茎的形态与初生结构观察实验

 
 
 一、  茎的基本形态

取三年生的杨树或胡桃的枝条(最好带侧枝)，观察其形态特征。(图)



1.  节与节间：茎上着生叶的位置叫节,两节之间的部分叫节间。

2.  顶芽与腋芽(侧芽)：着生于枝条顶端的芽叫顶芽，着生在叶腋处的芽叫腋芽，也称侧芽。

3.  叶痕与叶迹：叶脱落后在茎上留下的疤痕，叫叶痕，在叶痕上的点状突起是叶柄与枝条中的维管束断离后留下的痕迹，叫叶迹。

4.  芽鳞痕：是芽发育为新枝时，芽鳞脱落后留下的痕迹。常在茎的周围排列成环。根据芽鳞痕可以判断枝条的生长年龄。

5.  皮孔：为茎表面的裂缝状的小孔，是茎与外界的通气结构观察苹果和梨的枝条，注意区别它的长枝与短枝。长枝的节间较长，短枝的节间很短，生长很慢，—般果树只在短枝上开花结果，所以也叫果枝。(图)




二 、    芽的结构与类型

1.解剖芽的方法

取一枝条，首先观察各类芽在枝条上着生的位置及其特点，然后用镊子将芽取下。左手持芽，右手用镊子将芽从外向内逐层剥下，摆在—张白纸上，用放大镜观察。另一种方法是用刀片将芽纵剖为二，然后用放大镜或解剖镜观察芽的结构。

2.叶芽的结构

取丁香枝条，以镊子取细长的叶芽，用解剖刀将叶芽纵剖，用解剖镜观察。可以看到生长点、叶原基、幼叶和腋芽原基。最外面是芽鳞。

3.花芽的结构

取连翘花芽做纵切观察。中间没有生长点，而是黄色花的各部分突起，有的已出现了明显的花瓣和雄蕊。但连翘的芽鳞极易脱落。 
 
4.混合芽的结构

取苹果短枝上的顶芽做纵剖。首先将剖开的半个芽的鳞片剥去，里面是毛茸茸的幼叶，用镊子轻轻将幼叶去掉，即可观察到大小不等的突起，这是苹果花芽内的一部分花器。

(1)  按芽在枝条上的位置分

定芽：顶芽，腋芽。
不定芽：除顶芽。腋芽以外的芽。

 (2)  大白菜叶球的解剖

取大白菜叶球(一个特大的芽)，用刀将它纵切为二。可见到其芽轴为一短缩
的茎，其上簇生着许多的肥大的叶片，幼叶向内卷曲面形成包心的叶球，实
为顶芽。

按芽的性质分：在冬前一般是叶芽，腋芽往往不发育。而过年之后，顶芽开
始分化出花序及花的原始体， 则整个叶球变成了混合芽。

 (3)  芽的类型

1)  按芽在枝条上的位置分
 
定芽：顶芽，腋芽。
不定芽：除顶芽。腋芽以外的芽。

2)  按性质分

叶芽：包含有多层幼小的叶，能发育为枝条。
花芽：包含有花萼、花冠及雌雄蕊等，能发育为花或花序。
混合芽：既包含叶，又包含花，能发育成既开花又长叶的枝条。

3)  按构造分

鳞芽：芽外包有芽鳞的芽。
裸芽：没有芽鳞包被的芽。

 三 、  茎的分枝与禾本科植物的分蘖观察

植物分枝现象在植物生长时普遍存在，主干的伸长，侧枝的形成都是顶芽和腋芽分别发育的结果。侧枝和主干一样，也有其顶芽和腋芽，因此侧枝还可以继续产生新的次一级的侧枝，依次类推，形成了植物的枝系。由于各种植物的芽其性质和活动规律不同，所以产生枝条的方式也不相同。但分枝是有规律的。种子植物分枝一般以单轴分枝，合轴分枝和假二叉分枝为主要方式。但禾本科植物分枝呈分蘖的方式。

