植物营养器官——茎结构比较的自主实验报告
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摘要：以掌握裸子植物、双子叶植物、单子叶植物茎的解剖结构特征为实验目的，采用徒手切片法自主制片观察的方法，在观察了黑松茎，革命草茎横切和山茶茎横切拍下实验图片，与模式图进行比较，从而了解裸子植物、双子叶植物、单子叶植物的茎的初生结构，列表对他们的差异进行比较。

研究不同分类群营养器官形态结构上的差异在系统进化史上的意义，更好的了解植物系统进化历程。

关键词：黑松；革命草；山茶；营养器官；比较；徒手切片
引言：以掌握裸子植物、双子叶植物、单子叶植物茎的解剖结构特征为实验目的，根据自主观察与模式的列表比较，阐述与模式图存在差异的原因，熟悉制片操作的规范性及可能存在的问题。

通过自己实验摸索与查找文献归纳后，得出不同分类群营养器官形态结构上的差异在系统进化史上的意义，更好的了解植物系统进化历程。

1.材料方法
1.1 材料：黑松Pinus thunbergii Parl；革命草Alternanthera philoxeroides；山茶Camellia japonica。

采集于2011年11月27日于浙江农林大学东湖校区。

1.2方法与步骤：以徒手切片法处理实验材料。

切片前，应先准备好一个盛有清水的培养皿,在培养皿里滴几滴染色液。

用左手的拇指与食指、中指夹住实验材料，大拇指应低于食指2～3mm，以免被刀片割破。

材料要伸出食指外约2～3mm，左手拿材料要松紧适度，右手平稳地拿住刀片并与材料成垂直。

在材料的切面上均匀地滴上清水，以保持材料湿润。

将刀口向内对着材料，并使刀片与材料切口基本上保持平行，再用右手的臂力（不要用手的腕力）自左前方向右后方均匀地拉切。

此时，左手的食指一侧应抵住刀片的下面，使刀片始终平整。

连续地切下数片后，将刀片放在培养皿的水中稍一晃动，切片即漂浮于水中。

当切到一定数量后，可在培养皿内挑选透明的薄片用低倍镜观察检查.
2结果
2.1自主观察结果与理论模式的比较2.1.1双子叶茎初生构造
双子叶植物茎的构造
2.1.2单子叶茎初生构造
单子叶植物茎的构造
2.1.3裸子茎初生构造
裸子植物茎构造
2.2裸子植物、双子叶植物和单子叶植物营养器官茎的比较。

1.裸子植物茎的解剖结构：裸子植物茎与双子叶植物木本茎相似，初生结构由表皮、皮层和维管柱组成。

次生结构由形成层产生次生韧皮部和次生木质部，次生木质部可形成年轮、早材和晚材；由木柱形成层产生周皮。

裸子植物茎中的次生木质部结构显得均匀整齐；裸子植物的次生韧皮部有筛胞，而无筛管和伴胞，有些裸子植物也无韧皮纤维；裸子植物多具树脂道。

树脂道分布在皮层、韧皮部、木质部、髓，甚至髓射线中。

树脂道通常是由两层细胞合围成的分泌管。

2.双子叶植物茎的解剖结构:茎最外面的一层活细胞称为表皮，是茎的初生保护组织。

表皮细胞壁薄，外壁常加厚并角质化，在外壁之外还常堆积一层连续的角质膜，具有保护作用。

在茎的表皮层之内是皮层，来源于茎尖的基本分生组织，由多层细胞构成。

常包括多种组织，结构比根复杂，除主要的薄壁组织外，还有厚角组织和厚壁组织。

整个茎的中轴部分是维管柱，由茎尖的原形成层发育而来，过去称中柱。

包括内皮层以内的全部初生结构，它占有较大的面积，这一点和根的维管柱不同，可分为维管束、髓射线和髓三部分。

3.单子叶植物茎的解剖结构：一般由表皮、机械组织、薄壁细胞和维管束所组成。

茎内一般无维管形成层，所以没有次生结构，不能无限加粗。

一些禾本科植物茎的结构有两种情况：一类的茎里有许多维管束，分散在整个茎的基本组织（薄壁细胞）中，如玉米；另一类是维管束分布在茎的周围，很有规则地排列成两圈，茎表皮层的内侧，有一环厚壁组织，对于茎起着很大的支持作用。

茎中心的髓部，在节间生长过程中，被破坏，形成空的髓腔，如小麦、水稻、竹等。

禾本科植物茎的节间基部有居间分生组织。

表1 双子叶植物及单子叶植物茎的初生构造不同点
3结果与讨论
3.1自主观察结果与理论模式的差异及原因
1.材料：材料采集的植物与理论模式所选的植物不同，同时各种植物生长周期和发育程度都有所不同，因此产生自主观察结果与理论模式的差异
2.切片:切片制作上有所缺陷，切片制作的不够薄、透明等。

