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授课教案

课 程 课 时 课程类型 植物学 3学时（园艺4学时） 班 级 教 师 学 期 上课日期 08-09 一 讲授，图片演示 第二章 被子植物的营养器官---茎 茎的概述 一 芽及其类型 课程名称 二 分枝和分蘖 （章、节） 三 茎尖的结构及其发展 四 双子叶植物茎的初生结构 五 双子叶植物茎的次生结构 六 禾本科植物茎的结构 通过学习了解茎的外部形态、分枝方式及其的类型。熟练掌握茎的发育过程及其形态结构了解双子叶植物与禾本科植物茎的结构的异同。理解茎的形态结构和生理功能的辨教学目的 特征；证关系及其在农业、林业、园艺生产上的应用。 教学重点 双子叶植物茎的初生结构和次生结构，禾本科植物茎的结构特征 教学难点 双子叶植物茎的次生生长和次生结构。 思考题 茎有哪些主要生理功能? 茎初生分生组织的来源与去向如何? 双子叶植物茎的初生结构如何? 禾本科植物茎的初生结构与双子叶桂物相比有何特.点? 双子叶植物茎的次生生长过程及次生结构如何? 课后记 1

第二节 茎 茎的概述 茎是植物体地上部分的骨干，茎上长叶的地方是节，两节之间的部位是节间，节和叶之间的夹角称叶腋，叶腋有芽，茎顶端有芽，或有鳞芽苞，叶脱落后在茎上留下的痕迹叫“叶痕”，叶痕上可见“维管束痕”，芽鳞苞脱落后在茎也留下芽鳞苞痕。 茎的特征：有节、节间、长叶、具芽。 茎的外形 圆柱状：被子植物茎的形状以圆柱状最普通 方柱状：唇形科：紫苏、薄荷、白苏、罗勒 三角柱状：莎草科、风车草、一些仙人掌、剑花、火殃簕 扁形：昙花、令箭荷花、部分仙人掌、竹节蓼、扁担藤 多棱柱状：仙人柱 茎的生理功能 输导、支持，还有贮藏营养物质的功能 一 芽及其类型 (一) 芽的概念和结构 芽(bud)：未发育的枝、花或花序的原始体。 枝芽(branch bud)：发展为枝的芽，包括生长锥、叶原基、幼叶和腋芽原等结构。 花芽(floral bud)：是花或花序的原始体，外观较叶芽肥大，内含花或花序各部的原基。没有叶原基和腋芽原基。 混合芽(mixed bud)：既有叶原基和腋芽原基，又有花部原基的芽。如苹果、海棠、梨。 (二) 芽的分类 （自学为主） 芽的类型： 按芽在枝上的位置分 定芽(normal bud)：着生位置固定，顶芽（顶端），腋芽（叶腋）。 一个叶通常有一个腋芽，也有一个叶腋有几个芽，中央的为主芽（腋芽），旁边的为副芽。并生芽：几个芽并列在一起，桃有并生芽和叠生芽，几个芽上下叠在一起，如金银花。叶柄下芽：叶柄基部膨大成鞘状，把芽复盖，如法国梧桐（悬铃木）。 不定芽(adventitious bud)：在茎的节间、叶片、根长出的芽，如秋海棠叶上的芽。 按芽鳞的有无分 鳞芽(scaly bud)：芽外有鳞片（变态叶）包住，预防冬天的低温和干旱。是起保护作用的变态叶，如低温、干旱。 裸芽(naked bud)：芽外没有鳞片，只有幼叶包住，草本植物，热带、亚热带潮湿地区的木本植物。如水稻、棉和枫杨。 按芽的生理活动分： 活动芽(active bud)：芽形成后能继续生长，活动，当年生长为枝条或花的芽。 休眠芽(dormant bud)：茎基部的芽，不活动，成休眠状态，基部长成枝条，林区更新。杉、苦楝。 二 分枝和分蘖 (一) 分枝类型 分枝是植物在生长过程中形成的一种主要是增加吸叫物质和承接阳光面积的适应性状。种子植物的分枝方式一般有单轴分枝、合轴分枝和假二叉分枝三种类型。