1.  在校园观察毛白杨、油松等树干及它们的分枝，可发现这些树的主干，也就是主轴，是山顶芽不断向上伸展形成的，这种分枝称为单轴分枝，也叫总状分枝。

2.  观察苹果、桃、梧桐、番茄等植物的主干，顶芽在生长季节不发育成发育迟缓，有的植物顶芽是花芽，因此这类植物的顶芽不能继续发育成主轴。而是由顶芽下的腋芽发育成的侧枝向上伸长代替顶芽发育成主干。这些植物的主干是由许多腋芽发育的侧枝联合组成，所以称合轴分枝。

3.  有些具有对生叶的植物，顶芽一般停止生长，有的顶芽是花芽。在顶芽下的两侧腋芽同时发育成二叉状分枝，所以叫假二叉分枝。实际上也是合轴分枝的一种变化．如丁香、接骨木等。 



 4.  禾本科植物的分蘖

禾本科植物的分枝方式特殊，这类植物在苗期，几个茎节密集于基部，栽培学上称之为“分蘖节”，每个节都有腋芽。当幼苗达4—5 叶时，最早的腋芽开始活动，并迅速生长为新枝，接着，在节上长出不定根，这种分枝方式称为分蘖。 



 5.   茎尖的结构

茎尖基本和根尖类似，亦包括分生区(生长锥)、伸长区和成熟区三部分。但主要观察分生区。取丁香茎尖或黄杨茎尖的纵切制片观察(图)。茎尖生长锥的顶端部分是原分生组织；它们可向后不断产生新细胞。这些细胞一方面继续分裂，另一方面初步分化为初小分生组织；即原表皮、基本分生组织和原形成层。

(1)原表皮：最外面的一层较小的细胞，排列整齐，以后形成茎的表皮。
 
(2)基本分生组织：在原表皮之内。细胞较大，排列不太规则。以后发育为茎的基本组织，即皮层和髓等。

(3)原形成层：在基本分生组织之中，有两束细长又染色深的细胞；为原形成层。以后能进一步分化成茎的维管束。 
 
(4)原套——原体的观察：取豌豆、玉米茎尖纵切片。从这些切片中，可以观察到茎尖分生组织的最外面细胞排列紧密而整齐，这是原套细胞。



 6．  茎的初生结构

(1)  双子叶草本植物茎的初生结构
将向日葵籽实萌发长成幼苗或取其枝端，通过茎尖成熟区作石蜡切片。观察横切面，它的幼茎初生结构山表皮，皮层和维管柱三部分组成。

1)  表皮：表皮细胞是从原表皮的细胞分裂，分化发育而来。表皮细胞较小，只有一层，排列紧密，细胞外壁可见有角质化的角质层。有的表皮细胞转化成表皮毛，有单细胞的或多细胞的。用高倍镜观察幼茎表皮气孔的保卫细胞，这种细胞的横切面比一般表皮细胞小，还可见二个保卫细胞之间的孔缝及其里面的腔隙，称孔下室。此层细胞结构可用徒手切片法制片观察，表皮毛的结构会很清楚。

2)  皮层：是表皮以内，维管柱以外的部分，这部分细胞是基本分生组织分剃分化来的。靠近表皮的几层细胞比较小，是厚角组织，细胞在角隅处加厚。若用徒手切片法切取新鲜向日葵幼茎，可观察到厚角组织细胞里的叶绿体。滴染新鲜的1%钌红溶液，还可看到各厚角细胞之间的胞间层被染成红色，因此，角隅处的加厚也就清晰可见了。厚角细胞的内侧是数层簿壁细胞，即基本组织。在基本组织中有由分泌细胞围起的分泌腔(应属分泌组织)。皮层最里面一层细胞，叫内皮层细胞。在高倍镜下观察时，可在内皮层个别细胞上观察到凯氏点。但其它草本植物茎的内皮层细胞没有凯氏带加厚，而含有较多的淀粉粒，称为淀粉鞘。如徒手横切蚕豆的幼茎或大丽花幼茎，用磺液染色，可直接观察到淀粉鞘内的淀粉粒。

3)  维管柱：比较发达。其皮层以内的所有部分和根的初生结构比较，向日葵幼茎的维管柱具有较大的面积。但因其内皮层和中柱鞘细胞极不明显，所以常使维管柱与皮层的界限难以区分。在低倍显微镜下观察时，茎的维管柱可分为维管束、髓射线和髓三部分。

