植物的根的結(jié)構(gòu)及其功能的觀察

1、植物的根的結(jié)構(gòu)及其功能的觀察 (2010-07-28 16:35:52)    一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解根尖的內(nèi)部構(gòu)造2了解根的初生結(jié)構(gòu)、初次生結(jié)構(gòu)。3掌握被子植物根尖的吸收分泌功能。二、實(shí)驗(yàn)原理從根的頂端到著生根毛的部位，叫做根尖，主根、側(cè)根和不定根都具有根尖。根尖是根中生命活動(dòng)最活躍的部分，根的生長(zhǎng)和根內(nèi)組織的形成都是在根尖進(jìn)行的。根尖一般分為根冠、分生區(qū)、伸長(zhǎng)區(qū)和成熟區(qū)四個(gè)部分。經(jīng)過(guò)根尖頂端分生組織的分裂、生長(zhǎng)和分化，植物體發(fā)育出成熟的根結(jié)構(gòu)，這種由頂端分生組織及其衍生細(xì)胞的增生和成熟所引起的生長(zhǎng)過(guò)程，稱為初生生長(zhǎng)。初生生長(zhǎng)形成的各種成熟組織都屬于初生組織，它們共

2、同組成的器官結(jié)構(gòu)稱為初生結(jié)構(gòu)。從根的成熟區(qū)作一橫切或縱切，就能清楚地看到根的初生結(jié)構(gòu)由外至內(nèi)分別為表皮、皮層和維管柱(圖5-1)。 圖5-1 根橫切面的一部分，示初生結(jié)構(gòu) A近外方的組織； B維管柱 l表皮；2.皮層；3.內(nèi)皮層；4.中柱鞘；5.原生木質(zhì)部；6.后生木質(zhì)部； 7.初生韌皮部 大多數(shù)雙子葉植物和裸子植物的根在初生結(jié)構(gòu)成熟后，要繼續(xù)進(jìn)行次生生長(zhǎng)，形成次生結(jié)構(gòu)，包括次生維管組織和周皮，但有些草本雙子葉植物和多數(shù)單子葉植物的根通常不再進(jìn)行次生生長(zhǎng)。根的次生維管組織是維管形成層活動(dòng)的結(jié)果。維管形成層最早源于初生木質(zhì)部與初生韌皮部之間原形成層細(xì)胞的分裂，后來(lái)與原生木質(zhì)部相對(duì)的中柱鞘細(xì)胞也進(jìn)

3、行分裂，并向兩側(cè)擴(kuò)展，其內(nèi)側(cè)的子細(xì)胞參與維管形成層的組成，于是形成了環(huán)繞在初生木質(zhì)部外側(cè)的連續(xù)的維管形成層。由維管形成層分裂產(chǎn)生的新細(xì)胞，一部分向內(nèi)分化，形成次生木質(zhì)部，另一部分向外形成次生韌皮部，從而使根加粗。在有些植物的根中，由中柱鞘細(xì)胞衍生的形成層細(xì)胞往往分裂以后形成寬的射線，而其他部位形成的維管射線較窄。由于次生生長(zhǎng)，每年在根的內(nèi)部增加許多新的次生維管組織，使根不斷加粗。因此，維管柱外圍的表皮和皮層在根加粗過(guò)程中常被拉、擠，最后被撐破。通常在皮層組織未破壞之前，根的中柱鞘細(xì)胞恢復(fù)分裂活動(dòng)，形成木栓形成層。木栓形成層進(jìn)行切向分裂，向外產(chǎn)生木栓層，向內(nèi)產(chǎn)生栓內(nèi)層。木栓層、木栓形成層和栓內(nèi)層

4、共同構(gòu)成周皮，代替表皮起保護(hù)作用。周皮發(fā)生后，包括內(nèi)皮層在內(nèi)的皮層組織和表皮與根的其他部分分離，并且由于給養(yǎng)斷絕而死亡、脫落。根具有固著、吸收、輸導(dǎo)和合成的功能。植物根系對(duì)礦質(zhì)元素的吸收具有選擇性。根系對(duì)離子的吸收不與溶液中的離子的數(shù)量成比例，根系對(duì)同一種鹽類的陰離子與陽(yáng)離子的吸收量的差異，使鹽溶液的pH 值發(fā)生改變，從而證明植物根系對(duì)離子吸收具有選擇特性。植物根系能合成氨基酸、蛋白質(zhì)、糖類等生命活動(dòng)所必需的物質(zhì)，同時(shí)根還能將一些物質(zhì)排出體外，如氨基酸、糖類、淀粉酶等，改變根際周圍的微生物環(huán)境，促進(jìn)根系的吸收。 三、實(shí)驗(yàn)用品（一）材料 載玻片、蓋玻片、洋忽根尖縱切片、玉米根尖縱切片、蠶豆根和毛

