烟草生物学基础ppt课件.ppt
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1、第二章 烟草生物学基础烟草栽培课程组烟草栽培课程组第二章 烟草生物学基础本章重点:本章重点:1、根、茎、叶的解剖结构、根、茎、叶的解剖结构 2、叶片发育规律、叶片发育规律3、花芽分化规律、花芽分化规律4、叶片细胞组织的分化过程、叶片细胞组织的分化过程 5、烟草生长发育与环境的关系、烟草生长发育与环境的关系本章难点:本章难点:1、叶片的发育过程、叶片的发育过程 2、烟株生长发育的动态变化规律、烟株生长发育的动态变化规律 第一节第一节 烟草的植物学特征特性烟草的植物学特征特性一、根一、根二、茎二、茎三、叶三、叶四、花四、花五、果实五、果实六、种子六、种子第一节第一节 烟草的植物学特征特性烟草的植物
2、学特征特性一、一、 根根(root)(root) (一)根的形态(一)根的形态 烟草的根属圆锥根系 主根(main root) 侧根(lateral root) 不定根(adventitious root)1、根的分布、根的分布主根:主根:由胚根直接生长而成由胚根直接生长而成。侧根:侧根:是主根产生的各级大小分支根系是主根产生的各级大小分支根系 。产生于中柱鞘。产生于中柱鞘。不定根:不定根:是由茎上发生的根。产生于形成层。是由茎上发生的根。产生于形成层。根系的分布呈圆锥型分布,其密集范围比分布范围小的多。根系的分布呈圆锥型分布,其密集范围比分布范围小的多。影响根系分布的因素影响根系分布的因素栽
3、培措施栽培措施品种因素品种因素气候条件气候条件土壤条件土壤条件耕层深度对根系的影响耕层深度对根系的影响2烟根的构造烟根的构造2.1烟根的初生构造(根尖)烟根的初生构造(根尖)根尖由根冠、生长点、伸长区和根毛区组成。根尖由根冠、生长点、伸长区和根毛区组成。根冠位于根尖的顶端呈冠状,由分化程度不同的薄壁细胞组成。根冠位于根尖的顶端呈冠状,由分化程度不同的薄壁细胞组成。 作用:保护生长点,分泌粘液,减小摩擦;重力感应,向地生长。作用:保护生长点,分泌粘液,减小摩擦;重力感应,向地生长。生长点在根冠内方,由一群胚性细胞构成,是分裂能力较强的顶端分生长点在根冠内方,由一群胚性细胞构成,是分裂能力较强的顶
4、端分生组织,由它分化出根的初生结构。生组织,由它分化出根的初生结构。 根冠表皮原始细胞:分化根冠和根表皮。根冠表皮原始细胞:分化根冠和根表皮。 皮层薄壁细胞:保护。皮层薄壁细胞:保护。 中柱原始细胞:分化出根的中柱。中柱原始细胞:分化出根的中柱。2.1 烟根的初生构造烟根的初生构造(根尖)(续)(根尖)(续)伸长区的特点是细胞伸长快,一面分裂,一面伸长,是生长最快的区域。伸长区的特点是细胞伸长快,一面分裂,一面伸长,是生长最快的区域。 是根尖伸入土壤的推动力;是根尖伸入土壤的推动力; 伸长区靠近生长点的部分分裂能力强,上部细胞的分裂能力弱,而生伸长区靠近生长点的部分分裂能力强,上部细胞的分裂能
5、力弱,而生长能力最强。长能力最强。根毛区是初生构造分化完成的部分,由部分根表皮细胞向外突出形成密根毛区是初生构造分化完成的部分,由部分根表皮细胞向外突出形成密集的根毛,大大增加了吸收面积集的根毛,大大增加了吸收面积 。 是烟草根部吸收能力最强的部分,尤其是对水分的吸收是烟草根部吸收能力最强的部分,尤其是对水分的吸收; 生命周期相对较短,一般生命周期相对较短,一般1015天;天; 对土壤湿度变化敏感。对土壤湿度变化敏感。从横切面看,烤烟根的初生结构由表皮、皮层和中柱三部分组成。从横切面看,烤烟根的初生结构由表皮、皮层和中柱三部分组成。 表皮表皮的主要功能是吸收作用和保护作用的主要功能是吸收作用和
