第三章 第二节植物的器官系统

根的形态
根系(root system): 植物根的总和。
• 直根系(tap root system):有明显的主根和侧根区别的根系。 • 须根系(fibrous root system):无，由不定根组成的根系。
根的形态
• 主根 (main root)： 胚根发育形成（或称初生根）。 • 侧根 (lateral root)：主根长到一定长度生出的许多分枝。 • 不定根 (adventitious root)：茎、叶、胚轴或老根上产生的根。
皮层
薄壁组织构成，常有成束或成片的厚角组 织，或还有纤维共存。 内皮层不明显，常无凯氏带加厚（地下茎 和水生植物茎除外）。 有的植物皮层最内层形成淀粉鞘，如蚕豆。
皮层
向日葵幼茎横切局部-皮层厚角组织
维管柱
维管束：呈环状排列，多为外韧维管束； 由三部分组成，即初生韧皮部， （向心发育，为外始式）、束中 形成层（原形成层保留下来的 一层分生组织细胞）、初生木 质部（离心发育，为内始式） 髓：位于茎的中心，由薄壁细胞组成，有 的破裂成髓腔。 髓射线：由髓通向皮层的薄壁细胞，属初生射线
芽的基本结构
茎尖（生长点）
芽
叶原基→幼叶
腋芽原基 （侧枝原基或
枝原基）
→枝条
芽轴
芽的类型
按生长位置分： 定芽： 顶芽：生于茎或枝顶端 侧芽：（或腋芽） 单生芽：只有一个腋芽 （生于叶腋） 并生芽：腋芽并列，如桃，2－3
个芽并生 叠生芽：腋芽叠生，如，忍冬、桂花 2－3个芽叠生。 柄下芽：腋芽为叶柄基部所覆盖，如 悬铃木。
菌根
根的变态
根在长期发展过程中，为了行使特殊的功 能，其形态结构发生了显著的变异，这种 变异非病理的或偶发的，而是该物种的正 常遗传特性，这种现象称为变态，该器官 称为变态器官。 （一）贮藏根 肉质直根：萝卜、胡萝卜、甜菜 块根：甘薯
贮藏根
贮藏根
气生根
支柱根：玉米、榕树 攀援根：常春藤、络石、凌霄 呼吸根：水松、红树 寄生根：也称吸器，如菟丝子
1.平周分裂 2.径向面 3.弦向面 4.射线 5.韧皮部 6.形成层 7.木质部 8.纤维 9.筛管 10.导管 11.含晶细胞 12.射线原始细胞
维管形成层的活动
茎的次生木质部
年轮：维管形成层在一个生长季中产生的次生木 质部构成一个生长轮，如有明显季节变化的地区， 一年中只有一个生长轮，就称为年轮。 早材：春天形成的木材，又称春材。早材质地疏 松，颜色较浅。 晚材：夏末秋初形成的木材，又称秋材。 晚材 质密、色深。同一年的早材和晚材构成一个年轮。 年轮的宽度反映外界气候的变化。
维管束
双子叶植物茎维管束的结构
髓和髓射线
茎的次生结构
维管形成层的来源
初生木质部与初生韧皮部之间保留的一层具分裂能 力的细胞发育为束中形成层，它构成了形成层的主 要部分。 在与束中形成层相接的髓射线中的一层细胞，恢复 分裂能力，发育为形成层的另一部分，因其位居维 管束之间，故称为束间形成层。 束中形成层和束间形成层相互衔接后，形成完整的 形成层环。
• 凯氏带：这层细胞在其的侧壁（径向壁）和横向壁上有部 分加厚，并且栓质化，这种围绕细胞一周的特殊结构称为 凯氏带。
皮层
凯氏带
电镜下内皮层径向壁凯氏带结构 A.正常细胞的凯氏带区 B.质壁分离细胞的凯氏带区 1.细胞质 2.胞间层 3.细胞壁 4.质膜 5.凯氏带
凯氏带
凯氏带的作用： 阻断了皮层与中柱间的细胞间隙、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； 使根的吸收有选择性； 可控制根对物质的转移作用。
• 维管柱(vascular cylinder)：根的皮层以内 的结构。
表皮
根部横切面显示维管柱，或中柱， 以及皮层和表皮 皮层
内皮层 中柱鞘 木质部 纤维 韧皮部 维管柱（中柱）
皮层
由基本分生组织发育而来的多层薄壁组织细胞组成的。 暂时储存养料的作用。 • 外皮层：最外一层或数层细胞形状较小，排列紧密，没有 细胞间隙。 • 内皮层：皮层的最内一层细胞排列紧密。
不定芽：生于老根、老茎、叶等处
芽的类型
按性质分： 叶芽（枝芽）：发育形成营养枝的芽。 花芽：发育形成花或花序的芽，外形较肥 大。 混合芽：形成枝、叶和花（花序），外形 较肥大。
