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实验十三 植物叶片的结构
作者:生科院植…    文章来源:西北农林科技大学    点击数:13457    更新时间:2010/7/13
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一、目的和要求

    1.掌握单、双子叶植物叶的基本构造。

    2.掌握不同生境下植物叶片的结构特点,并进一步理解结构与功能相适应的关系。

    3.了解裸子植物叶的基本构造。

二、仪器和材料


    显微镜;棉花、女贞叶横切制片,小麦、水稻、玉米叶横切制片,小麦叶肉分离细胞制片,夹竹桃叶横切制片,眼子菜属(菹草)叶横切制片,松针叶横切制片。

三、实验内容和方法

    (一) 双子叶植物叶片的结构

    1.棉花叶片:取棉花叶横切制片置显微镜下观察,先用低倍物镜观察,可看到棉花叶片由表皮、叶肉和叶脉三部分组成(图3—36),然后转换高倍物镜,仔细观察每一部分的特点。

    (1)表皮:位于叶的上下表面,分别称为上表皮和下表皮。上下表皮均为一层细胞组成,横切面呈长方形,外壁有透明角质层。表皮上有棒状或椭圆形表皮毛或腺毛。气孔在上下表皮中均有分布,但下表皮为多,并能见到保卫细胞的横切面,在其内侧可看到有明显的气室。

    (2)叶肉:位于上下表皮之间,细胞中含有大量叶绿体。靠近上表皮,与其垂直的一层(或2层)排列整齐的长圆柱形薄壁细胞称为栅栏组织,细胞内含叶绿体较多。在栅栏组织和下表皮之间,有许多形状不规则,排列疏松的薄壁细胞称为海绵组织,细胞内含叶绿体较少。主脉附近的叶肉中可见到分泌腔。

    (3)叶脉:主脉在叶片上明显隆起,靠上表皮的木质部染成红色,靠下表皮的韧皮部染成绿色,形成层居于二者之间,但不发达。维管束四周有薄壁组织,其上下为厚角或厚壁组织与上下表皮相连。叶肉中还有侧脉和细脉,大小不等,纵横排列。


图3—36 棉花叶片经主脉部分的横切面

1.腺毛; 2.厚角组织; 3.表皮; 4.栅栏组织; 5.主脉木质部; 6.海绵组织;
7.气孔下室; 8.气孔; 9.主脉韧皮部; 10.分泌腔; 11.表皮毛

    2.女贞叶片:取女贞叶横切片置显微镜下观察,可看到以下结构:

    (1)表皮:由一层细胞构成,表皮毛很少。

    (2)叶肉:背腹型叶,栅栏组织一层,细胞排列整齐,富含叶绿体,叶色较深。

    (3)叶脉:主脉维管束呈“V”形排列,在其上下方均有厚角组织分布,叶肉中没有分泌腔。注意比较其结构与棉花的不同。

    (二) 禾本科植物叶片的结构

    1. 小麦或水稻:禾本科植物叶与双子叶植物叶有很大不同,它们的叶片没有栅栏组织和海绵组织之分(图3—37),所以被称为等面叶。取小麦或水稻叶片横切制片,置显微镜下观察,可见到以下构造:

    (1)表皮:小麦叶表皮分上、下表皮,各为一层细胞组成。表皮由表皮细胞、表皮毛、气孔器、上表皮泡状细胞(或称运动细胞)构成。表皮细胞外壁角质层增厚,并高度硅化,形成一些硅质和栓质乳突及附属毛。泡状细胞位于两个维管束之间,呈扇形,外壁无角质层增厚。上、下表皮均有气孔分布,可见保卫细胞和副卫细胞的横切面。

    (2)叶肉:叶肉无栅栏组织和海绵组织之分,属等面叶。叶肉细胞不规则,其细胞壁向内皱褶,形成具有“峰、谷、腰、环”结构的叶肉细胞(看叶肉分离细胞的示范切片)。水稻叶中有发达的气腔。注意比较小麦与水稻叶的不同。

    (3)叶脉: 叶脉为平行脉,见到的只有横切面。维管束有大有小,维管束鞘为两层细胞,外层细胞较大、壁薄、含少量叶绿体,内层细胞小、壁厚,为C3植物。叶脉上下方都有机械组织将叶肉隔开而与表皮相连,属有限维管束。


