植物学笔记

第一章：绪论

生物分界

林奈的二界系统：植物界、动物界。

海克尔的三界系统：植物界、动物界和原生生物界

Dodson 1971提出另一三界系统：植物界、动物界和原核生物界。

魏泰克提出了四界分类系统，另立真菌界、植物界、动物界和原生生物界

十年后，他又提出了五界系统即又增原核生物界。

三原界系统：即古细菌原界、真细菌原界、真核生物原界。

第二章：植物细胞与组织

植物细胞的基本结构

胞基质：是细胞中除细胞器以外的半透明的原生质胶体，可进行胞质运动，是代谢的重要场所。

细胞器：是悬浮于胞基质中、具一定形态结构和功能的亚显微结构。

细胞骨架：由微管微丝和中间纤维组成，是遍布于胞基质中的蛋白质纤维网架。细胞骨架能维持细胞的形状，参与胞质运动、染色体移动、物质运输等。

初生壁：在胞间层以内，成分为纤维素、半纤维素、果胶质。

次生壁：在初生壁内侧（厚的又可分为外、中、内三层），具有次生壁的细胞其内原生质体一般消失，成为死细胞；成分以纤维素为主，参有木质素等。

初生壁的填充生长增加面积，次生壁的附加生长增加壁的厚度。细胞壁的特化有：木化、角化、栓化、矿化和粘液化等，多产生于次生壁。

细胞壁的功能：

保护原生质体，维持细胞一定的形状，对器官起一定的的支持作用；参与植物体的吸收、分泌、蒸腾及细胞间运输等过程，对调节细胞的生长和细胞间的识别等重要生理活动也起一定的作用

细胞间的联络结构：

①纹孔：是在次生壁形成时，在初生纹孔场处不加厚而留下的孔穴。它由纹孔腔和纹孔膜构成。

②胞间连丝：是穿过细胞壁沟通相邻细胞的原生质细丝。主要分布在初生纹孔场，细胞壁的其它地方也有少量分布

胞间连丝的功能：

使多细胞植物体在结构上和生理活动上成为一个统一的有机体；还具有细胞间物质运输、传递电刺激、信息和发育分化的功能。在植物特定部位和时间，胞间连丝可成为原生质或细胞核穿壁即核穿壁现象的通道。

后含物：是细胞新陈代谢过程中的中间产物、贮藏物质及其代谢废物等。

植物细胞繁殖

细胞的繁殖是以分裂方式进行的。细胞分裂方式有三种：无丝分裂、有丝分裂、减数分裂细胞周期

减数分裂Ⅰ中的前期Ⅰ染色体变化复杂，可分为细线期、偶线期、粗线期、双线期和终变期

细胞的生长与分化

细胞的生长：指细胞体积的增大和重量的增加。包括细胞纵向延长和横向的扩展。

细胞的分化：细胞在结构和功能上的特化称为细胞分化

细胞的全能性：每一个生活的细胞都具有与合子相同的染色体和整套遗传信息，在一定条件下，单个细胞能发育形成一株新植物体的潜在能力。

细胞的脱分化：指已分化成熟的细胞，在一定条件下再恢复到胚性状态，又能再进行分裂的现象

植物组织

组织:一些在个体发育中来源相同，形态结构相似，共同担负着一定生理功能的细胞群组成的结构和功能单位.

根据组织构成的细胞类型可将组织分为:简单组织复合组织。

简单组织：是由一种类型的细胞构成的，如营养组织是由一类薄壁细胞构成的。

复合组织：是由多种类型的细胞构成的，如周皮、木质部、韧皮部、维管束等，其中之一都由三类以上的细胞构成。

根据发育程度、结构、功能不同，可将组织分为:分生组织成熟组织

分生组织：具有持续分裂能力的细胞群构成的组织。在种子植物中限制在植物体的某些部位。成熟组织：分生组织衍生的大部分细胞，逐渐丧失分裂能力，进一步生长和分化，形成各种其它组织，称为成熟组织，有时也称永久组织。

分生组织按来源分：

（1）原生分生组织：位于生长点的最先端，由胚性细胞组成。

（2）初生分生组织：由原生分生组织衍生，分为原表皮，基本分生组织、原形成层。（3）次生分生组织：薄壁细胞转化而来，如木栓形成层，束间形成层。

按位置分：

（1）顶端分生组织：位于根尖、茎尖。

（2）侧生分生组织：位于植物体周围包括维管形成层和木栓形成层。

（3）居间分生组织：夹在成熟组织之间的未完全分化的分生组织，位于禾本科植物的节间、叶柄、花序轴基部等。

成熟组织：

（1）保护组织：覆盖于植物体表，起保护作用的组织。由表皮和周皮组成。

（2）营养组织：①吸收组织：根毛区的表皮细胞和根毛。②同化组织：叶肉细胞及植物体其它绿色部分的细胞，含大量叶绿体。③贮藏组织：细胞内充满淀粉、蛋白质、脂肪等物质。

