《植物学教学资料》第三章营养器官-根.ppt

第三章第三章 种子植物的营养器官种子植物的营养器官学习内容n1 根n2 茎n3 叶 n4 营养器官间的相互联系学习目标学习目标1.1.了解根、茎叶各器官的结构与功能和生长环境的相互关系了解根、茎叶各器官的结构与功能和生长环境的相互关系2.2.了解根尖的分区、各区形态结构与功能的一致性了解根尖的分区、各区形态结构与功能的一致性3.3.掌握双子叶植物根和茎的初生结构特点，初生结构与生长环境的适应掌握双子叶植物根和茎的初生结构特点，初生结构与生长环境的适应性特征性特征4.4.掌握单子叶植物茎初生结构的特点掌握单子叶植物茎初生结构的特点5.5.掌握茎在长粗过程中其形态与结构的变化掌握茎在长粗过程中其形态与结构的变化 6.6.掌握叶的基本结构及不同生态环境下叶在形态、结构与功能上的适应掌握叶的基本结构及不同生态环境下叶在形态、结构与功能上的适应性变化性变化7.7.了解叶迹、叶隙、枝迹、枝隙的形成与特征，了解根茎过渡区的转变了解叶迹、叶隙、枝迹、枝隙的形成与特征，了解根茎过渡区的转变方式方式1 1 根根 n根的结构及其发育过程；n根的形态结构与生理功能之间的辩证关系。本节重点、难点内容本节重点、难点内容1 1 根的生理功能根的生理功能 吸收作用吸收作用为根的主要功能为根的主要功能固着与支持作用固着与支持作用输导作用输导作用合成功能合成功能储藏与繁殖储藏与繁殖1根根2 2 根与根系根与根系2.1 2.1 定根与不定根定根与不定根（1）定根：定根：由胚根发育而成。有主根、侧根、支根分支。n主根：由胚根发育而来的根是主根；n侧根：主根的分枝是侧根；n支根：侧根的分枝是支根。（2 2）不定根：）不定根：除根以外的部位发生，位置不定的根。如茎、叶、胚轴上长出的根。1根根定根定根不定根不定根2.2根系及其类型根系及其类型根系：一株植物全部根的总和称为根系。根系：一株植物全部根的总和称为根系。（1）直直根根系系：主主根根明明显显，可可与与侧侧根根分分别别开开，如如胡胡萝萝卜卜、蒲蒲公公英英、裸裸子子植植物物的的根根系系，大大多数双子叶植物的根系。多数双子叶植物的根系。（2）须须根根系系：主主根根停停止止生生长长，在在茎茎基基的的节节上长出大小相差不多根。上长出大小相差不多根。也可根据根在土壤中分布的深度而分为：也可根据根在土壤中分布的深度而分为：（1）浅浅根根系系：以以水水平平方方向向的的生生长长占占优优势势，分分布布土土层层的上部。（须根系植物）的上部。（须根系植物）（2）深深根根系系：以以垂垂直直生生长长占占优优势势，深深入入土土层层中中。（直根系植物）（旱生性，地下水位低）（直根系植物）（旱生性，地下水位低）3根尖的结构根尖的结构3.1 根尖结构与发育 根尖root tip：从根的先端到有根毛的这一段距离。根的伸长、组织的形成、吸收作用都在根尖。根根尖尖根冠根冠分生区分生区伸长区伸长区成熟区成熟区1根根3.1.1 根冠root capn由薄壁细胞构成的圆锥帽状体结构，套由薄壁细胞构成的圆锥帽状体结构，套在生长锥的外面，起保护作用。在生长锥的外面，起保护作用。n根冠保持一定的厚度和形状。根冠保持一定的厚度和形状。n根尖是根感觉重力的部位，根冠的淀粉根尖是根感觉重力的部位，根冠的淀粉体沉淀起向地性的指导作用。体沉淀起向地性的指导作用。原分生组织原分生组织:由原始细胞由原始细胞(胚性细胞胚性细胞)及及其最初衍生的细胞构成，分化少。其最初衍生的细胞构成，分化少。初生分生组织初生分生组织：由原分生组织衍生由原分生组织衍生的细胞组成，细胞出现了初步分化。的细胞组成，细胞出现了初步分化。