5、茛根橫切片、小麥根或鳶尾根橫切片、大麥或玉米萌發(fā)新鮮材料 （二）器材 顯微鏡、滴管、吸水紙、擦鏡紙、pH 計(jì)或pH 試紙、濾紙、試劑瓶、培養(yǎng)皿 （三）試劑 蒸餾水、I2-KI 水溶液 四、實(shí)驗(yàn)操作（一）根尖的結(jié)構(gòu) 取洋蔥根尖縱切片或玉米根尖縱切片，在顯微鏡下依次觀察下列各部： 1根冠：在根尖頂端，由數(shù)層排列疏松的薄壁細(xì)胞組成形如帽狀，有保護(hù)生長(zhǎng)維（分生區(qū)）的功能。2生長(zhǎng)錐（分生區(qū)）：在根冠之內(nèi)，由排列緊密的小型多面體細(xì)胞組成，細(xì)胞質(zhì)濃、核大，屬分生組織，具有強(qiáng)熱的分裂能力 3伸長(zhǎng)區(qū)：位于生長(zhǎng)錐的上方，由生長(zhǎng)錐細(xì)胞分裂而來(lái)，其細(xì)胞一方面迅速長(zhǎng)大，另一方面逐步分化成不同組織。 4根毛區(qū)（成熟區(qū)）：

6、在伸長(zhǎng)區(qū)的上方，細(xì)胞的處長(zhǎng)生長(zhǎng)已停止，并已分化成各種成熟組織，其表皮層細(xì)胞的外壁向外突起形成根毛，這是根的主要吸收工具。 （二）根的初生結(jié)構(gòu) 1雙子葉植物根的初生構(gòu)造取蠶豆和毛莨根（圖5-2 ）根毛區(qū)的橫切制片，在顯微鏡下依次觀察下列各部： （1）表皮：包在根的最外面, 為一層排列緊密的細(xì)胞組成，根毛呈長(zhǎng)管狀。 （2）皮層：在表皮之內(nèi)，由多層薄壁細(xì)胞組成，有明顯的細(xì)胞間隙?？煞譃橥馄樱ㄒ粚蛹?xì)胞），皮層薄壁細(xì)胞和內(nèi)皮層（一層細(xì)胞）三部分，注意觀察內(nèi)皮層，內(nèi)皮層細(xì)胞排列整齊,壁比較特殊，其徑向壁和上、下壁常局部增厚并栓質(zhì)化,環(huán)繞成圈,叫凱氏帶（內(nèi)皮層細(xì)胞壁），但在橫切面上有的只能見(jiàn)徑向壁上成很小

7、的點(diǎn)狀，又叫凱氏點(diǎn)（圖5-3）。 （3）中柱（維管柱）： 是皮層以內(nèi)的全部組織，由中柱鞘，初生木質(zhì)部，初生韌皮部和薄壁細(xì)胞所構(gòu)成。 中柱鞘是中柱的最外層。鄰接著內(nèi)皮，通常由一層薄壁細(xì)胞組成，一般排列整齊緊密。 初生木質(zhì)部占據(jù)根的中央部分，在切片中常被番紅染成紅色，排成46 束的星芒狀，靠近中柱鞘的初生木質(zhì)部分化最早，導(dǎo)管腔小，叫原生木質(zhì)部，近軸的導(dǎo)管腔較大的部分為 初生韌皮部位于木質(zhì)部的兩個(gè)放射角之間，與木質(zhì)部交互排列。注意在蠶豆幼根的初生韌皮部中常分化出一束厚壁細(xì)胞，叫韌皮纖維。 2單子葉植物根的初生構(gòu)造（示范）取鳶尾（圖5-4 ）或小麥根成熟區(qū)橫切片，在顯微鏡下觀察，一般也分表皮、皮層和中

