植物学 讲义2

绪论
一、植物学的含义：
植物学：是研究植物界和植物体的生活和发展规律的科学。

植物学研究的目的和任务：是用观察和实验的方法，去掌握植物体的生长发育及植物界规律，从而达到充分利用改造植物，满足人民生活的需要，为社会主义服务。

二、植物界及植物的多样性
１、种类多
地球上现有的生物已知的有２００多万种，其中
植物：５０万种。

包括：藻类、菌类、地衣、苔藓、蕨类和种子植物。

由这些种类繁多的植物构成庞大的植物界。

２、分布极为广泛
从高山至平原、从海洋至陆地、从赤道至南北极、到处都有植物的分布。

３、植物体的大小、形态结构、生活习性各不相同
如：单细胞植物、群体、多细胞植物、绿色植物、非绿色植物。

由以上三个方面我们可以说，自然界中生长的植物是多种多样的，因此形成了复杂的植物界。

三、植物在自然界和国民经济中的意义
１、合成有机物提供生命所需要的物质、能量和氧气。

２、促进自然界的物质循环。

３、在国民经济中，植物是人类生产和生活不可缺少的物质资源四、植物学的发展简史
植物学的产生和发展，与人类的生产实践是分不开的，它是在类的实践中产生，并在实践中不断发展和完善。

古时候的人类，在采集野生植物的过程中，逐渐认识了植物，并且学会了栽培植物。

随着农、牧业的发展，积累了有关植物的形态特征和生活习性的知识。

我国是研究植物最早的国家之一。

早在二千多年前，•周代的诗经已记载了２００多种植物。

汉代（公元前２００多年）的《神农本草经》记载药用植物３６５种。

北魏贾思勰《齐民要术》，概述了当
时农、林、果树和野生植物的栽培利用，提出了豆类植物可以肥田及嫁接技术。

•明代李时珍从１５５２－１５７８年，•花费了２７年的时间编著了《本草纲目》一书，分以三十年的深入实践，详细记载了１８９２种药物，其中１０９４种是植物，现已译成英、法、德、日、俄等文字，这是世界植物分类和药学方面的重要文献。

清代吴其 •《植物名实图考》和《植物名实图考长编》，是我国植物学的又一巨著。

总之，我国古代植物学萌芽很早，成绩也很大，但由于长期封建制度的束缚，而只限于记载和描述阶段，发展很慢。

新中国建立以后，由于崭新的社会制度的建立，生产力得到迅速的发展。

植物学也和其他学科一样，迅速发展起来，取得了巨大的成果。

例如：①中国科学院植物研究所已成为亚洲蕨类标本的收藏中心之一；②近二十年来，我们发现了７50个新种，33个新属和四个新种；③在出版上，编写了很多有学术价值的专著，主要有《中国植物志》《中国植被》《新生代植物化石》等。

其中正在编写的《中国植物志》是一部80卷几百分册的巨著，目前已出版十多卷，它是我国植物学的重要文献，它的出版是对世界植物区系和地理分布的巨大贡献。

④1965年我国在世界上和一次人工合成具有生命的蛋白质－－结晶胰岛素，开辟了人工合成蛋白质的新纪元。

⑤1993年６月我国又成功地用基因工程方法研制出一种新型的人胰岛素，这标志着我国人胰岛素研究工作达到了新的水平。

⑥各省都进行了植物资源的普查，我省在普查的基础上编写出《黑龙江省树木志》、《黑龙江省植物检索表》为我省的经济发展奠定了基础。

其它方面不一一例举。

第一章植物的细胞与组织
第一节植物细胞
一、植物细胞的概念
１、细胞的发现： 1665年英国人胡克（ROBRT HOOKE）用自制的复式显微镜观察了软木的结构（木栓），发现软木是由蜂巢式的小室构成，定名为细胞（CELL）。

