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实验二十二 被子植物营养器官的外部形态
作者:生科院植…    文章来源:西北农林科技大学    点击数:4497    更新时间:2010/7/13
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一、目的和要求


    了解和掌握被子植物营养器官的基本形态特征,并能够正确运用形态学术语加以描述。

二、仪器和材料

    实体显微镜,放大镜,解剖针,镊子,刀片;根系材料:小麦,棉花等;变态根材料:白萝卜,甘薯,玉米,扶芳藤,菟丝子等;变态茎材料:马铃薯,白茅,莲藕,荸荠,洋葱等;枝条材料:正木,桃,木犀,皂角,枫杨,小麦,悬铃木,梨,苹果,阿尔泰狗哇花,海棠,女贞,夹竹桃,枣,葡萄,丁香,杨,侧柏等;叶的材料:七叶树,刺槐,合欢,苜蓿,酢酱草,南天竹,桃,小麦,芭蕉,银杏,竹类等。

三、实验内容和方法

    (一)根的观察

    1.根的外形:根是被子植物体生长在地下的营养器官,其生长具有向地性,大多数植物的根生长在土壤中。植物地下根的全部称为根系。根系包括直根系和须根系。

    观察棉花根系,其根系为直根系。注意区别主根和侧根,一般主根较粗大而直,其上着生许多侧生、较细小的侧根,侧根上又有次一级侧根,如此反复分枝形成根。

    观察小麦根系,其根系为须根系。注意与棉花根系的区别,观察其根系特点,看它的根系有无主根和侧根之分。

    2.根的变态:所谓变态,是指植物营养器官在形态、构造或生理功能上发生的变化。根的变态可分为:

    (1)肉质直根:肉质直根是由直根系的主根储藏养分后增粗、增大形成的。因此,一株植物上只能形成一个肉质直根。取萝卜的变态根,观察其外形,可见萝卜主根肥大,肥大主根的下部有小而量少的小侧根;它的上半部颜色发绿的部位是幼苗下胚轴发育来的,这部分没有发生侧根。这两部分经过强烈的次生生长和三生生长,形成一个统一的肉质直根。所以,萝卜的肉质直根是由主根和胚轴共同构成的。

肉眼观察萝卜和胡萝卜直根横切片,区分周皮、皮层、形成层、韧皮部和木质部,注意比较它们的营养物质贮藏部位,主要食用部分,二者形成层的位置有何不同?

    (2)块根:块根是由侧根或不定根经过增粗生长膨大发育而成。因此在一株植物上,可以形成许多块根,如甘薯、麦冬、大丽菊等。

    (3)气生根:生长在地面以上、空气中的各种不定根。根据作用不同,又可分为支持根、攀缘根和呼吸根。取各种植物进行观察:

    ① 支持根:它们有支持植物体的功能,如玉米、高梁、甘蔗、龟背竹、吊兰等。在玉米茎基部节上发生的许多不定根,伸长后又插入士壤中起支持作用。生长在我国南方的榕树,在茎干上产生许多下垂的气生根,进入土壤后,经过次生生长成为木质支柱根,也属于支持气生根,观察玉米的根,注意其靠近地面的节上发出的支持气生根。

    ② 攀缘根:在它们细长的茎上,可生长许多气生根。由于能分泌粘液,故有固着于他物之上而向上攀登的能力,所以也称攀援根,如扶芳藤、常春藤、络石等。观察扶芳藤,注意其茎上生长的具攀缘作用的气生根。

    ③ 呼吸根:一些生长在海滩和湖沼的植物,由于在泥水中呼吸困难而产生部分垂直向上伸出地面的呼吸根,如红树等。观察红树的图片或幻灯。

    (4)寄生根:如菟丝子、桑寄生、槲寄生等植物的根。叶子退化成小鳞片,不能进行光合作用,只能借助于茎上特化为吸器的寄生根伸人寄主茎内,吸收寄主营养物质。

    (二)茎的观察

    1.茎的外形:茎是由种子胚芽向上生长而成,茎的基本形态为圆柱形,上面生有叶和芽。茎顶端和叶腋处生有芽,茎上着生叶的地方叫节,往往略为膨大,两节之间的区域是节间。节间距离比较长的枝条叫长枝,节间距离比较短的枝条叫短枝。枝条上叶片脱落后留下的痕迹叫叶痕;叶痕中呈点状突起的茎与叶之间的维管束断离之后留下的痕迹叫叶迹。枝条上还有皮孔和芽鳞痕(图5—9)。根据性质不同,茎可分为木本植物(乔木、灌木),草本植物(一年生草本、二年生草本、多年生草本)和藤本植物(木质藤本、草质藤本)。

