茎的形态和初生结构观察

茎是在根和叶之间起连接和支持作用的轴状结构，其上着生叶、花和果实。因此其解剖结构比根复杂得多，茎的初生结构与根一样也由 3 种组织系统构成，但其在不同类群植物之间有着非常复杂的变化，这是由于基本组织与维管组织相对分布不同造成的。

器材：显微镜，镊子，载玻片，盖玻片，吸水纸、黄杨、杨柳、海棠、梨等枝条，向日葵幼茎的新鲜材料和永久横切片，玉米茎横切片、小麦幼茎横切片。

试剂：

① 蒸馏水；

② I₂-kI溶液。

茎的形态和初生结构观察的基本过程可分为如下几步：

（一）茎（枝条）的基本形态

A 取多年生木本植物（黄杨、杨柳等）的枝条，观察其形态特征，并辨认出节与节间、顶芽与腋芽（侧芽）、叶痕与叶迹（束痕）、芽鳞痕和皮孔。

节与节间：枝（茎）上着生叶的部位称为节，两节之间的部分叫节间。

顶芽与腋芽：着生在枝条顶端的芽叫顶芽，着生在叶腋处的叫腋芽。

叶痕与叶迹：叶自然脱落后在茎上留下的疤痕叫叶痕。叶痕上的点状突起叫叶迹，叶迹是叶柄与枝条相连的维管束断离后留下的痕迹。

芽鳞痕：春季由冬芽发育为新枝时，芽鳞（片）脱落后留下的痕迹。

皮孔：为茎表面突起的裂缝状小孔，是通气结构。

B 取多年生木本植物（海棠、梨等）的枝条，区别长枝和短枝。

长枝：节间显著伸长的枝条。

短枝：节间较短、紧密相接的枝条，一般果树只在短枝上开花结果，因此也叫果枝。

（二）双子叶植物茎的初生结构

1．观察永久横切片

取向日葵幼茎横切片，在低倍镜下观察，先区分表皮、皮层和维管柱，并观察维管束的排列和位置（图 20-1A）。再转到高倍镜下对每一部分作详细观察。

1）表皮

表皮为幼茎最外 1 层细胞，属于保护组织。细胞较小，排列整齐而紧密，外壁有角质层，有的表皮细胞分化有表皮毛，有时还可以在表皮上看到气孔。

2）皮层

皮层为表皮以内、维管柱以外的部分。紧贴表皮内方棱角处的几层细胞比较小，在角隅处稍有加厚，是厚角组织。在茎棱处厚角组织的层数更多。厚角组织的内侧是数层薄壁细胞，常含有叶绿体。皮层的最内 1 层细胞内，常贮有丰富的淀粉粒，称淀粉鞘（在永久制片中看不清楚）。

3）维管柱

维管柱所占面积比较大，由维管束、髓射线和髓 3 部分组成。

（1）维管束：在茎的横切面上排成一环，将皮层和髓分隔开。每个维管束由初生韧皮部、束中形成层和初生木质部组成。其中韧皮部在外方，木质部在内方，由于束中形成层的存在，属于无限维管束类型（图 20-1B）。韧皮部最外方有几层韧皮纤维，其内才是筛管、伴胞和韧皮薄壁细胞。木质部靠近茎中心的导管口径小，在外方的导管口径较大，因此木质部的发育是内始式。形成层细胞在横切面上呈扁平状。

（2）髓射线：存在于两个维管束之间的薄壁细胞，连接皮层和茎中央的髓。髓至皮层薄壁细胞之间的物质由此运输，并兼有贮藏功能。

（3）髓：位于茎的中央，是维管柱中心的薄壁细胞，排列疏松，常具贮藏功能。

2．制作切片并观察

按照徒手切片程序和操作要点，取向日葵或其他幼茎做徒手切片，先不染色，在水装片中观察厚角组织细胞壁的加厚、叶绿体在茎细胞中的分布，然后用 I₂-KI 溶液染色，观察皮层最内层细胞是否有淀粉粒存在。

（三）单子叶植物茎的结构

大多数单子叶植物的茎中无形成层，因此只有初生结构，构造比较简单。它们的初生结构与双子叶植物比较，主要不同点是其维管束呈散生状态，分布于基本组织中，没有皮层和维管柱的明显界限，常见的类型有两种。

1．不具髓腔（实心）茎

取玉米茎横切片观察如下结构。

（1）表皮：为茎的最外 1 层细胞，排列整齐，外壁有较厚的角质层，其间有气孔器，保卫细胞很小，两侧的副卫细胞稍大，均被染成红色，中间裂缝为气孔。

（2）机械组织：靠近表皮的数层细胞较小，排列紧密，细胞壁有木质化增厚，称下皮，有机械支持作用（由于制片时取材老嫩程度不同，这圈组织的细胞层数和胞壁加厚情况不同）。

（3）基本组织：机械组织以内的大型薄壁细胞，细胞较大，排列疏松，有胞间隙。靠外部的几层细胞中含有叶绿体。

（4）维管束：星散分布在机械组织和基本组织中，外周维管束数量多、个体较小，而中部数量少、个体较大。换高倍镜仔细观察一个维管束的结构，其外围有 1 圈由厚壁细胞构成的维管束鞘，鞘内是木质部和韧皮部，两者之间没有形成层。其中木质部常含有 3 或 4 个口径较大的导管，在横切面上呈「V」字形，导管之间还有一些管胞。在「V」字形的底部有 1 个空腔，是由于茎的伸长将一些导管拉破而形成的。韧皮部位于木质部外方，可以观察到多边形的筛管和一些较小的略呈方形的伴胞。

2．具髓腔（空心）茎

取小麦幼茎（节间）横切片观察，与玉米茎结构相比，主要区别在于其茎秆中央有髓腔。除此以外，小麦茎基本组织的分化比玉米茎复杂，除去机械组织和无色的薄壁组织外，还包括绿色的同化组织（含叶绿体）。其维管组织由内、外两圈维管束组成，外圈维管束小，分布在机械组织中，常与含叶绿体的同化组织相间排列；内圈维管束大且位于薄壁组织中。维管束的结构和玉米相似。