皮层以内的中轴部分,由原形成层和基本分生组织形成。 ① 从结构上看,由维管束、髓射线、髓组成。 ② 从横切面上看,S茎>S根。
③ 多数植物的茎没有中柱鞘(或者中柱鞘分化不明显)。 A 维管束
由韧皮部、木质部以及它们之间的形成层构成的束状结构。 由原形成层发育而来。
茎初生木质部(内始式)与茎初生韧皮部(外始式)相对排列。 通常茎初生木质部在里面,茎初生韧皮部在外, →外韧维管束
* 茎初生韧皮部中的原生韧皮部分化很早,其中的薄壁细胞以后发育成韧皮纤维,由于它处于中柱鞘的位置,故又称中柱鞘纤维。P96图 *维管束的类型
外韧维管束:为种子植物的普遍类型。 双韧维管束:vbvh 周韧维管束: 周木维管束: B 髓
茎中心的部分,由基本分生组织发育而来。 从结构上看,髓有多种多样: ① 由薄壁细胞组成
② 由薄壁细胞和厚壁细胞共同组成 ③ 髓的周围有环髓带
④ 髓部细胞在发育过程中被拉破了,形成一个髓腔,茎是中空茎。 从功能上看,髓可以贮存营养物质、通气。 C 髓射线:
位于两条相邻的维管束之间,内连接髓,外同皮层。髓射线由基本分生组织发育而来,也称初生射线。在大多数木本植物中,髓射线窄,常为单列或2列细胞,而草本双子叶植物则有较宽的髓射线。
从结构上看,由薄壁细胞构成。
从横切面上看,髓射线呈放射式,辐射状。 横向运输 从功能上看 贮存营养物质
有的细胞有潜在的分生能力,可形成束间形成层 (二)双子叶植物茎的次生结构: 1 茎的次生生长和次生结构的概念
多数双子叶植物的茎在初生生长的基础上,还有维管形成层及木栓形成层的产生和活动,它们的活动使得茎不断地增粗。这种增粗生长就叫茎的次生生长。 在次生生长中产生的次生维管组织和周皮叫茎的次生结构。 2 茎的次生结构
(1) 来源
由束中形成层和束间形成层共同形成。 A 束中形成层的产生
由原形成层在分化为初生韧皮部和初生木质部时,在它们之间保留下来的一层分生组织,位于维管束内部初生韧皮部和初生木质部之间。 B 束间形成层的产生
在茎开始次生生长时,髓射线里面和束中形成层相当部位的细胞恢复分裂能力,而产生的分生
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组织,位于维管束之间。
(2) 活动
a 产生次生韧皮部和次生木质部
b 产生维管射线 由维管形成层发育而来的次生组织
由于维管射线的产生,使茎的次生维管组织有了纵向系统和横向系统之分。
思考: 髓射线与维管射线有什么区别?
1 髓射线位于初生维管组织里,由基本分生组织发育而来,是初生的。 维管射线位于次生维管组织里,由维管形成层发育而来,是次生的。 2 髓射线数目一定。
维管射线数目不一定,有的还可消失。
3 髓射线存在于两个相连维管束之间,向内连接髓,外通皮层。 维管射线存在于次生木质部和次生韧皮部中。
B 径向分裂
增加切向上的细胞数目,扩大维管形成层本身的周径,以适应它内部的不断增粗。 C 斜垂周分裂
通过顶端的侵入生长伸长。 D 进行横分裂或侧向分裂
产生新的射线原始细胞,以产生新的维管射线。 *维管形成层内的细胞形成: 纺锤状原始细胞 产生导管 射线原始细胞 产生维管射线
纺锤状原始细胞 分裂时以平周分裂为主。
形成层的垂周分裂分为径向或斜向两种,若为径向的垂周分裂,即维管形成层的一个纺锤状原始细胞分裂成两个细胞,结果维管形成层的细胞本身排列十分规则呈水平状态,称叠生形成层,如洋槐;若为垂周分裂,两个子细胞互为侵入生长,结果使维管形成层细胞的长度和弦切向的宽度都大为增加,其细胞排列一般不规则,称非叠生形成层,如杜仲、鹅掌楸等。 射线原始细胞也以平周分裂为主。新的射线原始细胞由纺锤状原始细胞横向分裂形成。
切向分裂 次生韧皮部 纺锤状原始细胞 次生木质部 横 侧
分 径向分裂 维管形成层
裂 裂 斜垂周分裂 扩大维管形成层的周径 径向分裂 射线状原始细胞 切向分裂 维管射线
(3) 次生韧皮部
1 筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞,还有韧皮射线
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2 石细胞或分泌结构
(4)次生木质部
A 结构特点(与初生木质部比较)
1)导管、管胞、木纤维、木薄壁细胞,还有木射线 2)木质化的程度比初生木质部更为强烈
3)导管和管胞通常没有环纹及螺纹,以孔纹导管最为普遍 4)木纤维量比初生木质部多
B 次生木质部的三种切面(横切面、切向切面、径向切面)如何区分?
