实验二 植物根、茎的初生结构和次生结构
实验二 植物根、茎的初生结构和次生结构1
实验二植物根、茎的初生结构和次生结构1一、实验目的2.学习镜下技能方法，掌握显微镜的操作和使用。
3.提高观察和记录实验结果的能力。
二、实验原理根和茎是植物主要器官之一，是植物生长的重要基础。
根和茎的结构包括初生结构和次生结构两部分。
1.植物根的初生结构：植物根的初生结构包括根尖、根毛区和根发生区。
根尖是植物根的生长点，包括分生组织、分化组织和形态组织。
分生组织是根尖中最外层细胞层，是根尖发生的细胞层。
分化组织是分生组织内向中枢方向进行分化的细胞组织。
形态组织是根尖最中央的细胞组织，是根发生的最终目的地。
根毛区是植物根的皮层细胞局部伸长和分裂形成纤维根和侧根的区域。
根发生区是指根尖上分化细胞的数量比分生细胞大，根发生产生了根毛和根架。
2.植物茎的初生结构：植物茎的初生结构包括茎的皮层、维管束和髓部。
茎的皮层是茎表面的组织，由表皮细胞和次生根皮层构成，不同植物的形态各异，有时能区分不同种之间的差异。
维管束是血管、组织元素和细胞的复合结构，是茎的重要组成部分。
髓部是维管束外的组织部分，由富含固定和可溶性胶质物的细胞组成。
3.植物茎和根的次生结构：植物茎和根的次生结构是指在原有茎和根的基础上再次发生增生的过程，主要指木本植物的次生生长。
次生生长的结构包括：树干部位的新分生层、根组织的多年生生长和横生根的形成。
三、实验步骤1.取适量的植物根和茎，轻轻洗去表面的灰尘和泥沙，切成1~2cm的小块。
2.用卡夫培装置将根或茎片浸泡在甲醛溶液中，放入显微镜观察。
3.观察植物根、茎的初生结构和次生结构，结合课程讲解和教材资料，认真记录实验结果和特征。
四、实验结果1.植物根的初生结构：a.根尖:包含分生区、分化区和形态区；b.根毛区:根毛的发生和侧根的发生区；c.根发生区:分化的细胞组织，将分化成根的各种组织细胞。
a.茎皮层:由表皮细胞和次生根皮层构成；b.维管束:包括形态各异的导管和细胞组织；c.髓部:由富含固定和可溶性胶质物的细胞组成。
茎的次生生长和次生结构
茎的次生生长和次生结构大多数双子叶植物和裸子植物茎完成初生生长后，由于次生分生组织的活动，使茎不断增粗，这种增粗生长称为次生生长，也称加粗生长。
次生生长所形成的次生组织组成了次生结构（图5-35）多年生木本植物，不断地增粗和增高，必然需要更多的水分和营养，同时，也需要更大的机械支持力，因此必须相应地增粗。
次生结构的形成和不断发展，才能满足多年生木本植物在生长和发育上的这些要求，这也正是植物长期生活过程中产生的适应性。
图5-35植物茎的次生结构一、维管形成层的产生及其活动（一）维管形成层的来源初生木质部与初生韧皮部之间保留的一层具分裂能力的细胞发育为束中形成层，它构成了形成层的主要部分。
此外，在与束中形成层相接的髓射线中的一层细胞，恢复分裂能力，发育为形成层的另一部分，因其位居维管束之间，故称为束间形成层（interfascicularcambium）（图5-36）。
束中形成层和束间形成层相互衔接后，形成完整的形成层环。
图5-36棉花幼茎横切--示束中形成层和束间形成层（二）维管形成层的细胞组成及活动维管形成层细胞的组成有纺锤状原始细胞（fusiformi ni tial）和射线原始细胞（crayinitial）两种类型（图5-37）。
前者细胞长而扁，两端尖斜，切向面比径向面宽，它和茎的长轴平行排列；后者近乎等径，分布于纺锤状原始细胞之间。
在茎横切面上，这种细胞都是呈平周的长方形，排成一圆环。
维管形成层分裂活动时，纺锤状原始细胞进行平周分裂形成的新细胞向外逐渐分化为次生韧皮部，向内形成次生木质部，构成轴向的次生维管组织系统。
纺锤状原始细胞也可进行垂周分裂，增加自身细胞的数目以及衍生出新的射线原始细胞，从而使形成层环的周径扩大。
射线原始细胞平周分裂的结果，形成径向排列的次生薄壁组织系统，即次生维管射线。
其中，位于次生木质部中的部分称为木射线；位于次生韧皮部的部分称为韧皮射线，它们构成茎内横向运输系统。
实验二徒手切片法和临时装片的制作方法以及植物细胞和组织观察
实验二临时装片的制作方法和徒手切片法以及植物细胞、组织观察一、实验目的1、掌握临时装片的制片方法、掌握徒手切片的方法2、了解植物细胞结构。
二、实验材料显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、刀片、吸水纸、解剖针、培养皿、毛笔、滴管、纱布、0.9%的NaCl溶液；洋葱、马铃薯、芹菜、番茄三、实验内容和实验方法（一）临时装片的制作1、擦净载玻片和盖玻片（1）擦载玻片用左手的拇指和食指捏信载玻片的边缘，右手用纱布将载玻片上下两面包住，然后反复擦拭，擦好后放在干净处备用。
