实验五 叶的结构和营养器官的变态 一、目的要求 1、通过观察了解单、双子叶植物叶气孔的 结构，理解其功能。 2、通过观察了解单子叶植物和双子叶植物 叶片的结构特点。 3、了解单子叶植物中高光效的C4植物（玉 米）与C3植物（水稻）在结构特点上的区 别。 4、了解不同生态类型叶片结构的特点。 5、观察常见的根茎叶各种变态器官的形态 和构造。 二、实验材料 蚕豆叶片 鹅观草叶片 夹竹桃叶片 棉花叶横切片永久制片 水稻叶横切片永久制片 玉米叶横切片永久制片 夹竹桃叶横切片永久制片 三、内容方法 1、气孔的观察 （1）双子叶植物气孔的观察 a 制备临时装片 在载玻片中央滴一滴碘液，用镊子取蚕豆叶下表 皮一小块。外切向壁朝上，放于碘液中，然后盖 好盖玻片。 b 观察 普通的表皮细胞形状不规则，互相嵌 合紧密，有细胞核，但无叶绿体。构 成气孔器的保卫细胞肾形，有明显的 叶绿体，也有细胞核，保卫细胞之间 的窄缝，即气孔的开口，由两侧的保 卫细胞调节气孔的开闭，合称气孔器 （2）单子叶植物气孔的观察： 用刀片小心刮去水稻（鹅观草）叶片的上 表皮和叶肉细胞，仅剩下表皮，取下此部 分，加番红或水盖片观察。 禾本科单子叶植物水稻叶片的表皮细胞由长形细胞和短 细胞构成。短细胞成对发生，一是硅质细胞，一是栓质 细胞，有时短细胞可形成表皮毛；特别是硅质细胞，充 满硅质，质地坚硬。气孔器由4个细胞组成，一对围着气 孔裂隙的保卫细胞呈哑铃形，外侧是两个三角形的小细 胞，叫副卫细胞。保卫细胞中部狭窄，壁厚；两端膨大 呈球状，壁薄、有叶绿体。副卫细胞核明显，无叶绿体 。 2、叶片结构的观察 （1）双子叶植物叶的结构 取棉花叶横切永久片，首先在 低倍镜下分清上、下表皮，叶 肉和叶脉等几部分基本结构， 然后再转换高倍镜，观察其详 细结构。 分泌腔 表皮：细胞在横切面上呈长方形，排列紧密，是 生活细胞，外壁角质化，有角质层。在上表皮有 单细胞簇生的表皮毛，在叶脉的表皮上，表皮毛 相对较多。表皮细胞上还有棒状的多细胞毛，这 是具分泌作用的腺毛。在表皮细胞中还可观察到 成对的小细胞（保卫细胞）及它们内方的腔室， 这是气孔器。 叶肉，在低倍镜下观察到叶肉组织是叶内最发达的组织 ，棉花叶肉显然分为两部分，紧靠上表皮的是栅栏组织 ，细胞排列紧密而整齐，细胞内含叶绿体很多，因此， 生活的棉叶上面绿色较浓。另一部分叫海绵组织，在栅 栏组织和下表皮之间，细胞形状不甚规则，常呈圆形、 椭圆形等。细胞排列也没有规则，胞间隙发达，在气孔 的内方，常具有较大的胞间隙，特称孔下室，细胞内含 叶绿体较少，因此生活的棉叶下面的绿色较淡。 叶脉：棉花叶的主脉（中脉）具 有较大的维管束，主脉靠近上表 皮的一面，是维管束的木质部； 在靠近下表皮的一面，是维管束 的韧皮部。在近上表皮的中脉表 皮下是厚角细胞，厚角细胞下是 薄壁细胞。在薄壁细胞下方是多 列导管和薄壁细胞组成的木质部 。在木质部的下方也有几层扁平 的束中形成层细胞。在形成层下 方是韧皮部的细胞，韧皮部下方 是较发达的薄壁组织，这是棉花 叶中脉向外突出的原因，在叶片 主脉下段，有少数下表皮细胞分 化成蜜腺，从整体上看是一团细 胞，但横切片上只看到一排细胞 ，且有的切片没有切到。 侧脉越分越细，到达叶尖及叶片 边缘的脉端仅剩下一个螺纹管胞 。 分泌腔 （2）单子叶植物叶片结构 水稻叶的结构：取水稻叶横切片永久片置显微镜下观察，注意表皮 、叶肉和叶脉的结构与双子叶植物（棉花叶）有什么不同。 表皮：横切面上很难区分长细胞和短细胞，但气孔器、表皮毛能看 清楚。最清楚的是上表皮的泡状细胞（运动细胞），位于两个叶脉 之间，这是几个大型的薄壁细胞。中间的较大，两旁的较小，在横 切面上常呈扇形，泡状细胞具贮水功能，对叶片的伸展和卷缩起很 大作用。 叶肉：水稻叶的叶肉组织比较均一，无栅栏组织和海绵组织之分， 全由形状不规则的薄壁细胞组成，含有叶绿体，壁向内凹陷。 叶脉：没有形成层的有限维管束，木质部靠近表皮，大的维管束上 下两端与表皮之间各有一束厚壁细胞。在每个维管束的外围有1-2层 细胞包围形成的维管束鞘，这些细胞鞘呈椭圆形，含非常少的叶绿 体，并且其他细胞器也很少，故容易与邻近的叶肉细胞区别。这是 水稻等C3植物维管束鞘的特点。 玉米叶的结构：取玉米叶 横切永久片观察。