第四章生物的形態與功能

—植物現在是1頁\一共有81頁\編輯于星期三植物的形態與功能1植物的結構、生殖和發育2植物的營養3植物的調控系統現在是2頁\一共有81頁\編輯于星期三溫帶落葉林亞熱帶常綠闊葉林熱帶雨林熱帶荒漠豐富的植物世界現在是3頁\一共有81頁\編輯于星期三生物類別植物動物細胞構造有細胞壁無細胞壁營養方式大多數自養異養生長和大多數植物生長各器官在胚胎內器官和發育連續進行，完全形成，生長、

發生可連續不斷產生發育主要是體積

方式新器官和新組織增大與個體成熟動物與植物的區別現在是4頁\一共有81頁\編輯于星期三

植物在自然界中的作用（1）光合作用是世界上最重要的同化合成過程（2）參與了自然界中的物質循環現在是5頁\一共有81頁\編輯于星期三植物在自然界的作用現在是6頁\一共有81頁\編輯于星期三陸生植物包括苔蘚植物、蕨類植物、裸子植物和被子植物4大類，從結構與功能方面體現了從低等向高等的進化順序。本篇以被子植物為代表，討論植物的形態、功能和發育等問題?，F在是7頁\一共有81頁\編輯于星期三一、植物的結構與功能根據胚中子葉的數量差異，被子植物被分成：

單子葉植物綱

雙子葉植物綱現在是8頁\一共有81頁\編輯于星期三植物體由各種器官組成被子植物的總體形態陸生適應性進化導致被子植物形成了生長在土壤中的根系和生活在空氣中的莖（枝條）系統兩部分。根、莖、葉與植物營養物質的吸收、合成、運輸和貯藏密切相關，被稱為營養器官?，F在是9頁\一共有81頁\編輯于星期三莖頂芽節節節間節種皮莖根系側根主根根尖及分生組織子葉葉表皮韌皮部木質部皮層莖橫切面莖尖分生組織根冠根尖橫切面現在是10頁\一共有81頁\編輯于星期三1、被子植物的根植物的根系通常有兩類：直根系和須根系直根系主根明顯，主根上生出側根，這類根系固著能力很強。一些植物的主根可以貯存糖類等有機營養物質。大部分單子葉植物和一些草本植物的根為須根系，即在胚軸或莖的基部叢生大量須狀根。須根系具有與土壤更多的接觸表面積?，F在是11頁\一共有81頁\編輯于星期三根—形態直根系須根系植物的結構與功能現在是12頁\一共有81頁\編輯于星期三根尖形態與結構表皮根毛皮層內皮層中柱鞘根冠分生區伸長區根毛區現在是13頁\一共有81頁\編輯于星期三根的變態貯藏根

肉質直根

蘿卜、胡蘿卜

塊根甘薯、大麗菊氣生根

支柱根榕樹

攀援根常春藤

呼吸根水松、紅樹

寄生根菟絲子現在是14頁\一共有81頁\編輯于星期三榕樹氣生根現在是15頁\一共有81頁\編輯于星期三2、被子植物的莖莖上著生葉的位置叫節兩節之間的部分叫節間在莖的頂端和節上葉腋內著生有芽，頂芽是枝的主要生長點，腋芽具有發育成營養枝或繁殖枝的潛力每一個營養枝都具有自身頂芽、葉和腋芽，而繁殖枝著生花。現在是16頁\一共有81頁\編輯于星期三有節和節間之分在節上著生葉和芽在節上能開花結果莖的形態特征現在是17頁\一共有81頁\編輯于星期三被子植物的莖莖具有趨光和背地生長特性有些植物的莖形態特殊，稱為莖的變態匍匐莖、根狀莖、塊莖、鱗莖現在是18頁\一共有81頁\編輯于星期三地上莖的變態類型