芽的类型及构造
芽的类型
依结构分
鳞芽（被芽）：具芽鳞保护，多数温带木 本植物所具有。 裸芽：没有芽鳞保护，为草本植物和热带 潮湿环境下木本植物所具有。
根的次生结构
木栓形成层的产生与活动：
来源：中柱鞘细胞（早期）、次生韧皮部细胞（后期）
产生：周皮 ( periderm ) 木栓层（phellem）：木栓形成层向外分裂的细胞，成熟后死亡。 木栓形成层（cork cambium） 栓内层（phelloderm）：木栓形成层向内分裂的细胞，活细胞。
根的次生生长
维管柱(中柱)
根的皮层以内的结构，分为四部分： 中柱鞘：具潜在分裂能力，可形成侧根、 不定根、不定芽及部分维管形成层和木栓 形成层。 初生木质部 初生韧皮部 薄壁细胞：具潜在分裂能力
维管柱(中柱)
初生木质部
辐射状排列，辐射角先端先成熟 原生木质部，环纹、螺纹导管 后生木质部，导管直径较大， 外始式发育 原型：二、三、四、五、六原型，七束以 上称多原型。同种植物不同品种或同一植 株的不同根上，原型会发生变化。
A.具根瘤的蚕豆根部; B.具根瘤菌的一个细胞; C.根瘤菌; D.根瘤菌由根毛进入根内; E.由根瘤菌引起的大型细胞; F.蚕豆根和根瘤横切面。 1.根瘤;2.根瘤菌; 3.正常细胞;4.大型细胞; 5.根;6.有根瘤菌的部分; 7.维管束
菌根
• • • • • 为植物根和土壤中的真菌形成的共生体。 外生菌根 内生菌根 内外生菌根 共生真菌能加强根的吸收能力，把菌丝吸收水分 和无机盐等供给绿色植物使用，同时还能产生植 物激素和维生素B等刺激根系发育，分泌水解酶 类促进根周围有机物质的分解。高等植物把有机 养料提供给真菌。
禾本科植物根结构
禾本科植物根的结构也可分为表皮、皮层和中柱 3各部分。 但不产生维管形成层和木栓形成层，不能进行次 生生长。
禾本科植物根结构
根瘤和菌根
• 共生：两种生物生活在一起相互利用的关系称 为共生。根中常见共生现象有根瘤和菌根。 （一）根瘤 为豆科植物和土壤中的根瘤菌形成的共生体。 根瘤的形状、大小、颜色因植物种类而不同。 根瘤菌的侵入途径 除豆科植物外，自然界还有100多种植物能形 成根瘤，但不是根瘤菌而是放线菌， 除豆科植物外根瘤菌只能与榆科的Parasponia 属共生结瘤。就是豆科植物也不是都能结瘤的。
初生韧皮部
外始式发育 与木质部相间排列 由筛管、伴胞、韧皮薄壁细胞组成
侧根的发生
起源于中柱鞘的一定部位，内皮层可不同 程度的参与侧根的形成。 内起源 根原始体的形成：位置与原型有关，二原 型初韧和初木之间，或正对初韧；三四原 型，正对初木；多原型，正对初韧 主根受损或切断可促进侧根的产生和生长
侧根的发生
木栓形成层及其相关结构: A.葡萄根中的木栓形成层由中柱鞘发生 B.橡胶树根中的木栓形成层活动产生周皮
根的次生结构
次生木质部：
导管、管胞、木纤维、木薄壁细胞
次生韧皮部：
筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞
维管形成层： 维 管 射 线 周皮
根的次生结构
棉花老根的次生结构
双子叶植物根的发育过程
茎的分枝
双子叶植物茎的结构
初生结构：分为表皮、皮层和维管柱三部分。
茎的初生结构
双子叶植物茎的结构
（1）表皮：生活细胞；初生保护组织；来源 于原表皮；排列紧密无胞间隙；上有各种 表皮毛和气孔器，外切向壁具角质膜，有 时具蜡质；表皮细胞有时含花青素呈紫色， 如甘蔗。
表皮
向日葵幼茎横切局部——示表皮毛
（一）茎的外形
节部膨大（禾本科、蓼科）；节部缩小节 间膨大（藕） 叶痕： 维管束痕： 芽鳞痕： 枝痕： 皮孔：
茎的形态
芽的类型及构造
芽：是幼态未伸展的枝、花或花序。 芽的构造：以叶芽为例 生长锥；叶原基；幼叶；腋芽原基；此外 还有芽鳞片。 花芽：生长锥的周围产生花各组成部分的 原始体或花序的原始体。
气生根
茎
一、茎的基本形态 （一）茎的外形 一般圆柱形，但有些植物会呈三角形（莎 草）、方形（蚕豆，薄荷）、扁平柱状 （昙花、仙人掌） 节：茎上着生叶的部位 节间：两节之间的部分
（一）茎的外形
