问答题
植物的营养器官(根、茎、叶的形态与构造)
[目的要求]
1.通过观察各种正常及变态的根、茎、叶,学会判断根茎叶的类型。
2.通过观察切片材料,加深对根及茎的初生、次生及三生构造特征的了解。
3.通过观察双子叶植物异面叶和等面叶及解剖构造特征,学会判断异面叶和等面叶。
4.通过切片材料的观察,加深对双子叶植物茎与根茎的异常构造的了解。
5.通过切片材料的观察,加深对单子叶植物地上茎与地下茎的解剖构造了解。
6.通过木本茎三种切面切片的观察,加深对木本茎构造的了解。
[仪器试剂]显微镜、刀片、探针、蒸馏水、碘试液。
[实验材料]
1.根的组织观察材料洋葱Allium cepa根尖纵切片、小麦Triticum aestivum萌发时的幼根、毛茛Ranunculus japonicus根或蚕豆Vicia faba根的横切片、鸢尾Iris tectorum或菖蒲Acorus calamus根的横切片、葡萄Vitis vinifera根或棉花Gossypium herbaceum根的横切片、商陆属Phytolacca、牛膝Achyranthes bidentata和何首乌Polygonum multiflorum根的横切片。
2.根的形态及其变态观察材料
(1)根的类型:菘蓝Isatis indigotica、北柴胡Bupleurum chinense、秋海棠Begonia evansiana、玉蜀黍Zea mays、甘蔗Saccharum officinarum。
(2)根系:人参Panax ginseng、北柴胡、菘蓝、早熟禾Rhododendron sirnsii、水稻Oryzasativa、小麦Triticum aestivum。
(3)根的变态:胡萝卜Daucus carota var.sativa、菘蓝、芜青Brassica rapa、甘薯Ipomoeabatatas、天门冬Asparagus cochinchinensis、玉蜀黍、甘蔗、吊兰Chlorophytum comosum、常春藤Hedera nepalensis var.sinensis、菟丝子Cuscuta chinensis、浮萍Lemna minor。
3.茎的组织观察材料蓖麻Ricinus communis或南瓜Cucurbita moschata、三叶草Trifolium repens、薄荷Mentha haplocalyx、向日葵Helianthus annuus、羊蹄Rumex japonicus等幼茎的横切面切片,椴树Tilia tuan或接骨木Sambucus williamsii茎的横切面切片,椴树或松树属Pinus茎的横切片、径向切片及切向切片,海风藤Piper kadsura茎和大黄属Rheum根茎的横切片,玉蜀黍或甘蔗、石斛属Dendrobium等茎的横切片,生姜Zingiber officinale或石菖蒲Acorus tatarinowii根茎的横切片。
4.茎的形态及其变态观察材料
(1)茎的形态:樱Prunus serrulata或苦楝Melia azedarach、辛夷Magnolia biondii等的枝条,薄荷Mentha haplocalyx、仙人掌Opuntia stricta vaE dillenii、牵牛Pharbitis nil、马兜铃Aristolochia debilis、爬山虎Parthenocissus tricuspidata、络石Trachelospermum jasminoides、连钱草Glechoma longituba。
(2)茎的变态:生姜、芦根Phragmites australis、马铃薯Solanum tuberosum、天南星Arisaema erubescens、洋葱、百合属Lilium、大蒜Allium sativum、荸荠Heleocharis dulcis、慈菇Sagittaria sagittifolia、枸橘Poncirus trifoliata、皂荚Gleditsia sinensis、葡萄Vitis vinifera、丝瓜Luffa cylindrica、扁茎蓼Homalocladium platycladum、黄独Dioscorea bulbifera、山药Dioscorea opposita。