胡克看到的细胞实际上是一个没有任何内容物的细胞空壳。

２、细胞学说的建立：十九世纪，约1840年前后
德国植物学家施莱登以植物为材料
进行研究
德国动物学家施旺以动物为材料
证明：①所有的植物和动物是由细胞组成的。

②所有的细胞都是细胞分裂一融合而来。

③精和卵都是细胞
④一个细胞可以分裂形成组织和器官
从而发表了细胞学说：确认细胞是一切动植物体的基本结构单位。

细胞学说的建立说明了动、植物有机界的统一性。

恩格斯曾给予高度的评价，把它列为十九世纪自然科学的三发现之一。

植物细胞：细胞是组成植物体结构和功能的基本单位。

二、植物细胞的形状和大小
１、形状：细胞在游离状态下呈球形（表面积最小），但在植物体内，由于所处的位置和生理功能不同，在形态上表现出多种多样。

如长筒形（导管）；园柱形（叶肉细胞）；梭形（形成层细胞）；多面体；星形等。

２、大小：细胞的大小差异很大，一般是很微小的，平均直径在20－100ｕｍ，所以只有在显微镜下才能看到。

但有些细胞更小：球状细菌直径0.5ｕｍ
有些细胞较大：成熟的西瓜果肉细胞 1ＭＭ
苎麻的纤维细胞长达 550ＭＭ
• 这些细胞我们用肉眼都能看到。

三、植物细胞的构造
（一）原生质体
原生质体：是细胞内所有有生命活动部分的总称，是分化的原生质。

植物细胞内的生命物质－－原生质
原生质的概念
细胞内具有生命活动的物质称为原生质。

原生质的化学组成
组成原生质的物质可分为有机物和无机物质两类：
①无机物：有水、溶于水中的气体、无机盐等
②有机物：
组成原生质的有机物有蛋白质、核酸、脂类、糖类以及微量生理活性物质，如：酶、激素、维生素、抗菌素等。

1、细胞质
幼嫩的细胞：充满在细胞壁和细胞核之间。

成熟的细胞：紧贴细胞壁形成一薄层。

质膜
细胞质细胞器
胞基质
（１）质膜：是细胞质最外面紧靠细胞壁的一层界膜，它是原生质体的最外部分。

功能：具有选择透性，控制细胞与外界环境的物质交换。

胞内膜：细胞内存在的膜系统，称为胞内膜。

生物膜：质膜与胞内膜统称为生物膜。

生物膜的结构：单位膜学说、流体镶嵌学说
生物膜的功能：
①是细胞和细胞器按室分工的保障，•使细胞各种生命活动有条不紊地进行。

②控制细胞内外物质的交换。

③在原生质体内起运输的作用。

④扩大了原生质内部的表面积，为各种生理活动提供了场所。

（２）细胞器
指存在于细胞质中的具有一定的形态、特定生理功能以及特殊化学组成的微结构，称为细胞器。

①线粒体：是一种球形、线形或杆状的小体。

直径0.2－1微米；长约1－2微米。

功能：是呼吸作用的场所，是细胞内能量代谢的中心。

②质体：是绿色细胞所特有的细胞器，分布在细胞质中。

是一类合成和积累同化产物的细胞器。

根据质体所含色素和生理机能的不同，质体可分为三种：
Ａ：叶绿体：
存在于植物所有绿色部分的细胞里，以叶肉细胞为最多。

是细胞内的一种绿色质体，内含叶绿素及类胡萝卜素。

形状：扁椭园形；直径：5－8微米。

功能：是进行光合作用的场所。

Ｂ：白色体：
是细胞内不含有任何色素的无色质体。

在质体中是最小的一种，通常存在于幼嫩的细胞和根、茎、叶、种子等无色的细胞中。

形状：球形或纺锤形
功能：不同类型组织中的白色体其功能有所不同。

可分为造粉体、造油体、造蛋白体。

Ｃ：有色体：
是含有类胡萝卜素的质体。

能常存在于花、果实和细胞中，但有些营养器官也含有，如胡萝卜的肉质根中。

以上三种质体在一定的条件下可以相互转化：
白色体
脱分化
有色体叶绿体
③内质网
是充满在细胞质中的一个膜系统，这是由单层膜围成的管、泡或池，并相互连结成网状，称为内质网。

