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植物生物学名词解释
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5种鸢尾植物叶和根的比较解剖学研究
　　摘要:文章对中国北方地区的5种鸢尾植物的叶和根形态构造进行了比较解剖学方面的研究。结果表明:5种鸢尾植物叶的表皮均具有保卫细胞且细胞壁有加厚现象,下有气孔室,无栅栏组织和海绵组织的分化。5种鸢尾植物根的内皮层细胞均有5面加厚现象,呈马蹄形,中央的髓细胞为厚壁的薄壁组织细胞。文章揭示了植物结构与功能的关系和发育特点,探讨了植物结构与环境的关系,为大规模栽培及引种驯化提供形态解剖学的理论依据,为该属的系统演化提供更多的资料。 中国论文网 http://www.xzbu.com/2/view-551862.htm　　关键词:鸢尾;叶;根;解剖结构 　　中图分类号:Q944.5 文献标识码:A 文章编号:10)-07-0038-3 　　 　　0 前言 　　鸢尾属植物是世界著名的宿根花卉之一,目前全世界的鸢尾属植物约300种,主要分布于亚洲,欧洲及北美洲等北温带地区。我国鸢尾属植物大约有60种、13个变种及5个变型,约占全球鸢尾属植物的1/5。主要分布于东北、西北及西南等地区。而在东北有21种3个变种。叶是植物进行同化与蒸腾作用的主要器官,植物对环境的适应性也更多地反映在叶的形态与结构上。目前对鸢尾属植物根和叶解剖学特征的研究相对较少,本试验通过对自然状态下鸢尾属5种植物根和叶进行解剖学观察和分析,揭示植物结构与功能的关系和发育特点,探讨植物解剖结构与环境的关系,为大规模栽培及引种驯化提供形态解剖学的理论依据,为该属的系统演化提供更多的资料。 　　1 试验材料与方法 　　1.1 试验材料 　　实验材料于月之间采于吉林农业大学园林植物园栽培的5种生长势良好的鸢尾属植物:玉蝉(Iris ensata Thunb)、溪荪(Iris sanguinea)、山鸢尾(Iris setosa)、燕子花(I.laevigata)和单花鸢尾(I.uniflora)为研究对象,分别对其根和叶进行解剖学研究与分析。 　　1.2试验方法 　　1.2.1 石蜡制片法 在月之间选定生长势良好的植株,分别对这5种鸢尾植物的根、叶进行收集,用FAA固定液(70%酒清90ml,冰醋酸5ml,福尔马林5ml)进行固定,按石蜡制片法制片,切片厚度为8-12μm,番红-亮绿双重染色后用中性树胶封片。Motic生物显微镜下观察并摄影。 　　1.2.2 电镜扫描 将固定液中固定并经临界干燥的叶片,用EikoIB-3离子溅射仪镀金,用日立S-570型电镜扫描,观察并摄影。 　　2 结果分析 　　2.1 5种鸢尾属植物根的解剖结构 　　5种鸢尾属植物的根均由表皮、皮层、中柱构成。横切面呈圆形或椭圆形(图版Ⅰ)。 　　2.1.1 表皮 5种植物均由1-2层排列紧密的表皮细胞构成,细胞壁木栓化,没有细胞间隙,且均具根毛。玉蝉表皮细胞近椭圆形而其他4种表皮细胞更近于径向长方形和正方形。 　　2.1.2 皮层 位于表皮之内,由薄壁细胞构成。 　　(1)外皮层1层,细胞较小,排列紧密近椭圆形或径向长方形。 　　(2)中皮层由13-17层细胞构成,细胞较大,排列虽紧密但五种植物有所不同。溪?