    根据茎分枝情况不同,茎可分为单轴分枝、合轴分枝、二叉分枝、假二叉分枝、分蘖等五种分枝方式。注意观察杨树、柳树、丁香、曼陀萝、棉花、小麦茎的分枝情况。

根据生长习性不同,茎可分为直立茎、平卧茎、匍匐茎、攀缘茎、缠绕茎等。

    (1)直立茎:大多数种子植物的茎都是直立向上生长的,如杨、松、棉花、月季、菊花。

    (2)缠绕茎:茎幼时较柔软,不能直立,以茎本身缠绕于其他支柱上向上生长,如牵牛、甘薯、金银花、菜豆、紫藤等。

    (3)攀援茎:茎幼时柔软,生长细长,不能直立,常以卷须、气生根、钩刺或吸盘等特有结构攀援于他物之上,借支撑物向上生长,如丝瓜、黄瓜、豌豆、葡萄、络石、常春藤、铁线莲、猪殃殃、葎草、爬山虎等。

    凡具有缠绕茎和攀援茎的植物,不论是草本或木本,都统称为藤本植物。注意比较缠绕茎和攀缘茎的异同。

    (4)匍匐茎:茎细长而柔弱,伏地蔓延,水平生长,如草莓、甘薯等。一般节间较长,多数节上能生不定根和芽,常以此特性进行营养繁殖。

    (5)平卧茎:茎细长而柔弱,伏地蔓延,水平生长,但节上不生长不定根,如蒺藜等。 注意比较匍匐茎和平卧茎的异同。


图5—9 茎外形

    2.茎的变态:茎变态可分为地上和地下两种类型。

    (1)地上茎的变态

    ① 肉质茎:茎肥大多汁,常为绿色,有扁圆形、柱状球形等多种形态,既可储藏水分和养料,也可进行光合作用,如仙人掌、仙人球等。

    ② 叶状枝:茎变态成绿色的叶状体,叶完全退化或不发达,而由叶状枝代替叶片,其上有明显的节和节间,能进行光合作用,如竹节寥、假叶树、文竹、天门冬等。

    ③ 茎卷须:茎变态成卷须,多发生在叶腋,如黄瓜、南瓜等。亦有些植物的茎卷须在生长后期的位置会发生扭转,如葡萄的茎卷须是由顶芽形成的,然后腋芽代替顶芽继续发育,向上生长,使茎成为合轴式生长,因而将茎卷须挤到与叶相对的位置上。

    ④ 枝刺:由腋芽发育成具保护功能的刺,称为茎刺,如柑橘、山楂、皂荚等。有些植物的刺是由表皮变成的,称为皮刺,如蔷薇、月季等。

    (2)地下茎的变态

    ① 根状茎:匍匐生长于土壤中,外形很象根,但具有明显节和节间,节上有鳞片状退化的叶,常呈膜状,其内方生有腋芽,可发育成地上枝或地下分枝,同时节上还有不定根,如芦苇、竹类、白茅、鸢尾、姜、莲的地下茎等,都有繁殖作用。

    ② 块茎:块茎实际上是节间短缩的地下茎的变态。取马铃薯块茎观察,其上有顶芽,叶退化脱落后留有叶痕,其腋部是凹陷的芽眼,每个芽眼内有1至多个腋芽,所以块茎是茎的变态,有叶痕和芽眼处即为节,纵向两芽眼之间为缩短的节间。再观察马铃薯块茎的横切片并配合实物标本横切。注意它的内部结构:包括周皮、皮层、外韧皮部、形成层、本质部、内韧皮部和髓等,与基本茎一致。

    ③ 球茎:为球形或扁球形的肉质地下茎或半地下茎,节和节间明显,如荸荠、慈菇等。

    ④ 鳞茎:观察洋葱头纵剖标本,可见其圆盘状地下茎,节间极度缩短,顶端有一个顶芽,称鳞茎盘。上面着生许多层鳞叶,叶腋可生腋芽,如水仙、百合、大蒜等。

    注意大蒜鳞茎与其他三种有所不同。

    (三)叶的外形

    1.叶的外形:叶是制造有机物的营养器官,是植物进行光合作用的场所。叶多为薄的绿色扁平状体,一般着生在茎节上。叶形态是多种多样的,是鉴别植物种类的重要依据。

    双子叶植物的叶片一般由叶片、叶柄和托叶三部分组成,由这三部分组成的叶叫完全叶。缺少其中任何一部分时,就称不完全叶。叶的扁平部分为叶片,有背腹之分,在叶片内分布着疏密不等的网状叶脉,居中的粗大叶脉是主脉,两侧的分枝为侧脉,侧脉仍可反复分枝为更细小的叶脉,统称为细脉。叶柄位于叶片基部,是连接叶片与茎的部分,有支撑叶片的作用,常可扭曲生长而改变叶片的位置和方向,使叶片之间不致相互重叠。注意叶柄基部两侧的小叶状物,有些植物有,有些植物无。