④通气组织：胞间隙非常发达，或部分薄壁细胞解体成气腔。⑤传递细胞：细胞壁内突，物质短途运输。

（3）机械组织：植物体内的支持组织。分厚角组织和厚壁组织。

①厚角组织：分布在幼茎、花枝、叶柄和大叶脉内，是一群细胞壁只在局部（角隅）增厚，的生活细胞，具有潜在分化的能力。为初生壁。

②厚壁组织：细胞壁全面加厚木化或不木化，呈细胞腔小的死亡细胞，为次生壁。分为纤维和石细胞。纤维又分为韧皮纤维和木纤维。

（4）输导组织：输导水分和无机盐的，由导管和管胞组成；输导有机养料的，筛管和筛胞。（5）分泌组织

维管组织是由木质部和韧皮部组成的。

维管束：是由原形成层分化而来，以输导组织为主的复合组织，是由木质部和韧皮部或形成层组成的束状结构

维管束的类型

依形成层有无分：

有限维管束（闭合维管束），如大多数单子叶（玉米茎）的维管束无形成层。

无限维管束（开放维管束），如双子叶植物（椴树）茎的维管束有形成层。

依木质部和韧皮部的位置分

外韧维管束：如一般种子植物的茎。

双韧维管束：如瓜类、茄类、甘薯等的茎。

周韧维管束：如蕨类植物的根状茎、大黄的茎等。

周木维管束：如鸢尾的根状茎，芹菜等的茎。

辐射维管束：如幼根的维管柱。

组织系统：在植物体中，各器官由一些复合组织进一步在结构和功能上组成有机的复合单位，称为组织系统。通常将植物体中各类组织归纳为三种组织系统。即：皮组织系统、维管组织系统、基本组织系统。

第二章植物体的形态结构和发育

种子（生殖器官）

种子的基本结构：种皮、胚、胚乳。

胚：由胚芽、胚轴、胚根、子叶构成。胚芽：由生长点和幼叶组成。禾本科植物的胚芽外套有胚芽鞘。胚轴：连接胚芽、子叶、和胚根的轴，分上下胚轴。胚根：由生长点和根冠组成，禾本科植物的胚根外套有胚根鞘。子叶：双子叶植物具两片子叶，单子叶植物只有一片子叶称盾片，裸子植物有两到多片子叶。

胚乳：为贮藏营养物质的组织。有胚乳种子的胚乳发达；无胚乳种子的胚乳早期被子叶吸收，营养物质贮藏在子叶的细胞中。

外胚乳：少数植物种子在形成过程中，胚珠中的一部分珠心组织保留下来，形成类似胚乳的营养组织。

种子的类型

根据成熟的种子内有无胚乳，将种子分为有胚乳种子和无胚乳种子两大类。

有胚乳种子又分为双子叶有胚乳种子如蓖麻、油桐等。和单子叶有胚乳种子如小麦、水稻等。无胚乳种子又分为双子叶无胚乳种子如蚕豆、瓜类等。和单子叶无胚乳种子如慈姑、泽泻等。种子的萌发

生活力：种子能萌发形成幼苗的能力称为种子的生活力。

种子寿命：种子维持生活力的最长期限是种子的寿命。种子的寿命与物种和贮藏状况有关。种子的萌发：充分成熟的种子，在适当的条件下，从休眠状态转为活动状态，通过一系列的生理生化变化，胚开始生长，逐渐形成幼苗的过程称为种子的萌发。

种子萌发成幼苗的过程

种子萌发时通常是胚根突破种皮，伸入到土壤形成主根，然后胚轴伸长，把胚芽推出土面，从而形成地上部分的茎、叶，最后形成幼苗。

幼苗：种子经过萌发过程由胚发育形成的幼小植物体称为幼苗。

幼苗的形态由于种子萌发时上胚轴和下胚轴生长的速度不同而分为子叶出土幼苗和子叶留土幼苗两种类型。

简述蚕豆种子的结构及其在萌发成幼苗过程中各部分的变化。

蚕豆种子有胚和种皮两部分构成。种皮坚韧，上具有褐黑色的种脐，在种脐一端具有孔。种皮内维胚，胚由胚芽、胚轴、胚根和两片子叶构成。种子在萌发形成幼苗过程中，胚根突破种皮，伸入到土壤形成主根，然后上胚轴和胚芽伸长，长出土面，子叶留在土中，形成子叶留土幼苗。