6、保护作用 皮层皮层位于表皮之下,由皮层薄壁组织和内皮层两部分组成,前者主要功位于表皮之下,由皮层薄壁组织和内皮层两部分组成,前者主要功能是通气和贮藏营养物质,后者在水分和溶质选择吸收方面起重要作用。能是通气和贮藏营养物质,后者在水分和溶质选择吸收方面起重要作用。 中柱中柱是内皮层以内的中轴部分,包括中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部是内皮层以内的中轴部分,包括中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部和薄壁组织四个部分,中柱鞘具分裂能力,侧根由此产生,初生木质部和薄壁组织四个部分,中柱鞘具分裂能力,侧根由此产生,初生木质部是输导水分的组织,初生韧皮部是输导同化物的组织。是输导水分的组织,初生韧皮部是输导同化物
7、的组织。2.1 烟根的初生构造(续)烟根的初生构造(续)2.2 烟根的次生构造烟根的次生构造次生生长使根的直径增粗,并形成次生维管组织和周皮等次生结构。次生构造是由维管形成层和木栓形成层分化而成,在根毛区上方开始出现。次生韧皮部次生木质部向外向内维管形成层次生维管组织次生韧皮部次生木质部向外向内维管形成层次生维管组织木栓层栓内层向外向内木栓形成层根的周皮木栓层栓内层向外向内木栓形成层根的周皮(二)根的发生(二)根的发生胚根突破种皮垂直向下生长,就形成了主根。胚根突破种皮垂直向下生长,就形成了主根。主根入土之后可以不断地形成侧根,侧根起源于中柱鞘,中柱鞘细胞主根入土之后可以不断地形成侧根,侧根起
8、源于中柱鞘,中柱鞘细胞经过平周分裂,形成了内外排列的几层细胞,最后分化成为侧根的经过平周分裂,形成了内外排列的几层细胞,最后分化成为侧根的根尖。由于伸长区的延长和输导组织分化,根冠和生长点穿过母根根尖。由于伸长区的延长和输导组织分化,根冠和生长点穿过母根(主根)的皮层而生长成侧根。(主根)的皮层而生长成侧根。不定根是由移栽时埋于土层下方的茎上产生的,数量充足但分布较浅。不定根是由移栽时埋于土层下方的茎上产生的,数量充足但分布较浅。茎部的不定根是由形成层产生的。茎部的不定根是由形成层产生的。烟草苗床期根系生长与叶片数的关系烟草苗床期根系生长与叶片数的关系单位:单位:cmcm,条条/ /株株叶片数
9、 主根长 不定 不定 一级侧 一级侧 二级侧 二级侧 三级侧 三级侧 根数 根长 根数 根长 根数 根长 根数 根长 两片子叶 0.72 一片真叶 0.89 出现 两片真叶 1.29 1 0.71 出现 三片真叶 2.14 2.11 1.48 3 0.5 出现 四片真叶 4.68 4.86 1.55 8.43 1.46 4.4 0.63 五片真叶 6.86 5.6 4.29 14 2.17 9.7 1.19 出现 六片真叶 7.5 13 6.3 50 3.65 60 1.56 28 1.6 七片真叶 8.9 18 6 80 4.5 100 2.5 37 1.2 八片真叶 11.3 24 6.5
10、5 154 3.4 105 2.8 51 1.3 烟苗移栽到大田后,由于主根被切断,主根停止伸长,侧根大量发烟苗移栽到大田后,由于主根被切断,主根停止伸长,侧根大量发生,活力很强。生,活力很强。在适宜条件下,移栽后在适宜条件下,移栽后1520天,根深可达天,根深可达2025cm,开花时可达,开花时可达80100cm,收获时可达,收获时可达150cm。大田期烟草根系的活力,前期比后期强,但是根的生长量,中后期大田期烟草根系的活力,前期比后期强,但是根的生长量,中后期比前期大。比前期大。根深和根宽的发展速度也不同。前中期根宽大于根深,后期根深大根深和根宽的发展速度也不同。前中期根宽大于根深,后期根
