茎的结构

(9) 周皮上的通气结构——皮孔：取接骨木茎过皮孔的横切装片观察，首先发现 一个两边拱起的裂口即皮孔，皮孔的两侧拱起的是周皮，裂口的内方是一些细胞 间隙很大、排列疏松的原球形薄壁细胞，称为补充细胞，可以透气，因此皮孔是 周皮上的通气结构。在补充细胞的内侧也有木栓形成层，但它不形成木栓层，而 是产生大量的补充细胞，因此能向外突起形成皮孔。
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一、实验目的和要求 1．了解茎的形态和分枝(蘖)类型。 2．了解芽的类型，掌握叶芽的结构。 3．掌握双子叶植物和单子叶植物茎的初生结构。 4．掌握双子叶植物茎的次生结构和皮孔的结构。
二、实验材料用品 1．实验材料 杨树、丁香或胡桃的枝条，苹果的枝条，丁香、大叶黄杨的叶芽，桃、苹果或梨 的花芽，向日葵或棉花的幼茎，向日葵、大丽菊茎的横切装片，玉米茎的横切装 片，小麦茎的横切装片，锻树茎的横切装片，棉花老茎的固定装片，向日葵茎横 切固定装片。 2．实验用品 解剖镜、放大镜、显微镜、解剖刀、解剖针、刀片、尖嘴镊子、培养皿、载玻片、 盖玻片、0.1％番红染液等。
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① 表皮：为茎的最外层细胞，排列整齐紧密，横切面呈扁方形，外壁增厚， 具有保护作用。表皮上有气孔器，横切面上可见其保卫细胞很小，两侧的副卫 细胞稍大，中间的孔为气孔。
② 基本组织：外部靠表皮有1—3层形状较小、排列紧密的厚壁细胞，他们排 列成一个保护环，每隔一定的距离为气孔所隔断，称外皮层，属基本组织的一 部分，有机械支持和保护作用；内部为薄壁细胞，是基本组织的主要部分，细 胞较大，排列疏松。其中有许多维管束散生其中。
(4) 次生韧皮部：在皮层和形成 层之间，细胞排成梯形，是由形 成层细胞向外分裂而来，与排列 成喇叭形的髓射线细胞相间排列。 装片中，韧皮纤维被染成红色， 韧皮薄壁细胞、筛管和伴胞被染 成深浅不同的绿色，两种颜色的 不同细胞相间成层排列。
(5) 维管形成层：只有一层细胞， 但因为其分裂出来的细胞还未成 熟，所以看上去细胞有多层，形 成层的细胞排列整齐紧密，容易 辨认。
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2．芽的结构 (1) 叶芽的结构 取丁香、大叶黄杨的叶芽进行纵剖，置解剖镜下进行观察，可见芽的最外面几 层是较硬的鳞片状叶，即芽鳞。芽鳞的内部有几片还未伸展的幼叶，在每一片 幼叶的叶腋处有一突起，即腋芽原基，芽的顶端生长锥，属分生组织，其周围 有一些侧生突起，即叶原基。叶原基、腋芽原基、幼叶等部分共同着生在芽轴 上，芽轴实际上是节间没有伸长的缩短的茎。观察时可结合叶芽的固定装片， 或黑藻的茎尖固定装片对比观察。 (2) 花芽的结构 取桃、苹果或梨的花芽进行纵剖，置解剖镜下进行观察，可见花芽的中间没有 生长锥，而是突起的雌蕊和雄蕊原基。观察时可结合花芽的固定装片对比观察。
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(四) 茎的初生结构 1．双子叶植物茎的初生结构
取向日葵或棉花的幼茎作横向徒手切片观察， 或取向日葵、大丽菊茎的横切装片进行观察， 先在低倍镜下进行观察，区分出表皮、皮层、 和维管束三部分然后再转到高倍镜下进行观察。
(1) 表皮：茎最外面的一层较小的、排列比较 紧密的细胞是由原表皮发育而来，细胞壁外壁 可见角质化的角质层，属初生保护组织。另外， 表皮上还分布有气孔器、表皮毛、腺毛等附属 结构。气孔器保卫细胞在横切面上较表皮细胞 小，染色较深，还可见两个保卫细胞之间的孔 隙及其内方较大的孔下室。表皮具保护作用。
③ 维管束：分散在基本组织中，外方多而小，分布比较密集。靠近中央则大 而少，分布比较稀疏。在高倍镜下仔细观察一个维管束，可见每个维管束的外 面有一至数层厚壁细胞构成的维管束鞘包裹着。里面只有木质部和韧皮部，没 有形成层，为有限维管束。其中韧皮部在外方，包括在最外方的原生韧皮部， 多被挤坏，和里面的后生韧皮部，是韧皮部的有效部分，只有筛管和伴胞两种 成分，排列较整齐。木质部通常含有3—4个显著的、被染成红色的导管，在横 切面上排列成“V”形。其下半部分是原生木质部，由1—2个较小的导管和少量 的薄壁细胞组成，小导管的内侧有一个空腔，是由于茎的伸长，最早形成的导 管被破坏而形成的空腔，叫气腔或胞间道；其上部是后生木质部，有两个大的 孔纹导管，两者之间分布着一些管胞。