8、柱三部分，但各部分都有它的特點(diǎn)。 內(nèi)皮層細(xì)胞多為五面加厚并栓質(zhì)化，只有外切向壁是薄的，故呈馬蹄形（圖5-5），對(duì)著原生木質(zhì)部處的內(nèi)皮層細(xì)胞是否加厚？有何作用？ 圖5-3 雙子葉植物根的橫切（示中柱和內(nèi)皮層的構(gòu)造） l皮層薄壁組織；2內(nèi)皮層（右圖為內(nèi)皮層細(xì)胞的立體圖解與橫切，示凱氏帶）；3.中柱鞘；4. 初生韌皮部;5原生木質(zhì)部；6.后生木質(zhì)部 初生木質(zhì)部和韌皮部初生木質(zhì)部是多原型的（即束數(shù)較多），其細(xì)胞數(shù)量都較少，木質(zhì)部導(dǎo)管明顯，而韌皮部篩管不明顯。（三）根的次生構(gòu)造 取加拿大白楊或棉花老根橫切制片(圖5-6,圖5-7)。在顯微鏡下從外向內(nèi)順序觀察以下各部分：1表皮由于次生構(gòu)造的產(chǎn)生而被撐破，

9、多已脫落。2周皮是老根最外面的幾層細(xì)胞，代替表皮，行保護(hù)功能，由木栓層，木栓形成層和栓內(nèi)層三部分組成。3皮層由于周皮的產(chǎn)生多已脫落。 4韌皮部初生韌皮部已被擠破；分辨不清，在周皮之內(nèi)被染成綠色的部分為次生韌皮部，注意倒三角形區(qū)域的薄壁細(xì)胞為韌皮射線，正三角形區(qū)域，由篩管、伴胞與韌皮纖維相間排列。能找到它的篩管和伴胞嗎？ 5形成層已成環(huán)狀，由一、二層長(zhǎng)方形排列整齊的薄壁細(xì)胞組成，向內(nèi)分裂產(chǎn)生次生木質(zhì)部，向外分裂產(chǎn)生次生韌皮部。 6木質(zhì)部位于形成層的內(nèi)側(cè)，靠近形成層的部分為次生木質(zhì)部，初生木質(zhì)部被擠在中心部位，導(dǎo)管管腔較小具46 束、呈放射狀排列。形成層在一定部位也產(chǎn)生一些薄壁細(xì)胞，呈輻射狀排列，

10、貫穿在木質(zhì)部的為木射線，貫穿于韌皮部的為韌皮射線。 （四）側(cè)根的形成（示范） 取蠶豆根的橫切片（示支根的發(fā)生），在顯微鏡下觀察，可見(jiàn)中柱鞘的部分細(xì)胞重新恢復(fù)分裂能力，形成突起，即側(cè)根的生長(zhǎng)錐，再繼續(xù)生長(zhǎng)，依次突破主根的內(nèi)皮層、皮層和表皮而形成側(cè)根，插入土中。 （五）分泌功能 根分泌糖類、分泌氨基酸、分泌淀粉酶，依據(jù)以下反應(yīng)：糖類在硫酸作用下與蒽酮反應(yīng)，生成綠色的絡(luò)合物；氨基酸與茚三酮共同加熱生成紫色化合物；淀粉酶分解淀粉；來(lái)鑒定各種分泌作用。事先對(duì)各種實(shí)驗(yàn)材料，用培養(yǎng)皿墊一張濾紙，加水浸濕，萌發(fā)吸脹的大麥或玉米種子2-3 天；當(dāng)根系生長(zhǎng)為2-3 厘米時(shí)，加水浸過(guò)根系繼續(xù)萌發(fā)1-2 天；取溶液1

11、ml，加入蒽酮試劑2ml，于沸水浴中加熱10mins;如溶液呈綠色，表明有糖類。取萌發(fā)時(shí)所用的濾紙烘干，噴0.1%的茚三酮乙醇溶液，80烘15mins，如果濾紙呈紫藍(lán)色，說(shuō)明有氨基酸存在。把吸脹種子放于淀粉瓊脂平板上萌發(fā)。 2-3 天后，取出萌發(fā)的種子，倒入少量碘-碘化鉀溶液于平板上，在根系生長(zhǎng)過(guò)的地方呈透明色，說(shuō)明該處淀粉被根系所分泌的淀粉酶分解。（六） 吸收功能 把根長(zhǎng)1-2cm 已萌發(fā)的籽粒，重新擺入四個(gè)加濾紙的新培養(yǎng)皿中（種子數(shù)相等），分別加入相同體積的蒸餾水、(NH4)SO4、NaNO3、NH4NO3 溶液；以浸沒(méi)根系為宜，使籽粒高出液面。 測(cè)定四種溶液的初始pH 值。當(dāng)種子萌發(fā)1-