11、深大于根宽。最后根系的密集范围是宽度大于深度。移栽初期以水平生于根宽。最后根系的密集范围是宽度大于深度。移栽初期以水平生长为主。在大田的中后期,根深的生长速度大于水平生长速度。长为主。在大田的中后期,根深的生长速度大于水平生长速度。 (三)根的生理机能(三)根的生理机能1 1吸收机能吸收机能 烟株所需要的矿质营养和水分,大部分是通过根从土烟株所需要的矿质营养和水分,大部分是通过根从土壤中吸收的。烟草根的吸收作用,主要依靠根尖的根毛区来完成。壤中吸收的。烟草根的吸收作用,主要依靠根尖的根毛区来完成。2 2合成作用合成作用 烟草的根不仅是重要的吸收器官,而且合成能力也很烟草的根不仅是重要的吸收器官
12、,而且合成能力也很强,诸如氨基酸、酰胺、激素等重要有机物,主要是在根部合成的。强,诸如氨基酸、酰胺、激素等重要有机物,主要是在根部合成的。烟草化学成分的标志物质烟碱,其烟草化学成分的标志物质烟碱,其99.5%99.5%是在根部合成的,尤其是在是在根部合成的,尤其是在根尖部分合成较多,合成以后再运送到茎叶中去。而烟碱中的假木根尖部分合成较多,合成以后再运送到茎叶中去。而烟碱中的假木贼碱则地上部和根部都可以合成,但以根部合成为主。贼碱则地上部和根部都可以合成,但以根部合成为主。二、茎二、茎(stem)(stem)胚芽胚芽顶芽顶芽生长锥(茎尖)生长锥(茎尖)茎茎 (一(一)顶芽的形态、构造和茎的形成
13、)顶芽的形态、构造和茎的形成烟草的顶芽和腋芽都是由叶原基、幼叶和生长点构成的。生长锥生长锥: :即烟株营养生长阶段的茎尖,由原体和原套组成。随生长锥的延长,茎尖不断分化出叶片。髓分生组织髓分生组织: :位于中央,先进行横分裂,使髓伸长,继而进行倾斜分裂增加髓细胞的行数,使髓径增大。周缘分生组织周缘分生组织: :位于髓分生组织以外,原套内层细胞以内,其细胞较小,分裂活动旺盛,产生叶原基、基本分生组织和原形成层束。幼茎的表皮及附属物则是由原套的外层细胞分化来的。生长锥的生理生长活动使茎秆不断伸长,髓分生组织分化出髓组织,周缘分生组织分化出维管束。这时,在外形上就可以看出茎的形态。随着顶芽的不断生长
14、和分化,主茎也不断生长。茎的生长表现在节间的伸长、节数的增加和叶片数目的增多,其次是茎的加粗生长。 (二)茎的形态(二)茎的形态烟草具有圆柱形直立的主茎,一般为鲜绿色,老时呈黄绿色,只有白肋烟草具有圆柱形直立的主茎,一般为鲜绿色,老时呈黄绿色,只有白肋烟的主茎是乳白色。烟的主茎是乳白色。茎皮层的薄壁细胞内含叶绿体,可进行光合作用,合成有机物。茎皮层的薄壁细胞内含叶绿体,可进行光合作用,合成有机物。烟草茎内充满了发达的髓,可以储存养料和水分。随着茎的老化,髓部烟草茎内充满了发达的髓,可以储存养料和水分。随着茎的老化,髓部薄壁细胞的水分逐渐散失,最后只剩下一些片状残余物。薄壁细胞的水分逐渐散失,最
15、后只剩下一些片状残余物。茎的表面密生茸毛,幼茎上尤多,茎上有气孔,能进行气体交换。茎的表面密生茸毛,幼茎上尤多,茎上有气孔,能进行气体交换。(二)茎的形态(续)(二)茎的形态(续)在茎的节上着生叶片,两节之间成为节间。同一烟株上,茎的节间长短在茎的节上着生叶片,两节之间成为节间。同一烟株上,茎的节间长短不一,所以叶在茎上着生也有疏有密。不一,所以叶在茎上着生也有疏有密。茎高、节间长度及茎的粗细随烟草品种和栽培条件不同而异。烟草的株茎高、节间长度及茎的粗细随烟草品种和栽培条件不同而异。烟草的株高一般为高一般为80150cm。主茎的高度决定于节数和节距的大小,节距大而节。主茎的高度决定于节数和节距