原表皮原表皮-表皮表皮基本分生组织基本分生组织-皮层皮层原形成层原形成层-维管柱维管柱3.1.2分生区分生区meristematic zone又称生长锥、生长点，长约1mm。不活动中心：不活动中心：n即在根最远端的一群原始细在根最远端的一群原始细胞（中柱原和皮层原的原始胞（中柱原和皮层原的原始细胞）不常分裂，大小变化细胞）不常分裂，大小变化很小，合成核酸和蛋白质的很小，合成核酸和蛋白质的速率也很低，组成一个区域速率也很低，组成一个区域，称为不活动中心不活动中心或称静止中静止中心心。3.1.3伸长区伸长区elongation zone：n细胞生长、分化，并逐步成熟细胞生长、分化，并逐步成熟 n伸长区的细胞迅速同时伸长，成为根尖深伸长区的细胞迅速同时伸长，成为根尖深入土层的主要动力。入土层的主要动力。成熟（根毛）区成熟（根毛）区maturation zone：n细胞停止生长，分化成各种成熟组织，表皮细胞细胞停止生长，分化成各种成熟组织，表皮细胞形成根毛，吸收水分。根毛寿命由几天，到形成根毛，吸收水分。根毛寿命由几天，到10-20天。天。n根毛区不断更新根毛，老根毛的死亡在新根毛长根毛区不断更新根毛，老根毛的死亡在新根毛长出之后，其实（前面）各个区的位置不断推移。出之后，其实（前面）各个区的位置不断推移。分生区分生区成熟区是个递变过程成熟区是个递变过程。从分生从分生-伸长区伸长区-根毛区的组织发育：根毛区的组织发育：n原表皮原表皮protoderm表皮表皮epidermisn基本分生组织基本分生组织ground meristem皮层皮层cortern原形成层原形成层procambium维管柱维管柱vascular （中柱中柱）分生区细胞分裂方向分生区细胞分裂方向4根的初生结构根的初生结构n根的成熟区的结构称为根的成熟区的结构称为初生结构初生结构。根的初生结构根的初生结构表皮表皮皮层皮层维管柱（中柱）维管柱（中柱）1根根双子叶植物根的初生结构双子叶植物根的初生结构4.1 表皮n位置及来源：根的成熟区的最外一层细胞，由原表皮发育而成；n特点：近长方柱形，排列整齐紧密，壁薄，近长方柱形，排列整齐紧密，壁薄，角质层薄，无气孔，角质层薄，无气孔，一部分表皮的细胞外一部分表皮的细胞外壁局部突起成根毛；壁局部突起成根毛；n功能：主要吸收作用，也有保护作用，是吸收组织。4.2 皮层皮层n位置及来源：位置及来源：表皮以内的薄壁细胞，表皮以内的薄壁细胞，占比占比例大，由基本分组织产生；例大，由基本分组织产生；n特点：特点：细胞体积较大，细胞体积较大，排列疏松，细胞间排列疏松，细胞间隙明显。隙明显。n功能：功能：贮藏、通气等；贮藏、通气等；皮层各层次细胞皮层各层次细胞特点特点：外皮层：外皮层：排列紧密，细胞细小排列紧密，细胞细小皮层薄壁细胞：皮层薄壁细胞：多层薄壁细胞占大部分，排列多层薄壁细胞占大部分，排列 疏松，胞间隙大疏松，胞间隙大内皮层：内皮层：最内一层细胞，排列紧密，无胞间隙最内一层细胞，排列紧密，无胞间隙 ,具具 凯氏带凯氏带增厚增厚凯氏带凯氏带：n凯氏带的概念：凯氏带的概念：内皮层细胞的径向壁和上下横壁内皮层细胞的径向壁和上下横壁有带状的木化和栓化加厚区域，称为凯氏带。有带状的木化和栓化加厚区域，称为凯氏带。（单子叶植物为五面加厚单子叶植物为五面加厚）n 凯氏带的功能：凯氏带的功能：内皮层的这种特殊结构阻断了皮内皮层的这种特殊结构阻断了皮层与中柱间通过的胞间隙、细胞壁等质外体运输层与中柱间通过的胞间隙、细胞壁等质外体运输途径，进入中柱的溶质只能通过原生质体，使根途径，进入中柱的溶质只能通过原生质体，使根的吸收有选择性。的吸收有选择性。4.3 中柱（维管柱）中柱（维管柱）n位置及来源：位置及来源：皮层以内的中轴部分，由原皮层以内的中轴部分，由原形成层发育而来。