内质网的一些分枝内与核膜相连，外与质膜相连。

类型：平滑内质网、粗糙内质网
功能：Ａ合成蛋白质和脂类。

Ｂ进行细胞间物质的运输和信息的传递。

Ｃ是许多细胞器的来源（液泡、高尔基体、微体等）。

④核糖体
无膜质包被，为15－25微米的球形颗粒，为布在内网表面或游离于细胞质中。

成分：大约由40％的蛋白质和60％的核糖核酸组成。

功能：是合成蛋白质的场所。

⑤高尔基体
高尔基体是由数个单层膜围成的扁平园盘状的囊相迭而成，囊的边缘膨大肥厚，并且或多或少出现穿孔，当穿孔扩大时，•囊的边缘更显得象网状结构。

在网状结构的外侧，局部区域向外突出形成小泡（VESILE），同时在高尔基体周围也存在一些大泡。

功能：
Ａ：参与细胞的分泌作用。

Ｂ：参与多糖的合成和运输及质膜、细胞壁的形成。

⑥溶酶体
由单层膜围成的小泡，直径为0.25－0.3微米，呈球形或长园形，内含多种水解酶，大约60多种。

如：酸性磷酸酶、核糖核酸酶、蛋白酶、脂酶等。

功能：
Ａ：通过膜的内陷，消化细胞质的某些组分。

Ｂ：对细胞贮藏物质的利用、消除多余及衰老的原生质体结构、导致原生质体解体志特定作用。

⑦微体
由单层膜围成的小体，直径为0.2－1.5微米。

它的大小、形状与溶酶体相似，但两者所含有的酶不同。

可分为：Ａ：过氧化体存在于绿色细胞中，与叶绿体相伴存在，参与光呼吸及甘氨酸的形成。

Ｂ：乙醛酸体参与脂肪的代谢。

⑧园球体
由单膜围成，比微体更小，直径约为0.1－1微米。

园球体来源于内质网，内部有细微的颗粒结构。

功能：贮藏脂肪的场所。

⑨微管
是直径约为0.025微米的中空圆筒，横断面一周由13条原纤丝－－蛋白质亚单位组成。

长度不一，一般可达几个微米。

功能：A、参与细胞壁的形成，以及与细胞及细胞器的运动有关。

B、微管与细胞更微小的微丝等相互交织，形成细胞的微
梁系统，起细胞内的支架作用。

C、微管能在细胞内随着不同条件迅速地装配或解聚，是一种不太稳定的细胞器。

⑩液泡
是由单层膜包被所形成的细胞器，是植物细胞所特有的结构。

液泡的动态：幼小的细胞－－－成熟的细胞
细胞液：液泡里的水溶液称为细胞液。

细胞液的成分：主要成分是水，此外还溶有各种无机盐和有机物。

如：硝酸盐、磷酸盐、糖类、有机酸、植物碱、单宁、色素、晶体等。

因此，可使细胞具有酸、甜、苦、涩等味道。

功能：
Ａ：贮藏营养物质如糖、有机酸、无机盐。

Ｂ：与细胞的吸水有关，并形成膨压，使细胞保持紧张状态，有利于各种生理活动的进行。

Ｃ：代谢废物的积累与转化。

Ｄ：参与细胞的分化、结构更新等过程。

（３）胞基质
在电子显微镜下也看不出有特殊结构的细胞质部分，称为胞基质。

细胞器和细胞核都存在于胞基质中。

胞基质的化学成分：水、无机盐、溶解的气体、糖类、氨基酸、核苷酸、蛋白质、核糖核酸等。

功能：为细胞代谢和细胞器之间物质运输提供场所和介质，•同时为各类细胞器提供必需的营养和原料。

２、细胞核
呈球形或椭园形，直径5－20微米，存在于细胞质中。

（１）成分：主要是核蛋白（由核酸和蛋白质组成）
核酸主要是DNA，也有少量的RNA。

（２）结构
核膜：为双层膜，存在有核孔。

核孔是细胞民细胞核进行物质传递的通道。

核质：由染色质和核液组成。

核仁：为存在于核质中的球状小体，生活细胞内有一个或几个核仁，由核糖核酸和磷蛋白组成。

核仁的作用是合成rRNA，并与蛋白质结合经核孔输送到细胞质，再形成核糖体
（３）功能
细胞核是遗传物质（DNA）存在和复制的场所，由此决定
蛋白质的合成从而控制细胞的整个生命过程。