16、的大小,节距大而节数多者主茎也高。一棵烟的节间,一般是下部较短,上部较长。数多者主茎也高。一棵烟的节间,一般是下部较短,上部较长。栽培条件好,则茎就比较粗。栽培条件好,则茎就比较粗。香料烟的茎比较细,黄花烟的茎较短。香料烟的茎比较细,黄花烟的茎较短。(三)茎的构造(三)茎的构造 在烟草茎的横切面上,明显地分为表皮、皮层和中柱三部分。在烟草茎的横切面上,明显地分为表皮、皮层和中柱三部分。1表皮表皮 位于茎的表面,由一层扁长方形的细胞构成,排列紧密,角质层位于茎的表面,由一层扁长方形的细胞构成,排列紧密,角质层不发达,不含叶绿体。不发达,不含叶绿体。 表皮细胞有少数向外突出分化成气孔,另有一部分细
17、胞向外突出形成表表皮细胞有少数向外突出分化成气孔,另有一部分细胞向外突出形成表皮毛。表皮毛有保护毛和腺毛两类。皮毛。表皮毛有保护毛和腺毛两类。2皮层皮层 由多层薄壁细胞组成。皮层的外侧及表皮下方约有几层较小的厚由多层薄壁细胞组成。皮层的外侧及表皮下方约有几层较小的厚角组织细胞,内含有大量叶绿体。角组织细胞,内含有大量叶绿体。3中柱中柱 自外而内有韧皮部、形成层、木质部、环髓韧皮部和髓。自外而内有韧皮部、形成层、木质部、环髓韧皮部和髓。(四)茎的生理机能(四)茎的生理机能1.1.支持作用支持作用2.2.运输功能运输功能烟草茎的运输功能主要是通过输导组织进行的。根部吸收的水分和养料,由木质部的导管
18、向上运输到茎叶,叶片制造的有机物质,由茎韧皮部的筛管运输到上部的嫩叶、花或果实中,同时也向下输送到根部。水和矿质养料的运送速度和方向,主要取决于需要部分的吸收力与呼吸强度。有机养料的运送速度与茎部的生命活动有关,特别是与韧皮部的呼吸强度有密切的关系。低温、缺氧均会影响到运输机能。有机养料的运输方向,不决定于韧皮部本身,而决定于利用养料部分的生理状态,凡是生命活动比较活跃、代谢作用旺盛、生长较快的部分,常常是养料集中的中心。三叶(三叶(leaf)leaf)生长锥的原体最外层细胞首先进行平周分裂,形成几层细胞,生长锥的原体最外层细胞首先进行平周分裂,形成几层细胞,然后进行各个方向的分裂产生叶原基,
19、逐步发育成叶片。叶原然后进行各个方向的分裂产生叶原基,逐步发育成叶片。叶原基在茎尖上的产生是连续不断产生的,故叶片在茎上的分布成基在茎尖上的产生是连续不断产生的,故叶片在茎上的分布成轴向轮次规律。烟草叶序的排列是不规则的。轴向轮次规律。烟草叶序的排列是不规则的。(一)叶的形态(一)叶的形态1.1.烟草的叶是没有托叶的不完全叶,有的品种有叶柄,烟草的叶是没有托叶的不完全叶,有的品种有叶柄,有的品种则无叶柄。有的品种则无叶柄。2.2.叶片的大小与厚度,因类型和品种不同差别很大,叶片的大小与厚度,因类型和品种不同差别很大, 同一品种也因着生部位、肥力和光照条件的不同而有同一品种也因着生部位、肥力和光
20、照条件的不同而有明显变化。明显变化。3.3.叶片的颜色,除白肋烟叶脉呈乳白色,叶片呈黄绿叶片的颜色,除白肋烟叶脉呈乳白色,叶片呈黄绿色外,其它类型都是绿色,只是品种之间有深绿和浅色外,其它类型都是绿色,只是品种之间有深绿和浅绿之分。同一品种叶色深浅与环境条件有关。绿之分。同一品种叶色深浅与环境条件有关。叶片的实际面积叶面积指数叶片长 叶片宽(二)叶的构造(二)叶的构造 叶片的结构可分为表皮、叶肉和叶脉三部分叶片的结构可分为表皮、叶肉和叶脉三部分1表皮表皮 烟草的叶片有上下面之分,因此表皮也有上、下表皮的区别。上下表皮都是由单层细胞构成的,外具较薄的角质层,无细胞间隙。在横切面上,表皮细胞近椭圆