实验设备有限制，导致所摄图片不清晰，不容易观察与区分。

3.2不同分类群营养器官差异的意义
1.裸子植物营养器官形态结构在系统进化史上的优越性：
孢子体发达:裸子植物均为木本植物，大多数为单轴分枝的高大乔木，有强大的根系。

茎的基本结构和被子植物双子叶木本茎大致相同，初生结构由表皮、皮层和维管柱三部分组成。

长期存在形成层，产生次生结构，使茎逐年增粗，并有明显的年轮。

次生木质部主要由管胞、木薄壁细胞和木射线组成。

除少数种类外，一般没有导管，无典型的木纤维。

管胞兼具输导水分和支持的双重作用。

因木质部主要由管胞组
成，所以木材结构比较均匀，但其次生木质部中也有早材和晚材、边材和心材之分。

韧皮部由筛胞、韧皮薄壁细胞和韧皮射线组成，无筛管和伴胞，少数种类的次生韧皮部中有韧皮纤维和石细胞。

有些种类在茎的皮层、韧皮部、木质部和髓中分布有树脂道(resin canal)，如松香、加拿大树胶等都是松柏类植物树脂道的分泌产物。

叶多为针形、条形或鳞形，极少数为扁平的阔叶。

松属植物的叶子为针形，有时称为松针。

松针的结构可分为表皮、下皮层(hypodermis)、叶肉组织和维管组织四部分。

表皮是一层厚壁细胞，角质层较厚，气孔下陷，纵行排列成浅色的气孔带(stomatal band)；下皮层在表皮之下，为1～数层木质化的厚壁细胞组成；下皮层之内为叶肉组织，其细胞壁内陷，形成皱褶，叶绿体多沿皱褶分布，以扩大光合面积，叶肉组织中常有若干树脂道；叶肉组织内方有明显的内皮层，细胞内含有淀粉粒，细胞壁可增厚并木质化；中央是维管组织，有1～2个外韧维管束，即木质部在近轴面，韧皮部在远轴面，维管束周围是传递细胞(转输管胞和转输薄壁细胞)，有助于叶肉组织与维管束之间的物质交流。

松属叶的形态和结构都具旱生叶的特点，与其能适应低温和干旱的冬季环境相一致。

2.被子植物（单子叶植物与双子叶植物）营养器官形态结构在系统进化史中的优越性：
孢子体高度发达: 配子体寄生在孢子体上被子植物的孢子体，在形态、结构、生活型方面，比其他各类植物更完善、更具多样性。

有世界上最高大的乔木(杏仁桉Eucalyptus amygdalina Labill.)，高达156米；也有非常小的草本(无根萍Wolffia arrhiza Wimm.),每平方米水面可容纳300万个个体。

有重达25kg仅含一颗种子的果实(大王椰子Lodicea sechellarum Lab.)；也有5万颗种子仅重0.1g的附生兰。

有寿命长达几千年的龙血树(Dracaena draco L.)；也有几周内开花结籽完成生命周期的短命植物(如一些生长在干旱荒漠地区的十字花科植物)。

有水生植物，也有在各种陆地环境中生长的植物。

有自养植物，也有腐生和寄生植物。

被子植物的输导组织更完善，木质部有导管，韧皮部有筛管和伴胞，使得体内物质运输更畅通。

4结论
双子叶茎主要有皮层、韧皮部、形成层、木质部、髓等结构；单子叶茎只要由维管束鞘、基本组织、原生导管、后生导管等组成；单子叶植物茎多数没有形成层；裸子植物韧皮部没有筛管和伴胞，以筛胞执行输导作用。

木质部没有导管，只有管胞，无典型的木纤维，管胞兼输导水分和支持的双重作用；双子叶植物维管束排列成轮状，因而皮层、髓、髓射线各部分界限分明，而单子叶植物维管束是散生于基本组织中，因而没有皮层和髓部的界限，射线也无法区分清楚。

双子叶植物的花药主要由表皮、纤维层、中层、绒毡层残迹、药隔维管束、花粉粒、药隔基本组织等构成；
通过这次自主创新学习，在老师的指导下，自己动手采集材料，制作切片，观察讨论，得到了许多启发。

对切片制作的操作步骤、注意事项及许多问题有了自己亲身实践，通过自己寻求解决途径，从而基本完成实验。

但也有遗憾的地方，由于材料采集的不当，导致不能完成植物繁殖器官的发育观察，今后再做实验时，应该要事先查找文献资料，了解各种植物的特性、生长周期等，选择适宜的材料进行实验。

参考文献
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