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营养器官的变态

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实验三十六 营养器官的变态

 

  根、茎、叶的形态结构和生理功能,都是指大多数状态而言。但有些植物的营养器官在形态、结构和生理功能等方面发生了非常大的变化,这种变化叫变态。由于植物体在某些条件的影响下,这些器官改变自己的机能,获得另外的机能,引起与之相适应的形态结构的变化。在长期的发展过程中,这些变态特性变得很稳定,一代一代遗传下来,适应外界的环境条件。

  (一)根的变态

  1.肥大的直根系萝卜、胡萝卜(Daucus carota)、甜菜(Beta vulgaris)等有特别发达的主根。其中主要为薄壁组织细胞,在薄壁组织细胞内贮藏大量的养料,供越冬后来年生长、开花、结实之用。主根上部还有胚轴和节间很短的茎;来年在茎上延长,形成叶和花序。

  (1)观察萝卜、胡萝卜、甜菜的根,分辨出根,胚轴和茎三部分。

  (2)观察萝卜根的永久制片。先用肉眼直接区分皮层、木质部和韧皮部三部分。再在显微镜下观察皮层、初生韧皮部、次生韧皮部、形成层、次生木质部和初生木质部。萝卜的次生木质部占优势,食用部分主要是这部分。木质部中的导管比一般植物根中导管少,而大部分是木薄壁细胞(图36-1),它们起了贮藏作用。这些木质部和韧皮部主要由形成层产生。

  (3)观察胡萝卜根的横切面永久制片。首先用眼直接观察,区分出皮层、木质部和韧皮部。再用显微镜观察,区分出皮层、初生韧皮部、次生韧皮部、初生木质部、次生木质部和形成层。胡萝卜根的木质部较少,而次生韧皮部多,食用的部分主要是韧皮部(图36-2)。

 

  (4)观察甜菜根的横切面永久制片,甜菜根的加粗与萝卜、胡萝卜不同。当形成层活动产生了次生结构以后,中柱鞘部位的薄壁细胞又形成了新的分生组织,在韧皮部外又形成新的木质部和新的韧皮部,这样重复不断产生新的木质部和韧皮部。

  用新鲜的甜菜做徒手切片(横切),在低倍物镜下区分出周皮和生长层。再观察横切面永久制片,区分出次生木质部、次生韧皮部、形成层及贮藏薄壁组织。

  2.块根 主要由侧根或不定根膨大形成,与萝卜、胡萝卜、甜菜根生长方式不同。在未膨大以前与一般吸收根相同。膨大成为块根以后,皮层很少,并在表皮下形成木栓组织,块根的形成除了形成层的活动外,主要是由于次生形成层活动,形成大量薄壁组织,这些次生形成层首先在每个原生木质部周围产生,其次在后生木质部导管周围及次生木质部内侧产生,再次是在与维管束无关的薄壁细胞中产生,主要是增加细胞的数目。

  观察一株甘薯(Ipomoea batatas)的根,一株上有大小不等的若干块根,同时也能见到尚未膨大的根。

 观察甘薯根的横切面永久制片,了解周皮、韧皮部、木质部、形成层和异常形成层。

  (二)茎的变态

  茎和根、叶一样,长期受周围环境的影响,产生了变异。变态的茎不论怎样的改变,但总有茎的固有的特征,即有节和节间之分。在节上有退化呈鳞片状的叶子,或是叶子脱落后留有叶痕,在叶腋还有叶芽,以这些特征可与根相区别。变态茎有多种形态,有的变态茎与营养物质的贮藏和水分的贮藏相适应,有的与植物繁殖相适应,有的起保护作用,有的与固着攀缘有关。

  1.块茎 马铃薯的薯块是地下块茎,贮藏大量淀粉,长期以来都用薯块进行繁殖,它既是贮藏器官,又是繁殖器官。取一个马铃薯块茎进行观察,顶部有顶芽,周围有很多下凹的芽眼,呈螺旋状排列,除顶芽外,每一芽眼下方有叶迹,如果将马铃薯块茎做徒手横切片,由外向内可见到周皮、皮层、外韧皮部、木质部、内韧皮部及中央的髓(图36-3)。