A. 维管束：多呈束状，在横切面上许多维管束排列成一环，染色较深，很易识别。每个维管束都是由初生韧皮部、束内形成层和初生木质部组成的。而且韧皮部在木质部的外面，是外韧维管束，由于有束内形成层的存在，也称为无限维管束。它们都是由原形成层发展来的。

初生韧皮部：包括原生韧皮部和后生韧皮部，它在发育过程中是自外向内成熟的，故称外始式。在向日葵中，维管束最外方的是原生韧皮纤维，也有人称之为“中柱鞘纤维”。在韧皮纤维之内方是筛管、伴胞和韧皮薄壁细胞。详细观察时，应转换高倍物镜。束内形成层：是原形成层保留下来的仍具有分裂能力的分生组织。在横切面上，细胞扁平状、壁薄。

初生木质部：包括原生本质部和后生木质部。根据导管分子口径的大小和番红染色的深浅可以判断，靠近中心的是原生木质部，其外方是后生木质部。在发育过程中，初生木质部是自内向外分化成熟的。故称内始式。在高倍镜下观察时，要注意识别导管、管胞、水纤维细胞和木薄壁细胞四种成分(有条件时可参考向日葵茎纵切制片或离析材料，进行观察)。

B. 髓射线：是存在于两个维管束之间的薄壁细胞，它连接皮层和茎中央的髓，髓至皮层薄壁细胞之间物质由此运输，并兼有贮藏的功能，是由原形成层束之间的基本分生组织分化来的。

C. 髓：位于茎的中央也是维管柱中心的薄壁细胞，排列疏松，常具贮藏的功能。是由基本分生组织发展的。


  

(2)  棉花幼茎的初生结构

棉花是双子叶植物，它的茎属于水质化草木茎。也可以取棉花幼茎的切片观察其初生结构。 



 (3)  双子叶木本茎的初生结构

梨属或桃属幼茎横切制片观察。取梨或桃茎尖成熟区永久制片或做徒手切片观察。

基本结构和草本植物茎大同小异

1)  表皮：位于幼茎最外层的生活细胞。形状规则，排列紧密，无胞间隙，外壁角质化，形成角质层，有表皮    毛，  具有少数气孔。

2)  皮层：位于表皮内侧，由多层生活细胞组成。靠近表皮的细胞为厚角组织，可增加幼茎的机械支持作用。皮层细胞一般较大，排列疏松，有胞间隙，细胞内含有叶绿体，能行光合作用，因此一般幼茎呈现绿色。桃幼茎的皮层最内一层细胞含有淀粉粒，也称淀粉鞘。在桃幼茎皮层里有的细胞含有单宁。

3)  维管柱：在低倍镜下首先区别维管束、髓射线和髓三部分。维管束在维管柱内呈环状的紧密排列，束与束之间的髓射线较狭窄，不很明显。由原形成层发展成维管束，束中形成层明显，其外侧是初生韧皮部，内侧是初生木质部。桃属和梨属茎的维管束都是外韧维管束。

在高倍镜下观察维管束各组成部分的细胞特点。 



 (4)  单子叶植物茎结构

单子叶植物和双子叶植物茎有许多不同。大多数单子叶植物茎只有初生构造，所以构造，比较简单；少数虽有次生构造，但也和双子叶植物的茎不同。现以禾本科植物的茎为代表，观察单子叶植物茎的结构特点。

1)  玉米茎的结构

取玉米茎横切制片观察

A. 表皮：在茎的最外一层细胞为表皮。横切面呈扁方形，排列整齐，外壁增厚，有的细胞较小，壁上有发亮的硅质加厚。表皮上有气孔，从横切面上可观察到很小的细胞是保卫细胞。保卫细胞旁是较大的副卫细胞。用新鲜材料可以直接刮取玉米幼茎的表皮制成临时装片，观察其表皮的细胞结构：在玉米茎的表皮上可以看到一种长细胞，二种短细胞和气孔器有规律地排列。长细胞外壁角质化，这类长细胞组成表皮的大部分。短细胞一种是细胞外壁栓化的细胞，另一种是细胞外壁含有三氧化硅的硅细胞，两种短细胞位于长细胞之间。此外，表皮上还有哑铃型的保卫细胞和副卫细胞形成的气孔器，但数量不多，排列稀疏。(图)