根（营养器官）

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

主根（初生根）：种子植物的第一条根，它是种子中的胚根发育形成。

侧根（次生根）：主根垂直于地面向下生长，长到一定长度后，生出许多分支枝，称为侧根。

侧根的发生与起源

侧根发生在根进行初生生长的过程中，是母根内部中柱鞘细胞恢复分裂而形成的。起源于根内中柱的中柱鞘细胞，故为内起源。

定根：主根跟侧根称为定根。

不定根：通常将在主根跟侧根以外的植物部分，如茎、叶、胚轴或老根等部位上形成的根统称为不定根。

根系：植物个体全部根的总体

直根系：大部分的双子叶植物和裸子植物，主根明显。

须根系：大部分的单子叶植物，没有明显的主根，不定根粗细差不多。

根尖及其分区

根尖：从根的顶端到着生根毛的部分

分区

根冠：由薄壁组织组成，保护幼嫩的生长点，分泌多糖类粘液，防止根尖干燥，使土粒表面润滑，能减少摩擦，控制根的向地性生长。

分生区：分裂能力强

伸长区：停止分裂，体积增大，沿根的纵轴方向伸长，出现最早的导管和筛管。

成熟区：角质层极薄，外壁有粘液和果胶质，有利于吸收和固着，失去根毛的成熟区，主要行使输导和支持功能。

初生结构：由顶端分生组织细胞分裂产生的细胞经生长分化形成的结构。

传递细胞：是一些特化的薄壁细胞，一些非木质化的次生壁向细胞腔内形成指状、乳突状等突起，质膜紧贴这种内突生物，形成壁-膜器结构。

通道细胞：指的是夹杂在厚壁的内皮层细胞中的薄壁组织细胞，往往与原生木质部相对的细胞。

单子叶植物根的结构特点

表皮：寿命短，根毛枯死即解体、脱落

皮层：外1－3层后期转为厚壁机械组织；内皮层五面加厚；通道细胞正对木质部角

维管柱：多原型；中心部分多为髓，但也有无髓的；无形成层出现，无次生结构。

双子叶植物的初生结构特点及各部分的生理功能

由表皮、皮层、维管束三个部分组成。

表皮：角质层厚或较薄，无气孔器，外壁延伸形成根毛。功能：吸收水分和无机盐。

皮层：相当发达，横切面由外皮层、皮层薄壁细胞、内皮层组成，内皮层上有凯式带加厚，有利于水分和无机盐的输导作用，具有横向输导和储藏的作用。

维管束：由中柱鞘、初生木质部、薄壁细胞、初生韧皮部组成。初生木质部具有输导水分及无机盐，初生韧皮部具有输导有机物等生理功能。

根为什么能不断地伸长和加粗？

根的不断伸长，主要是由于根尖伸长区细胞显著伸长生长，分生区细胞不断分裂的结果。双子叶植物根的增粗主要是由于维管形成层和木栓形成层的发生及活动的结果。增粗的过程是：维管形成层细胞进行不断切向分裂的同时，一些细胞进行径向分裂和横向分裂。因而根的直径不断增粗。根不断增粗后，部分中柱鞘细胞恢复分裂活动，并进行切向分裂，向内产生栓内层，向外产生木栓层。

凯式带：双子叶植物和裸子植物在根的内表皮细胞处于初生状态时，其径向壁和横向壁上形成木栓质的带状增厚。

中柱鞘细胞：位于中柱外围的一层或几层薄壁细胞，有潜在的分裂能力。

形成的细胞和结构：1、可形成侧根、不定根2、不定芽或乳汁管3、部分维管形成层4、

全部木栓形成层，形成周皮。

根的次生结构：周皮、次生韧皮部、次生木质部、维管形成层

维管射线：木射线；韧皮射线

外生菌根：菌丝不能进入根的细胞中，但可以在根的表面形成菌丝体包在幼根的表面，或穿入皮层细胞的胞间隙中，以菌丝代替根毛的功能，增加根系的吸收面积。

内生菌根：菌丝侵入高等植物根部皮层组织的细胞内进行共生性或寄生性的生活者。

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：贮藏大量的营养物质，因此常肉质化。

肉质直根：萝卜、胡萝卜、甜菜

块根：甘薯

（二）气生根：根通常生活在土壤中，但有些植物的根却生长在地面以上，称为气生根。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

