上 传  者 : 柯常青
单      位 : 璧山中学
上传时间 : 2011-11-20 00:00:00
植物体的结构层次 参考资料.doc(30.5KB)
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扩展资料 细胞分化 细胞分化是细胞分裂产生的许多新细胞在生长过程中结构和功能发生专一 化的过程。高等动、植物一般都从一个受精卵开始发育,经多次细胞分裂与分化, 产生各种不同的特殊结构和专一功能的细胞,如植物茎中上下相通的导管、筛管, 叶的表皮等。细胞分化的结果是形成了具有不同形态结构和功能的细胞群,即形 成了不同的组织。已分化的细胞,其基因组成并未改变。 植物的组织 植物细胞的分化过程中,形成了各类组织,它们组成了植物的营养器官和生 殖器官。这些具有相同生理机能和形态结构的细胞群——组织,根据它们功能和 结构的不同,分为分生组织、基本组织、保护组织、输导组织、机械组织和分泌 组织。后 5种组织都是在器官形成时由分生组织衍生的细胞发展而成的,有人把 它们总称为成熟组织。 分生组织 分生组织细胞都具有分裂的能力,它们位于植物生长的部位,根 与茎的顶端生长和加粗生长都与分生组织的活动有直接关系。 依分生组织的性质来源的不同,可分为三类:原分生组织、初生分生组织和 次生分生组织。原分生组织位于根、茎生长锥的最顶端部分。它们是直接从胚遗 留下来的。原分生组织细胞分裂能力强,细胞体积小,细胞核大,细胞质浓厚, 为等直径多面体形状。初生分生组织是由原分生组织衍生出来的细胞所组成的。 它们的特点是一方面细胞已开始分化,另一方面仍是有分裂的能力,不过分裂活 动没有原分生组织那样旺盛。次生分生组织是由已成熟的薄壁细胞,经过生理上 和结构上的变化,又重新具有分裂能力的组织,它们与根、茎的加粗和重新形成 保护组织有关。 如果依位置来分,又可把分生组织分为顶端分生组织、侧生分生组织和居间 分生组织。 顶端分生组织是位于根、茎顶端的分生组织,也就是根、茎顶端的生长锥。 侧生分生组织是位于侧方位置的形成层和木栓形成层,这些分生组织的活动与 根、茎的加粗生长有关,没有加粗生长的单子叶植物,就没有侧生分生组织。居 间分生组织是位于成熟组织之间的分生组织,在种子植物中并不是普遍存在的。 在禾本科植物节间基部和葱、韭菜叶的基部有居间分生组织,它们的活动与居间 生长有关。 基本组织 在植物体内占有分量最多,在营养器官根、茎、叶和生殖器官花、 果实、种子中均有这种组织。这种组织最主要的特点是由生活的薄壁细胞所组成, 所以,也称为薄壁组织。基本组织一般包括吸收组织、同化组织、贮藏组织、通 气组织和传递细胞,它们担负吸收、同化、贮藏、通气、传递等功能,过去也称 为营养组织。 保护组织 暴露在空气中的器官(如茎、叶、花、果实、种子)表面的表皮 是保护组织,一般都由一层细胞所组成。这层细胞排列紧密,没有细胞间隙,而 且在与空气接触的细胞壁上有着角质,这些脂肪性的角质添加在纤维分子的间隙 中,并可在外壁的表面形成一层角质层,使得水分不容易从细胞壁向外跑出,从 而防止植物体内水分的损失。另外,也有着防止微生物侵入的作用。有些植物在 表皮的外壁上有着蜡质(例如甘蔗茎和葡萄、苹果的果实上)也起着保护作用。 根的表皮不是保护组织,而是具有吸水能力的吸收组织。根尖的表皮一部分 外壁凸起形成根毛。根毛的细胞壁由纤维素组成,只具有很薄的角质层,因此土 壤中的水可从细胞壁进入到细胞中。根毛有一定的寿命,一般生活几天到几星期。 