B. 基本组织：在成熟的茎中，靠近表皮处，有1—2 层细胞排裂紧密，形状较小，是厚壁细胞组成的外皮层。它们排列成一保护坏，每隔一定距离为气孔区所中断，气孔与气孔下的气腔相连。内部为薄壁的基本组织细胞，细胞较大，排列疏松，并有细胞间隙。越靠茎的中央，细胞直径越大。

C. 维管束：在基本组织中，有许多散生的维管束。维管束在茎的边缘分布多，每个维管束较小，在茎的中央部分分布少，担每个维管束较大。因此，在玉米茎中没有皮层、维管柱及髓之间的明显界限。 
 
玉米茎维管束被一圈厚壁组织(纤维)构成的鞘包裹着。里面只有初生木质部和初生韧皮部两部分，其间没有形成层，初生木质部通常含有3—4 个显著的导管，它们在槽切面上排列成V 形。v 形下半部是原生木质部，含有1—2 个较小的导管和少量的薄壁细胞。小导管内侧有一个大空腔，是由于一部分最早形成的原生木质部被破坏而形成的。一般这个空腔沿着维管束伸展，形成茎内的气道。v 形的上半部是后生木质部，含有两个大的孔纺导管，二者之间，分布着—些管胞。初生木质部的外方是初生韧皮部，其中原生韧皮部位于初生韧皮部的外侧，但已被挤压破坏，有时还可看到一些残留遗迹。后生韧皮部是初生韧皮部的有效部分，只含有筛管和伴胞两种成分，通常没有韧皮薄壁细胞和其它成分。



2)  小麦茎的结构

取小麦茎横切制片观察(图)。注意与玉米茎作比较。






A. 表皮：表皮层的细胞除气孔器外，还有两种类型的表皮细胞，一种狭长，另一种是等径的。

B. 机械组织和绿色组织：位于表皮下的机械组织是厚壁细胞，它们在表皮内方形成不同厚度的连续区域，包围着绿色组织以及外围的较小的维管束。绿色组织由薄壁细胞组成，在横切面上呈圆形，纵向引长，气孔器下面的气室常与绿色组织相通。但注意茎杆基部节间绿色组织较少，甚至全无。

C. 基本组织：在机械组织以内直到中央的髓腔之间，均由薄壁细胞组成，靠近髓腔者较大。

D. 维管束：节间的维管组织由两环维管束组成．外环小的维管束与绿色组织交互排列。内环维管束则位于基本组织的薄壁细胞之中，为外韧维管束。其具体结构与玉米茎差不多。
 
 
注意事项
1.  观察叶芽的结构也可用胡桃、桃、柳等叶芽观察。
 
2.  观察花芽的结构：也可取棉花、木槿、槐、胡桃等花芽，解剖观察其结构特点。

3.  观察混合芽也可不做纵剖，直接从外向内剥取鳞片、叶片，至最后观察其生长点部位是花器为止。春天观察混合芽在植株上的萌动，可见到枝和花虚花序同时发育。也可以取梨、海棠，丁香的混合芽做解剖观察，注童它们的结构特点。

4.  观察大白菜叶球注意其生长锥、叶原基．幼叶，腋芽原基和侧生的腋芽。 注意大白菜叶球之外没有芽鳞包被，若按构造分析，应属裸芽类型。

5.  深秋可在小麦地拔取幼苗观察，教师也可将具分蘖的禾谷类作物幼苗制成保绿标本，供其他季节实验课观察。

6.  在生长锥的两侧，还有叶原基和幼叶，以及幼叶叶腋间的腋芽原基。注意它们的细胞特点，属于哪类组织
 
7.  注意豌豆的原套细胞是两层，玉米原套细胞为一层。认真观察可见正在分裂的细胞，它们是何种方向分裂，有何意义？原套以内是—群不规则的细胞，称为原体细胞，这部分也可观察到正在分裂的细胞。这些细胞分裂方向与原套细胞有何不同，它们分裂后的细胞对茎生长有何意义？
 

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