5.叶的组织观察材料女贞Ligustrum lucidum叶横切片,桉树Eucalyptus robusta或夹竹桃Nerium indicum叶的横切片。
6.叶的正常形态与各种变态的观察材料
(1)叶形:柳Salix babylonica、牵牛Pharbitis nil、枇杷Eriobotrya japonica、篱天剑Calystegia sepium、旱金莲Tropaeolum maius、天竺葵Pelargonium hortorum、沿阶草Ophiopogon bodinieri、菖蒲Acorus calamus、松属Pinus。
(2)叶的分裂:蜀葵Althaea rosea、无花果Ficus carica、黄蜀葵Abelmoschus manihot、鸡爪槭Acer palmatum、白栎Qucrcus fabri、蒲公英Taraxacum mongolicum、萝卜Raphanus sativus、土荆芥Chenopodium ambrosioides。
(3)叶脉:日本晚樱Cerasus serrulata var.lannesiana、蓖麻Ricinus communis、车前Plantago asiatica、玉蜀黍、银杏Ginkgo biloba。
(4)复叶:月季Rosa chinensis、落花生Arachis hypogaea、合欢Albizia julibrissin、南天竺Nandina domestica、淫羊藿Epimedium sagittatum、落新妇Astilbe chinensis、酢浆草Oxalis corniculata var.corniculata、鸡眼草Kummerowia striata、木通Akebia quinata、橘Citrus reticulata。
(5)叶的变态:仙人掌属Opuntia、大叶小檗Berberis amurensis、豌豆Pisum sativum、菝葜Smilax china、洋葱、猪笼草Nepenthes mirabilis、瓶子草Sarracenia purpurea。
【正确答案】[实验步骤]
1.观察洋葱幼根纵切片 区分根冠、分生区、伸长区和根毛区。
2.小麦幼根观察注意何处根毛最密且长?撕下一块带根毛的表皮,置显微镜下观察,了解根毛与表皮细胞的关系。
3.双子叶植物根的初生构造观察 取毛茛根或蚕豆幼根的横切片,置显微镜下观察。
(1)最外一层为表皮,在切片中有时破碎或脱落。
(2)表皮内方的薄壁组织为皮层。皮层的最外一层细胞通常排列紧密,没有细胞间隙,称为外皮层。向内的细胞都有细胞间隙,细胞内常可见淀粉粒,皮层的最内一层细胞排列也紧密整齐,无细胞间隙,称为内皮层。内皮层的细胞壁增厚情况特殊,仔细观察本材料的增厚情况系带状、点状或马蹄形增厚。找出薄壁细胞状的通道细胞。它们的位置多正对木质部射出角。
(3)向内紧靠内皮层的为中柱鞘,由一至二层薄壁细胞组成。
(4)初生韧皮部和初生木质部位于中柱鞘内方,交错放射排列成一圈,这种方式排列的维管束称为辐射型维管束。
(5)在初生木质部中辨别直径较小的原生木质部及直径较大的后生木质部。判断根中的初生木质部为外始成熟式还是内始成熟式?该观察材料的初生木质部属于几原型?
4.单子叶植物根的构造观察在显微镜下观察鸢尾根或菖蒲根的横切面,自外部向中心可见:
(1)表皮为一层不甚整齐的细胞(切片有时脱落),细胞壁略显木栓化。
(2)表皮内紧接有2~4层排列不整齐但紧密的薄壁细胞,无细胞间隙,细胞壁略呈木栓化,此为外皮层细胞,向内为多层较大的皮层薄壁细胞,具大型的细胞间隙,细胞含淀粉粒较多,有的含有草酸钙方晶。皮层的最内一层由呈切线延长的近长方形的细胞组成,称内皮层。内皮层细胞的内壁和径向壁明显呈马蹄形增厚。注意在内皮层中寻找通道细胞。在菖蒲根的内皮层中则可见到明显的凯氏带和凯氏点。
(3)维管柱位于内皮层之内,观察维管束是否为放射状排列?其初生木质部为内始式抑或外始式?为几原型?