（2）擦盖玻片先用左手拇指和食指轻轻捏住盖玻片的一角，再将右手拇指和食指用纱布把盖玻片包住，然后从上下两面隔着纱布慢慢地进行擦试。
2、取样用滴管滴一点水或其他溶液（根据需要）于载玻片的中央，把观察物放于载玻片上的液滴中，展开或摇匀。
3、盖盖玻片右手持镊子，轻轻夹住盖玻片的一角，使盖玻片的边缘与液滴的边缘接触，然后慢慢倾斜下落，最后平放于载玻片上，避免气泡的产生。
如盖玻片下的液体过多，可用吸水纸将多余的液体吸掉。
（二）徒手切片法徒手切片法不需要任何的机械设备，只需要一把锋利的刀片就可以完成切片的制作，方法简单，也容易保持物的生活状态，有很大的实用价值。
1、选材选择软适度的材料，先截成适当的段块。
一般直径大小以3~5mm、长度以20~30mm为宜。
若材料太软，如幼叶等，不能直接拿在手中进行切片，可用适当大小的马铃薯块茎或萝卜块根等作支持物，将材料夹入其中，一起切片。
2、切片用左手拇指、食品指和中指夹住材料，使其稍突出在手指之上，拇指略低于食指，以免刀口损伤手指。
材料和刀刃上蘸水，使其湿润。
右手拇指和食指横向平握刀片，刀片要与材料断面平行，刀刃放在材料左前方稍低于材料断面的位置，以均匀的力量和平稳的动作从左前方向向右后方拉切。
切片时要用臂力而不用腕力，手腕不要动，靠肘、肩关节的屈伸来切片，拉切要快，中途不要停顿，更不能用拉锯方式进行切片。
每切2~3片就要把刀片上的薄片用湿毛笔移入盛有清水的培养皿中暂存备用。
茎的初生结构和次生结构-gznc
• 椴树茎
椴树周皮
椴树韧皮部
椴树茎形成层
• 椴树茎
•2、裸子植物茎的次生结构——松茎横切面
• 周皮、皮层、维管柱：次生木质部由管胞、木薄壁组织和射线组成，无导管 （少数如买麻藤目的裸子植物，其木质部具有导管），无典型的木纤维；次 生韧皮部结构简单，由筛胞、韧皮薄壁细胞和射线所组成，一般没有伴胞和 韧皮纤维，具有树脂道
皮层
向日葵幼茎横切示初生结构
向日葵幼茎横切示初生结构
向日葵幼茎横切示初生结构
向日葵幼茎横切示初生结构
•2、单子叶植物茎初生结构
玉米茎横切面
• 表皮： • 最外一层，外壁常有角质或硅
质化突起，有少量气孔分布。 细胞呈扁方形，排列紧密，外 壁增厚，表皮有气孔器 • 基本组织： • 成熟茎中，靠近表皮处，有 1～3层细胞，细胞排列紧密， 形状较小，厚壁细胞组成的外 皮层，含有叶绿体，呈绿色， 能行光合作用。
• 小麦
三、茎的次生结构
• 周皮： • 最外层，由木栓层、
木栓形成层和栓内层 共同组成，有皮孔分 布，在原表皮气孔位 置，补充组织，将表 皮撑破，形成裂口 • 皮层： • 次生结构形成初期， 在栓内层以内，尚有 皮层薄壁细胞，较老 茎皮层不再存在，周 皮直接和维管柱相接 • 维管柱： • 形成层活动，向外形 成次生韧皮部，向内 形成次生木质部，这 种组织不断地增多， 将初生木质部和初生 韧皮部逐渐向内和向 外推向更远方 • 由于形成层向外分裂 的细胞较向内分裂的 细胞少，所以韧皮部 所占的比例小
松茎横切，示树脂道
四、茎的三种切面观
• 横向切面：
• 与茎的纵轴垂直，导管、 管胞、木薄壁细胞和木 纤维等都是横切面观， 射线为纵切面观，呈辐 射状条形，显示长度和 宽度
根的初生结构和次生结构
根分为根尖结构、初生结构和次生结构三部分。
一.根尖结构根尖结构分为：根冠、分生区（由原分生组织和初生分生组织构成）、伸长区、成熟区（即根毛区）。
二.根的初生生长和初生结构在根的成熟区，由根尖顶端分生组织经过细胞分裂、生长和分化形成了根的成熟结构，这种生长过程为初生生长。
在初生生长过程中形成的各种成熟组织属初生组织，由它们构成根的结构，就是根的初生结构。
根的分生区中，原分生组织细胞中的一部分保留强烈的分生能力，使原分生组织自我永续；另一部分发展为初生分生组织，位于原分生组织的后方，原表皮、基本分生组织和原形成层是其3个部分，这3个部分以后分别发育成根的初生结构的3个部分，即根的初生结构（由外至内）：表皮、皮层、维管柱。
表皮是根的最外面的一层细胞，来源于初生分生组织的原表皮。
皮层是位于表皮和维管柱之间的多层薄壁细胞，来源于初生分生组织的基本分生组织，有外皮层、内皮层两个部分。
内皮层细胞即皮层的最内一层细胞。
维管柱也叫中柱，来源于初生分生组织的原形成层，由中柱鞘和维管组织构成。
紧接着内皮层的一层薄壁细胞是中柱鞘，偶有两层或多层细胞的情况，与以后的形成层、木栓形成层、侧根的发生有关。
维管柱的中央部分为初生木质部，呈脊状突起，两脊之间的为初生韧皮部。