根据木射线的形态区分。 1)横切面 :
和茎的纵轴呈垂直方向做的切面。在木质部的横切面上,看到的导管、木纤维、管胞、木薄壁细胞也是横切面。木射线呈辐射状细条,由中央向四周放射,是木射线的纵切。可以看到木射线的长度和宽度。 2)切向切面:
不通过圆心所做的纵向切面。在切向切面上,看到的导管、木纤维、管胞、木薄壁细胞也是纵切面,可看到其端壁的形状、长度和宽度。木射线呈纺锤状, 是木射线的横切面。可看到木射线的高度和宽度。 3)径向切面
通过圆心所做的纵向切面。在径向切面上,看到的导管、木纤维、管胞、木薄壁细胞也是纵切面,可看到其端壁的形状、长度和宽度。看到的木射线是另外一种纵切面,由许多长形薄壁细胞排在一起,好像一段砖墙形状。
C 年轮及其形成
在多年生木本茎的横切面上,通常可以看到多个同心圆环,每年产生一个圆环,每一个环叫年轮(annual ring)。这是由于茎内维管形成层的活动受到季节性的影响而有不同的变化。
在春季,产生木材多,细胞管径大,细胞壁薄,材质较疏松,这类木材叫早材(early wood)或春材。由夏季到冬季,气候的变化不适于维管形成层的活动,产生木材少,细胞管径小,细胞壁厚,材质较紧密,这类木材叫晚材(late wood)或夏材。早材和晚材共同构成一个生长层(growing layer),即一个年轮,它代表一年中形成的次生木质部。
在同一年里,早材到晚材是逐渐变化的,而上一年的晚材与下一年的早材有一个比较明显的界限。
研究年轮的意义:
1)根据树木或枝条上年轮可推算植物体的年龄。
2)根据对年轮结构情况的研究,可了解某一个地区历年来气候变化的规律。根据此规律,来预报该地区的气候。 3)有助于考古。
*假年轮:
有些植物一年内可以形成几个年轮,称假年轮(false annual ring),如柑橘属植物。另外干旱、虫害等不正常的环境条件也会导致假年轮的产生。 *思考:
1 如何判断一棵小树的年龄?
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2 如果在一棵小树的茎干上钉入一颗铁钉,请问10年后铁钉会有什么变化?
D 边材和心材 在木材横切面上,根据木材所呈现的颜色差异划分。 边材(heart wood):导管能输送水分和无机盐,木薄壁细胞和木射线细胞贮藏营养物质,是活细胞。因此,边材主要同营养有关。外部颜色浅,称边材。 心材(sap wood):导管被堵塞,不能起输导作用,木薄壁细胞和木射线细胞缺乏养料,是死细胞。细胞腔、细胞壁内沉积着丹宁、树脂、色素,因此心材颜色深,材质好,防腐性能也好,心材同植物体的支持有关。
*侵填体(tylosis):
心材是次生木质部的中心部分,颜色深,为早年形成的次生木质部,全部为死细胞,薄壁细胞的原生质体通过纹孔侵入导管,形成侵填体,堵塞导管使其丧失输导功能,心材中木薄壁细胞和木射线细胞成为死细胞,由于侵填体的形成和一些物质,如树脂、树胶、单宁及油类渗入细胞壁或进入细胞腔内,木材坚硬耐磨,并有特殊色泽,如胡桃木呈褐色。 [2] 木栓形成层的产生及活动 (1)产生
由表皮部分的细胞恢复分裂能力产生的,如桃树、梨树等。
大多数由皮层外周部分细胞恢复分裂能力产生的,如大豆。 由皮层内部细胞恢复分裂能力产生的,如棉花。
由初生韧皮部细胞恢复分裂能力产生的,如石榴、葡萄。 (2)活动
向外分裂出的细胞分化为木栓层,细胞排列紧密,无胞间隙,成熟时为死细胞,壁栓质化,不透水,不透气。向内分裂出的细胞分化为栓内层。两者与木栓形成层合称为周皮。
各种植物形成木栓形成层的活动期不一,如栓皮栎为30年,苹果、梨树为6~8年,大多数植物为1年。
周皮被撑破,原周皮内侧的一些细胞恢复分裂能力,重新产生新的木栓形成层,向外分裂出的细胞分化为木栓层,向内分裂出的细胞分化为栓内层。这样由外到内推移,直到次生韧皮部。
(3)皮孔(lenticel)
在形成周皮的时候,它上面产生的一些通气的孔道。
皮孔的产生常常在原来气孔的部位发生。原来气孔内侧的一些细胞恢复分裂能力,而成为木栓形成层,向外分裂出的细胞通常具有椭圆形的、球形的,排列也比较疏松,这些细胞所形成的结构叫补充组织。由于补充组织的细胞不断增多,将外侧表皮撑破了,就形成皮孔。
*皮孔的类型: 皮孔有两种类型:
不具封闭层的:皮孔结构比较简单,补充组织由栓质化细胞组成,早期为薄壁的补充组织,胞间隙较大,后期成为厚壁的补充组织,胞间隙很小,如杨树的皮孔。
具封闭层的:皮孔在结构上有显著的分层现象,这是由于排列紧密、栓质化的细胞所形成的一到多个细胞厚的封闭层,把内方疏松而非栓质化的补充细胞包围着,如梅、李等。 (4)树皮(bark)
广义:维管形成层以外的所有部分。包括软树皮和硬树皮。
A 软树皮:由于韧皮部到木栓形成层这一段包含有生活组织,质地较软,含水分多,故称~。 B 硬树皮:最新的木栓形成层以外的部分,由于缺乏营养和水分而死亡的组织。 狭义:硬树皮也叫干树皮或落皮层。
(三)裸子植物茎的结构
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