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1 单轴分枝(monopodial brandching)：又称总状分枝，主茎的顶芽生长旺盛，形成直立粗状的主干，而侧枝的发育程度远不如主茎。如山毛榉。多数裸子植物都属于单轴分枝：如水杉。 2 合轴分枝(sympodial branching)：顶芽生长活动一段时间后死亡，或分化为花芽，或生长极慢，就由紧靠近顶芽的一个腋芽迅速伸展为枝，代替主茎的位置，每年同样地交替进行，使主干继续生长，这种主干是由许多腋芽发育而成的侧枝联合组成，所以称为合轴。如苹果、无花果、桃等。 3 假二叉分枝(false dichotomous branching)：顶芽生长出一段枝条后，停止发育，或为花芽，而顶端两侧对生的侧芽同时发育为新枝，新枝的顶芽和侧芽的生长活动与母枝相同，再生一对新枝，如此继续发育。这种分枝方式称为假二叉分枝，如丁香。 (二) 禾本科植物的分蘖 分蘖(tiller)：禾本科植物基部的某些腋芽抽生出新枝，并在发生新枝的节上形成不定根，这种分枝方式称为分蘖。 三 茎尖的结构及其发展 茎尖和根尖有相似之处：由顶向基也可分为分生区、伸长区和成熟区。 茎尖和根源的不同之处：茎尖无类似根冠的结构来保护生长锥，茎尖的生长锥基部有小突起、叶原基、腋芽原基保护生长锥的作用。茎的分枝为外起源，不同于侧根的外起源。正在生长的植物体，茎的伸长区较长，休眠植物全部为成熟区无伸长区。根的伸长区是持续存在的。 (一) 分生区(meristematic zone)： 分生区上可以看到一些叶原基和腋芽原基的小突起，一般先长出的为叶原基，以后在其内侧下面产生腋芽原基。叶原基随着茎的伸长、成熟，逐渐发育为幼叶；而腋芽原基随着茎的伸长、成熟，逐渐发育为营养枝。 叶原基和腋芽原基起源于周缘分生组织外侧第一层或第二、第三层细胞，是由于周缘分生组织细胞的强烈活动而引起的，这种起源方式称为外起源(exagenesis)。而内起源通常指的是侧根的由中柱鞘起源的方式。 原套(tunica)：表面1～2层细胞组成。 原套——周缘分生组织——原表皮、基本分生组织（部分）和原形成层——分别发展为表皮、皮层、髓射线和维管束。 原体——髓分生组织——基本分生组织（部分）——髓。

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1868年韩士汀（J.von Hanstein）提出的组织原学说 1924年史密特(A.Schmidt)提出的原套原体学说与1938年福斯特(A.S.Foster)提出的细胞学分区概念（银杏等裸子植物），特别是后两者。 各区的发展： 原分生组织(promeristem)——初生分生组织：原表皮、基本分生组织、原形成层——分别发展为表皮、皮层、髓、髓射线、维管束。 原表皮(protoderm)：一层细胞，排列整齐，径向（垂周）分裂。 基本分生组织(ground meristem)：位于原表皮以内，多层细胞组成，细胞壁薄，腔较大，排列不规则。细胞分裂呈多个方向分裂。 原形成层(procambium)：呈束状出现在基本组织中，排成一圈，细胞纵向分裂，细胞细小，排列紧密，纵切面细胞狭长。有些植物原形成层一直保持束状，有些植物形成层向两侧扩展，将分离束状的原形成层变成圆圈状。 (二) 伸长区(elongation zone) 在茎尖生长时期较明显，但顶芽形成后，顶芽以下的部分发育为成熟组织时，伸长区难辨认。 (三) 成熟区(maturation zone) 四 双子叶植物茎的初生结构 双子叶植物茎的初生结构：由顶端分生组织经细胞分裂活动所衍生的细胞，分化成各种成熟组织的过程，称为初生生长，由初生生长所形成的各种组织叫初生结构。 双子叶植物茎的初生结构由外向内可分为表皮、皮层和维管柱三大部分组成。 (一) 表皮(epidermis)：由原表皮发展而来，幼茎最外一层活细胞，细胞砖形，长径与茎的纵轴是平行的，排列紧密，常无叶绿体，细胞外壁较厚，角质化，常有角质层，有的植物还在蜡被。有气孔，但少，有表皮毛或封锁毛（可反射强光，防止水分的过度散失，多见于一些沙生植物） (二) 皮层(corter)：位于表皮和维管柱之间，由基本分生组织发育发生，有多层细胞，主要是薄壁细胞，有细胞间隙，排列疏松，水生植细胞间间隙很发达，构成通气道，外层细胞常有叶绿体，所以嫩茎呈绿色，外层常有厚角组织，可以连续呈环状（南瓜），也有呈束状（铁线莲、薄荷），使茎有棱。皮层与中柱的比例占得小。有厚角组织和厚壁组织（纤维、石细胞）在皮层的内方。内皮层不明显，只有沉水植物，少数陆生植物有内皮层有凯氏带增厚（穿心莲）。