初生木质部和初生韧皮部的细胞都是外始式发育，即外侧细胞壁内侧细胞先发育成熟，分别发育成外侧的原生木质部和内侧的后生木质部、外侧的原生韧皮部和内侧的后生韧皮部。
三.根的次生生长和次生结构根的次生结构包括周皮、次生韧皮部、次生木质部、维管形成层和维管射线。
根的次生生长是根的侧生分生组织活动的结果，侧生分生组织一般分为两类：维管形成层和木栓形成层。
1.维管形成层根的初生木质部和初生韧皮部之间的细胞保留着细胞恢复分裂的能力即原形成层细胞，根的维管形成层首先产生在这里。
维管形成层发育成环状后，主要进行平周分裂，向内分裂在初生木质部的外方形成次生木质部，向外分裂在初生韧皮部的内侧形成次生韧皮部，两者合称次生维管组织。
01-根与茎的次生生长及次生结构
▪ 连续的次生生长形成次生结构的积累，使根增粗。
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1. 维管形成层的发生及次生维管组织的形成
次Hale Waihona Puke 结构DUT SCHOOL OF LIFE SCIENCE AND BIOTECHNOLOGY
2 茎的次生生长与次生结构
大多数双子叶植物的 茎，在初生生长的基础上 还会出现次生分生组织— —维管形成层和木栓形成 层，通过它们的活动，进 行次生增粗生长。
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62岁的火炬松的苦难经历
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多年生老根的结构，由外至内依次为周皮、次生韧皮部、维管形成 层、次生木质部、初生木质部（只占最中心极小的一部分）。
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初生结构
生木质部，使茎不断加粗。
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2.2 木栓形成层的发生和活动
随着维管形成层不断分裂活动， 茎的直径不断增粗，原有初生保护 组织--表皮不适应增粗需要，这时 茎产生木栓形成层，进而产生次生 保护结构--周皮。
茎的初生结构 (单子叶植物)
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茎的内部结构与植物适应性的关系：茎的内部结构包括维管束、髓和皮层等组织这 些组织的功能和结构特点有助于植物适应不同的环境条件。
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茎的外部结构与植物适应性的关系：茎的外部结构包括表皮、角质层和气孔等这些 结构有助于植物适应外界环境如防止水分蒸发和调节温度等。
茎的结构与植物的生存策略
茎的初生结构与植物的生长速度 和高度有关适应不同的环境和光 照条件。
髓：位于茎中央的薄壁细胞组织 通常为白色具有贮藏营养物质的 作用。
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维管束：由木质部和韧皮部组成 的束状结构具有运输水分和养分 的作用。
表皮：位于茎的最外层由一层紧 密排列的细胞组成具有保护作用。
维管柱
维管柱：由维管束和髓组成是茎的主要组成部分负责运输水分和养分。 髓：位于维管柱中央由薄壁细胞组成充满水分和空气使茎呈现空心状态。 维管束：分布在髓的外围由木质部和韧皮部组成负责水分和养分的运输。 木质部：位于维管束的内侧由导管和管胞组成主要负责水分和矿物质的运输。
的关系
01
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02
茎的组成部分
表皮
表皮：茎的最外层由一层薄壁细胞组成具有保护作用。
皮层：位于表皮内由多层薄壁细胞组成具有贮藏和通气作用。
维管束：茎的主要组成部分由木质部和韧皮部组成具有运输水分和养分的作用。
中柱鞘：位于维管束周围的薄壁细胞层具有保护和连接的作用。
皮层
皮层：由薄壁细胞组成是茎最外 层的组织具有保护作用。
维管柱特点：裸子植物茎的维管柱中只有木质部和韧皮部没有中柱 鞘和髓射线维管束呈环状排列
茎的初生结构与生
05
长的关系
生长与发育的平衡
茎的次生生长和次生结构
有 韧皮薄壁细胞;
韧皮部
韧皮射线;
没有筛管和伴胞;❖ 皮层 ❖ 次生韧皮部 ❖ 次生木质部 ❖髓 ❖ 树脂道
形成层
（五） 单子叶植物茎的加粗
单子叶植物维管束鞘的里面为初生韧皮 部和初生木质部，没有束中形成层，这种 维管束称为有限维管束。