葉狀莖曇花、文竹、天冬草等

莖卷須黃瓜、南瓜、葡萄等

枝刺山楂、皂莢等

肉質莖仙人掌等地下莖的變態類型

根狀莖竹、姜、蓮等

塊莖馬鈴薯等

球莖荸薺、芋、慈菇等

鱗莖洋蔥、水仙、百合等莖的變態現在是19頁\一共有81頁\編輯于星期三莖的變態類型匍匐莖（草莓）根狀莖（鳶尾）土豆（塊莖）根根狀莖節現在是20頁\一共有81頁\編輯于星期三千姿百態的葉現在是21頁\一共有81頁\編輯于星期三3、被子植物的葉葉柄、葉鞘、葉脈單子葉植物通常為平行的葉脈，雙子葉植物為網狀葉脈。葉的形態多種多樣，通常體現在排列方式（葉序）、復葉的類型、葉形、葉緣和葉脈的形態等各個方面。現在是22頁\一共有81頁\編輯于星期三葉的變態葉卷須葉刺捕蟲葉植物的結構與功能現在是23頁\一共有81頁\編輯于星期三二、植物組織具有相同來源的同一類型或不同類型細胞群組成的結構和功能單位稱為組織。基本組織系統主要由具同化（如光合作用）、貯藏、通氣和吸收功能的薄壁細胞組成，還包括具機械支持功能的厚壁細胞和厚角細胞。被子植物的三大組織即：表皮組織、維管組織和基本組織表皮組織系統是覆蓋和保護植物的一層排列緊密的表皮細胞。維管組織系統具有輸導水分及養分和機械支持的功能。現在是24頁\一共有81頁\編輯于星期三植物的組織根據結構和功能的特點，還可以把植物的組織分為分生組織、薄壁組織、保護組織、輸導組織、機械組織和分泌組織等六類。分生組織具有進行細胞分裂的能力，通常位于植物體的生長部位。其他五類組織是在器官發育過程中，由分生組織衍生的細胞分化發展而成，又稱為成熟組織。現在是25頁\一共有81頁\編輯于星期三葉片橫切葉表面植物的結構與功能葉片的結構現在是26頁\一共有81頁\編輯于星期三特定功能的細胞植物細胞的類型常見的植物細胞類型包括薄壁細胞、厚角細胞、厚壁細胞、管胞與導管分子、篩分子等?，F在是27頁\一共有81頁\編輯于星期三植物細胞的類型——薄壁細胞薄壁細胞普遍存在于植物體的各個部分，細胞壁很薄，細胞間隙較大，大多缺少次生壁，原生質體中常有中央大液泡，細胞多為等徑或長形。薄壁細胞是植物進行光合作用、呼吸作用、貯藏作用、分泌作用等重要生理過程的場所。薄壁細胞具有很強的分生潛能，受刺激后可恢復分生能力。現在是28頁\一共有81頁\編輯于星期三植物細胞的類型——厚角細胞厚角細胞最顯著的結構特征是細胞壁不均勻增厚，這種增厚是初生壁性質的，不含木質素。厚角細胞常成束重疊排列，具有較強的機械強度，在莖和葉柄中主要起機械支持作用。由于其具初生壁性質，它們能隨周圍細胞延伸而擴展，因此，它們既有支持作用，又不限制幼嫩器官生長。芹菜的莖和葉柄現在是29頁\一共有81頁\編輯于星期三植物細胞的類型——厚壁細胞厚壁細胞具有均勻加厚的次生壁，次生壁是細胞生長后期細胞壁纖維素中沉積了木質素的結果。木質化的厚壁細胞比厚角細胞更堅硬，支持作用更強。功能上成熟的厚壁細胞都停止延長和生長，大多成為缺少原生質體的死細胞。厚壁細胞包括纖維和石細胞兩種。纖維細胞細長，常聚集成束。石細胞形狀不規則，細胞壁加厚。現在是30頁\一共有81頁\編輯于星期三植物細胞的類型——管胞與導管分子高等植物體木質部中兩類伸長的、具有次生壁的輸水細胞。成熟時是缺乏原生質體的死細胞，厚厚的細胞壁上布滿了紋孔。導管分子端壁上具有穿孔，導管分子通過端壁上的穿孔連接形成連續的管狀結構，稱為導管。管胞兩端尖細，無明顯端壁穿孔，通過尖細側壁的重疊連接，并通過側壁上紋孔輸送水分及礦物質。管胞的輸水效率要比導管低。現在是31頁\一共有81頁\編輯于星期三植物細胞的類型——篩管分子高等植物韌皮部中運輸糖類等有機營養物的細長管狀生活細胞，成熟時其原生質體內無細胞核。篩管分子端壁上密布簇生的小孔（篩孔），密布著簇生的小孔的端壁區域稱為篩板。篩管分子之間通過篩板縱向連接形成篩管，行使輸送有機營養物質的功能。篩管分子還常常與伴胞緊密相連。伴胞是一種特化的薄壁細胞，有細胞核和濃厚細胞質，篩管分子和伴胞間存在發達胞間連絲，它們可能與控制和傳遞物質進入篩管有關。現在是32頁\一共有81頁\編輯于星期三三、植物的生長和生殖無限生長、生活期一年生植物、兩年生植物、多年生植物植物之所以能夠無限生長是因為在植物體的生長部位具有分生組織。在成熟的植物體內，總保留一部分不分化并具有分裂能力的細胞，從分生組織分裂產生的細胞中，有的能持續分裂，保持著很強的分裂能力，它們被稱為原生分生組織；有的生長并初步分化，形成初生分生組織，這些初生分生組織以后逐漸失去分裂能力，形成植物器官中的其他成熟組織?，F在是33頁\一共有81頁\編輯于星期三植物的生長方式取決于分生組織所處的位置。頂端分生組織——初生生長 ——縱向生長側生分生組織——次生生長 ——加粗生長側生分生組織通常是一些已分化細胞恢復了分裂能力，又稱次生分生組織，根、莖的加粗生長則屬于次生生長。現在是34頁\一共有81頁\編輯于星期三1、根的生長與結構根的初生生長發生在根尖。4個部分：根冠：薄壁細胞組成、細胞壁粘液化、外層細胞不斷死亡脫落、內側頂端分生組織不斷分裂出的細胞。分生區：又叫生長錐、頂端分生組織細胞組成、細胞分裂能力強。伸長區：細胞停止分裂、體積增大，使根尖縱向生長和延伸、細胞初步分化形成未成熟的木質部導管和未成熟的韌皮部篩管。成熟區：又稱為根毛區、各種細胞已經分化成熟，形成各種成熟的組織。現在是35頁\一共有81頁\編輯于星期三成熟區伸長區分生區根冠成熟區及橫切面部分根的次生生長根的結構