草本植物蚕豆、花生、番薯、南瓜、皮层内方含有淀粉粒，称淀粉鞘。 (三) 维管柱(vascular cylinder)：皮层以内柱状结构，为初生维管组织，由原形成层发展而来，根有中柱鞘，茎无明显的中柱鞘，包括三部分：维管束、髓和髓射线。 1 维管束(vascular bundle) 初生维管束(primary vascular bundle)：来自形成层，原形成层始终保持分离束状，发展成初生维管束也是分离束状，如南瓜，形成层成连续环状——连续环状初生维管束，如桃——实际仍是分离的维管束。 初生韧皮部在外方，初生木质部在内方，——外韧维管束(collateral bundle)，又称并生型维管束。 内外皆为韧皮部，中间为木质部，称为双韧维管束(bicollateral bundle)，如葫芦科、茄科、旋花科、夹竹桃科。 初生韧皮部(primary phloem)：其发育为外始式（向心式发育），由此有原生韧皮部、

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后生韧皮部之分。 组成分子：筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞（韧皮薄壁细胞比伴胞大，是生活细胞，含淀粉、单宁、结晶，有贮藏作用）。 初生木质部(primary xylem)：发育方向盘从内向外，称内始式（离心式发育），由此有原生木质部、后生木质部之分。 组成分子：导管、管胞、木纤维、木薄壁细胞（木薄壁细胞是生活细胞，细胞壁木质化，具贮藏作用）。 束中形成层：位于初生木质部与初生韧皮部之间。 2 髓射线(pith ray)：位于初生维管束之间，由基本分生组织发展而来，由薄壁细胞所组成，内连髓部，外通皮层，有横向输导和贮藏的功能，若初生维管束成连续环状，初生茎的髓射线明显或甚至缺如。 3 髓(pith)：位于茎的中央，由基本分生组织发育而来，一般薄壁细胞，有贮藏功能，细胞间隙发达。有的植物组成髓部的细胞全为死细胞，如在这细胞中充满空气，髓部变成白色（如向日葵）；有的在生长过程中受到破坏变为空腔，称髓腔，如南瓜、对叶榕；节状髓：节间存留薄片状髓组织（如核桃、猕猴桃茎）。 环髓带：髓部外围排列紧密，细胞细小、壁较厚，构成环髓带（如椴树、枫香），内方大细胞。髓有贮藏功能。 五 双子叶植物茎的次生结构 由于维管形成层、木栓形成层活动，使茎增粗，形成次生生长，所产生的各种组织称为次生组织。 (一) 维管形成层的产生及其活动 1 维管形成层的发生与组成 在初生韧皮部（外始式）初生木质部（内始式）之间有一层细胞保留分裂能力，成为束中形成层，当茎进行次生生长时，在髓射线处相应于束中形成层的部位也有一层细胞恢复分裂能力，叫束间形成层，维管形成层就变为环状。 具有连续环状维管束的植物，在维管柱中保留有一环状的维管形成层。维管形成层的细胞有两种，一种占多数细胞呈扁平纺锤状，横切面呈长方形称纺锤状原始细胞；一种近为等径，横切面呈方形，叫射线原始细胞。 2 维管形成层的活动和衍生组织 纺锤状原始细胞穿插有等径的射线原始细胞。 纺锤形的原始细胞平周分裂（切向）向内产生木质部，向外产生次生韧皮部。次生维管组织是纵向的输导系统。 射线原始细胞平周分裂数量较少，向内向外均产生薄壁细胞，组成维管射线，穿过木质部那段称射线，穿过韧皮部那段是韧皮射线。是横同的输导系统，亦与贮藏营养物质有关。 形成层细胞除进行平周（切向）分裂以外，还进行垂周（横向、径向）分裂，加大形成层的周径，以适应次生生长。 有些植物只有束中形成层，而无束间形成层，形成层活动有限，次生生长较少（部分葫芦科植物）。 次生韧皮部(secondary phloem) 与木质部的量相较小，仅为木质部的1/4。 组成分子：筛管、伴胞、韧皮薄壁细胞、韧皮纤维。是纵向的输导系统。 韧皮射线是横向输导系统，具贮藏作用。细胞壁木质化不多，排列较不整齐，木射线细胞壁木质化，排列整齐。