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(6) 次生木质部：在形成层之内，占据了装片的绝大部分。由于构成它的细胞 的大小和壁的厚薄不同，可以明显看出年轮的界线，注意区分早材和晚材。细胞 的组成分为导管、管胞、木纤维和木薄壁细胞。木质部内还有放射状的木射线。
(7) 髓：位于茎的中央，由许多体积较大的薄壁细胞组成。
(8) 射线：包括维管射线和髓射线，两者都是由薄壁细胞组成，在横切面上呈放 射状，是横向运输系统。髓射线是由髓的薄壁细胞向外辐射排列，存在于维管束 之间，有定数，经木质部时是1—2列细胞，至韧皮部细胞变为多呈倒三角形或倒 梯形。髓射线的原生部分由基本分生组织形成，次生部分由束间形成层形成。维 管射线存在于维管束之内，由木射线和韧皮射线组成。维管射线属次生结构，数 目不定、长短不一，是由束中形成层形成的。
(2) 皮层：表皮以内，维管柱以外的部分，由基本分生组织发育而来。靠近表 皮的几层细胞比较小，细胞壁在角隅处加厚，为厚角组织，起支持作用。厚角组 织内侧为由数层薄壁细胞构成的基本组织，其细胞体积较大，排列疏松，有细胞 间隙。茎的皮层中，一般没有形态上可以分辨的内皮层，但在有些植物的幼茎中，
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(3) 维管柱：皮层以内的轴状部分，较发达，占幼茎横切面中央较大的面积，由 维管束、髓和髓射线组成
① 维管束：呈束状，染色较深，在横切面上许多维管束排成一环。维管束之间 为薄壁组织所隔离。每个维管束都由初生韧皮部、束中形成层和初生木质部组成， 韧皮部位于木质部的外方，为外韧无限维管束。它们都是由原形成层发育而来的。 由于有束中形成层存在，所以也叫无限维管束或开放式维管束。
初生韧皮部：包括原生韧皮部和后生韧皮部，其发生过程中是外始式。由筛管、 伴胞、韧皮纤维和韧皮薄壁细胞组成。在向日葵茎的韧皮部的外方是原生韧皮纤 维，也称为“中柱鞘纤维”。
束中形成层：是由原形成层保留下来的，仍具有一定的分生能力的分生组织。在 切片上细胞呈扁平形的小细胞，壁薄，染色较浅，位于韧皮部和木质部之间。
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(二) 分枝类型 由于各种植物的芽其性质和活动规律不同，因此产生枝条的方式也不同，因而产 生了不同的分枝类型，常见的分枝类型有： 1．单轴分枝：由顶芽不断向上生长而形成一个明显的主轴，侧枝不发达，如雪 松。 2．合轴分枝：顶芽生长只限于一定的时间，顶芽停止生长或生长缓慢或分化为 花芽以后，由位于顶芽下面的侧芽代替顶芽继续发育。每年交替进行，因此主轴 是由各级侧枝逐段联合而成，如苹果。 3．假二叉分枝：顶芽停止生长后。由顶芽下面的两个对生的腋芽同时发育成外 形相同的侧枝，外形象二叉分枝，实际上是合轴分枝的另一种形式。如丁香等。 4．禾本科植物得分蘖：禾本科植物的幼苗茎节很短而密集于基部，节上产生许 多不定根，腋芽发育成分枝，称分蘖。产生分蘖的节称分蘖节
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(2) 小麦茎的构造：取小麦茎 的横切片进行观察，与玉米茎 的区别主要在于茎的中央具有 髓腔，维管束在基本组织中排 成内、外两圈。外圈的维管束 体积较小，常于含叶绿体的同 化组织相间排列。内圈的维管 束体积较大。维管束的结构与 玉米茎的维管束基本相似
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(3) 皮层：在周皮之内，维管柱 之外，由数层薄壁细胞组成，其 中靠外围的细胞排列紧密，靠内 的细胞排列比较疏松。在皮层细 胞中有一些细胞内含有晶簇。