及生長現在是36頁\一共有81頁\編輯于星期三2、莖的生長與結構莖的頂端分生組織位于莖的最頂端，由具有強烈和持久分裂能力的細胞組成帽狀的細胞群組成。莖的頂端分生組織通過平周分裂和垂周分裂，形成原表皮、原形成層和基本分生組織，以后它們分別分化成為皮組織系統、維管組織系統和基本組織系統。產生于莖的頂端分生組織兩側的葉原基，而芽則產生于葉腋處的芽原基。植物莖的分枝是由葉腋處的芽原基產生的現在是37頁\一共有81頁\編輯于星期三莖的生長與結構莖的頂端分生組織衍生出的細胞經過分裂、延長生長和分化，形成由表皮、皮層和維管柱3部分組成的莖的初生結構。雙子葉植物：維管束環狀，環的內部為髓，外部為皮層，在維管束間為細的髓射線。每一個維管束中，木質部通常面向髓排列在內側，而韌皮部通常面向皮層排列在維管束的外側。雙子葉單子葉表皮形成層維管柱髓木質部韌皮部表皮皮層維管柱單子葉植物：維管束散生?，F在是38頁\一共有81頁\編輯于星期三莖的剖面結構單子葉植物莖雙子葉植物莖表皮基本組織維管束表皮維管束皮層髓現在是39頁\一共有81頁\編輯于星期三表皮基本組織維管束單子葉植物莖的結構玉米莖小麥莖莖的形態與結構現在是40頁\一共有81頁\編輯于星期三莖的生長與結構大部分單子葉植物僅有初生生長，沒有次生結構。雙子葉植物的莖除了初生生長外，還具有次生生長。植物的年輪現在是41頁\一共有81頁\編輯于星期三

