书城自然植物学实验与实习
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第9章 茎的形态与结构

一、目的与要求

(1)掌握枝、芽、茎的外部形态和类型。

(2)掌握双子叶植物茎的初生构造及次生构造。

(3)了解木材三切面的结构特点和双子叶植物根茎的构造。

(4)了解双子叶植物茎与根茎的异常构造。

(5)掌握单子叶植物茎与根茎的内部构造。

二、用品与材料

(1)用品:光学显微镜、放大镜、解剖针、镊子、载玻片、盖玻片、单面切片。

(2)材料:校园植物,三年生杨树枝条,永久切片:向日葵茎、三年生椴树茎、松茎三切面、黄连根茎、大黄根茎、玉米茎、石菖蒲根茎。

三、内容与方法

(一)茎的外部形态

取三年生杨树(或其他树木)的枝条,观察其形态特征:

1.节与节间

茎上着生叶的位置叫节,两节之间的部分叫节间。

2.顶芽与腋芽

着生于枝条顶部的芽叫顶芽,着生在叶腋处的芽叫腋芽,也称侧芽。

3.叶痕与芽鳞痕

叶脱落后在茎上留下的疤痕,叫叶痕。芽鳞脱落后留下的痕迹,叫芽鳞痕,常在茎的周围排列成环。根据芽鳞痕可判断枝条的生长年龄。

(二)芽的结构与类型

取一枝条,首先观察各类芽在枝条上着生的位置及其特点,然后用镊子将芽取下。左手持芽,右手用镊子将芽从外向内逐层剥下,放在白纸上,用放大镜观察其结构。或用刀片将芽纵剖为二,然后用放大镜观察芽的结构,可以看到以下三种结构的芽。

芽可以根据其生长位置、发育性质、有无芽鳞、活动能力的不同进行分类。观察校园植物的各种芽,填写。

(三)正常茎的形态和类型

观察校园中各种植物的茎,填写。

(四)双子叶植物茎的内部构造

1.双子叶植物茎的初生构造

取向日葵幼茎的横切面切片于显微镜下观察,结合片子,填写各部分结构名称。

(1)表皮层:一层细胞,排列紧密,细胞外壁可见染成红色的角质层,表皮上可见表皮毛。

(2)皮层:多层细胞组成,具有细胞间隙,靠近表皮的几层细胞较小,且常分化为厚角组织。仔细观察,判断内皮层是否具有凯氏带或凯氏点?

(3)维管柱:常由多个成束的维管束构造,每个维管束均为无限外韧型的。初生木质部是内始式的,其中导管最易识别;初生韧皮部为外始式的,韧皮部细胞较小,在初生韧皮外方常可见纤维(韧皮纤维);束中形成的层细胞扁平,壁薄。

(4)髓及髓射线:茎的中央由许多大型壁细胞组成的髓部。试想根的结构中有无此结构?在维管束之间的薄壁细胞,它们连着皮层与髓部,称之为髓射线。髓射线细胞有何功能?

2.双子叶植物茎的次生构造

(1)双子叶植物草质茎的次生构造

取薄荷茎横切片,可见次生构造较简单,次生结构的量,没有或只有极少数的木质化组织。其构造的主要特点为:

①表皮长期存在,表皮上有气孔,无木栓层。

②次生构造不发达,大部分或完全是初生构造。

③髓部发达,髓射线较宽。填写各部分结构名称。

(2)双子叶植物木质茎的次生构造。

取三年生椴树茎或桂枝的横切片于显微镜下观察,由外向内依次可见:

①表皮:一层排列紧密的薄壁细胞组成,外面常包着一层角质层,三年生以上的茎中,表皮常常脱落或残缺不齐。

②周皮:由木栓层、木栓形成层、栓内层构成。仔细观察木栓层细胞在横切面上有何特点?木栓形成层细胞扁平,栓内层细胞具细胞间隙,细胞呈较厚的薄壁细胞。是否看到了皮孔?皮孔的结构如何?

③皮层:紧靠栓内层的几层薄壁细胞,与栓内层较难区分。比栓内层细胞壁较薄,且有时较大。桂枝皮层中具纤维束与石细胞群相间组成的环带。

④韧皮部:在形成层以外,排列呈梯形,由韧皮纤维、韧皮薄壁细胞、筛管、伴胞构成。髓射线在韧皮部变宽成喇叭形。

⑤形成层:一层扁平的薄壁细胞,细胞质浓,细胞核明显。

⑥木质部:在形成层以内,所占比例较大。由导管、管胞、木纤维和木薄壁细胞构成。射线在木质部为1~2列细胞。在三年生的椴树茎中可以明显看到三个年轮。试想年轮是如何形成的?

⑦髓:位于茎的中心,由薄壁细胞组成,占横切面的很少部分。有些植物髓细胞含草酸钙簇晶或由石细胞组成。

⑧射线:分为髓射线和维管射线。试想一下两者有何区别?它们来源有何不同?填写各部分结构名称。

3.木材的三切面

取松木材三切面的制片观察,在三个不同的切面上,次生木质部(木材)的各种结构(管胞、射线、具缘纹孔、树脂道)的特征。

把观察的结构填入:

(五)双子叶植物根茎的内部构造

根茎是一种地下茎,其显微结构与地上茎有所不同。结合观察黄连根茎的制片,注意根茎有如下特点:

(1)常具木栓层,少数有表皮。

(2)皮层中常见根迹维管束和叶迹维管束。

(3)皮层内具厚壁组织。

(4)维管束排列呈环状,中央髓部明显。

请把中的结构填写完整。

(六)双子叶植物茎和根茎的异常构造

有些植物的茎或根茎除形成次生结构外,常有部分薄壁细胞,能恢复分生能力,转化为新的形成层,产生异常构造。如常见的大黄的根茎,在髓部形成多个异型维管束,它们为周木式的维管束,内为韧皮部,其中常见黏液腔,外方为木质部,形成层环状,射线为深棕色,作星芒状射出,习称星点。请把的结构名称填上。

(七)单子叶植物茎与根茎的内部构造

1.单子叶植物茎的内部构造

请思考:维管束是何类型?维管束外有何结构?表皮内是否分为皮层与髓部?

2.单子叶植物根茎的内部构造

与茎相比,根茎有以下两个特点:①内皮层明显(具凯氏带),因而皮层与维管柱有明显分界。②皮层中常见叶迹维管束。可观察石菖蒲根茎的横切面。

四、作业与综合题

(一)作业

1.绘制向日葵幼茎横切面(1/6)详图,并注明各部分结构。

2.绘制椴树茎横切面(1/6)详图和横切面简图。

3.绘制玉米茎横切面简图及维管束详图。

4.请把实验内容中的各表格填写完整。

(二)综合题

1.比较双子叶植物根与茎在初生结构上的异同。

2.试比较单子叶植物茎与双子叶植物木本茎在构造上的异同。

3.双子叶植物根茎内部构造有哪些特点?

4.皮孔是如何发育形成的?

5.如何在切片中较快地判断出木材的三个切面?

6.如何理解芽是枝条的原始体?