(4)髓部由一群排列紧密的薄壁细胞组成。细胞较小,在发育后期细胞壁略木化增厚。
5.双子叶植物根的次生构造观察取葡萄根或棉花根的横切片置显微镜下由中心向外部观察:
(1)中央为外始式初生木质部,由此向外为次生木质部。
(2)在次生木质部组织中可见直径较大的单独或数个相连的导管,导管四周有木薄壁组织。试寻找木射线,射线由沿放射方向延长的薄壁细胞组成,宽1~3列细胞,有的细胞中贮有淀粉粒或草酸钙针晶,在次生木质部中,尚有许多小而壁较厚的木纤维。
(3)次生木质部的外缘为形成层,其细胞呈切向延长,扁平,排列整齐,细胞壁薄。
(4)形成层外为次生韧皮部,由筛管、伴胞、薄壁细胞和韧皮纤维相间成层,排列成锥状,其中较大者为筛管,每筛管边有一方形、多边形或三角形的较小的细胞,即是伴胞。细胞中有细胞质或淀粉粒者为韧皮薄壁细胞,细胞壁厚化的为韧皮纤维,次生韧皮部之间有漏斗状的韧皮射线相间。韧皮射线由较大的薄壁组织形成,与木质部射线相连。在棉花根的韧皮部和韧皮射线中有时可见到一些溶生性黏液腔。
(5)韧皮部外有1~2层薄壁组织为中柱鞘的部位,通常不明显,再向外为周皮,周皮包括最外面的2~3层木栓细胞,扁平而排列紧密,其内为1~2层形成层细胞,再向内为由近10层薄壁细胞组成的栓内层即“次生皮层”。部分薄壁细胞中可见淀粉粒或针晶。
另取牛膝、商陆及何首乌根的横切片,置显微镜下,观察双子叶植物次生根的异常构造。注意异型维管束排列的形状和所在的组织部位。
6.观察双子叶植物茎的初生构造取蓖麻(或南瓜、三叶草、向日葵、薄荷、羊蹄)茎的横切面切片置显微镜下,自外部向中心观察:
1)表皮:为一列排列紧密,略带径向延长的细胞,气孔较少见。外有一薄层角质层,常可见各种毛茸。
2)皮层:由薄壁细胞组成。靠近表皮的数层细胞及细胞间隙均较小,有的植物为厚角细胞,有的近表皮的皮层细胞内可见叶绿体。有些植物的皮层中含有纤维,内皮层一般不明显。也有些植物的内皮层细胞含有许多淀粉粒而称为淀粉鞘。
3)维管束:除少数植物如南瓜茎为双韧型外,呔多数属于外韧型维管束。注意观察初生木质部为内始式还是外始式?形成层位于木质部和韧皮部之间,由数列扁平而较整齐的细胞组成。两个维管束之间的薄壁组织为髓射线。
4)茎的中央部分为由许多较大的薄壁细胞所组成的髓部,细胞内亦含有淀粉粒。
7.观察双子叶植物茎的次生构造取椴树茎或接骨木的横切片置显微镜下观察,可见以下各部分:
(1)表皮:由一层排列很紧密的薄壁细胞组成,外面包被一层角质层,在较老的茎中表皮层局部脱落或完全脱落。
(2)周皮:包括木栓层、木栓形成层和栓内层。木栓层是由扁平的宽度相同的细胞组成,在横切面显示排列整齐,细胞壁比较厚,木栓化细胞已死亡,内常贮有鞣质,有的部位破裂形成皮孔。在皮孔部位常见数层封闭细胞和松散分布在封闭细胞层中的补充细胞。木栓形成层位于木栓层的内方,为次生组织,细胞形状扁平,有浓厚的细胞质及明显的细胞核。栓内层位于木栓层的内方,数层,与木栓形成层平行排列。
(3)皮层:位于周皮的内方,由数列薄壁细胞组成,较栓内层细胞大,有的细胞内含有草酸钙簇晶,此为初生皮层。
(4)次生韧皮部:由许多个互相倒顺相合的楔形组织所组成,尖端向内的楔形是宽的韧皮射线,该类射线与木质部中的射线相连,一直通到髓部或初生木质部,是一种初生射线(髓射线)。尖端向外的楔形是韧皮组织。韧皮组织由硬的韧皮部及软的韧皮部相隔成层状排列。硬的韧皮部是由成群带木质化的韧皮纤维所组成,软的韧皮部则包括筛管、伴胞和韧皮薄壁细胞等组织。韧皮组织中还分布有次生的韧皮射线。
(5)形成层:形成层位于韧皮部和木质部之间,为数层等径性排列的分生组织。
(6)木质部:次生木质部占了双子叶植物次生茎的大部分体积。其中细胞壁较薄,染色较浅的部分为早材,其中细胞较小,壁较厚,染色较深的为晚材,第一年晚材和第二年早材间隔成明显的界限为年轮。木质部内可见导管、纤维及薄壁组织。在横切面中,导管较大,呈多边形或近圆形。初生木质部处于次生木质部和髓部之间,细胞少,但仍可看到内始式成熟情况。维管束之间可见髓部发生的髓射线,尚可见仅分布在木质部与韧皮部之内的维管射线。髓射线在木质部与木质部之间较长,在韧皮部与韧皮部之间较宽阔而形成喇叭形。