12、2 天后，分別測(cè)定四個(gè)培養(yǎng)皿中溶液的pH 值，記錄結(jié)果并分析。 植物莖的結(jié)構(gòu)及其功能的觀察 (2010-07-28 16:37:04)    一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解芽的構(gòu)造。 2. 了解雙子葉植物莖的初生構(gòu)造，次生構(gòu)造及單子葉植物莖的構(gòu)造。 3認(rèn)識(shí)植物莖的輸導(dǎo)功能。 二、實(shí)驗(yàn)原理芽是處于幼態(tài)而未伸展的枝、花或花序，也就是枝、花或花序尚未發(fā)育前的雛體。以后發(fā)展成枝的芽稱為枝芽；發(fā)展成花或花序的芽稱為花芽。枝芽的結(jié)構(gòu)決定著主干和側(cè)枝的關(guān)系與數(shù)量，也就是決定植株的長(zhǎng)勢(shì)和外貌。花芽決定著花或花序的結(jié)構(gòu)和數(shù)量，并決定開(kāi)花的遲早和結(jié)果的多少。莖的頂端分生組織中的初生分生組織所

13、衍生的細(xì)胞，經(jīng)過(guò)分裂、生長(zhǎng)、分化而形成的組織，稱為初生組織，由這種組織組成了莖的初生結(jié)構(gòu)。雙子葉植物莖和裸子植物莖的初生結(jié)構(gòu)，包括表皮、皮層和維管柱三個(gè)部分，但裸子植物莖沒(méi)有雙子葉植物莖的那種一生只停留在初生結(jié)構(gòu)中的草質(zhì)莖類型。單子葉植物的莖和雙子葉植物的莖在結(jié)構(gòu)上有許多不同。大多數(shù)單子葉植物的莖，只有初生結(jié)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。少數(shù)的雖有次生結(jié)構(gòu)，但也和雙子葉植物的莖不同。以禾本科植物的莖作為代表，說(shuō)明單子葉植物莖初生結(jié)構(gòu)的最顯著特點(diǎn)。絕大多數(shù)單子葉植物的維管束由木質(zhì)部和韌皮部組成，不具形成層(束中形成層)。維管束彼此很清楚地分開(kāi)，一般有2 種排列方式：一種是維管束全部沒(méi)有規(guī)則地分散在整個(gè)基

14、本組織內(nèi)，愈向外愈多，愈向中心愈少，皮層和髓很難分辨，如玉米、高粱、甘蔗等的維管束，它們不像雙子葉植物莖的初生結(jié)構(gòu)內(nèi)，維管束形成一環(huán)，顯著地把皮層和髓部分開(kāi)。另一種是維管束排列較規(guī)則，一般成兩圈，中央為髓。有些植物的莖，長(zhǎng)大時(shí)，髓部破裂形成髓腔，如水稻、小麥等。維管束雖然有不同的排列方式，但維管束的結(jié)構(gòu)卻是相似的，都是外韌維管束，同時(shí)也是有限維管束。 雙子葉植物和裸子植物莖發(fā)育到一定階段，莖中的側(cè)生分生組織便開(kāi)始分裂、生長(zhǎng)和分化，使莖加粗，這一過(guò)程稱為次生生長(zhǎng)，次生生長(zhǎng)產(chǎn)生的次生組織組成莖的次生結(jié)構(gòu)。側(cè)生分生組織通常包括維管形成層和木栓形成層。形成層細(xì)胞的分裂包括切向分裂和徑向分裂。切向分裂向

15、內(nèi)形成次生木質(zhì)部，加在原有木質(zhì)部的外方；向外形成次生韌皮部，加在原有韌皮部的內(nèi)方。在形成次生結(jié)構(gòu)同時(shí)，形成層細(xì)胞為擴(kuò)大自身圓周還必須進(jìn)行徑向分裂或橫分裂以適應(yīng)內(nèi)方木質(zhì)部的增粗，同時(shí)形成層的位置漸次向外推移。雙子葉植物莖中次生木質(zhì)部的組成包括軸向系統(tǒng)的導(dǎo)管、管胞、木纖維、木薄壁組織和徑向系統(tǒng)的木射線。次生韌皮部同樣包括軸向系統(tǒng)和徑向系統(tǒng)，軸向系統(tǒng)由管胞、伴胞、韌皮薄壁細(xì)胞和韌皮纖維組成，有時(shí)也有石細(xì)胞；徑向系統(tǒng)則由韌皮射線組成。韌皮射線通過(guò)形成層的原始細(xì)胞與木射線相連，合稱維管射線（木射線+韌皮射線）。芽是植物地上部分的軸，主要的生理功能是支持和輸導(dǎo)的作用。水分與礦質(zhì)元素的長(zhǎng)途運(yùn)輸依賴于導(dǎo)管和管