形成层发育而来。n特点：特点：包括中柱鞘、初生维管组织，有的包括中柱鞘、初生维管组织，有的有髓。各部分细胞特点差异较大。有髓。各部分细胞特点差异较大。n功能：功能：输导水分、养分，部分薄壁细胞具输导水分、养分，部分薄壁细胞具有潜在分裂能力，能进一步产生次生结构。有潜在分裂能力，能进一步产生次生结构。4.3.1 中中柱鞘柱鞘pericycle n维管柱最外的维管柱最外的1-2层细胞构成，有潜在分裂层细胞构成，有潜在分裂能力，能力，可产生侧根、木栓形成层，一部分可产生侧根、木栓形成层，一部分的中柱鞘参与维管形成层的形成。的中柱鞘参与维管形成层的形成。4.3.2 初生维管组织初生维管组织 由初生木质部由初生木质部与与初生韧皮部构成，各自独立成初生韧皮部构成，各自独立成束，相间排列。束，相间排列。初生木质部初生木质部(primaryxylem)：n组成：组成：导管、管胞、木纤维，木薄壁细胞。导管、管胞、木纤维，木薄壁细胞。n排列：排列：呈放射状排列。呈放射状排列。n发育方向发育方向：外始式外始式发育。原生木质部在外发育。原生木质部在外(导管口径小导管口径小)，后生木质部在内，后生木质部在内(导管口径导管口径大大)。初生韧皮部初生韧皮部(primary phloem)：n组成：组成：筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞。细胞。n束数：束数：成成束状束状，与初生木质部相间排列。，与初生木质部相间排列。n发育方向：发育方向：外始式外始式发育，即原生韧皮部在发育，即原生韧皮部在外、后生韧皮部在内。外、后生韧皮部在内。蚕豆幼根中柱放大蚕豆幼根中柱放大4.3.3 薄壁组织和薄壁组织和髓髓髓髓薄壁细胞薄壁细胞5 5 侧根和不定根的形成侧根和不定根的形成 种子植物的侧根，不论它们是发生在主根、侧根或不定根上，通常总是起源于中柱鞘。1根根n侧根起源：侧根起源：侧根起源于中柱鞘的一定部位，称为内起源侧根起源于中柱鞘的一定部位，称为内起源（endogenousendogenous）。）。n侧根形成：侧根形成：中柱鞘某些细胞恢复分生能力，平周分裂（切中柱鞘某些细胞恢复分生能力，平周分裂（切向分裂）增加细胞的层数；同时，又行垂周分裂，形成突向分裂）增加细胞的层数；同时，又行垂周分裂，形成突起（侧根原基）；以后根原基的分裂、生长、逐渐分化出起（侧根原基）；以后根原基的分裂、生长、逐渐分化出生长点生长点和和根冠根冠（生长锥）（生长锥）n侧根与母根的关系：侧根与母根的关系：生长锥后部分化出的输导组织与母根生长锥后部分化出的输导组织与母根维管柱相连。最后侧根原基穿过母根的皮层、表皮形成侧维管柱相连。最后侧根原基穿过母根的皮层、表皮形成侧根根n二二原原型型木木质质部部与与韧韧皮皮部部相相间间位位置置或或对对准准韧韧皮部，皮部，2根；根；n三、四原型三、四原型在木质部棱上产生，在木质部棱上产生，3-4侧根；侧根；n多原型：在韧皮部方向，也有正对木质部的。多原型：在韧皮部方向，也有正对木质部的。n侧根外形上排列整齐，纵行排列，主根切去，侧根外形上排列整齐，纵行排列，主根切去，促进侧根生长，移苗时往往切去主根。促进侧根生长，移苗时往往切去主根。侧根在母根上产生的部位：侧根在母根上产生的部位：分生细胞的壁：分生细胞的壁：一个立体的细胞可以有两两相对的一个立体的细胞可以有两两相对的6个壁，个壁，即横向壁、径向壁和切向壁各两个。即横向壁、径向壁和切向壁各两个。