根毛枯萎后,里面的薄壁细胞发生栓质化,起着保护作用。 输导组织 输导组织是植物体内运输水分和各种物质的组织。它们的主要特 征是细胞呈长管形,细胞间以不同方式相互联系。 根据运输物质的不同,输导组织又分为两大类。一类是输导水分以及溶解于 水中的矿物质的导管;另一类是输导有机物质的筛管。 机械组织 这类组织在植物体内起着支持的作用。细胞也大都为细长形,其 主要的特点是细胞都有加厚的细胞壁。常见的机械组织有两种:一种是厚壁组织; 一种是厚角组织。 厚角组织细胞是生活的细胞,它们的结构特点是细胞壁在细胞的角隅处加厚 (也有的呈板状加厚),因此叫做厚角细胞。这些细胞壁主要由纤维素所组成, 因此壁的硬度不强,但具有弹性。厚角组织一般分布于幼茎和叶柄内,它们的存 在并不影响这些器官的生长。 植物的组织简介 在低等植物中(藻类)中,有的植物一个细胞就是一个个体(衣藻),有的 数个细胞聚合成一个个体(团藻),但细胞间尚无分化,到了高级的多细胞藻类 (海带),才出现了细胞的分工,出现了组织的雏形。 被子植物(有花植物)细胞来自于种子内胚芽和胚根的细胞不断分裂,开始 这些细胞都没有分化,当分裂到一定时间后,细胞开始出现了分化,逐渐形成了 具有不同的形态和结构的细胞群,这就是组织。 一般把植物体内的组织分成两大类:分生组织和成熟组织。后者又分为薄壁 (基本)组织、保护组织、机械组织、疏导组织和分泌组织等。 1.分生组织 分生组织是由具有分裂能力的细胞构成的细胞群。分生组织位于植物的生长 部位。根与茎的顶端生长和加粗生长,禾本科植物节间基部、韭菜叶的基部的居 间生长都与分生组织的活动有直接关系。 分生组织可依组织的性质来源不同,分为原分生组织、初生分生组织和次生 分生组织三类。原分生组织位于根、茎生长锥的最顶端部位,它们是直接从胚胎 遗留下来的,细胞分裂能力强。初生分生组织是由原分生组织衍生出来的细胞所 组成,它们的特点是:一方面细胞已开始分化,另一方面仍具有分裂的能力,不 过分裂活动没有原分生组织那样旺盛。次生分生组织是由已成熟的薄壁细胞,在 结构上和生理上发生变化,又重新具有分裂能力的组织,它们与根、茎加粗和重 新形成保护组织有关。 分生组织如按位置来分,可分为顶端分生组织、侧生分生组织和居间分生组 织三类。顶端分生组织即根、茎顶端的生长锥。侧生分生组织是位于侧方位置的 形成层和木栓形成层。居间分生组织是位于成熟组织之间的分生组织,在种子植 物中并不普遍存在,禾本科植物节间基部和葱、韭菜叶的基部有居间分生组织。 2.机械组织 机械组织是植物体内起支持和巩固作用的组织。构成机械组织的细胞,细胞 壁局部或全部加厚,常木质化。因细胞形状和细胞壁加厚的情况不同,机械组织 可分为厚角组织和厚壁组织。厚角组织由活细胞组成,细胞壁的可塑性大,具有 较大的张力,如芹菜叶柄中厚角组织束的强度比同一叶柄中的维管束大。厚壁组 织坚硬而富有弹性,形成植物体的重要支持系统,能使植物抵抗由伸长、弯曲、 重量和压力等引起的强力,使植物体的其他组织免受损坏。厚壁组织又分为植物 纤维(如木纤维、韧皮纤维等)和石细胞两大类。 3.输导组织 输导组织是指植物体内运输水和养料到各器官的组织。输导组织的细胞一般 呈长管状,上下连通,贯穿于整个植物体内。如木质部的导管和管胞,韧皮部的 筛管和筛胞。导管和管胞主要输导水和无机盐,筛管和筛胞主要运送营养物质和 生长素等。 导管由一串高度转化的管状细胞组成,其细胞端壁由穿孔相互衔接。