(7)髓部:由薄壁细胞组成,有细胞间隙。有的细胞中含有草酸钙簇晶、单宁或黏液质。
8.双子叶植物木质茎的三种切面观察取椴树或松树茎的横切片、径向纵切片和切向纵切片,置显微镜下依次仔细观察,并分别将切片自表皮向中央髓部移动,与横切面中看到的各种组织联系,比较各层组织在不同方向切面中的形态区别。各种组织在横切面中大多呈圆形或多角形或长方形,而在径向切面和切向切面中大多呈纵长形或圆柱形。仔细观察射线在三种切面中的形态:在横切面中射线呈辐射状排列。在径向切面中呈断续的、横过木质部和韧皮部间的阔条,细胞数列,呈矩形。在切向切面中射线呈纺锤形,自上至下由数列稍呈圆形的细胞组成。可利用射线的三种不同的排列形式来区别茎或木材的三种切面。
9.双子叶植物茎与根茎的异常构造观察
(1)海风藤茎的横切片:注意其维管束除正常的车轮状排列的外韧维管束外,在髓部还有数个异型维管束散在。
(2)大黄根茎横切片:可见髓部有许多异型维管束形成星点状,在高倍镜下可清楚看到其外部为木质部,中央为韧皮部,两者之间的薄壁细胞为形成层。
10.单子叶植物地上茎的解剖构造观察在显微镜下观察玉蜀黍(或甘蔗、石槲)茎的横切片,可见:
(1)表皮:为最外层一列细胞,往往角质化,外被角质层,在表皮上有些地方可见到气孔。
(2)基本组织:在近表皮处有几列厚角或厚壁组织,细胞排列紧密,无细胞间隙。其内则全为薄壁细胞,有细胞间隙,维管束分散于其中。
(3)维管束:分布在外围的维管束形小而密,分布在近中心处的维管束形大而疏。维管束的韧皮部在外,木质部在内。在高倍镜下观察一个维管束的结构:可见维管束的周围被厚壁组织包围而形成维管束鞘。木质部中央较小的导管为原生木质部,有时可看到气腔。旁边两个大型的导管为后生木质部。此外,还有一些木薄壁细胞和机械组织。韧皮部中有筛管及伴胞,间或可看到筛板。注意在木质部和韧皮部之间有无形成层?此种维管束属于何种类型?
11.单子叶植物地下茎的解剖构造显微镜下观察生姜或石菖蒲根茎的横切片,自外向内可见:
(1)表皮:多已脱落。
(2)皮层:外侧常有数列薄壁性木栓细胞,内侧为多列薄壁细胞。其中散有小型叶迹维管束。
(3)内皮层与中柱鞘:内皮层分界线明显,为一列细胞包围于中心柱,细胞壁上可见凯氏带或凯氏点。靠近内皮层的内侧可见1~2列薄壁性的中柱鞘。
(4)中心柱:占横切片的大部分,其中散列众多的有限外韧型维管束。靠近中柱鞘的维管束形大而疏散排列。
12.双子叶植物异面叶的解剖构造取女贞叶的横切面在显微镜下观察可见:
(1)叶肉部分:上表皮细胞较大,排列紧密,无细胞间隙,其外被有较厚的角质层。下表皮细胞较上表皮细胞为小,亦被有角质层。有的地方可见气孔的横切面。上表皮下方有几层栅栏组织,排列整齐,细胞内含叶绿体甚多。与栅栏组织相连接的为海绵组织,细胞呈圆形、椭圆形或略不规则,具很大的细胞间隙,称为气室。海绵组织细胞内亦含有叶绿体。在栅栏组织与海绵组织之间,有时可见有小型维管束的横切面或纵切面,有时仅有导管或管胞,多具螺旋纹,此为侧脉或微脉的切面。
(2)主脉部分:主脉粗大,凸出于叶的下表面。主脉部的上表皮细胞较小而呈方形,外被厚角质层。主脉部的下表皮细胞也较叶肉部分的下表皮为小而略呈不规则形,外被角质层。上下表皮内侧各有数层厚角细胞,厚角组织内方各有数层薄壁细胞,中央为维管束。其外围周边有时可见维管束鞘纤维。注意其韧皮部和木质部在主脉的位置如何?为什么形成这样的排列?
13.双子叶植物等面叶的解剖构造取桉叶(或夹竹桃叶)横切片在显微镜下观察,可见:
(1)表皮:上下表皮细胞之外壁都同样被厚的角质层,并有深陷的气孔。
(2)叶肉组织:上下表皮内侧各有2~4列栅栏细胞组成的组织;中心为3~4层类似多角形细胞组成的海绵组织,并有大型溶生性油室分布。
(3)中脉:维管束占中心大部分,为外韧型。木质部发达,上下抱合几乎成环状;韧皮部狭窄,各居于外侧;最中心薄壁组织相当于髓部。维管束的外围有2至多层中柱鞘纤维。在薄壁细胞中常有草酸钙簇晶、方晶或棱晶分布。在上下表皮的内侧有数列厚角细胞。
14.对所给的根茎叶材料进行形态观察,描述其形态类型特征。
【答案解析】