大多数单子叶植物的维管束是有限维 管束，茎不能加粗生长；而少数单子叶植 物茎可加粗，有其特殊的加粗方式。
皮孔和补充细胞
（四）、多年生木本植物茎的特点 1、双子叶植物茎的特点 以维管形成层为界限，多年生植物茎的横切面可分
为：木材和树皮。
木材
木材的绝大部分为
次生木质部，有：
导管
管胞；
木纤维发达；
木射线初期为薄
壁细胞，后期细胞
壁木化。
木材
树皮
❖ 树皮（bark):维管形成层或木质部外方的全 部组织，包括次生韧皮部、皮层、周皮和木 栓层以外的一切死细胞。可分为活的部分 （软树皮）和死的部分（硬树皮）
年轮
早材(early wood):生长季 早期形成的次生木质部。细 胞径大而壁薄。也称春材。
晚材(late wood)：生长季 后期形成的次生木质部。细 胞径小而壁厚，管胞数量增 多。也称秋材。
环孔材：早材与晚材的导管
年轮
腔有明显差别的木材。
散孔材：早材与晚材的导管 腔无明显差别的木材
晚材 早材
年轮
侵填体：在心材中堵塞导管的囊状突起物， 有单宁，树脂及油类物质。 将导管堵塞，失去功能，成为死的组织。
心材(heart wood):次 生木质部的内层，近 茎内较深的中心部分， 养料和氧气不易进入 组织死亡。失去输导 作用。也包括初生木 质部和髓。具有侵填 体(tylosis)。
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取芹菜茎做徒手横切，制成临时装片， 观察草本植物经的初生构造：表皮、皮层、 维管柱（中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部 ）
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三、实验内容
木本植物茎的初生结构及次生结构
取一年生、两年生椴树茎永久装片，观 察木本植物茎的初生结构，注意观察：
取3-4年生、多年生椴树茎永久装片，观 察木本植物茎的次生结构，注意观察：表皮 、周皮、皮层、维管束
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四、课堂作业
1、绘蚕豆幼根横切部分图（1/4），并注明 各部分名称；
2、绘椴树老茎次生结构横切面图，注明各部 分名称（1/4）
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五、思考题
如何区别双子叶植物根的初生结构和单子叶 植物根的初生结构。
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实验二 植物根、茎的初生结构和次生
结构
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一、实验目的
（1）掌握根尖的外形、分区与内部构造。
（2）掌握单、双子叶植物根初生构造的基本 特点。பைடு நூலகம்
（3）掌握根维管形成层的发生及次生构造的 形成与结构。
（4）掌握茎的初生结构和次生结构特点
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二、实验材料
材料： 1、蚕豆种子，提前萌发 2、芹菜
装片：
1、玉米根尖纵切 ；2、蚕豆老根横切 ; 3、水 稻根横切 ; 4、椴树一年生、两年生、多年 生横切片
工具： 1、手术刀片 ；
2、镊子 ；
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3、载
三、实验内容
（一）根尖的内部结构 材料：玉米根尖横切 区分根尖的根冠、分生区、伸长区、根毛区；
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三、实验内容
（二） 单子叶植物根的初生构造 取水稻根横切永久装片进行观察，观察表皮、 皮层、维管柱3部分结构，注意与蚕豆根进行比 较。
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三、实验内容
（三）双子叶植物根的构造 1、初生结构： 取蚕豆幼根的根毛区做徒手横切，制成临时装 片，观察根的初生构造：表皮、皮层、维管柱 （中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部）。
2、次生结构： 取蚕豆老根横切永久装片，观察：周皮、皮层、 次生维管组织，注意与初生结构进行对比。
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三、实验内容