藏大量水分和养分。茎肥厚肉质多汁；贮藏大量水分和养分。 * 叶状茎叶状茎(cladode) 叶退化，茎呈叶片状；光合作用。叶退化，茎呈叶片状；光合作用。 * 茎卷须茎卷须(tendril) 茎上某些枝条成卷须状；攀援作用。茎上某些枝条成卷须状；攀援作用。 * 茎刺茎刺(stem thorn) 茎上的一些枝成刺状；保护作用。茎上的一些枝成刺状；保护作用。*钩状茎：通常钩状，常粗短，坚硬，弯曲而无分枝，位于叶钩状茎：通常钩状，常粗短，坚硬，弯曲而无分枝，位于叶 腋处，由茎的侧轴变态而来（如钩藤）。腋处，由茎的侧轴变态而来（如钩藤）。 根状茎（Rhizome）球茎corm块茎（tuber）茎的变态茎的变态仙人掌的肉质茎仙人掌的肉质茎（三）叶的变态（三）叶的变态鳞叶：叶退化成肉质的或干质的鳞片叶，起贮藏养分或保护鳞叶：叶退化成肉质的或干质的鳞片叶，起贮藏养分或保护芽的作用。芽的作用。a 、 膜质鳞叶膜质鳞叶 b、肉质。、肉质。叶卷须：叶的一部分成卷须状，有攀援功能。叶卷须：叶的一部分成卷须状，有攀援功能。叶刺：叶或叶的一部分成刺状，具保护功能。叶刺：叶或叶的一部分成刺状，具保护功能。*捕虫叶：食肉植物（食虫植物）的叶成囊状、盘状或瓶状结捕虫叶：食肉植物（食虫植物）的叶成囊状、盘状或瓶状结构，能捕食小虫。构，能捕食小虫。*苞片和总苞片：生于花外面的变态叶。例：棉花；苞片和总苞片：生于花外面的变态叶。例：棉花； 总苞：生总苞：生于花序外盛典的变态叶，数量多片，例：向日葵于花序外盛典的变态叶，数量多片，例：向日葵. 叶的变态叶刺叶刺(spine)叶卷须叶卷须 leaf tendril皮刺皮刺表皮细胞向外突起形成。表皮细胞向外突起形成。鳞茎与鳞叶鳞茎与鳞叶捕虫叶捕虫叶Leaves of Nepenthes, Drosera and Sarracenia捕虫叶Modified leaves - adaption to environment Senecio rotundifolia园叶千里光园叶千里光Dinteranthus石头植物石头植物番杏科春桃玉属番杏科春桃玉属Lithops, stone plant 石头植物石头植物番杏科生石花属番杏科生石花属四、同功器官与同源器官四、同功器官与同源器官analogous organ and homologous organ同功器官：功能相同而来源不同的变态器官，如叶卷须同功器官：功能相同而来源不同的变态器官，如叶卷须与茎卷须。与茎卷须。同源器官：来源相同而功能不同的器官，如块茎、茎卷同源器官：来源相同而功能不同的器官，如块茎、茎卷须、茎刺。须、茎刺。