心材和邊材年輪心材邊材周皮現在是42頁\一共有81頁\編輯于星期三多年生木本植物莖結構木射線周皮樹皮韌皮射線次生韌皮部次生木質部邊材年輪線秋材心材春材現在是43頁\一共有81頁\編輯于星期三四、植物的有性生活周期植物的繁殖方式包括營養繁殖、無性生殖和有性生殖3種方式。植物營養體的一部分從母體分離開直接形成新個體的繁殖方式稱為營養繁殖。也有的學者將營養繁殖歸入無性生殖。植物的無性生殖是指一些具有生殖功能的細胞不經過兩性的結合，直接發育成新個體的過程。無性生殖中具有生殖功能的細胞稱為孢子。有性生殖是指通過兩性細胞的結合形成新個體的過程。這些性細胞稱為配子，為單倍體。兩個配子結合形成二倍體的合子，由合子再發育形成新的個體?，F在是44頁\一共有81頁\編輯于星期三營養繁殖無性繁殖植物的繁殖有性繁殖現在是45頁\一共有81頁\編輯于星期三被子植物的生活史和世代更替孢子體世代與配子體世代（無性世代與有性世代）交替出現，這就是植物生活史中的世代交替現象。被子植物的配子體世代（單倍體世代）不發達，雌、雄配子體不能獨立生活，都寄生在孢子體上，且特化成花的一部分?，F在是46頁\一共有81頁\編輯于星期三花的結構花柄的分化被子植物進入到生殖生長階段時，莖的頂端一些分生組織不再形成葉原基和芽原基，轉而形成花原基或花序原基。因此，花是一種特化的節間很短的變態的枝?，F在是47頁\一共有81頁\編輯于星期三花的形態現在是48頁\一共有81頁\編輯于星期三美化環境提取香精熏制茶葉制作糕點藥用花的應用現在是49頁\一共有81頁\編輯于星期三典型的花的結構一朵完整的花包括花托、花被、雄蕊群和雌蕊群。完全花、不完全花兩性花、單性花雌雄同株、雌雄異株現在是50頁\一共有81頁\編輯于星期三花器的構造雄蕊花藥花絲花瓣柱頭花柱子房雌蕊花托花萼胚珠現在是51頁\一共有81頁\編輯于星期三不同植物花的多樣性是生物多樣性的生動體現現在是52頁\一共有81頁\編輯于星期三蟲媒鳥媒開花與傳粉風媒現在是53頁\一共有81頁\編輯于星期三傳粉與受精自花傳粉、異花傳粉受精一個精子與卵結合形成受精卵并成為二倍體的合子，合子將來發育成為產生新個體的胚；另一個精子與中央細胞極核結合，成為三倍體的受精極核并進一步發育成為胚乳。這種雙受精是被子植物特有的現象，也是植物有性生殖中最進化的形式。現在是54頁\一共有81頁\編輯于星期三傳粉與受精減數分裂營養細胞生殖細胞精子細胞雌配子體胚珠精子雙受精卵細胞雌配子體中央極核精子受精卵受精極核花粉管的萌發現在是55頁\一共有81頁\編輯于星期三胚的發育和種子的形成在胚發育之前胚乳的發育便開始了合子通常經過一段休眠后開始發育成胚?，F在是56頁\一共有81頁\編輯于星期三種皮子葉胚芽胚軸殘存胚乳胚根胚柄胚乳種皮子葉胚芽鞘胚芽胚根胚柄雙子葉植物種子單子葉植物種子種子的構造現在是57頁\一共有81頁\編輯于星期三種子與果實的形成果實的形成子房發育成果實，子房壁成為果皮。被子植物中除子房外，其他部分如花托、花萼等也參與果實形成。被子植物的傳粉也啟動了包括生長素、赤霉素、細胞分裂素等植物激素的產生和增加現在是58頁\一共有81頁\編輯于星期三果實的發育與由來植物的結構與功能花柄花托胚珠子房花柱柱頭花絲花藥花冠花萼萼片現在是59頁\一共有81頁\編輯于星期三種子與果實的形成果實的多樣性根據花中雌蕊的數目和花序的情況可以將果實分為3類現在是60頁\一共有81頁\編輯于星期三單果：由一朵花的單雌蕊或復雌蕊的子房發育而成的果實。蘋果、杏、西紅柿、黃瓜。聚合果：由一朵花內若干個離生心皮發育形成的果實，每一離生心皮形成一獨立的小果，聚生在膨大的花托上。聚合蓇葖果（如八角）、聚合核果（如茅莓）、聚生瘦果（如草莓）。

