浙江大學(xué)2012植物學(xué)甲研究論文示范 浙大五種植物莖解剖構(gòu)造的研究 - 圖文-

1、浙江大學(xué)紫金港校區(qū)五種常見植物莖解剖構(gòu)造的研究劉曉賢(浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物科學(xué)0301摘要:對浙江大學(xué)紫金港校區(qū)五種常見植物的莖進行顯微結(jié)構(gòu)觀察,通過對其莖的各個結(jié)構(gòu),特別是中柱類型的比較研究,推斷單子葉植物較雙子葉植物進化程度高。同時確認已發(fā)現(xiàn)的四種維管束的進化程度由低到高依次為:周韌維管束,周木維管束,雙韌維管束,外韌維管束。引言植物莖解剖構(gòu)造是大學(xué)植物學(xué)課程的學(xué)習(xí)重點,而莖的重要組成維管束的結(jié)構(gòu)、類型是確定植物門類的主要依據(jù),因此有必要對幾種典型植物進行莖的解剖構(gòu)造研究,對維管束結(jié)構(gòu)、類型作進一步學(xué)習(xí),從而加深對該部分內(nèi)容的理解。浙江大學(xué)紫金港校區(qū)位于杭州市西北角,周邊地區(qū)的部分植物

2、仍處于野生狀態(tài),同時該校區(qū)綠化程度較好,栽培植物種類較多,這使得我們擁有比較充足的實驗材料。因此本實驗選取紫金港校區(qū)五種常見植物進行莖解剖構(gòu)造的研究。1.材料與方法1.植物材料本試驗采用的五種植物材料為耳蕨(Polystichum Roth.、銀杏科的銀杏(Ginkgo biloba L.、葫蘆科的絲瓜Luffa cylindrical (L. Roem.、莎草科的碎米莎草(Cyperus iria L.、禾本科的鳳尾竹var.riviereorum.(R.Maire Chia et H.L.Fung。2.實驗方法從銀杏、絲瓜、鳳尾竹三種植物上各選擇長勢較好的枝條12根,選取枝條中段合適部位1

3、2段;選擇長勢良好的碎米莎草,選取莖的地下部分;選取耳蕨的根狀莖。對草質(zhì)莖(絲瓜、碎米莎草、耳蕨采用徒手切片法切片,于卡諾氏固定液中固定5min,用番紅固綠對染法染色,各級酒精脫水,二甲苯透明,中性樹脂封片。對木質(zhì)莖(銀杏、鳳尾竹首先進行軟化處理,沸水煮12h后放入酒精:甘油為1:1的軟化劑中軟化7d,其它處理同上。2.觀察結(jié)果1.耳蕨蕨類植物,具有維管系統(tǒng)。莖由外到內(nèi)結(jié)構(gòu)依次為:表皮、皮層和中柱。表皮為莖最外一層細胞;皮層介于表皮與中柱之間,外部皮層為厚壁細胞組成的機械組織,內(nèi)部皮層為薄壁細胞(圖1-1,內(nèi)部皮層最內(nèi)一層細胞的細胞壁有類似凱氏帶的加厚現(xiàn)象(圖1-2;維管束類型為周韌維管束,木

4、質(zhì)部的輸導(dǎo)組織為管胞,韌皮部的輸導(dǎo)組織為篩胞。(圖1-2。 圖1-1 耳蕨莖橫切 40 圖1-2 耳蕨莖橫切 400(示周韌維管束 2.銀杏裸子植物,外韌管狀中柱,具有維管系統(tǒng)。莖由內(nèi)到外結(jié)構(gòu)依次為:周皮、皮層、韌皮部、維管形成層、木質(zhì)部和髓(圖2-1。周皮位于莖表面,由木栓層、木栓形成層和栓內(nèi)層組成;皮層位于周皮內(nèi)方,由薄壁細胞組成,有樹脂道分布其間(圖2-2;次生韌皮部由篩胞、韌皮薄壁細胞和韌皮射線組成,無伴胞和韌皮纖維;維管形成層位于次生韌皮部內(nèi)方;木質(zhì)部位于形成層內(nèi)方,主要由管胞和木射線組成(圖2-3,無導(dǎo)管和典型的木纖維,結(jié)構(gòu)較均勻整齊;髓位于莖中央,由薄壁細胞構(gòu)成。維管束類型為外韌

5、維管束。 圖2-1 二年生銀杏莖橫切 40 圖2-2 二年生銀杏莖橫切100 (示外韌維管束 (示樹脂道圖2-3 二年生銀杏莖縱切 400 圖3-1 絲瓜莖橫切 100(示木質(zhì)部管胞和木射線 (示雙韌維管束雙子葉植物,雙韌管狀中柱。莖由內(nèi)到外結(jié)構(gòu)依次為:表皮、皮層、維管束和髓。表皮內(nèi)側(cè)幾層細胞的角部細胞壁增厚,形成厚角組織,厚角組織內(nèi)方存在厚壁組織;維管束分散排列在薄壁組織內(nèi),由木質(zhì)部、韌皮部和形成層組成,木質(zhì)部的輸導(dǎo)組織為導(dǎo)管,韌皮部的輸導(dǎo)組織為篩管,維管束類型為雙韌維管束(圖3-1。4.碎米莎草單子葉植物,散生中柱。莖由內(nèi)到外結(jié)構(gòu)依次為:表皮、機械組織、基本組織和維管束。表皮為位于莖表面的