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三、实验内容及方法 (一)茎的基本形态 取三年生木本植物的枝条(杨树、丁香、胡桃等)，观察其形态结构特征并辨认： 1．节与节间: 茎上着生叶的部位叫节，相邻两节之间的部分叫节间。 2．顶芽与腋芽：生在茎的顶端的芽是顶芽,着生在叶腋里的芽是腋芽，也称为侧 芽。 3．叶痕与维管束痕：叶脱落后在茎上留下的疤痕叫叶痕，在叶痕上的点状突起 是叶柄与枝条中的维管束断离后留下的痕迹，叫维管束痕。是植物冬态的鉴别特 征之一。 4．芽鳞痕：是芽发育成新枝时，芽鳞脱落后留下的痕迹。常在每年新生或延长 枝条的基部排列成环。根据芽鳞痕的数量可以判断枝条的生长年龄及生长量。 5．皮孔：为茎表面上的一些裂缝状突起，不同植物形状不同，是茎与外界进行 气体交换的次生通气结构。可作为植物的分类鉴定特征之一。 观察苹果的枝条，注意区分它的长枝和短枝。
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2．单子叶植物茎的结构 绝大多数单子叶植物茎中没有形成层，因此茎不能增粗，只有初生结构，构造比 较简单。与双子叶植物茎相比，主要不同点在于维管束成散生状态，分布于基本 组织中。常见两种类型，以禾本科植物的茎为例，观察单子叶植物茎的构造。 (1) 玉米茎的构造 取玉米茎的横切装片进行观察，可见茎的中央没有髓腔，主要有表皮、基本组织、 维管束三部分组成。
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四、作业 1．画一个叶芽的纵剖面图，并注明各部分的名称。 2．分别绘出双子叶植物茎的初生结构图和次生结构图，并注明各部分的名称。
五、思考题 1．叶芽在生长过程中各部分将发育为那些结构？植物茎的生长和分枝与芽的生
长发育有何关系? 2．比较双子叶植物根和茎初生结构的异同，单子叶植物根和茎的初生结构的异 同；以及单子叶植物和双子叶植物茎初生结构的异同。 3．双子叶植物茎内有几种形成层？它们的活动产生了那些次生结构? 4．比较双子叶植物根、茎的维管形成层在发生、活动、以及形成次生结构的异 同?
初生木质部：包括原生木质部和后生木质部，前者靠近茎的中心，导管口径较小， 染色较深，发生早。后者位于外方，导管口径较大，染色较浅，发生较晚。初生 木质部的发育方式是内始式的。
② 髓：位于茎的中央，由一些体积较大、排列疏松的薄壁细胞组成，具有一定 的储存能力。由基本分生组织发育而来。
③ 髓射线：是位于两个维管束之间的薄壁细胞群，它内连髓，外连皮层，呈放 射状，具有横向运输的能力并兼具储存的能力，是由基本分生组织产生的。
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(三) 芽的类型及结构 1、芽的类型：芽是处于幼态，尚未伸展的枝、花、或花序。 (1) 依其在茎上着生位置分： 顶 芽：着生在枝条顶端的芽。 腋 芽：着生在叶腋里的芽。 不定芽：生在茎上不定位置或由根叶上生出的芽。 (2) 依其性质分： 叶 芽：开放后分化发育成叶和枝的芽，如大叶黄杨。 花 芽：将来分化发育成花或花序的芽，如桃树。 混合芽：将分化发育成即开花又长叶的枝条的芽，如苹果树。 (3) 依其结构分： 鳞芽：芽的外面有芽鳞片包被的芽。 裸芽：芽裸露，外面没有芽鳞片包被的芽。 (4) 依其生理状态分： 活动芽：在生长季节开始后，能生长成枝条、花或花序的芽。 休眠芽：在生长季节不生长发育的芽。
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2．双子叶草本植物茎的次生结构：可以取向日葵的固定装片进行观察。 (1) 表皮：在向日葵老茎中终生保存有表皮层，具有保护作用。 (2) 皮层：表皮之内是皮层细胞；外层的皮层细胞含有叶绿体，属厚角细胞。在 厚角细胞之内是层数不多的皮层薄壁细胞。 (3) 维管柱：在韧皮部的外方有许多厚壁细胞，细胞壁木质化，被染成红色，是 韧皮纤维。韧皮部和木质部之间的束中形成层己开始活动。横切面上除了一些较 大的维管束，还有一些较小的维管束，是属于次生性的，它是由于一些束间的射 线薄壁细胞恢复分生能力形成的束间形成层活动的结果。维管束之间仍有髓射线， 维管束之内也有维管射线。 向日葵茎存在着明显的髓和髓射线，特别是髓一直非常发达。