植物细胞与组织观察实验原理

实验原理：

质体：一类与碳水化合物的合成与贮藏密切有关的细胞器，它是植物细胞特有的结构。根据色素的不同，可将质体分成三种类型：叶绿体、有色体（或称杂色体）和白色体。

有色体内含有叶黄素和胡萝卜素，呈红色或橙黄色。它存在于花瓣和果实中，在番茄和辣椒（红色）果肉细胞中可以看到。可以使植物的花和果实呈红色或橘黄色。有色体主要功能是积累淀粉和脂类。

细胞壁根据形成的时间和化学成分的不同分成三层：胞间层、初生壁和次生壁，胞间层存在于细胞壁的最外面。初生壁是在细胞停止生长前原生质体分泌形成的细胞壁层，存在于胞间层内侧。次生壁是细胞停止生长后，在初生壁内侧继续积累的细胞壁层。在光学显微镜下，厚的次生壁层可以显出折光不同的三层：外层、中层和内层。

在初生壁上具有一些明显的凹陷区域，称为初生纹孔场。在初生纹孔场上集中分布着许多小孔，细胞的原生质细丝通过这些小孔，与相邻细胞的原生质体相连。这种穿过细胞壁，沟通相邻细胞的原生质细丝称为胞间连丝。

初生壁完全不被次生壁覆盖的区域，称为纹孔。纹孔如在初生纹孔场上形成，一个初生纹孔场上可有几个纹孔。一个纹孔由纹孔腔和纹孔膜组成，纹孔腔是指次生壁围成的腔，它的开口（纹孔口）朝向细胞腔。腔底的初生壁和胞间层部分即称纹孔膜。根据次生壁增厚情况的不同，纹孔分成单纹孔和具缘纹孔两种类型。

后含物是细胞原生质体代谢作用的产物，它们可以在细胞生活的不同时期产生和消失，其中有的是贮藏物，有的是废物。

淀粉是葡萄糖分子聚合而成的长链化合物，是细胞中碳水化合物最普遍的贮藏形式，在细胞中以颗粒状态存在，称为淀粉粒。所有的薄壁细胞中都有淀粉粒的存在，尤其在各类贮藏器官中更为集中，如种子的胚乳和子叶中，植物的块根、块茎、球茎和根状茎中都含有丰富的淀粉粒。

蛋白质：细胞中的贮藏蛋白质呈固体状态，生理活性稳定，与原生质体中呈胶体状态的有生命的蛋白质在性质上不同。

贮藏蛋白质可以是结晶的或是无定形的。结晶的蛋白质因具有晶体和胶体的二重性，因此称拟晶体，以与真正的晶体相区别。蛋白质拟晶体有不同的形状，但常呈方形，无定形的蛋白质常被一层膜包裹成圆球状的颗粒，称为糊粉粒。有些糊粉粒既包含有无定形蛋白质，又包含有拟晶体，成为复杂的形式。糊粉粒较多地分布于植物种子的胚乳或子叶中。

脂肪和油类：脂肪和油类是含能量最高而体积最小的贮藏物质。在常温下为固体的称为脂肪，液体的则称为油类。脂肪和油类的区别主要是物理性质的，而不是化学性质的，它们常成为种子、胚和分生组织细胞中的贮藏物质，以固体或油滴的形式存在于细胞质中，有时在叶绿体内也可看到。脂肪和油类在细胞中的形成可以有多种途径，质体和圆球体都能积聚脂类物质，发育成油滴。

晶体：在植物细胞中，无机盐常形成各种晶体。最常见的是草酸钙晶体，少数植物中也有碳酸钙晶体。它们一般被认为是新陈代谢的废物，形成晶体后便避免了对细胞的毒害。

根据晶体的形状可以分为单晶、针晶和簇晶三种。晶体在植物体内分布很普遍，在各类器官中都能看到。然而，各种植物，以及一个植物体不同部分的细胞中含有的晶体，在大小和形状上，有时有很大的区别。

晶体是在液泡中形成的。有的细胞在形成晶体时，液泡内可先出现一种有腔室的包被，随后在腔室中形成晶体。因此，每个晶体形成后是裹在一个鞘内。

分生组织：种子植物中具分裂能力的细胞限制在植物体的某些部位，这些部位的细胞在植物体的一生中持续地保持强烈的分裂能力，一方面不断增加新细胞到植物体中，另一方面自己继续“永存”下去，这种具持续分裂能力的细胞群称为分生组织。