因此细胞核被认为
是细胞的控制中心，在细胞的遗传和代谢方面起主导作用。

（二）细胞壁
是位于原生质体外面的保护层，是植物细胞特有的结构。

功能：①决定细胞的形态和功能，对细胞起着保护和巩固的作用。

②与植物的吸收、运输、蒸腾、分泌等生理活动有密切关
系。

１、结构
（１）胞间层：为相邻细胞所共有的一层，成分主要是果胶质。

作用：将相邻细胞粘合在一起，并具有一定的可塑性，能缓冲细胞间的压力。

（２）初生壁是植物细胞在生长过程中，原生质体分泌的壁物质填加在胞间层的两侧，所形成的薄壁称为初生壁。

成分：纤维素、半纤维素、果胶质
特点：很薄，质地柔软，有较大的可塑性，能适应细胞的生长。

许多类型的细胞（如分生组织细胞），•只有初生壁而不再产生次生壁。

（３）次生壁有些细胞当停止生长以后，原生质体继续分泌壁物质填加在初生壁的内侧，所形成的厚壁叫次生壁。

成分：主要是纤维素
特点：很厚，无弹性，较坚韧。

次生壁形成后，常常有其它物质填充其中，使细胞壁的性质发生不同的变化，从而适应一定的生理机能。

细胞壁的次生变化：角质化：角质（脂类物质）
木栓化：木栓质（也是脂类化合物）
木质化：木质素（丙酸苯酯类聚合物）
矿质化：矿质（钙、硅、镁、钾等不溶性化合物），•主要是二氧化硅和碳酸钙。

２、纹孔及胞间连丝
纹孔：指细胞壁在形成过程中，次生壁的增厚不均匀，有些地方不增厚，仅具原有的胞间层和初生壁，于是在细胞壁上形成许多较薄的区域，这种较薄的区域叫纹孔。

相邻细胞的纹孔常常相对存在，称为纹孔对。

胞间连丝：相邻细胞的原生质呈细丝通过纹孔相连，•这些贯穿细胞壁而联系相邻细胞的原生质细丝称为胞间连丝。

（三）细胞后含物
存在于细胞质和液泡内的各种代谢产物，统称为后含物。

１、淀粉
淀粉是植物细胞中最常见的一种贮藏营养物质，•多以淀粉粒的形式存在于细胞质中。

•淀粉粒是由造粉体（白色体的一种类型）积累淀粉后转变而成。

２、脂肪
以小油滴的形式存在于细胞质中。

３、蛋白质
贮藏蛋白质无生命的，它和构成原生质的蛋白质不同，前者只能为后者提供养料。

贮藏蛋白质是以无定形或结晶状态存在于细胞质中。

蛋白质晶体有不同的形状，但常常呈方形，如马铃薯块茎近外围的薄壁细胞中就有这种方形结晶的存在。

无定形蛋白质常被一层膜包裹成园球状的颗粒，称糊粉粒。

因此，糊粉粒是蛋白质的一种贮藏形式。

例如：禾谷类植物种子胚乳最外一层细胞中，含有大量的糊粉粒，特称为糊粉层。

综上所述，高等植物细胞是由细胞壁和原生质体组成。

•细胞壁是包被着原生质体的外壳。

原生质体是细胞内有生命活动部分的总称，原生质体在生命活动过程中可产生多种多样的后含物。

原生质体可分为：细胞质和细胞核。

细胞质的最外层是质膜，它是生物膜的一种，质膜内充满了不具结构特征的液状胶体，为胞基质。

胞基质内分布着不同类型的细胞器，•如：线粒体、质体、内质网等十种。

第二节植物细胞的繁殖与分化
一、植物细胞的繁殖
细胞的繁殖是以分裂的方式进行
无丝分裂（直接分裂）
有丝分裂（间接分裂）
减数分裂
（一）无丝分裂
（二）有丝分裂
可分为五个时期：
１、间期进行ＤＮＡ的复制、ＲＮＡ和蛋白质的合成。