表皮细 胞也常具表皮毛、气孔器 ，上表皮也有泡状细胞。 叶肉细胞也比较均一，没 有栅栏组织和海绵组织之 分。 重点观察的是叶脉的维管 束鞘。玉米叶维管束鞘只1 层薄壁细胞，细胞较大， 内含有比叶肉细胞个大、 数多的叶绿体。其外紧密 毗连着一圈叶肉细胞，组 成“花环型”的结构。这 种花环结构是四碳植物（ C4）的特征，属于高光效 植物。 3、不同生态型植物叶结构的观 察 旱生植物叶的结构 取旱生植物夹竹桃叶片作横切 面徒手切片，用少许番红装片 观察。 表皮：细胞壁厚，由2-3层细胞 组成复表皮，细胞排列紧密， 靠外的细胞外壁角质层特别发 达。下表皮也是复表皮，但比 上表皮数少，也有发达的角质 层，下表皮有一部分细胞构成 下陷的窝，在窝里的表皮细胞 常特化成表皮毛，气孔位于下 表皮凹陷的气孔窝内。 叶肉：表皮之间是叶肉细胞，靠近上表皮是由多 层细胞组成的栅栏组织，排列非常紧密，有时近 下表皮也有栅栏组织，海绵组织层数也较多，叶 肉细胞中常含晶簇。 叶脉：夹竹桃的主脉很大，具双韧维管束，这一 特征只在主脉能观察到，主脉木质部和韧皮部之 间也有形成层细胞。 4、营养器官的变态 1、根的变态 （1）贮藏根：这种变态根主要贮藏大量的营养物质。 肉质直根：萝卜、胡萝卜、甜菜。 如果有萝卜幼苗，可以看出萝卜的主根肥大形成肉质变态直根。从形态 学来说，它的上半部是幼苗的下胚轴发育来的，这部分没有形成侧根， 可说明不是根的结构，下部为主根发育而来，因这部分可清楚看到两列 侧根。这两部分通过次生生长和三生生长，形成一个统一体。 取比较小的萝卜根作横切徒手切片观察，观察萝卜次生生长的正常形成 层和额外形成层，看到三生结构。初生木质部是二原型的，与初生韧皮 部相间排列。 横切一个较大的萝卜，凭肉眼可看出，韧 皮部较薄，木质部占据主要面积，所以食 用部分以次生木质部为主。 横切一个较大的胡萝卜，可以看出胡萝卜 的次生韧皮部非常发达，占了主要部分； 木质部仅是中心很少部分。 块根：红薯、大丽花、木薯。 将红薯块根横切，看到的是次生木质部的薄壁 细胞特别发达。将切片置显微镜下观察，也可 以看到导管周围的额外形成层。在额外形成层 的内方是具少量导管分子和大量薄壁细胞的木 质部；额外形成层的外方是少量筛管和乳汁管 及大量薄壁细胞的韧皮部。 （2）气生根：这是不定根的变态，露在空气中，有支持 功能，也有吸收和其他功能。 玉米支柱根：在茎基部、节上产生许多不定根，伸入土 壤中起支持作用。 常春藤攀援根：茎上产生许多不定根，有攀援、固着作 用。络石、凌霄等也有攀援根。 盆载吊兰气生根 （3）寄生根：菟丝子与寄主（牛膝）的标本。 2、茎的变态 （1）地下茎的类型 根状茎：莲藕、竹鞭、狗牙根、白茅根状茎标本。 这些根状茎有节，节间及节上退化的鳞片状叶，节 上有腋芽，不定根等。 姜根状茎标本，这是肥短而呈肉质的根状茎。 蕨地下茎也是一种根状茎，其节和节间没有前述 几种植物那么明显和有规律。 块茎：马铃薯、菊芋茎，马铃薯有顶芽痕迹和节上的芽眼，实际上是 个缩短了节间的变态枝。 球茎：球茎甘蓝、荸荠、芋标本。为圆球形的肉质地下茎或半地下茎 ，由主茎基部膨大而成。 鳞茎：洋葱、大蒜、水仙、石蒜、葱、蕌头标本 （2）地上茎的变态类型 枝刺（茎刺）：皂荚、山楂枝刺标本。 这种刺发生于叶腋，由腋芽发育而成，不易剥落。 茎卷须：葡萄、南瓜、黄瓜等植物的茎卷须标本。茎 端变态为卷须，攀援在其他物体上。 叶状枝：竹节蓼、昙花、天门冬、文竹、蟹爪兰等 标本。这些植物的叶基本退化，枝变态成扁平叶片 状，代替了叶的生理功能。 还有假叶树，枝变态成叶片形态，芽生于假叶上。 3、叶的变态 叶刺：仙人掌科植物、刺槐、小檗等标本。 仙人掌科植物原产沙漠，叶完全退化成刺，以减少水分的蒸腾。刺 槐是托叶变态成刺；小檗长枝上的叶变态成刺。 叶卷须：豌豆、拔葜叶卷须标本。 豌豆是复叶顶端2-3对小叶变态成卷须；拔葜 的托叶变态成卷须，有攀援作用。 苞叶：玉米雌穗标本，苞叶密生于穗轴基 部紧包雌花序，有保护作用。 捕虫叶：茅膏菜标本，捕虫叶呈半月形或盘状，上表面有 许多顶端膨大并能分泌粘液的触毛，能粘住昆虫。猪笼草 标本。 变态叶柄：水绣花、囊状贮气叶柄；台湾相思、金合欢的 叶状柄（蜡叶标本）。 五、作业 绘棉花叶通过主脉横切面部分 细胞图。