n横向壁横向壁与生长点的横切面相平行与生长点的横切面相平行n径向壁径向壁与该细胞所在部位的半径相平行与该细胞所在部位的半径相平行n切向壁切向壁与该细胞所在部位的外周切线相平行与该细胞所在部位的外周切线相平行分生细胞分裂方向：分生细胞分裂方向：横向分裂横向分裂（垂周分裂）（垂周分裂）：新壁与母细胞横向壁平行；新壁与母细胞横向壁平行；径向分裂（垂周分裂）径向分裂（垂周分裂）：新壁与母细胞径向壁平行；新壁与母细胞径向壁平行；切向分裂（平周分裂）：切向分裂（平周分裂）：新壁与母细胞切向壁平行。新壁与母细胞切向壁平行。n垂周分裂增加器官外层及内部各层细胞数，成为扩大圆周面积和伸长生长的重要因素n平周分裂则增加器官半径方向的细胞数量，或为器官加粗的重要因素。6 6 根的次生生长和次生结构根的次生生长和次生结构 n次生生长：次生生长：由于维管形成层和木栓形成层由于维管形成层和木栓形成层的活动，使植物根进行加粗生长和形成周的活动，使植物根进行加粗生长和形成周皮的过程，称为次生生长。皮的过程，称为次生生长。n次次生生结结构构（构构造造）：由由次次生生生生长长产产生生的的各各种组织形成的结构称次生结构（构造）。种组织形成的结构称次生结构（构造）。1根根6.1维管形成层的产生及其活动维管形成层的产生及其活动一一6.1.1维管形成层的发生维管形成层的发生（1 1）初生木质部外侧，初生韧皮部内侧的薄壁细胞恢）初生木质部外侧，初生韧皮部内侧的薄壁细胞恢复分生能力，成为复分生能力，成为维管形成层维管形成层 （弧状弧状）;（2 2）最初的维管形成层成分散弧状向两侧扩展，接近）最初的维管形成层成分散弧状向两侧扩展，接近中柱鞘，在木质部放射棱的中柱鞘也恢复分生能力，成中柱鞘，在木质部放射棱的中柱鞘也恢复分生能力，成为维管形成层的一部分，连成为维管形成层的一部分，连成波浪状的维管形成层波浪状的维管形成层。（3 3）形形成成层层细细胞胞主主要要进进行行平平周周分分裂裂，向向外外产产生生次次生生韧韧皮皮部部，向向内内产产生生次次生生木木质质部部(数数量量较较多多)，使使形形成成层层成成圆圆环形。环形。(4)(4)维管形成层维管形成层始终保持一层细胞。始终保持一层细胞。维管形成层的发生：维管形成层的发生：6.1.2维管形成层的活动维管形成层的活动次生维管组织次生维管组织次生韧皮部：次生韧皮部：筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞次生木质部：次生木质部：导管、管胞、木纤维、木薄壁细胞导管、管胞、木纤维、木薄壁细胞次生韧皮部次生韧皮部次生木质部次生木质部形成层形成层切向分裂切向分裂维管射线：维管射线：维维管管形形成成层层产产生生的的一一些些薄薄壁壁细细胞胞，位位于于木木质质部部和和韧韧皮皮部部内内，呈呈放放射射状状排排列列 ，称称维维管管射射线线。是是根中根中横向运输的结构。横向运输的结构。维管射线维管射线木射线木射线韧皮射线韧皮射线 轴向系统轴向系统：导管、管胞、筛管、伴胞、纤维等。：导管、管胞、筛管、伴胞、纤维等。径向系统径向系统：射线：射线 维管组织维管组织6.2 6.2 木栓形成层的产生和周皮的形成木栓形成层的产生和周皮的形成：1 1、木栓形成层的产生：、木栓形成层的产生：中柱鞘细胞通过恢复分生能中柱鞘细胞通过恢复分生能力而转变成木栓形成层，力而转变成木栓形成层，2 2、木栓形成层的活动：、木栓形成层的活动：切向分裂，向外产生木栓切向分裂，向外产生木栓层，向内分裂产生栓内层。层，向内分裂产生栓内层。3、木栓层、木栓层、木栓形成层木栓形成层和栓内层合称周皮和栓内层合称周皮。木栓层：木栓层：数层死亡细胞，胞壁栓质化增厚数层死亡细胞，胞壁栓质化增厚.木栓形成层：木栓形成层：1 1层具分生能力的细胞。层具分生能力的细胞。栓内层：栓内层：1-2层生活的薄壁细胞层生活的薄壁细胞.周周皮皮 周周皮皮是是次次生生保保护护组组织织。