  2.鳞茎 洋葱、蒜(Allium sativum)、百合等植物为鳞状茎。洋葱的圆球状茎上生有许多肉质多汁的膜状鳞片,包围其顶芽,叶腋处生有腋芽。蒜的鳞茎由膜状鳞叶和肉质的肥大腋芽(大蒜瓣)构成,鳞茎含多个小鳞茎,在中央有花梗(即蒜苔,可食)。

  

  3.球茎 为短而肥大的地下茎,具有明显的节和节间,在节上生有鳞片状的叶子及腋芽。球茎主要行营养物质的贮藏或繁殖,如慈菇、荸荠(Eleocharis dulcis)、芋(Colocasia escu-lenta)等(图36-4,C)。还有一种是地上球茎,如苤蓝(Brassica caulorapa),茎缩短为球状,节间很短,茎内也贮藏大量营养物质(图36-4,A)。

  4.根状茎有些植物的茎在地下横向生长,它们有明显的节和节间,节上生有变态的膜状叶和腋芽,腋芽向上可发育成枝,节处长不定根,如淡竹(Phyllostachys glauca)、玉竹(Poly-gonatum odoratum)、莲(Nelumbo nucifera)、白茅(Im-perata cylindrica var.major)等植物的根状茎(图36-4,D、F)。

  5.卷须茎 葡萄茎上的卷须是顶芽的变态,而腋芽发育成新的枝条。南瓜等植物的卷须也是茎的变态。

  6.枝刺 有一些植物的茎变为刺状,如山楂(Crataeguspinnatifida)、梨的枝刺,它们发生的位置在叶腋内,皂荚(Gleditsia sinensis)的枝刺具有分枝,有的枝刺上长有叶。

  

  7.扁化茎 这类植物的枝条扁化,呈叶片状或片状,绿色,行光合作用,而这些植物的正常叶退化。如竹节蓼(Homalo-cladium platycladium)的扁化茎,在其上可明显地分辨出节和节间,在节上并生有芽。假叶树(Ruscus aculeatus)的变态茎为叶片状 实为茎的分枝,在叶腋处生有花芽(图36-4,E)。

  8.肉质茎如仙人掌(Opuntia dillenii)一类肉质植物叶退化为刺,而茎肉质行光合作用。它们的形态多种多样,茎多汁,适应干旱少雨的环境(图36-4,B)。

  (三)叶的变态

  1.苞叶 生长在花下面的一种特殊叶,具有保护花和果实的作用,如向日葵头状花序周围的总苞,呈绿色叶状结构;玉米雌花序外面的苞叶也是叶的变态,具有多层苞叶,紧紧包围雌花序(图36-5,A)。

  2.叶卷须 有些植物的叶变为卷须,以适应攀缘在其它物体上。这些植物的茎往往细弱,支持力量差,不能直立。如豌豆的羽状复叶先端的几个小叶变为卷须(图36-5 C)。

  3.刺状叶 洋槐、酸枣的托叶变为刺(图36-5,H);仙人掌的刺和细叶小檗(Berberns poiretii)的刺都是叶的变态。

  4.鳞状叶 植物的芽鳞是变态的叶,无论是花芽或是叶芽,都有许多芽鳞,包围着芽的生长锥,对芽起了保护作用。这些芽鳞为片状,是叶的变态,当鳞片脱落时,留有芽鳞痕。丁香、柳树、杨树的冬芽有许多芽鳞(图36-5,B)。有些植物根状茎的节上,有退化的膜状结构的叶片,如荸荠、慈姑、芋等。

  5.叶状柄 金合欢属(Acacia)植物的叶柄变为叶状,而其小叶退化。在幼苗上初生的小叶是复叶,而后生的叶柄变扁,仍具有少数羽状复叶的小叶,最后生出的叶没有小叶,只剩下扁的叶柄。(图36-5,G)。

  6.食虫叶 有些植物的叶变态能捕食昆虫,在捕食叶上具有腺毛,这些腺毛分泌消化液和粘液,当捕捉昆虫后,由腺毛分泌消化液,把昆虫消化。如猪笼草(Nepenthes mirabilis)的捕虫叶呈瓶状(图36-5,E),狸藻(Utricularia vulgaris)的捕虫时为囊状(图36-5,F),茅膏菜(Drosera peltata var.lunata)的捕虫叶呈盘状。

 

  

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