6、一層生活細胞;機械組織位于表皮內(nèi)方,由厚壁細胞構(gòu)成;基本組織位于機械組織內(nèi)方,由薄壁細胞構(gòu)成;維管束散生于基本組織中,近莖邊緣的維管束較小,分布較密,近內(nèi)方的維管束較大,分布較稀疏,維管束類型為周木維管束,木質(zhì)部圍繞著韌皮部呈同心排列(圖4-1,木質(zhì)部輸導(dǎo)組織為導(dǎo)管,韌皮部輸導(dǎo)組織為篩管,無形成層。5.鳳尾竹單子葉植物,散生中柱。莖由內(nèi)到外結(jié)構(gòu)依次為:表皮、下皮、基本組織、維管束、髓腔(圖5-1;下皮為緊接在表皮下的厚壁組織層;基本組織是厚壁組織;維管束類型為外韌維管束,木質(zhì)部的輸導(dǎo)組織為導(dǎo)管,韌皮部的輸導(dǎo)組織為篩管,無形成層(圖5-2。 圖4-1 碎米莎草地下莖橫切 400(示周木維管束 圖

7、5-2鳳尾竹莖橫切400(示散生維管束莖是植物營養(yǎng)器官的重要組成部分。不同植物莖在形態(tài)解剖學(xué)上的差異,從一個方面反映出該植物對環(huán)境的適應(yīng)以及在分類學(xué)上的地位。目前公認的輸導(dǎo)組織進化順序為:管胞導(dǎo)管、篩胞篩管;中柱進化順序為:雙韌管狀中柱外韌管狀中柱散生中柱1。耳蕨在分類學(xué)上屬于蕨類植物,陸生植物從蕨類開始有了輸導(dǎo)水分和養(yǎng)分的細胞群的分化,即具有維管系統(tǒng)。維管組織中承擔(dān)水分運輸任務(wù)的是管胞,完成養(yǎng)分運輸作用的是篩胞,屬于比較原始的類型。耳蕨的維管束類型為周韌維管束,該類型維管束無次生結(jié)構(gòu),多見于蕨類植物中,在被子植物中比較少見,屬于原始的同心維管束,。由此可以推斷,耳蕨所代表的蕨類植物在高等植物

8、中屬于原始的物種。以銀杏為代表的裸子植物較蕨類植物有了較大的進化。體現(xiàn)在莖的結(jié)構(gòu)上,可歸納為以下幾點:有次生結(jié)構(gòu),即具形成層,中柱類型為外韌管狀中柱。絲瓜、碎米莎草和鳳尾竹同屬被子植物,作為植物界中最高等的類群,它們的進化體現(xiàn)在莖的結(jié)構(gòu)上,主要為導(dǎo)管和篩管取代了管胞和篩胞,承擔(dān)起運輸水分、養(yǎng)分的工作。絲瓜屬于雙子葉植物綱,莖的中柱類型為雙韌管狀中柱,屬于較為原始的類型。鳳尾竹和碎米莎草分屬單子葉植物綱的禾本科與莎草科,莖的中柱類型均為散生中柱,此類中柱為單子葉植物特有,且最為進化2;維管束為有限維管束,缺乏形成層的結(jié)構(gòu)。根據(jù)上述事實,結(jié)合單子葉植物起源于雙子葉植物3的觀點,我們可以推斷單子葉植

9、物較雙子葉植物更為進化。4.結(jié)論從系統(tǒng)分類的角度,高等植物的進化順序為:蕨類植物,裸子植物,被子植物。對被子植物而言,單子葉植物較雙子葉植物更為進化。從維管束類型演化的角度,同心維管束是比較原始的類型,其中周韌維管較周木維管束更原始。外韌維管束在裸子植物和被子植物常見,較雙韌維管束進化程度高。因此,可以確定這四種維管束的進化程度由低到高依次為:周韌維管束,周木維管束,雙韌維管束,外韌維管束。致謝:浙江大學(xué)生命科學(xué)院傅承新老師、黃愛軍老師在課題選擇、植物種類鑒定、實驗方法、實驗器材提供等方面提出寶貴意見并給予很大幫助,特此致謝。1李揚漢著植物學(xué)第二版上P2772李揚漢著植物學(xué)第二版上P2783陸時萬等著植物學(xué)下P2141傅承新,丁炳揚主編. 植物學(xué). 杭州:浙江大學(xué)出版社,20022陸時萬,徐祥生,沈敏健