茎

节：茎上着生叶和芽的部位节间：两节之间的部分

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。

叶痕：茎上叶脱落留下的痕迹

维管束痕：在叶痕内叶柄和茎内维管束断离后留下的痕迹，简称束痕。

芽鳞痕：芽鳞展开时，其外的鳞片脱落后留下的痕迹。

枝痕：小枝脱落在茎上留下的痕迹。

皮孔：植物茎表面上的形状各异的裂缝，植物气体交换的通道。

芽的类型

按生长位置分：

顶芽：生于主干或侧枝顶端侧芽：（或腋芽）生于叶腋

定芽：顶芽和叶芽不定芽：生于老根、老茎、叶等处

依性质分

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。

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。

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。

茎的生长习性和分枝

1、茎的生长习性

直立茎：茎背地性生长，直立，大多数植物为此类型。

缠绕茎：茎幼时较柔软，不能直立，以茎本身缠绕于它物上升。

攀援茎：以特有结构攀援它物上升。以卷须、气生根、叶柄、钩刺、吸盘攀援。

匍匐茎：茎细长柔弱，沿地面蔓延生长。

2、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：主轴不明显的一种分枝方式，没有明显的顶端优势，绝大多数被子植物属此类。假二叉枝：顶芽下对生的两个侧芽发展成两个相同外形的分枝，从外表看与苔藓、蕨类植物的二叉分枝相似，具对生叶的植物。如丁香。

分蘖：从茎基部接近地面密集的几个节上的腋芽形成分枝，同时在分枝节上产生不定根，这种分枝方式称为分蘖。如水稻、小麦等。

叶原基：有些单子叶植物由表层细胞平周分裂，后里面的细胞进行各个方向的分裂，形成叶原基。

芽原基：先由外一二层细胞垂周分裂形成壳状区，以后由壳状区的二三层细胞平周分裂，与叶原基相同的方式形成芽原基。

外起源：叶和芽原基由顶端分生组织的表面发生，叫外起源。

（一）双子叶植物茎的结构

1、初生结构：分为表皮、皮层和维管柱三部分。

（1）表皮：生活细胞，有生活的原生质体；来源于初生分生组织的原表皮；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。

（2）皮层：来源于初生分生组织的基本分生组织；由薄壁组织构成，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。

（3）维管柱：由维管束、髓、髓射线组成。

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

维管束：维管植物（蕨类植物、裸子植物、被子植物）的叶和幼茎等器官中，由初生木质部和初生韧皮部共同组成的束状结构。

外始式：根的初生韧皮部在发育过程中是由外到心逐渐分化成熟的，这种分化方式称为外始式。

束中形成层：在茎的维管束中，位于初生韧皮部和初生木质部之间，由原形成层保留下来的一层分生组织细胞。

束间形成层：与束中形成层相连的髓射线中的薄壁细胞恢复分裂能力，形成束间形成层。双子叶植物茎是如何长高增粗的？

双子叶植物茎长高是茎尖顶端分生组织细胞不断分裂生长和分化，特别是伸长区的细胞不断伸长生长的结果。茎的增粗生长是在初生生长的基础上，主要由于维管形成层和木栓形成层的发生和活动的结果。

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（春材）：温带的春季或热带的湿季，由于温度高、水分足，形成层活动旺盛，形成

的次生木质部细胞多，细胞径大而臂薄，木材颜色较浅，木材质地疏松，称之为早材。

晚材（夏材）：夏末秋初形成的木材，又称秋材。这时期气候逐渐变得干冷，形成层活动减弱，以至停止。所形成的细胞较小，细胞壁厚而扁平，材质显得紧密、坚实.

假年轮：在正常情况下，年轮每年可形成一轮，但有些植物一年内可以形成几个年轮，称为假年轮。

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。

（二）裸子植物茎的结构特点

与木本双子叶植相比仅在细胞成分上有所不同

裸子植物的韧皮部组成：由筛胞、韧皮薄壁细胞和韧皮射线组成。

裸子植物的木质部组成：管胞、木薄壁细胞和木射线组成。

树脂道：有树脂道的种类，分布在皮层、韧皮部、木质部和髓中。

（三）单子叶植物茎的特点

维管束内无形成层，故无次生结构产生。

维管束成二环排列或散生，无皮层和维管柱的界线。

茎节间横切面最外层为表皮，表皮以内依次为数层机械组织、基本组织，维管束分布在基本组织之中。

（一）地上茎的变态

叶状枝：茎扁化成叶状体可进行光合作用,如假叶树、竹节蓼等。

茎卷须：如黄瓜、南瓜等，由腋芽发育而成；葡萄，由顶芽发育而成。

枝刺：皂荚、山楂等。

肉质茎：如仙人掌、莴苣等。

（二）地下茎的变态

根状茎：像根，但有顶芽和明显的节和节间，节上有退化的鳞片状叶，叶腋有腋芽。如竹类、莲、芦苇等根状茎。

块茎：如马铃薯，由地下葡葡枝顶端膨大而来。

球茎：如荸荠、慈姑、芋等，是短而肥大的地下茎。

鳞茎：如洋葱、百合、大蒜等，是许多肥厚的鳞片叶包围扁平或圆盘状的地下茎。