、山鸢尾、单花鸢尾和燕子花的皮层细胞排列比较规则,从内向外,细胞由小到大,呈放射状排列,而玉蝉中皮层细胞排列不规则,细胞形状大小也不规则,但从整体上看,中皮层细胞从内向外由小到大排列。 　　(3)内皮层细胞1层,细胞较大且排列紧密,均有栓质和木质的5面加厚现象,呈马蹄形,且它们的通道细胞也有加厚现象。 　　2.1.3 中柱 均属星状中柱,由中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部和髓构成。中柱鞘是中柱的外层组织,向外紧挨着内皮层,由1层具有分生能力的椭圆形薄壁组织细胞构成,大小不等且无细胞间隙。初生木质部均属外始式发育且为多原型。玉蝉为9原型木质部,山鸢尾为7原型木质部,燕子花为6原型木质部,单花鸢尾为14原型木质部,溪?为13原型木质部。韧皮部和木质部相间排列,初生韧皮部由原生韧皮部和后生韧皮部组成。中央的髓细胞由厚壁的薄壁组织细胞(硬化薄壁组织细胞)所构成。 　　 　　图版Ⅰ1.山鸢尾根横切面2.溪?根横切面 　　3.单花鸢尾根横切面4.燕子花根横切5.玉蝉根横切 　　表1 5种鸢尾植物根中柱径/根径的比较 　　 种 类 　　项 目 单花鸢尾 溪? 玉蝉 山鸢尾 燕子花 　　中柱径/根径 1/2.7 1/3 1/4.2 1/4.3 1/4.6 　　生境 旱生 水生 水生 水生 旱生 　　 　　2.2 5 种鸢尾属植物叶片的解剖结构 　　5种鸢尾属植物的叶均由表皮、叶肉和叶脉组成,均为等面叶,叶片横切面形状多为长条形和菱形(图版Ⅱ)。 　　2.2.1 表皮 5种鸢尾叶片的表皮均由1层排列紧密的菱形或长条形细胞组成,细胞壁均匀加厚,具有角质层,表皮细胞的细胞壁存在一定程度的木质化加厚现象。溪?上下表皮均含有方晶,而其他4种鸢尾植物均未发现。在扫描电镜下观察到上下表皮角质膜呈波状纹饰,有脊状凸起;气孔均分布于上下表皮,气孔类型为横列型,呈椭圆形且略微内陷,分布较散,单花鸢尾上表皮气孔较少,下表皮较多,其余4种植物上下表皮单位面积气孔数量相当(图版Ⅲ)。气孔保卫细胞壁明显增厚,成为较典型的旱生气孔,对缓冲水分胁迫和减少水分蒸发有很好的作用。溪?和单花鸢尾叶片表皮细胞延径向壁加长,形成乳突,乳突的形状为长圆形,溪?乳突明显,而单花鸢尾乳突现象不明显,其他3种鸢尾植物则不具有乳突。5种鸢尾属植物均具气室,山鸢尾的气室相对最大,其余4种相对较小且大小相当(图版Ⅱ)。总之,在5种鸢尾属植物气孔的大小、保卫细胞大小及中间的开口差异均不显著。 　　2.2.2 叶肉 5种鸢尾属植物均没有栅栏组织和海绵组织的分化,说明均为中生叶结构。叶肉细胞2-5层,横向排列为长卵形,排列紧密,中部无叶肉细胞。在5种鸢尾属植物中溪?叶肉细胞中叶绿体含量相对较少,单花鸢尾含量相对最多,其他3种含量相当(图版Ⅱ:4,6)。在玉蝉的叶肉中发现棒型的硬化细胞――石细胞(图版Ⅱ:3),这在单子叶植物中是较少见的。 　　2.2.3 叶脉 平行叶脉,机械组织发达,均属外韧维管束,具有发达的维管束鞘,大维管束之间分布有1个小型维管束。 　　 　　图版Ⅱ 1.燕子花叶2.玉蝉叶3.玉蝉叶,示石细胞 　　4.单花鸢尾叶示气孔5.山鸢尾叶,示气孔6.溪?