图3—37 禾本科植物叶的结构

A. 小麦叶横切面; B. 玉米叶横切面
1.泡状细胞;2.气孔;3.叶肉细胞;4.厚壁组织;5.外维管束鞘;6.内维管束鞘;7.木质部; 8.韧皮部;
9.维管束鞘

    2.玉米叶:取玉米叶横切制片置显微镜下观察:其结构与小麦叶基本相似,叶片由表皮、叶肉、叶脉构成。表皮由表皮细胞、气孔器、泡状细胞、表皮毛构成。叶肉细胞同形,没有栅栏组织和海绵组织之分。叶脉是有限维管束,叶脉上下方都有机械组织将叶肉隔开而与表皮相连。维管束外只有一层由较大薄壁细胞组成的维管束鞘,构成维管束鞘的细胞内含有大而浓密的叶绿体。围绕维管束鞘有一层呈放射状紧密排列的细胞,这些细胞中所含的叶绿体较维管束鞘细胞中的小一些,这种结构称为“花环形”结构,这是C4植物所独有的构造。注意比较C3植物与C4植物维管束鞘的差异,有无“花环形”结构。

    (三) 叶的生态类型

    1.旱生植物叶片:取夹竹桃叶片横切制片置显微镜下观察,可见到(图3—38A):

    (1)表皮:上、下表皮均由2~4层、排列整齐而紧密的表皮细胞组成,外壁有发达角质层,这种由多层表皮细胞形成的比较耐旱的表皮称为复表皮。下表皮有许多凹陷的穴,每穴内有多个气孔,为密生表皮毛所覆盖,将此结构称为气孔窝。

    (2)叶肉:栅栏组织在上下表皮内侧均存在,且常多层,海绵组织位于栅栏组织之间,层数较多,细胞间隙不发达。

    (3)叶脉:夹竹桃的叶脉,主脉较大,侧脉很小,结构同一般植物。

注意观察旱生植物叶构造的一般特点,表皮是否多层? 是否有气孔窝存在? 栅栏组织、海绵组织排列是否紧密? 叶脉是否发达? 旱生植物为了适应干旱环境,向两个方面进化,一是发育形成发达的皮系统,防止水分散失,叶形变小,叶肉排列紧密,以增加同化能力;二是发育形成发达的储水系统。

    2. 水生植物叶片:取眼子菜属(菹草)叶横切片,置显微镜下观察,可见叶由表皮、叶肉和叶脉构成(图3—38B),但由于它所处的是水生环境,因此叶的结构也发生了很大变化。

    (1)表皮:细胞壁较薄,一般无角质层,细胞中常含有叶绿体,无气孔。

    (2)叶肉:叶肉不发达,无栅栏组织与海绵组织分化,胞间隙特别发达,形成许多通气组织。

    (3)叶脉:叶脉中的维管束极端退化,甚至看不到导管。


图3—38 旱生和水生植物叶的结构

A.夹竹桃叶横切面示旱生结构; B.眼子菜属(菹草)叶横切面示水生结构
1.角质层; 2.复表皮; 3.栅栏组织; 4.海绵组织; 5.气孔窝; 6.表皮毛;
7.表皮; 8.叶肉; 9.维管束; 10.气腔

    (四) 裸子植物的叶片结构

    以松属植物为例,观察裸子植物叶片的构造。松属植物叶片一般为半圆形或三角形(图3—39),2~5针一束生长。取松针叶横切制片置显微镜下观察,可见到:

    1.表皮:表皮细胞外壁有很厚的角质膜,气孔明显下陷,由一对保卫细胞和一对副卫细胞构成,保卫细胞椭圆形,副卫细胞在保卫细胞上方,盖着保卫细胞。

    2.叶肉:叶肉由呈褶皱状的薄壁细胞组成,无栅栏组织与海绵组织之分,叶肉中分布有树脂道。每个树脂道由两层细胞构成,外层是厚壁鞘细胞,内层是薄壁上皮细胞。叶肉最内层细胞,围成圆圈,为内皮层,侧壁上有凯氏点(带)加厚,染成红点。

    3.维管组织:内皮层之内,两个维管束并列而存,木质部在近轴面,韧皮部在远轴面。维管束和内皮层之间的一部分细胞,具有横向运输养料的功能,称为转输组织。转输组织由三种不同的细胞构成,一种是活的薄壁细胞,另外一种是没有内含物的死细胞(管胞状细胞),还有一种是位于韧皮部外侧、富含储藏物(蛋白质)的薄壁细胞(蛋白细胞)。


图3—39 松针叶横切面

A.松针叶横切面; B.松针叶气孔器
1.表皮;2.下皮层;3.叶肉细胞; 4.内皮层; 5. 转输组织;6.木质部;7.韧皮部;8.树脂道;
9.下陷气孔;10.副卫细胞;11.保卫细胞;12.孔下室

四、课堂作业

    1.绘棉花或女贞叶通过主脉横断面局部实际图,并注明各部分名称。

    2.绘小麦或玉米叶横断面局部实际图,并注明各部分名称。

五、思考题

    1.比较小麦叶与玉米叶的异同点。

    2.从环境与结构相适应的角度阐明旱生植物叶的结构特点。

    3.裸子植物(松树)叶有何结构特点。

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