２、前期
染色质经螺旋化变粗形成染色体，核膜、核仁消失，形成纺锤体。

３、中期
染色体排列在赤道板上，纺锤体加明显，纺锤丝和着丝点相连。

４、后期
染色体着丝点分裂，两条染色单体彼此分离，形成独立的染色体，然后分别向两极移动。

５、未期
染色体解螺旋形成染色质，核膜、核仁出现，形成两个子核；胞质分裂，形成两个子细胞。

整各有丝分裂的全过程需经历1--2小时左右。

（三）减数分裂（成熟分裂）
１、减数分裂的过程
２、减数分裂的意义：
①有性生殖时，•经减数分裂形成的子细胞染色体数目比母细胞减少一半，并来进一步发育成性细胞。

能过雌、雄性细胞的结合，染色体又恢复原来的数目。

因此，始终保持了染色体相对的稳定性，从而保持了种和特性。

②减数分裂时，由于染色体发生了遗传物质的交换，这对于植物的遗传与变异及产生植物的多样性具有重要的意义。

以上可以看出：减数分裂在植物进化中具有非常重要的意义。

（四）染色体的数目及多倍体的概念
１、染色体的数目
每种植物细胞里的染色体数目和形状都是一定的，如普通小麦42条；玉米20条；人46条等。

每种植物细胞的染色体不但数目和
形状是一定的，而且可分成一定的组，这个组称为基本染色体组。

每个基本染色体组所含有的染色体数目，称为基本染色体组基数，常用“X”表示。

一般来讲，植物体细胞含有父本和母本各提供的一组染色体，即有两个基本染色体组，属于二倍体，可用“2N”表示。

如水稻是二倍体，其体细胞中含有24条染色体，则2N=24，N=X=12。

２、多倍体
多倍体植物：指自然界中，有些植物的体细胞中含有三倍或三倍以上的基本染色体组，这些植物称为多倍体植物。

•如：普通小麦就是六倍体（6X），含42条染色体，基本染色体组基数是７。

二、细胞的分化与脱分化
（一）分化是指分裂后产生的新细胞，在生长过程中，在形态、结构和功能上发生特化而互异的过程，称为细胞分化。

（二）脱分化
是指已分化的细胞失去现有的结构、功能的典型特征而逆转到幼态的过程，称为脱分化。

第三节植物的组织
一、组织的概念
我们把形态、构造、功能相同，并且具有同一起源的细胞群叫组织。

二、植物组织的类型
（一）分生组织
分生组织是植物体内内有分裂能力的细胞群。

细胞特征：细胞壁薄、细胞质浓、细胞核较大而位于中央，•一般没有液泡或液泡很小，细胞体积小而排列紧密。

分生组织依据在植物体内分布位置不同，可分为：
１、顶端分生组织位于根、茎的顶端
２、侧生分生组织位于根、茎的内侧如：形成层
３、居间分生组织是夹在成熟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。

居间分生组织多在单子叶植物的茎和叶中常见。

分生组织依据来源不同，可分为：
原分生组织、初生分生组织、次生分生组织三种类型
（二）成熟组织（永久组织）
由分生组织分裂后产生的细胞，经过生长、分化所形成的组织统称为成熟组织。

成熟组织一般不具有分裂能力，但分化程度较低的少数组织具有恢复分裂的潜在能力。

由于形态、构造和机能不同，成熟组织又可分为下列类型：
１、保护组织
存在于植物体表面，由一层或数层细胞构成。

功能：防止体内水分过渡的蒸腾、机械损伤和病虫侵害，起保护作用
保护组织又可分为：表皮、木栓层两种
（１）表皮
（２）木栓层
２、基本组织（薄壁组织）
特点：细胞壁薄、液泡大、细胞排列疏松有较大的细胞间隙。

基本组织是分化程度较低的组织，这种组织在一定的部位和一定的条件下能恢复分裂能力，转变为分生组织。

根据基本组织的生理功能不同，又可分为以下五类：
①同化组织
②贮藏组织
③吸收组织
④通气组织
⑤传递细胞：是一类特化的薄壁细胞，这种细胞的细胞壁向内突出细胞腔，形成许多不规则的突起，从而使质膜内陷和折叠，增加原生质的表面积，这类细胞与的迅速传递和短途运输密切相关，因而称为传递细胞。