叶,示乳突 　　表2 5种鸢尾植物叶片解剖结构的比较 　　植物 表皮细胞 　　形状 表皮细胞大小(μm) 气孔分布 气室大小(μm2) 乳突 　　单花 　　鸢尾 长条形 上表皮(73-143)×(33-40) 　　下表皮(81-121)×(22-42) 上表皮23-39 　　下表皮136-168 110-405 有,但不明显 　　溪? 菱形 上表皮(48-121)×(33-40) 　　下表皮(52-119)×(28-41) 168-206 435-955 有、明显 　　燕子花 长条形 上表皮(58-89)×(21-38) 　　下表皮(66-92)×(19-29) 102-134 305-778 无 　　玉蝉 长条形 上表皮(85-150)×(31-40) 　　下表皮(69-123)×(26-41) 150-176
无 　　山鸢尾 长条形 上表皮(50-176)×(40-60)下表皮(40-180)×(37-59) 61-74 867-1870 无 　　 　　3 讨论 　　燕子花、玉蝉和溪?喜湿,为水生生境植物,可种植于水深10cm以下的土壤中,因此根系分布较浅;山鸢尾和单花鸢尾分布于干旱地区,为了满足自身水分的需要,根系必须深入地面以下。5种鸢尾植物根的解剖结构共同特地为:生木质部均为外始式发育,星状中柱,内皮层细胞5面加厚,具有控制根内物质运输的功能,对生长在高盐浓度环境的植物要逆浓度梯度吸收水分和无机盐显得尤为重要,是植物适应外界环境的表现;皮层细胞的细胞壁均有木质化加厚,但加厚层数不同;内皮层细胞呈马蹄形五面加厚,且有没有加厚的通道细胞,通过通道细胞的质膜和原生质体将水和溶解在水中的矿物质渗透到中柱中。
　　胡风认为单子叶植物的中柱径/根茎值与生态环境的关系,一般来说,水生环境下该比值最小;旱生环境下比值较大;而介于二者之间的植物其比值随旱生程度增加而递增。根据胡风的观点可知,单花鸢尾和山鸢尾的中柱径/根茎的比值应该大于溪?,玉蝉和燕子花,而表1中山鸢尾小于溪?和玉蝉的比值,因为单花鸢尾和山鸢尾两种旱生植物种在水分和阳光充足的地方,这也证明啦中柱径/根茎值的比值与其植物自身的生态环境有关。 　　叶是植物暴露于地面环境中最多的器官,因此植物对环境的反应通常较多的反映在叶的形态结构上。5种鸢尾植物叶横切中可以看到,溪?和单花鸢尾表皮上乳突可反射强烈的紫外线,防止强辐射对植物的灼伤;表皮细胞壁均有较厚的角质层,不仅降低水分的蒸发还可以保温,角质层厚度为:单花鸢尾>山鸢尾>玉蝉>燕子花>溪?。 　　在电镜扫描下(图版Ⅲ:13,14)观察到单花鸢尾叶片的下表片气孔明显比上表皮密集,这与王宏等在研究鸢尾植物时的观点一致,而许玉凤等人在研究鸢尾植物时则认为单花鸢尾叶片的上表皮无气孔分布,与本实验观察所得结论不一致。 　　 　　图版Ⅲ 1.玉蝉上表皮2.玉蝉下表皮3.玉蝉气孔4.山鸢尾上表皮5.山鸢尾下表片6.山鸢尾气孔7.溪?上表皮8.溪?下表皮9.溪?气孔10.燕子花上表皮11.燕子花下表皮12.燕子花气孔13.单花鸢尾上表皮14.单花鸢尾下表皮15.单花鸢尾气孔 　　一般旱生植物气孔密集,气孔下陷较为明显,气孔开口较狭窄,气室狭小,从5种鸢尾植物的叶横切面可看出叶的气室大小为:玉蝉>山鸢尾>溪?>燕子花>单花鸢尾。旱生植物叶的主要特点是有发达的栅栏薄壁组织和海绵组织的分化,但旱生生境的山鸢尾和单花鸢尾却像水生生境的燕子花、玉蝉和溪?一样,均无栅栏组织和海绵组织的分化。