第三章 植物的营养器官,一、根的功能 1. 吸收土壤中的水和溶解在水中的无机营养物； 2. 固定植物； 3. 储藏营养物和利用不定芽进行繁殖； 4.某些氨基酸和植物碱的合成； 5.根系分泌物造成的根系微生物可增强植物的代谢、吸收和抗病等。,第一节 植物的根,根的生理功能 根的来源与种类 根系的类型 根系在土壤中分布及与环境的关系 根的伸长生长与初生构造 根的增粗生长 与次生构造 根瘤和菌根,2、根系的种类 根系：植株个体全部根的总称。 直根系：凡主根粗壮发达，主根和侧根有明显区分的根系。如棉花、大豆。 须根系：茎基部产生的不定根，丛生状态，无主次之分。如小麦、玉米。,3、根系在土壤中生长与分布 1.深根系：主根发达，深入土层，垂直向下生长，如 马尾松、毛白杨等。深达1020 m。 2.浅根系：主根不发达，侧根及不定根向四面扩展， 长度远远 超过主根，大部分分布在土壤表 层，如云杉、垂柳根系。禾本科根深入土 壤较浅，一般为2030 cm。 3.根系的影响因子：遗传因素、人为因素 外界条件：土壤水分、土壤类型,三、根的构造 （一）根尖的区分 1. 概念：根的先端约0.5-1cm的幼 嫩部位或根的最顶端到生根毛的部 位。分为根冠、分生区、伸长区和 根毛区(成熟区)四个区。 功能：根结构的形成、伸长生长、 分枝、吸收活动的最重要部位。,2. 分区 （1）根冠 位置：根尖最顶端，形 似小套。 特点: 生活薄壁细胞， 质浓 核大，常含 淀粉；外层细胞排 列疏 松、粘 液化。 功能：保护生长点；控 制根向地生长.,（2）分生区（生长点） 位置：根冠上方约1-2mm。 特点：由分生组织细胞组成，颜色发暗。 功能：原分生组织具很强的分裂能力 初生分生组织分裂、初步分化。 不活动中心分生组织最远端的一群原始细胞（中柱原和皮层原的原始细胞）不常分裂，大小变化很小，核酸、蛋白质的合成速率很低。,根的顶端分生组织，在结构上有两种类型： 1、 维管柱、皮层、根冠起源于各自独立的原始细胞（三个细胞层）。表皮源于皮层或者源于根冠原始细胞。 2、维管柱、皮层、根冠起源于共同的原始细胞，或皮层、根冠起源于共同的原始细胞。 原始细胞经过不断更新始终保留在分生组织中具有强的分生能力的细胞。,（3）伸长区 位置：分生区上方。 特点：由分生区分裂产生细胞组成，细胞分裂停止，体积扩大，纵向显著伸长，液泡明显。 功能：伸长生长；开始分化。,（4）成熟区（根毛区） 位置：伸长区上方。 特点：由伸长区细胞分化成熟 而来，表面密生根毛（玉米420/m2。 功能：吸收水分的主要部位。,初生组织：初生生长形成的成熟组织。,初生构造：初生组织形成植物的初生构造。,初生生长：初生分生组织经分 裂、生长、分化的过程。,表皮(epidermis)：保护组织 初生结构 皮层(cortex)（外、中、内三层）薄壁组织为主 维管柱(vascular cylinder)（中柱鞘、初生木质 部、初生韧皮部和薄壁细胞四个部分，少数植物还有髓）,（二）双子叶植物根的构造 1、初生生长与初生构造 根的成熟区的各种结构都是由初生分生组织分化而来的，因此也称为初生结构。根的初生结构，由外至内明显地分为表皮、皮层和维管柱（中柱）三个部分。,1. 表皮 表皮包围在成熟区的最外方，常由一层细胞组成。 表皮细胞的细胞壁与角质膜均薄，适宜水和溶质渗透通过，部分细胞的细胞壁还向外突出形成根毛，以扩大吸收面积。,2. 皮层 皮层是由多层薄壁组织细胞组成，有些植物皮层的最外一层或数层细胞形状较小，排列紧密，称为外皮层，当根毛枯死表皮脱落时，外皮层细胞壁栓化起暂时性保护作用。皮层最内方的一层细胞叫内皮层，其细胞体积小，排列紧密，各细胞的径向壁和上下横壁有带状的木化和栓化加厚区域，称为凯氏带。,单子叶植物：除外切向壁不增厚，其余全部增厚，形成马蹄形结构。（留有通道细胞） 功能：对根内水分和物质 运输起选择控制作用。 