第第一一次次木木栓栓形形成成层层停停止止活活动动后后，由由于于次次生生增增多多，可可将将周周皮皮撑撑破破，可可以以由由次次生生韧韧皮皮部部薄薄壁壁细细胞胞恢恢复复分分生生能能力力而而形形成成木木栓栓形成层。形成层。根的次生构造特点：n维管形成层产生的次生韧皮部在外方，次生木质维管形成层产生的次生韧皮部在外方，次生木质部在内方。部在内方。次生木质部与韧皮部内外并列次生木质部与韧皮部内外并列n维管维管形成层以平周分裂形成层以平周分裂(切向分裂切向分裂)为主为主，还进行，还进行垂周分裂（径向分裂），使形成层周径扩大，适垂周分裂（径向分裂），使形成层周径扩大，适应加粗生长。应加粗生长。n次生结构中，木质部所占比例较大次生结构中，木质部所占比例较大，韧皮部占比，韧皮部占比例较小，形成层只有一层细胞。例较小，形成层只有一层细胞。根初生结构发育成次生结构的图解双子叶植物根中组织分化的过程双子叶植物根中组织分化的过程双子叶植物根中组织分化的过程7 根瘤与菌根 7.1 根瘤：根瘤：n根瘤：马铃薯、花生、蚕豆等豆科植物的根上，常常生有各种形状的瘤状突起，称为根瘤瘤状突起，称为根瘤。n产生原因：根瘤菌（细菌）侵入。n产生过程：根瘤菌（细菌）通过根毛到表皮、皮层，在皮层细胞中繁殖，同时皮层细胞因根瘤菌侵入受到刺激，细胞具分裂的能力。结果体积膨大成瘤状，就是根瘤根瘤。1根根 豆科植物的根瘤形成过程如下：豆科植物的根瘤形成过程如下：n 豆科植物根的分泌物吸引根瘤菌到根毛附近。n 根瘤菌使根毛顶端细胞壁溶解，并经此处侵入根毛并在根毛中分裂滋生，聚集成带，其外被粘液所色，同时根毛细胞分泌纤维素包在菌带和粘液外方，形成侵入线。n 根瘤菌沿侵入线侵入根的皮层并迅速在该处繁殖，促使皮层细胞迅速分裂形成各种形态和颜色的根。根与根瘤的关系-共生共生n根瘤从根吸收水分，无机盐，根瘤菌有固氮作用，在固氮酶的作用下，将N2变为含氮化合物，根瘤菌可分泌含N化合物到土壤中。n栽培豆科植物能提高土壤肥力，轮作能提高产量。7.2 菌根菌根7.2.1 菌根：菌根：与真菌共生的根，称菌根。7.2.2 菌根的类型菌根的类型n外生菌根外生菌根-真菌的菌丝（真菌的营养体呈丝状）大部分着生在幼根的表面，少量菌丝侵入到皮层细胞间隙中，这样的根根毛不发达，菌丝代替了根毛的作用，如松、苏铁、山毛榉科、桦木科植物。n内生菌根内生菌根-真菌的菌丝大部分侵入皮层细胞中，如小麦、杜鹃、兰科植物、桑、葡萄、葱真菌从根皮层细胞中吸收有机养料。n内外生菌根内外生菌根-菌丝在根表皮、皮层细胞间隙及皮层细胞中都有菌丝，如草莓、苹果。7.2.3 共生关系及意义n真菌将吸收的水分、无机盐和转化的有机物质供给植物，而植物把制造的有机营养供给真菌。n外生菌根吸收无机盐比根毛强，能增加根的吸收能力。n内生菌根可以促进根细胞贮藏物的分解，增进根部的输导和吸收作用，产生植物激素，并具有固氮、耐旱耐盐碱的作用。复习思考题1、何为根系？根系可分几种类型？、何为根系？根系可分几种类型？2、根冠可分为几个区段？简述各区细胞的形态特征及生理、根冠可分为几个区段？简述各区细胞的形态特征及生理机能。机能。3、绘根的初生结构简图，并说明其结构特点。、绘根的初生结构简图，并说明其结构特点。4、根中维管形成层和木栓形成层从何处产生，如何活动？、根中维管形成层和木栓形成层从何处产生，如何活动？5、名词解释：定根、不定根、直根系、初生生长、初生结、名词解释：定根、不定根、直根系、初生生长、初生结构、根尖、不活动中心、凯氏带、外始式发育、内起源、构、根尖、不活动中心、凯氏带、外始式发育、内起源、次生生长、次生结构、发向分裂、径向分裂、根瘤、菌根次生生长、次生结构、发向分裂、径向分裂、根瘤、菌根