根和茎在外形上的区别： 茎：有节和节间，节上生叶，叶腋有腋芽 顶端有顶芽。而根无上述结构。 枝或枝条：着生叶和芽的茎。茎就是枝上 除去叶和芽所留下的轴状部分。 长枝：节间显著伸长的枝条 短枝：节间短缩，各个节间紧密相连甚至 难于分辨的这种枝条。
根系在土壤中的分布
深根系和浅根系：一般直根系多为深根系， 而须根系多为浅根系，但植物根系在土壤 中的分布深度常因下列因素的影响 植物种类 生长发育情况 土壤条件 人为影响
根的结构
根尖及其分区
• 根尖：从根的顶端到着生根毛的部分，根尖是根 伸长生长、分枝和吸收活动的最重要的部分。
• • • • • 分区： 根冠 （root cap） 分生区 （meristematic zone） 伸长区 （elongation zone） 成熟区 （maturation zone）或根毛区
芽的类型
依生理活动状态分
活动芽：当年生长季节萌发的芽。 休眠芽：当年生长季节不活动，暂时处于 休眠状态的芽。 活动芽和休眠芽受内外因素的影响，也可发生转 变。
茎的生长习性
茎的分枝
单轴分枝：也叫总状分枝，主干总是由顶 芽不断向上伸展而成，主干极明显。多数 裸子植物和部分被子植物属此类。 合轴分枝：绝大多数被子植物属此类。 假二叉枝：具对生叶的植物。如丁香。
根的结构
分生区
1-2mm，由原分生组织和初生分生组织组 成。 初生分生组织：原表皮、基本分生组织和 原形成层组成。 原生分生组织：具不活动中心
伸长区
长几毫米，是分生区向成熟区的一种过渡
细胞显著伸长体积增大并开始分化
原生木质部的环纹导管和原生韧皮部的筛 管相继出现 是根尖伸长的主要原因
成熟区
细胞停止生长出现各种成熟组织
茎的次生木质部
边材：次生木质部的边缘部分，颜色较浅，含生 活细胞并有贮藏功能，导管、管胞具输导功能。 心材：边材以内，为次生木质部的中心部分，颜 色深，薄壁细胞已死亡，失去了贮藏功能，而导 管由于侵填体的形成失去了输导功能。 每年边材不断死亡形成心材，外方不断增加新的 边材。因此心材逐步增加，边材保持一定的厚度。 少数植物心材被菌类侵入而腐蚀，形成中空树干。
根的次生生长
根的次生生长是由根的侧生分生组织—— 维管形成层和木栓形成层活动的结果。
（1）维管形成层（vascular 动
cambium）的产生与活
来源： 中柱鞘细胞、薄壁细胞
结构： 次生木质部 （secondary xylem）
次生韧皮部（secondary phloem）
根的次生生长
根的次生生长
维管形成层的来源
棉花幼茎横切——示束中形成层和束间形成层
维管形成层细胞类型
纺缍状原始细胞：切向面宽、径向面窄、 两端尖斜的纺缍形，沿茎的长轴平行排列， 组成纵向系统。 射线原始细胞：近于等径，分散于纺缍状 原始细胞之间，与茎的长轴垂直排列，组 成横向系统。
维管形成层细胞类型
A 纺锤状原始细胞图解 B 射线原始细胞图解 C 刺槐茎横切面的一部分 D 刺槐茎径切面的一部分 E.刺槐茎径切面的一部分
表皮通常有根毛产生
根毛的多少与植物种类有关
根毛产生过程
根毛寿命很短，10-20天。但根毛区能保持 一个稳定的长度
根的初生结构
• 表皮（epidermis） • 皮层 (cortex): 外皮层 ( exodermis) 内皮层 ( endodermis) 凯氏带 (casparian strip)
侧根的发生
侧根的发生
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根的次生结构
大多数双子叶植物，特别是多年生木本植物的根， 在完成初生生长后，由于次生分生组织(维管形成 层和木栓形成层)的产生和活动，不断产生次生维 管组织和周皮，使根的直径增粗，这种生长过程 成为次生生长。 在次生生长过程中产生的次生维管组织和次生保 护组织共同组成的结构称为次生结构。
第二节 植物的器官系统 第三章
植物的营养器官
根
一、根的生理功能和经济利用 根的生理功能 1、主要功能是吸收 2、固着和支持 3、输导 4、合成多种氨基酸、激素、植物碱等 5、储藏和繁殖
根的用途
食用：甘薯、萝卜、甜菜、胡萝卜等 药用：人参、大黄、当归等 工业原料：甜菜制糖，甘薯制淀粉和酒精 观赏：根雕、盆景露根处理