21、形或长方形。上表皮细胞较下表皮细胞稍大。表皮细胞内不含叶绿体,叶缘部分表皮细胞常膨大,并向外突出。2气孔器气孔器 由两个半月形保卫细胞构成,以凹面相对,中间环抱一气孔,通过这里进行气体交换。上表皮的气孔较少,约200个/cm2左右,下表皮的气孔则较多,约300个/cm2左右。顶叶的气孔器较小,而脚叶的气孔器较大。烟叶气孔的开张度和开张时间与叶龄及土壤湿度有关。3表皮毛表皮毛 普通烟草幼叶的表皮上密生茸毛,随着叶龄的增加,一部分逐渐脱落普通烟草幼叶的表皮上密生茸毛,随着叶龄的增加,一部分逐渐脱落(萎缩),一般叶片在工艺成熟期,茸毛大部分脱落。(萎缩),一般叶片在工艺成熟期,茸毛大部分脱落。不同类
22、型、不同时期烟叶表皮上的茸毛密度有一定差异。不同类型、不同时期烟叶表皮上的茸毛密度有一定差异。根据表皮毛的形态和功能,可分为保护毛和腺毛两类根据表皮毛的形态和功能,可分为保护毛和腺毛两类腺毛是分泌器官,主要分泌物是芳香油、树脂和蜡质,这与烟叶的香气有关。腺毛是分泌器官,主要分泌物是芳香油、树脂和蜡质,这与烟叶的香气有关。保护毛则对叶片起保护作用。叶面腺毛分泌物对烟草抵御病虫害有一定的作用。保护毛则对叶片起保护作用。叶面腺毛分泌物对烟草抵御病虫害有一定的作用。4叶肉叶肉 叶肉分为栅栏组织和海绵组织两部分。叶肉分为栅栏组织和海绵组织两部分。v栅栏组织存在于上表皮的下方,是一些平行排列呈栅栏状的长柱
23、状细胞。栅栏组织存在于上表皮的下方,是一些平行排列呈栅栏状的长柱状细胞。栅栏组织有大量的叶绿体,是光合作用的主要场所。烟叶只有一层栅栏组栅栏组织有大量的叶绿体,是光合作用的主要场所。烟叶只有一层栅栏组织细胞。织细胞。v海绵组织在下表皮的上方,一般品种有三四层。细胞形状不规则,细胞间海绵组织在下表皮的上方,一般品种有三四层。细胞形状不规则,细胞间隙较大,呈腔穴状。海绵组织细胞叶绿体较少,但叶绿体多呈圆盘形,其隙较大,呈腔穴状。海绵组织细胞叶绿体较少,但叶绿体多呈圆盘形,其直径较栅栏组织细胞的叶绿体稍大。直径较栅栏组织细胞的叶绿体稍大。v幼叶比成熟叶的叶肉细胞排列紧密,脚叶的组织较疏松,有毒素病的
24、叶片幼叶比成熟叶的叶肉细胞排列紧密,脚叶的组织较疏松,有毒素病的叶片组织零乱而且较厚,患缺钾症部位的叶片细胞疏松且较薄。组织零乱而且较厚,患缺钾症部位的叶片细胞疏松且较薄。v栅栏组织和海绵组织的厚度之比与烟叶质量有关,栅栏组织厚,叶片一般栅栏组织和海绵组织的厚度之比与烟叶质量有关,栅栏组织厚,叶片一般较僵硬,结构致密,海绵组织厚,一般结构较疏松。较僵硬,结构致密,海绵组织厚,一般结构较疏松。5叶脉叶脉 是水分、矿质元素和同化产物的通道。是水分、矿质元素和同化产物的通道。同一叶片上不同部位的叶脉构造不同,主脉具有内韧皮部,侧脉及支脉同一叶片上不同部位的叶脉构造不同,主脉具有内韧皮部,侧脉及支脉都
25、无内韧皮部,维管束的构造随叶脉分支的变细而趋向于简单。先是次都无内韧皮部,维管束的构造随叶脉分支的变细而趋向于简单。先是次生构造不发达,然后形成层不出现,最后只剩有极少数导管和筛管,而生构造不发达,然后形成层不出现,最后只剩有极少数导管和筛管,而到叶的末端,只剩有一个管胞。到叶的末端,只剩有一个管胞。主脉两侧一般有主脉两侧一般有9-129-12对侧脉,主脉与侧脉的角度与叶形有关对侧脉,主脉与侧脉的角度与叶形有关一般烤烟原烟的烟梗含量占全部烟叶重量的一般烤烟原烟的烟梗含量占全部烟叶重量的25-30%25-30%,不同类型、不同品,不同类型、不同品种、不同部位烟叶的含梗率不同。种、不同部位烟叶的含
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