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次生木质部(secondary xylem) 是次生构造的主要部分。每年形成次生木质部的量远远多于韧皮部的量（4：1），是木材的来源。 组成分子：导管、管胞、木纤维、木薄壁细胞，纵向输导系统。 （以下自学为主） 木材的三切面：茎的构造要从三个切面来了解，横向切面、切向切面、径向切面，进行比较观察，才能了解到茎的立体形象。木射线对我们判断那个切面是有帮助的，木射线在每个切面的形态都是不同的。 横向切面：与茎的纵轴相垂直的切面，木射线细胞呈长方形，整列射线是从中央向四周放射状的排列，显示出射线的长度和宽度（起止）和射线细胞的列数。 切向切面：是和茎的半径相垂直的纵切面，每射线细胞呈近圆形或方形，整个射线的轮廓略呈纺锤形，显示射线的高度（射线细胞多少层）宽度（射线细胞有多少列）。 径向切面：通过茎的中心所作的纵切面，每一射线细胞呈长方形，整个射线呈砖墙状，显示射线的长度（起止）高度（射线细胞有多少列叠成）。 年轮(annual ring)：温带的木本植物，次生木质部的横切面上有很多同心的环纹，一般每年一轮，叫年轮。年轮的形成：春天气候温和、雨水较多，维管形成层的活动迅速，所产生的次生木质部的量多，壁较薄，细胞较大，材质疏松，颜色较淡，叫早材(early wood)（春材）。夏末秋初气温转冷，干、旱，形成层活动慢慢减弱，形成的次生木质部量少，壁较厚，细胞较小，颜色较深，材质坚实，叫晚材(late wood)（夏材）。早材和晚材就是一个年轮，一个内木材的生长量可显示出，林业上可了解木材的生长量，估计木材的积蓄（材积）选育出速生树种，早材和晚材逐渐过渡，上年晚材和今年早材有明显分界，这个界线叫年轮线。 温带地区可根据树干基部的年轮数来判断树木年龄。 湿热地区：一年四季温度水分差别不大，年轮不明显，有些植物一年之内形成几个年轮，形成层活动有节奏，若气候不正常，病虫害干扰，结果形成的环纹是假年轮。（柑桔有三个年轮，是有节奏活动的结果）。 边材和心材： 边材(sap wood)：靠近形成层的那部分的木材是近几年形成的，导管有输导作用，木薄壁细胞，木射线是生活细胞，质地疏松，包较淡。 心材(heart wood)：靠近中央部分的木材，早年形成，导管无输导能力，导管经外的木薄壁细胞、木射线细胞都变为死细胞，材质坚硬，颜色较深。 从边材到心材细胞的变化过程： (1) 心材所处的地位在中心，得不到外界气体、养料，原来的生活细胞（木射线、木薄壁组织）变为死细胞。 (2) 导管由于形成了侵填体以及胶质树脂，单宁等填塞而失去了输导功能。 (3) 有些植物在心材细胞中积累了一些色素，使得显示特殊颜色，：乌木（柿树）、红木（红木科）、桃花心木（楝科）。 (二) 木栓形成层的活动和树皮的形成： 木栓形成层产生的周皮代替表皮保护作用，表皮就被破坏。 1 木栓形成层产生： 双子叶植物木栓形成层最初产生于： 多数植物从表皮以下或紧接表皮的皮层薄壁细胞恢复分生能力成为木栓形成层。 一些植物的木栓形成层起源起源于表皮，如柳树、苹果、夹竹桃。 一些植物的木栓形成层起源于初生韧皮部，如葡萄，但老茎的木栓形成层起源于次

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生韧皮部。 2 木栓形成层的活动 木栓形层向外产生木栓层细胞，向内产生栓内层细胞。木栓层、木栓形成层、栓内层组成周皮，是次生的保护组织。木栓形成层活动有限，活动几个月形成周皮后停止活动，由内面的细胞再活动，最后可在次生韧皮部出现木栓形成层，木栓形成层形成周皮后，在木栓层的外方细胞得不到水分、养料供应，最后死亡。 (1) 木栓的用途：工业、渔业的原料、木塞、瓶塞，各种救生设备，绝缘材料。葡萄牙栓皮栎所产栓皮占世界产量度/2。我国亦有栽培。 皮孔：在原皮层气孔的位置，木栓形成层产生大量的薄壁细胞——填充细胞，将表皮撑破，在其表面形成裂口，成圆形、椭圆、条状，使里面的生活细胞能与外界进行气体交换。 (2) 周皮与树皮 周皮(periderm)：木栓层、木栓形成层、栓内层组成 树皮(bark)：林业采伐木材加工上，把木质部以外的剥离部分称为树皮，它包括了形成层以外的部分。 