传递细胞普遍存在于叶的小叶脉中，在导管和筛管的周围。

３、机械组织
是一类支持和巩固植物体的组织，在根、茎内很发达。

细胞特征：细胞壁增厚
根据细胞壁增厚的方式不同，可分为：
（１）厚角组织：为初生机械组织，细胞细长，为活细胞，细胞内含有叶绿体，细胞壁增厚不均匀，常在角隅处增厚。

有潜在的分裂能力。

如：幼茎、花梗、叶柄表皮的内则都含有厚角组织。

（２）厚壁组织：为次生机械组织，细胞壁全面增厚，细胞腔小，无原生质，是死细胞，具有较强的支持作用。

纤维：细胞狭长，两端尖锐
石细胞：细胞短而宽，具有很厚并木栓化的细胞壁。

４、输导组织
是由一些管状细胞上下连接而成，常和机械组织一起组成束状，贯穿在植物体各器官内，担负输导水分、无机盐和有机物的作用。

根据构造和功能不同，可分为两类：
（１）导管和管胞: 为死细胞
功能：运输水和无机盐。

导管：环纹、螺纹、梯纹、网纹、孔纹。

管胞：也可分为环纹、螺纹、梯纹等。

（２）筛管和伴胞：为活细胞
筛管的功能：运输有机物。

成熟的筛管细胞其细胞核消失，许多细胞器（如线粒体、内质网等）退化，液泡被重新吸收，•原生质体中出现特殊的蛋白质（Ｐ－
蛋白）的粘液，成为一种特殊的无核生活细胞。

筛管分子具有：筛板、筛孔
伴胞：
５、分泌组织
凡是能产生、贮藏、输导分泌物的细胞或细胞群称为分泌组织。

常见的有：腺毛、蜜腺、乳汁管、树脂道等。

三、维管束的概念及类型
•是指高等植物体内由初生木质部和初生韧皮部及其周围与之结合的机械组织所构成的束状结构，称为维管束。

维管束的类型：
无限维管束：双子叶植物、裸子植物的维管束中，在木质部和韧皮部之间存在有形成层，•由于形成层的活动能产生新的木质部和韧皮部，这种维管束叫无限维管束。

有限维管束：单子叶植物的维管束内没有形成层，这种给维管束叫有限维管束。

第二章种子的形态与结构
种子是种子植物所特有的繁殖器官，它和植物繁衍后代有着密切联系，植物界的所有种类并不都是以种子繁殖的只有种子植物才能产生种子
种子：是种子植物由胚珠发育而成的繁殖器官。

第一节种子的形态
一、种子的大小，差异悬殊，大的种子如椰子直径为15—20CM，小的种子如粉末。

二、种子的形状，多种多样
三、种子的颜色，千差万别
第二节种子的结构
一、种子的基本结构
（一）种皮
种皮是种子外面的保护层，作用是保护种子的内部结构。

种皮通常有二层，外层叫外种皮；内层称为内种皮。

但的种子种皮只有一层，称为种皮。

种皮上存在的胚胎时期的痕迹：种脐、种孔
（二）胚乳
胚乳是种子贮藏营养物质的部分，贮藏的营养物质是种子胚发育
成幼苗的物质基础。

营养物质的种类：淀粉、脂肪、蛋白质。

但不同的种子，三种营养物质的含量不同，因此，可将植物的种子分为以下三种类型：淀粉类种子：小麦、玉米等禾谷类植物种子
脂肪类种子：花生、芝麻、油菜等植物的种子
蛋白质类种子：大豆、豌豆等植物的种子。

（三）胚
胚是种子的最重要部分，是新植物体的原始体。

胚的结构：可分为胚芽、胚轴、胚根、子叶四部分。

二、种子的主要类型
据种子的构造不同，通常把种子分为以下几种类型：
（１）双子叶无胚乳种子
如：豆类、瓜类、白菜、萝卜、桃、梨、苹果等植物的种子。

以菜豆为例：
种皮
胚芽
菜豆胚轴
胚胚根
子叶：二片
（２）双子叶有胚乳种子
如：蓖麻、荞麦、茄、番茄、辣椒、葡萄等植物的种子。

以蓖麻为例：
外种皮：坚硬、有花纹、存在种阜、种种皮孔。

蓖麻种子内种皮：白色膜质。

胚芽
胚胚轴
胚根
子叶。