内外皮层之间为皮层 薄壁组织，比例较 大， 细胞排列疏松，具明显 胞间隙。具横向运输、 贮藏和通气作用。,3. 维管柱（中柱） 中柱是皮层以内的中轴部分，由原形成层分化而来，可分为中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部和薄壁细胞四个部分，少数植物还有髓。 （1）中柱鞘 特点：中柱外层，1-几层生 活细胞。 功能：恢复分裂能力，产生 形成层、木栓形成层、 侧根等结构。,（2）初生木质部 初生木质部位于根的中央，主要由导管和管胞组成。在横切面上呈辐射状，有几个辐射角叫几原型的木质部，紧接中柱鞘内侧的细胞先分化成环纹或螺纹导管组成的原生木质部；位于原生木质部内侧的细胞后分化成梯纹、网纹或孔纹导管组成的后生木质部，初生木质部这种分化方式称为外始式。,（3）初生韧皮部 初生韧皮部的发育方式也为外始式。原生韧皮部常缺少伴胞，而后生韧皮部主要由筛管与伴胞组成，只有少数植物有韧皮纤维存在。木质部和韧皮部是由多种细胞组成的一种复合组织，被称为维管组织。,（4）薄壁组织 薄壁组织分布于初生木质部与初生韧皮部之间，在根进行次生生长时，发育成维管形成层的主要部分。少数双子叶植物中央由于后生木质部没有继续向中心分化，而形成薄壁细胞组成的髓。,根的初生构造特点 1.皮层比较发达，约为中柱的1.5倍左右， 内皮层具有特殊结构凯氏带。 2.初生维管束属于辐射式维管束。 3.初生木质部的分化方式为外始式。,（二）根的次生结构 双子叶植物根的次生生长和次生结构： 大多数双子叶植物的根在完成初生生长、形成初生结构之后，便开始出现次生分生组织维管形成层和木栓形成层，进而产生次生组织，使根加粗。 这种由次生分生组织进行的生长，称为次生生长，所形成的结构称为次生结构。,1. 维管形成层的发生和活动 根次生生长开始时，初生木质部内凹处与初生韧皮部内侧之间的薄壁细胞开始恢复分裂能力，形成片段状的形成层。随后，各段形成层逐渐向左右两侧扩展，直到与中柱鞘相接。与此同时，正对原生木质部外面的中柱鞘细胞也恢复分裂能力，变为形成层的一部分。形成层形成后，先进行切向（平周）分裂，向内产生次生木质部，向外产生次生韧皮部。,片段状的形成层,波状环形成层,圆环状形成层,形成层除产生次生韧皮部和次生木质部外，在正对初生木质部辐射角处，由中柱鞘发生的形成层也分裂形成径向排列的、由薄壁细胞组成的射线，射线是根横向运输系统。,内：次生木质部;多 外：次生韧皮部;少,外：韧皮射线,内：木射线,次生维管 组织,维管射线,形 成 层,2. 木栓形成层的发生及活动 随着次生组织的增加，中柱不断扩大，使外方的表皮和皮层受压而胀破。这时中柱鞘细胞常平周分裂成数层，其中外面的一层细胞常变为木栓形成层。,木栓形成层形成以后，进行平周分裂，向外分裂产生数层不透水和气的木栓层，向内侧产生栓内层，三者合称周皮。,木栓形成层的产生及活动,维管射线,次生韧皮部,次生木质部,周皮,次生构造,禾本科植物小麦根的构造,（三）侧根的形成 在主根或不定根开始初生生长不久 就开始产生侧根，侧根上又能依次再长出各级侧根。侧根的形成增 加了根的吸收面积和根的支持作用。,侧根的形成过程,侧根的发生位置与不同类型根的关系示意图,六、根瘤和菌根 （一）根瘤,1.概念：豆科植物的根上有各种形 状的小瘤状突起。 2.产生：由生活在土壤中的根瘤细 菌侵入到根内产生。 3.作用：根瘤细菌具固氮作用，增 加土壤中氮肥；另外，根 瘤细菌从根中获取营养。,（二）菌根 1.概念：与土壤中某些真菌共生的高等植物幼根。 2.类型,（1）外生菌根: 真菌在幼根表面发育，菌丝包在根尖外面形成外套，部分菌丝侵入到表皮和皮层细胞的胞间隙内，菌丝代替根毛作用，扩大了根的吸收面积，提高了吸收效率。常变粗或成二叉分枝。如松、山毛榉等。,如油松、冷杉、云杉。