根据在植物体上的位置，可以把分生组织区分为顶端分生组织、侧生分生组织和居间分生组织。

①顶端分生组织顶端分生组织位于茎与根主轴的和侧枝的顶端。它们的分裂活动可以使根和茎不断伸长，并在茎上形成侧枝和叶，使植物体扩大营养面积。茎的顶端分生组织最后还将产生生殖器官。

②侧生分生组织侧生分生组织位于根和茎的侧方的周围部分，靠近器官的边缘。它包括形成层和木栓形成层。形成层的活动能使根和茎不断增粗，以适应植物营养面积的扩大。木栓形成层的活动是使长粗的根、茎表面或受伤的器官表面形成新的保护组织。

侧生分生组织并不普遍存在于所有种子植物中，它们主要存在于裸子植物和木本双子叶植物中。草本双子叶植物中的侧生分生组织只有微弱的活动或根本不存在，在单子叶植物中侧生分生组织一般不存在。

③居间分生组织居间分生组织是夹在多少已经分化了的组织区域之间的分生组织，它是顶端分生组织在某些器官中局部区域的保留。典型的居间分生组织存在于许多单子叶植物的茎和叶中。

保护组织是覆盖于植物体表起保护作用的组织，它的作用是减少体内水分的蒸腾，控制植物与环境的气体交换，防止病虫害侵袭和机械损伤等。保护组织包括表皮和周皮。

①表皮表皮又称表皮层，是幼嫩的根和茎、叶、花、果实等的表面层细胞。它是植物体与外界环境的直接接触层。表皮细胞呈各种形状的板块状，排列十分紧密，除气孔外，不存在另外的细胞间隙。表皮细胞是生活细胞，细胞一般不具叶绿体，但常有白色体和有色体，细胞内储藏有淀粉粒和其他代谢产物如色素、丹宁、晶体等。

②周皮周皮是取代表皮的次生保护组织，存在于有加粗生长的根和茎的表面。它由侧生分生组织——木栓形成层形成。木栓形成层平周地分裂，形成径向成行的细胞行列，这些细胞向外分化成木栓，向内分化成栓内层。木栓、木栓形成层和栓内层合称周皮。

同化薄壁组织：营光合作用的薄壁组织，主要特点是原生质体中发育出大量的叶绿体。同化组织分布于植物体的一切绿色部分，如幼茎的皮层，发育中的果实和种子中，尤其是叶的叶肉，是典型的同化组织。

机械组织是对植物起主要支持作用的组织。它有很强的抗压、抗张和抗曲挠的能力。根据细胞结构的不同，机械组织可分为厚角组织和厚壁组织二类。

①厚角组织厚角组织细胞最明显的特征是细胞壁具有不均匀的增厚，而且这种增厚是初生壁性质的。壁的增厚通常在几个细胞邻接处的角隔上特别明显，故称厚角组织（图1—46）。但也有些植物的厚角组织是细胞的弦向壁特别厚。

厚角组织分布于茎、叶柄、叶片、花柄等部分，根中一般不存在。厚角组织的分布具有一个明显的特征，即一般总是分布于器官的外围，或直接在表皮下，或与表皮只隔开几层薄壁细胞。在茎和叶柄中厚角组织往往成连续的圆筒或分离成束，常在具脊状突起的茎和叶柄中棱的部分特别发达，在叶片中，厚角组织成束地位于较大叶脉的一侧或二侧。厚角组织主要是正在生长的茎和叶的支持组织。

②厚壁组织厚壁组织与厚角组织不同，细胞具有均匀增厚的次生壁，并且常常木质化。细胞成熟时，原生质体通常死亡分解，成为只留有细胞壁的死细胞。

输导组织植物体中担负物质长途运输的主要组织。根从土壤中吸收的水分和无机盐，由它们运送到地上部分。叶的光合作用的产物，由它们运送到根、茎、花、果实中去。植物体各部分之间经常进行的物质的重新分配和转移，也要通过输导组织来进行。

在植物中，水分的运输和有机物的运输，分别由二类输导组织来承担，一类为木质部，主要运输水分和溶解于其中的无机盐；另一类为韧皮部，主要运输有机营养物质。

分泌组织：为含有分泌物、排泄物之组织与细胞的总称。在基本组织中随处可风，按构造可分为含有此等物质的细胞与细胞间隙二大类；前者谓之分泌物细胞后者谓之胞间性分泌组织。