山鸢尾的气室较大以及5种鸢尾植物均无叶肉分化,可能是因为所采的植物因其水肥条件充足,有较广的生态谱,对环境适应的结果,因此在不同的生境下导致其组织结构的不同。 　　叶脉中机械组织以及硬化细胞的存在,大大增强了叶片抵抗风力撕裂叶片的能力,并且在非常缺水的情况下仍然不会萎缩变形,保证水分运算的有效性和安全性,从保证水分从而保证了叶肉组织不因也的失水萎缩变形而收到伤害。 　　对5种鸢尾植物根和叶解剖,为鸢尾属植物的遗传多样性和亲缘关系进行研究,为今后的育种和遗传改良,培育出更具有观赏价值或耐旱、耐寒、耐水湿、耐瘠薄、耐盐碱的新品种提供参考依据。 　　 　　参考文献 　　[1] 黄苏珍.中国鸢尾属观赏植物资源的研究与利用[J].中国野生植物资源,):4-7. 　　[2] 赵毓棠.中国植物志(第16卷,第1分册)[M].北京:科学出版社,1985. 　　[3] 傅沛云.东北植物检索表(第2版)[M].北京:科学出版社,1995. 　　[4] 李正理.植物制片技术[M].北京:北京科学出版社,1987. 　　[5] 张凤岭,王翠婷.生物技术[M].长春:东北师范大学出版社,1993. 　　[6] 武继红,宋京晶.中药鉴定研究[M].北京:科学出版社,. 　　[7] 胡风.常见单子叶植物根与生态环境关系的解剖观察[J].生态学杂志,):51-53. 　　[8] 王宏,申晓辉,郭瑛.中国北方鸢尾属植物叶片解剖结构特征及分类学价值研究[J].植物研究,):30-37. 　　[9] 许玉凤,张柯,王文和,等.鸢尾属(Iris)植物叶片表皮微形态特征的研究[J].植物研究,):547-551. 　　 　　作者简介:刘颖(1981-),女,吉林长春人,吉林农业大学在读硕士研究生,研究方向:园林植物与观赏园艺。 　　 　　通讯作者:王立军,吉林农业大学研究生导师。
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2010年植物生物学总复习
名词与概念
地衣植物:由真菌类和某些真核绿藻或原核蓝藻形成的共生体。
先锋植物:生长在极地、高山冻原,是裸荒地上最先长出的植物。它们可以加速岩石风化和土壤的形成,并为苔藓和其他植物的生存打下初步基础。对二氧化硫极为敏感,是环境指示植物;可作制药原料、香料、染料等;极少数为病原植物。
低等植物:植物中起源较早,构造简单的一类植物。形态上无根茎叶分化,构造上一般无组织分化,营养体由单细胞向多细胞过渡,***官单细胞,合子发育时离开母体,不形成胚,直接发育成植物体,又叫无胚植物。包括藻类植物、地衣植物门。
高等植物:形态上有根茎叶分化,构造上有组织分化,***官多细胞,合子在母体发育成胚,再发育成植物体,又称有胚植物。包括苔藓植物、蕨类植物和种子植物。
生物多样性:指地球上的生物及其与环境所形成的所有形式、层次和联合体的多样化。生物多样性包括多个层次或水平,其中研究较多、意义较大的主要有遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性四个层次。
物种多样性:指一定地区内物种的多样化。物种多样性显示了基因遗传的多样性,物种又是构成生物群落和生态系统的基本单位。
颈卵器:苔藓、蕨类和绝大多数裸子植物的雌性***官,多细胞结构,具有由不育细胞构成的保护壁层。上部柱状,称颈部;中央有颈沟生有一串颈沟细胞;下部膨大,称腹部,内有腹沟细胞和卵细胞,受精前腹沟细胞和颈沟细胞解体。