16、胞；同化物的長(zhǎng)途運(yùn)輸主要依賴于篩管和篩胞。 三、實(shí)驗(yàn)用品（一）材料 大葉黃楊莖尖縱切片、向日葵和玉米莖橫切片、椴樹(shù)莖橫切片、蠶豆莖、盆栽木槿 （二）器材顯微鏡、擦鏡紙、刀片 （三）試劑蒸餾水、番紅、紅墨水 四、實(shí)驗(yàn)操作 （一）芽的基本結(jié)構(gòu) 取大葉黃楊或丁香芽縱切片在顯微鏡下觀察 1莖尖生長(zhǎng)錐（原分生組織）：位于芽的頂端部位。 2葉原基：位于生長(zhǎng)錐下方的小突起，將來(lái)發(fā)育成幼葉。 3腋芽原基：位于幼葉的腋間。 （二）莖的初生結(jié)構(gòu)（圖6-3） 1雙子葉植物莖的初生結(jié)構(gòu)：取向日葵莖（圖6-1，圖6-2）或大理菊莖橫切片，觀察下列各部： (1) 表皮：為莖的最外一層細(xì)胞，較小，排列緊密，其上有表皮毛和氣

17、孔器。(2) 皮層：在表皮以內(nèi)，維管柱以外，由多層厚角組織和薄壁組織構(gòu)成，常含葉綠體。在薄壁組織中有分泌腔。(3) 中柱（維管柱） ：是皮層以內(nèi)的所有部分，包括維管束、髓射線和髓。 維管束：多成束存在，在橫切面上排列成一環(huán)，每個(gè)維管束都由初生韌皮部、束中形成層和初生木質(zhì)部三部分組成。注意韌皮部和木質(zhì)部的排列方式與根有何不同？ 髓射線：為各維管束之間的薄壁組織，是連接皮層與髓的薄壁組織。 髓：維管束內(nèi)方，莖的中央部分，由大量圓形的薄壁細(xì)胞組成。2單子葉植物莖的初生構(gòu)造 單子葉植物大多數(shù)只有初生結(jié)構(gòu)，沒(méi)有次生結(jié)構(gòu)。取玉米和小麥莖橫切制片（圖6-4，圖6-5，圖6-6），在顯微鏡下觀察 （1）表皮：

18、為莖最外面的一層細(xì)胞，其外被有角質(zhì)層。 （2）下表層：為表皮下方的幾層小型細(xì)胞或厚壁細(xì)胞。 （3）基本組織：為下皮層以內(nèi)的所有薄壁組織，細(xì)胞較大，具細(xì)胞間隙，其中散生許多維管束。A小麥莖； B. 玉米莖 l.表皮；2.同化組織；3機(jī)械組織；4維管束鞘；5.韌皮部;6后生木質(zhì)部 7.原生木質(zhì)部；8基本組織；9髓腔；10木質(zhì)部；11胞間道 3維管束散生于薄壁組織中，注意維管束在莖中排列特點(diǎn)，詳細(xì)觀察一個(gè)維管束的結(jié)構(gòu)，識(shí)別次生韌皮部，初生木質(zhì)部和維管束鞘，注意有無(wú)形成層？ （三）雙子葉植物莖的次生結(jié)構(gòu) 取椴樹(shù)莖橫切制片(圖6-7，圖6-8)在低倍鏡下觀察。 1表皮是否存在？完整或被擠破。 2周皮 表皮下數(shù)層扁平的木栓細(xì)胞，排列整齊，染成紅褐色為木栓層，緊接木栓層的一、二層薄壁細(xì)胞，很扁平為木栓形成層。在木栓形成層內(nèi)方的一、二層生活細(xì)胞，常含有葉綠體，即栓內(nèi)層。 3維管柱 （1）韌皮部 先找到呈圓環(huán)狀的形成層環(huán)，其外圍是次生韌皮部，注意識(shí)別韌皮纖維、韌皮射線、篩管和伴胞等。初生韌皮部應(yīng)在哪個(gè)部位？能看見(jiàn)嗎？為什么？ （2）形成層 位于韌皮