    禾本科植物的叶一般由叶片、叶鞘、叶舌、叶耳构成。一般叶片呈细长条形,平行叶脉,中脉较粗大;叶鞘常包围在茎四周,具有支持叶片和保护幼茎的作用;叶舌位于叶片和叶鞘相连处的内侧,呈舌状的膜质片状物;叶耳一般位于叶鞘与叶片交界线的外缘。注意识别叶舌、叶耳(图5—10)。


图5—10禾本科植物的叶
1.叶片; 2.叶舌; 3.叶耳; 4.叶颈; 5.叶鞘

    (1)单叶和复叶:双子叶植物叶分为单叶和复叶。所谓单叶是指一个叶柄上只生一个叶片的叶;而复叶是指一个总叶柄或总叶轴上生有2至多个叶片的叶。因此,判断一个叶是单叶还是复叶,首先必须正确判定总叶柄。一般情况下,叶柄基部总会有托叶或腋芽,判断总叶柄就可根据托叶和腋芽来判断。方法是:从植物最前端的叶片开始,检查叶片基部,看是否有腋芽,如果有则为单叶,如杨、桃、梨、丁香、女贞、银杏、梧桐、玉兰等;若无则为复叶。再沿着此小叶着生的叶轴向下到达基部,观察此部位有无托叶或腋芽,如果有则此叶为一回复叶,如花生、蚕豆、蔷薇、皂角、槐等;如果没有,再依次向下追溯,那么,这个植物的叶就是多回复叶,如合欢、南天竹等。仔细观察各类植物,注意熟练掌握单叶和复叶的判断方法。

    (2)叶序:植物叶在茎上排列的方式称为叶序,主要有互生、对生、轮生、簇生和基生。每个节上只着生一片叶为互生;每个节上相对着生两片叶为对生;每个节上着生三片以上的叶为轮生;多枚叶着生于一短缩茎上为簇生;多枚叶着生于茎基部近地面的茎上为基生。

    (3)叶形:叶片形态也是植物分类的主要依据。对植物叶片形态的描述从叶尖、叶基、叶缘、叶脉、叶全形、叶裂等方面进行。叶尖类型包括尾尖、锐尖、渐尖、钝尖、尖凹、倒心形等。叶基类型包括楔形、偏斜形、圆形、戟形、心形、戟形、耳垂形、箭形等;叶缘类型有全缘、波形、钝齿、芽齿、锯齿等;叶脉类型有羽状脉、掌状脉、弧形脉、平行脉、射出脉等;叶全形的类型有阔卵形、卵形、倒卵形、披针形、圆形、椭圆形、长椭圆形、倒披针形、条形、剑形等;叶裂类型有浅裂、深裂、全裂、羽状裂、掌状裂等。
观察所给实验材料,掌握以上各种形态类型。

    (4)复叶类型

    ① 羽状复叶:分为一回羽状复叶(奇数羽状复叶和偶数羽状复叶),二回羽状复叶和多回羽状复叶。如刺槐、月季、合欢、南天竹等。

    ② 掌状复叶:如七叶树。

    ③ 三出复叶:分为一回三出复叶(羽状三出复叶和掌状三出复叶),二回三出复叶和三回三出复叶等。如车轴草、大豆。

    ④ 单身复叶:如柑桔等(图5—11)。


图5—11 复叶的类型
1.奇数羽状复叶; 2.偶数羽状复叶; 3.掌状复叶; 4.单身复叶;
5.二回羽状复叶; 6.羽状三出复叶; 7.掌状三出复叶

    2.叶的变态

    (1)苞片和总苞:生于花下的变态叶,称苞片,一般较小,呈绿色,但亦有大型的可呈各种颜色,如叶子花、一品红。位于花序基部的许多苞片,总称为总苞,如菊科植物。

    (2)叶刺:由叶和托叶变态为刺状,如仙人掌类植物肉质茎上的刺、小蘗属茎上的叶刺、洋槐、酸枣叶柄两侧的托叶刺都称为叶刺。

    (3)叶卷须:由叶或叶的一部分变态为卷须,如豌豆和野豌豆羽状复叶先端的一些小叶片变成卷须,菝契属植物的托叶变成卷须,都称叶卷须。

    (4)鳞叶:叶特化或退化成鳞片状,如包在鳞芽外的芽鳞,百合、洋葱、大蒜、水仙等,它们鳞茎上的肉质肥厚叶片,称为鳞叶。

    (5)捕虫叶:有些植物的叶变态成盘状或瓶状,为捕食小虫的器官,称捕虫叶。具有捕虫叶的植物,叫食虫植物,如猪笼草。

四、课堂作业

    1.根据平时所见及实验课观察到的植物填写根、茎类型表5—1。

    2.根据实验课观察的植物填写叶的类型表5—2。

五、思考题

    1.试述营养器官形态特征在植物系统分类中的作用和意义。

    2.试述植物营养器官变态类型的来源及其作用。

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