精子器:苔藓、蕨类的雄性***官,棒状或球形,外有一层不育细胞组成的精子器壁,其内精原细胞发育成精子。
顶枝学说:在1930年由德国植物学家齐默尔曼提出,是现在被广泛接受的解释陆生植物孢子体形态结构演化的理论。其要点为:(1)原始的植物体为连续的二叉分枝体系,其最末级分支称为顶枝。分为能育顶枝和不育顶枝。(2)顶枝系统在进化中可发生越顶、扁化、联合、弯生、退化等现象,因此形成大型叶和小型叶等。(3)能育顶枝的演化形成孢子叶球等。(4)二叉分枝系统极度合并即形成各式中柱。
孢子叶球:裸子植物的孢子叶大多聚生成球果状,称为孢子叶球或球花。孢子叶球单生或多个聚生生成各种球序,通常都是单性,同株或异株。雄球花又称小孢子叶球,由小孢子叶(雄蕊)聚生而成;雌球花又称大孢子叶球,由大孢子叶(心皮)丛生或聚生而成。
原叶体:蕨类植物的配子体,是由单倍体的孢子叶直接萌发产生的。配子体均很微小,生活周期短,无根茎叶分化,具有单细胞假根。从营养方式上可分两类:一类不含叶绿体,埋生土中,与真菌共生(松叶蕨类);另一类为绿色、光合自养型配子体(石松类楔叶类和真蕨类)。
小型叶:有一条叶脉或无脉,无叶隙、叶柄,诞生起源或顶枝起源。
大型叶:多为二叉分枝的开放脉序,有叶柄、叶隙,顶枝起源。
中柱鞘:紧接内皮层之下的几层薄壁细胞是中柱鞘,其细胞排列整齐,分化程度比较低,可以脱分化恢复分裂能力,与维管形成层、木栓形成层和侧根的发生有关。
原形成层:原形成层是植物顶端分生组织在芽尖或根尖部位分化出的具有无限分裂能力的细胞层。这些细胞的分化分化出初生木质部和初生韧皮部。
维管形成层:一般指裸子植物和双子叶植物的茎和根中,位于木质部与韧皮部之间的一种分生组织。经形成层细胞的分裂,可以不断产生新的木质部与韧皮部(次生木质部和次生韧皮部),使茎和根加粗。
木栓形成层:(根)维管形成层的活动使根加粗,中柱鞘以外的成熟组织被破坏,这时根的中柱鞘恢复分裂能力,形成木栓形成层;(茎)木栓形成层起源于表皮和外围皮层,因此皮层保留。
完全叶:具有叶片、叶柄和托叶3部分的叶。
两面叶:植物的叶片一般为扁平体,有背腹面之分在两面叶中,叶肉分为栅栏组织和海绵组织,上下表皮也发生差异,如气孔多分布于下表皮。叶表面近轴面颜色为深绿色,远轴面为浅绿色。
花:花是适合于繁殖功能的变态短枝,是被子植物的繁殖器官。
柔荑花序:花序轴柔软下垂或直立,花后整个花序一起脱落,无花柄或具短柄,单性花,无花被或具花被。
心皮:组成雌蕊的单位,是具有生殖作用的变态叶。
胎座:胚珠通常沿心皮的腹缝线着生在子房上,着生的部位就是胎座。
中轴胎座:合生雌蕊多室子房、胚珠着生在中轴上。
侧膜胎座:合生雌蕊心皮边缘愈合形成一室子房、胚珠着生在腹缝线上。
特立中央胎座:多室子房纵膈消失,胚珠着生在中央轴上。
双受精:指被子植物花粉粒中的一对精子分别与卵和中央细胞极核的结合。受精卵将来发育成胚,受精极核将来发育成胚乳。双受精在被子植物中普遍存在。
真果:仅由子房发育来的果实。
假果:子房以外的其他结构参与了果实的形成。
聚合果:离生雌蕊的每一枚雌蕊形成一个小果,这样一朵花内有多枚小果聚合在一起,称聚合果。
真花说:毛茛学派认为原始的被子植物具有***花,是由已灭绝的具有***
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