导管细 胞在成熟过程中,细胞壁本质化,并具有环纹、螺纹、梯纹、网纹和孔纹等不同 形式的次生加厚。 植物细胞的生长和分化 一、植物细胞的生长 多细胞生物的生长,不仅是由于细胞数量的增加,而且也与细胞的生长有密 切的关系。 细胞分裂形成的新细胞,最初体积较小,只有原来细胞(母细胞)的一半, 但它们能迅速地合成新的原生质(包括核物质和细胞质),细胞随着增大,其中 某些细胞当恢复到母细胞一般大小时,便又继续分裂,但大部分细胞不再分裂, 而进入生长时期。细胞生长就是指细胞体积的增长,包括细胞纵向的延长和横向 的扩展。一个细胞经生长以后,体积可以增加到原来大小(分生状态的细胞大小) 的几倍、几十倍,某些细胞如纤维,在纵向上可能增加几百倍、几千倍。由于细 胞的这种生长,就使植物体表现出明显的伸长或扩大,例如根和茎的伸长,幼小 叶子的扩展,果实的长大都是细胞数目增加和细胞生长的共同结果,但是,细胞 生长常常在其中起主要的作用。 植物细胞在生长过程中,除了细胞体积明显扩大,在内部结构上也发生相应 的变化,其中最突出的是液泡化程度明显增加,即细胞内原来小而分散的液泡逐 渐长大和合并,最后成为中央液泡,细胞质的其余部分成为紧贴细胞壁的一薄层, 细胞核随细胞质由中央移向侧面。在植物细胞生长过程中,液泡增大这一特征, 一方面是由于细胞从周围吸收了大量的水分进入液泡,另一方面,也由于生长着 的细胞具有旺盛的代谢能力,使它们的许多代谢产物积累于液泡中的缘故。因此, 在细胞生长时,细胞的鲜重和干重都随着体积的增加而增加。在液泡变化的同时, 细胞内的其他细胞器,在数量和分布上也发生着各种变化,例如内质网增加,由 稀网状变成密网状;质体逐渐发育,由幼小的前质体发育成各类质体等等。原生 质体在细胞生长过程中还不断地分泌壁物质,使细胞壁随原生质体长大而延展, 同时壁的厚度和化学组成也发生变化,细胞壁(初生壁)厚度增加,并且由原来 含有大量的果胶和半纤维素转变成有较多的纤维素和非纤维素多糖。 植物细胞的生长是有一定限度的,当体积达到一定大小后,便会停止生长。 细胞最后的大小,随植物的种类和细胞的类型而异,这说明生长受遗传因子的控 制。但是,细胞生长的速度和细胞的大小,也会受环境条件的影响,例如在水分 充足、营养条件良好、温度适宜时,细胞生长迅速,体积亦较大,在植物体上反 映出根、茎生长迅速,植株高大,叶宽而肥嫩。反之,水分缺乏、营养不良、温 度偏低时,细胞生长缓慢,而且体积较小,在植物体上反映出生长缓慢、植株矮 小、叶小而薄。 二、植物细胞的分化 多细胞生物中,细胞的功能具有分工,与之相适应的,在细胞形态上就出现 各种变化,例如绿色细胞专营光合作用,适应于这一功能,细胞中特有地发育出 大量叶绿体。表皮细胞行使保护功能,细胞内不发育出叶绿体,而在细胞壁的结 构上有所特化,发育出明显的角质层。贮藏功能的细胞,通常既没有叶绿体,也 没有特化的壁,但往往具有大的液泡和大量的白色体……等等。细胞这种结构和 功能上的特化,称为细胞分化(cell differen tiation)。细胞分化表现在内 部生理变化和形态外貌变化两个方面,生理变化是形态变化的基础,但是形态变 化较生理变化容易察觉。细胞分化使多细胞植物中细胞功能趋向专门化,这样有 利于提高各种生理功能的效率,因此,分化是进化的表现。 植物体的个体发育,是植物细胞不断分裂、生长和分化的结果。植物在受精 卵发育成成年植株的过程中,最初,受精卵重复分裂,产生一团比较一致的分生 细胞,以后,细胞分裂逐渐局限于植物体的某些特定部位,而大部分的细胞停止 分裂,进行生长和分化。