硬树皮（外树皮）：包括历次形成的周皮，以及夹杂在各层周皮里的厚角组织、薄壁组织、韧皮纤维，或者还有石细胞、分泌组织、异细胞等。硬树皮是死细胞组成的。硬树皮开裂、脱落，常又称落皮层。 软树皮（内树皮）：硬树皮以内生活的部分，包括木栓形成层、栓内层和其内方有功能的次生韧皮部合称为软树皮。 树皮是否开裂及开裂形状、颜色、气味可以用以鉴别植物种类。 六 禾本科植物茎的结构 禾本科植物茎的结构包括：表皮、基本组织、维管束。 (一) 表皮(epidermis)：有长细胞（1 个），短细胞（1硅细胞，1栓细胞）有规律地排成一层。 长细胞角质化，短细胞：硅细胞细胞壁硅质化，栓细胞木栓化，硅质化的程度和茎干的硬度、抗病虫害的能力有关。气孔有规律地排成行。 (二) 基本组织(ground tissue)：表皮以内，外面的几层是机械组织，如厚壁组织，占量不大，发达程度与抗倒伏有关作选育抗倒伏品种的依据之一。 薄壁组织位于机械组织内侧，细胞内含叶绿体，特别是外围的细胞。 (三) 维管束(vascular bundle)：呈分散状态，排列在基本组织中。有两种方式： (1) 维管束分散在基本组织中，茎的中间是实心的（甘蔗、玉米） (2) 维管束较有规律排列成两轮，茎中空，形成髓腔（竹子、水稻、小麦） 维管束的结构基本相同：维管束外有维管束鞘（厚壁的细胞组成），外韧闭合维管束，初生木质部的轮廓呈“V”字形，“V”字形的下方有1—几个导管（环纹或螺纹导管），还有少量的薄壁细胞，此为原生木质部，由于生长关系受到破坏，逐步形成了空腔，称为“木质部空腔”，“V”字的上方有两个大的孔纹导管，在2个孔纹导管之间有薄壁组织，有时还有几个细小的管胞，组成后生木质部。 原生韧皮部受到破坏，后生韧皮部由筛管、伴胞组成。 (四) 单子叶植物茎的特点： 维管束是外韧闭合维管束（有限维管束），无形成层，无次生生长，茎的各部分是初生构造。 维管束的数目很多，分散在基本组织中称散生中柱。 皮层和髓部无明显的分界。

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少数单子叶植物具有次生生长，有形成层，铁树（朱蕉，红色）、棕榈、丝兰等有形成层，但形成层的来源和活动与双子叶植物大有不同。 形成层的来源：来自初生维管束的薄壁细胞（相当于中柱鞘位置） 形成层活动的结果：向外产生薄壁细胞，向内产生次生维管束+薄壁细胞，使茎能加粗生长。形成层的形成和活动是周期性的。 七 茎与根、叶间维管组织的联系（自学为主） 枝迹(branch trace)：茎维管柱上的分枝，通过皮层进入枝的部分。 叶迹(leaf trace)：茎中维管束从内向外弯曲之点起，通过皮层，到叶柄基部止的这一段。 叶隙(leaf gap)：叶迹从茎的维管柱上分出向外弯曲后，维管柱上，即叶迹上方出现一个空隙，并由薄壁组织填充，这个区域称为叶隙。 枝隙(branch gap)：枝迹伸出后，在它的上方留下的空隙，而由薄壁组织填充的区域。 以四原型根维管组织转变为茎的4个外韧维束为例，说明根与茎维管组织的联系：转位开始时，根的4个初生木质部束各在内方分裂为二股，并朝左右两侧扭转，旋转180°，每一分股与相邻初生木质部的一个分股逐淅汇合，并渐以后生木质部的一端靠近韧皮部，最后和韧皮部内侧相接，从而形成4个外韧维管束，初生木质部的成熟方式也由外始式变成内始式。

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园艺 授课过程与时间安排 第一大节 导入---------------------------------------------------------3分钟 本节内容介绍及重点-------------------------------------------2分钟 芽及其类型---------------------------------------------------4分钟 分枝和分蘖---------------------------------------------------10分钟 