,（2）内生菌根： 概念：真菌菌丝侵入到表皮和皮层细胞的细胞腔内，根尖仍具根毛。 作用：促进根内的物质分解运输，加强吸收机能。 例如：侧柏、圆柏、葡萄、核桃、杜鹃和兰科植物。,（3）内外生菌根： 概念：有些植物的根尖，真菌菌丝不仅包围根尖，而且侵入到皮层细胞的细胞腔内和胞间隙中。 例如：草莓。,一、茎的功能 二、茎的形态 三、茎的构造,第二节 茎,种子萌发后,随着根系的发育,上胚轴和胚芽向上发展为地上部分的茎和叶,茎端和叶腋处着生的芽活动生长,形成分枝,继而新芽又不断地出现与开放。最后形成了繁茂的地上枝系。,一、茎的功能,茎是植物体物质输导的主要通道。根部从土壤中吸收的水分、矿质元素以及在根中合成或贮藏的有机营养物质，要通过茎输送到地上各部；叶进行光合作用所制造的有机物质，也要通过茎输送到体内各部被利用或贮藏。,支持作用。大多数被子植物的主茎直立于地面，分生出许多大小枝条，并着生数目繁多的叶。枝、叶有规律的分布，能充分地接受阳光和空气，进行光合作用，制造营养物质。枝条又支持着大量的花和果实，使它们处于适宜的位置，适应于传粉以及果实、种子的生长、传播，有利于繁殖后代。,茎也有贮藏和繁殖的功能。有些植物可以形成鳞茎、块茎、球茎和根状茎等变态茎,贮存大量养料，并可以进行自然营养繁殖。人们利用某些植物的茎、枝容易产生不定根和不定芽的特性,采用枝条扦插、压条、嫁接等方法来繁殖植物。此外，绿色幼茎还能进行光合作用。,植物的茎常呈圆柱体，这种形状最适宜于担负支持输导的功能。有些植物的茎外形发生变化，如马铃薯和莎草科的茎为三棱形，薄荷、益母草等唇形科植物的茎为四棱形，芹菜的茎为多棱形，有些仙人掌科植物的茎为扁圆形或多角柱形。对加强机械支持作用有适应意义。,二、 茎的形态,（一） 芽和枝条 1 、芽的概念 芽是处于动态而未伸展的枝、花或花序，有枝芽和花芽之分。 2 、芽的一般结构（以枝芽为例） 顶端分生组织（生长锥） 芽 叶原基 幼叶 腋芽原基（侧枝原基或枝原基）,3 、芽的类型 （1）按芽在枝上的着生位置来分定芽和不定芽 定芽：生长在枝上有一定的位置,生长在茎枝顶端的,称为顶芽;生长在叶腋 的,称为侧芽,也称腋芽.大多数植物每一个叶腋只有一个腋芽,但有些植物(如桃、枫杨)的叶腋可发生二个或几个芽,在这种情况下, 除一个腋芽外,其余的都称为副芽. 不定芽：许多植物在老茎、根或叶上均可产生芽,这种芽发生的部位比较广泛。,（2）按结构分鳞芽和裸芽 鳞芽又称被芽，其外围有芽鳞包被。芽鳞是一种具有保护作用的变态叶，具有厚的角质层，外表又常有绒毛或蜡质，有的种类还分泌树脂之类的粘液，保护芽内部的组织免受干旱、冻害的损伤。鳞芽多见于木本植物，如桑、茶、杨、玉兰、枇杷等。 绝大多数草本植物(尤其是一年生植物)和少数木本植物，如枫杨等的芽不具芽鳞，只被幼叶包裹着，称为裸芽。,（3）按芽的性质分枝芽、花芽和混合芽 叶芽 :芽开放后形成枝叶的芽，又称为枝芽。 其形状一般是瘦长的，很容易与花芽相区别。叶芽的中央有一个中轴，叫做芽轴，其顶端有生长点。在芽轴上部，节和节间的界限尚不明显，周围有许多突出物，这是叶原基和芽原基。在芽轴下部，节与节间开始分化，叶原基发育为幼叶，幼叶层层包着芽轴，保护生长点。 在天气温暖，水分、养料供应充足条件下，生长点细胞不断分裂，芽轴细胞也长大，结果使芽轴伸长。下面的幼叶也展开成叶，而上部的叶原基又陆续发育成幼叶，芽原基也逐渐发育成侧芽，于是叶芽发育成枝条。,花芽 :芽开放后能发育成花或花序的芽。外形一般较叶芽饱满。 混合芽 :芽发育后既能形成枝叶，又形成花的芽。其形状介于叶芽和花芽之间。如苹果、梨、海棠等的芽。,（4）按芽的生理活动状态分为活动芽和休眠芽 活动芽：在生长季节活动的芽。 休眠芽：在生长季节不活动，通常茎下部腋芽是休眠。 顶端优势：顶芽生长优势的现象，原因是顶芽形成生长素向下运输，抑制了腋芽的生长。生产中的应用。,2 、枝条（枝）：着生