在种子植物的胚胎中,细胞在形态上已显出了初步的分 化,在光学显微镜中可看到细胞的大小、形状、原生质的稀稠及细胞的排列方式 等随细胞所处部位而不同。进而,在胚胎发育成幼苗的过程中,细胞分化更为明 显,行使不同功能的细胞逐渐形成与之相适应的特有的形态,即在植物体中分化 出了各种不同类型的细胞群,从而使植物体的成熟部分具有了复杂的内部结构。 在系统发育上,植物越进化,细胞分工越细致,细胞的分化就越剧烈,植物 体的内部结构也就越复杂。单细胞和群体类型的植物,细胞不分化,植物体只由 一种类型的细胞组成。多细胞植物,细胞或多或少分化,细胞类型增加,植物体 的结构趋向复杂化。被子植物是最高等的植物,细胞分工最精细,物质的吸收、 运输,养分的制造、贮藏,植物体的保护、支持等各种功能,几乎都由专一的细 胞类型分别承担,因此,细胞的形态特化非常明显,细胞类型繁多,使被子植物 成为结构最复杂,功能最完善的植物类型。 细胞分化是一个复杂的问题,同一植物的所有细胞均来自于受精卵,它们具 有相同的遗传物质,但它们却可以分化成不同的形态;即使同一个细胞,在不同 的内外条件下也可能分化成不同的类型。那么,细胞为什么会分化成不同的形 态?如何去控制细胞的分化使其更好地为人类所利用?这些问题已成为当今植 物学领域最使人感兴趣的问题之一。从本世纪初开始,在这一领域开展了广泛地 探索,逐渐了解分化受多种内外因素的影响,例如,细胞的极性、细胞在植物体 中的位置、细胞的发育时期、各种激素和某些化学物质,以及光照、温度、湿度 等物理因素都能影响分化。 实验形态学就是用各种实验手段,在整体或离体的情况下研究细胞分化和植 物形态建成的一门植物学分支学科,细胞和组织培养是实验形态学的重要研究手 段之一,它的方法是把植物体的一个器官、一种组织或单个细胞从植物体取出后 放在玻璃容器里,并在供给适当营养物质的条件下,使它们得以继续生存或进一 步有序地分化成组织和器官。由于这一研究方法减少了植物体其他部分的干扰, 并可在预知的条件下控制和调节细胞的活动,而且易于观察,因此,对研究分化 机理具有重要意义,可以成为利用整体植物进行研究时的一种理想补充。 近 20 年来,利用组织培养的方法,不但在探索植物学的基本理论问题上已 成为一个重要的手段,而且在应用上也逐渐表现出它的巨大潜力,如在遗传育种、 保持优良种质、加速经济植物的无性繁殖、保持无病毒品系、植物次生代谢产物 的工厂化生产等的应用中,取得了越来越多的成功。可以预料,随着农业、林业、 园艺等学科发展的需要,应用组织培养技术于理论研究和实际应用方面都将有更 广泛而深入的发展。 植物营养器官的生长 植物生长可归结与细胞的生长和分化两个主要过程。所谓生长,是指细胞体 积和重量的增加;所谓分化,是细胞的形态结构与功能的特化。植物体的各种组 织与器官的形成,都取决于细胞分化。 绿色植物中,低等的藻类大多数无组织的分化,因此也就不存在器官。它们 的营养生长就是细胞的分裂和长大。 高等的苔藓、蕨类和种子植物大多数有了由多种组织、按一定的规律构成的 器官。在营养生长期,一般由根、茎、叶或茎和叶完成。这些器官各有其一定的 外形结构,执行特定的生理功能,它们的活动与物质吸收、同化、运输和贮藏等 营养生长有关。因此,把根、茎、叶这三个器官称为营养器官。植物的营养生长 为生殖生长及进一步产生生殖器官——花、果实和种子奠定了物质基础。
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