復果（聚花果）：由整個花序發育而成的果實，如桑葚、鳳梨、無花果等。通常又根據成熟果實的果皮是脫水干燥，還是肉質多汁而分為干果與肉質果

?，F在是61頁\一共有81頁\編輯于星期三果實的外形與結構外果皮中果皮種子內果皮果實結構圖現在是62頁\一共有81頁\編輯于星期三水力傳播自身開裂與彈力傳播果實和種子的傳播風力傳播現在是63頁\一共有81頁\編輯于星期三人與動物活動及取食傳播果實和種子的傳播現在是64頁\一共有81頁\編輯于星期三風力傳播果實和種子的傳播現在是65頁\一共有81頁\編輯于星期三種子萌發是生活周期的繼續度過休眠且具有生活力的種子在足夠水分與氧氣、一定溫度條件下就開始萌發。有些種子的萌發還需要一定的光照條件。種子從萌發到發育成幼苗是一個復雜的過程現在是66頁\一共有81頁\編輯于星期三種子的萌發與出苗子葉留土植物的萌發子葉子葉出土植物的萌發子葉現在是67頁\一共有81頁\編輯于星期三植物的營養水分的吸收與運輸植物根系從土壤中吸收的水分首先通過根部的皮層進入到中柱的木質部，然后通過根與莖相互連通的木質部中的導管與管胞，向上輸送，經過葉柄到達葉片。水分進入葉肉細胞后在細胞表面蒸發，通過葉片的氣孔逸出?，F在是68頁\一共有81頁\編輯于星期三水分的吸收與運輸促使大量水分長距離向上運輸的動力是什么呢？至少有3種作用力：根部的壓力（根壓）、木質部的毛細管作用力和葉片的蒸騰拉力。其中，葉片的蒸騰拉力對水分向上運輸的作用最大。滲透壓力使土壤中的水分流入根部，水在根中向木質部的滲透性擴散產生的靜水壓力就是根壓。在植物木質部的導管和管胞中，毛細管作用力和水的內聚力促進了水的向上運輸。蒸騰作用產生使水向上運動的巨大拉力現在是69頁\一共有81頁\編輯于星期三水分的吸收與運輸氣孔結構和開關機理每一個氣孔都由兩個形態特殊可改變形狀的保衛細胞包圍。保衛細胞僅兩端相連，氣孔內側的細胞壁較厚，外側的壁較薄。當保衛細胞吸水膨脹時，氣孔便張開；相反失水時，氣孔關閉。保衛細胞的吸水與失水和鉀離子通過主動運輸進出保衛細胞有關。光照強度和環境水分的多少等是控制鉀離子主動運輸的重要因素?，F在是70頁\一共有81頁\編輯于星期三有機同化物的轉運放射性14C同位素標記研究發現：光合作用的產物（糖）全部都通過韌皮部的篩管進行運輸。環割實驗：初期植物上部仍然能健康生長，而下部首先死亡，繼而整個植物都死亡了。同化物運輸一般遵循“同側運輸，就近供應”原則。1926年，德國Munch提出“壓力流動假說”現在是71頁\一共有81頁\編輯于星期三五、植物的調控系統植物激素是一些在植物體內合成的微量的有機生理活性物質，它們能從產生部位運送到作用部位，在低濃度（<1mmol/L）時可明顯改變植物體某些靶細胞或靶器官的生長發育狀態。植物向光性生長與植物激素的發現很早以前，植物學家就觀察到，室內培育的植物具有向光性。對向光彎曲的燕麥苗解剖觀察發現，燕麥苗的胚芽鞘背光一側細胞的生長要快于向光的一側。是什么引起了向光性？如何通過實驗來發現？現在是72頁\一共有81頁\編輯于星期三19世紀末，Darwin父子的實驗Darwin父子提出了一種假說：胚芽鞘頂端受光后產生的某種化學信號被從頂端傳送到下面彎曲的部位，導致胚芽鞘下部細胞向光的一側與背光的一側細胞生長不均勻。植物向光性生長與植物激素的發現現在是73頁\一共有81頁\編輯于星期三幾十年后，丹麥科學家Boysen-Jensen用實驗驗證了Darwin父子提出的假說。實驗證明了：Darwin父子提出的某種信號是一種可傳輸的化學物質。植物向光性生長與植物激素的發現現在是74頁\一共有81頁\編輯于星期三1926年，年輕的荷蘭植物生理學家Went終于從植物胚芽鞘中發現了這種化學物質。Went結論：由胚芽鞘頂端受光產生的化學信號物質可以刺激細胞生長。他將這種植物激素定名生長素。植物向光性生長與植物激素的發現現在是75頁\一共有81頁\編輯于星期三植物激素對植物體的生長、細胞分化、器官發生成熟和脫落等多方面具有調節作用，植物激素對于植物的生長發育是必不可少的微量化合物；大約有300多種由微生物和植物產生的次生代謝