茎尖的结构及其发展-------------------------------------------30分钟 绘图演示-----------------------------------------------------4分钟 双子叶植物茎的初生结构---------------------------------------30分钟 绘图演示-----------------------------------------------------5分钟 总结---------------------------------------------------------2分钟 第二大节 导入---------------------------------------------------------3分钟 本节内容介绍及重点-------------------------------------------2分钟 双子叶植物茎的次生结构---------------------------------------35分钟 绘图演示-----------------------------------------------------5分钟 禾本科植物茎的结构-------------------------------------------35分钟 绘图演示-----------------------------------------------------5分钟 总结---------------------------------------------------------2分钟 思考题-------------------------------------------------------3分钟 授课过程与时间安排 第一大节 导入---------------------------------------------------------3分钟 本节内容介绍及重点-------------------------------------------2分钟 芽及其类型---------------------------------------------------4分钟 茎尖的结构及其发展-------------------------------------------35分钟 绘图演示-----------------------------------------------------4分钟 双子叶植物茎的初生结构---------------------------------------35分钟 绘图演示-----------------------------------------------------5分钟 总结---------------------------------------------------------2分钟 第三小节 导入---------------------------------------------------------3分钟 本节内容介绍及重点-------------------------------------------2分钟 双子叶植物茎的次生结构---------------------------------------15分钟 绘图演示-----------------------------------------------------5分钟 禾本科植物茎的结构-------------------------------------------15分钟 总结---------------------------------------------------------2分钟 思考题-------------------------------------------------------3分钟

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