实验五 茎的形态结构 一、实验目的： 1、 了解植物茎的形态结构 2、 了解不同种类双子叶植物茎的形态结构和发育的基本过程   实验五 茎的形态结构 一、实验目的： 1、  了解植物茎的形态结构 2、  了解不同种类双子叶植物茎的形态结构和发育的基本过程

二、实验用品与材料 1、用品：显微镜、扩大镜、镊子、单面刀片、双面刀片、解剖针、小剪刀、载玻片、盖玻片、纱布、培养皿、吸水纸、蒸馏水、番红、碘液，实验报告纸及绘图工具等。 2、材料：水稻茎、玉米茎、向日葵永久片、菊芋幼茎、椴树茎永久制片、葡萄茎、蚕豆茎、苋菜茎

三、实验内容 1、 观察单子叶植物茎的结构特征 2、 观察不同种类草木植物茎的初生结构 3、 观察木本植物茎的次生结构 三、实验内容 1、  观察单子叶植物茎的结构特征 2、  观察不同种类草木植物茎的初生结构 3、  观察木本植物茎的次生结构

四、实验步骤 1、  单子叶植物茎的观察。 a、取水稻茎横切永久制片观察：水稻茎是一年生单子叶植物草质茎、因为其生活期只有一个生长季节，帮仅具初生构造。

表皮：在横切面上，表皮细胞形状较小，排列紧密，有的细胞硅质化称硅质细胞（细胞中含有二氧化硅）向外突出如齿状。

基本组织：靠近表皮的几层厚壁细胞，对茎有支持功能，厚壁细胞以内为薄壁细胞，愈向中心，细胞愈大，在两维管束之间有大型通气道，横切面上呈圆形气腔，茎中央部分薄壁细胞破裂后成为髓腔。

维管束：多个维管束分成两轮，分散在基本组织中，每一个维管束周围有一圈厚壁细胞为维管束鞘，木质部分为后生木质部两个大孔纹导管和原生木质两个小型的环纹或螺纹导管，呈“V”字形排列。“V”字形尖端的环纹或螺纹导管常在成熟过程中被拉碎破坏，有时可见到被拉破后留下的部分次生增厚的壁。此处有一腔隙叫气腔或胞间道，系由环纹或螺纹导管被拉破及其周围的薄壁组织分离而成。

初生韧皮部在初生木质部的外方，由筛管和伴胞组成。筛管口径大，壁薄；伴胞口径较小，染色较深，横切面略呈现出长方形，紧靠筛管细胞。

b、取玉米茎横切面永久制片置显微镜下观察： 表皮：茎的最外层细胞，排列整齐，外壁具有较厚的角质膜。气孔的两边除了两个较小的保卫细胞外，还有两个稍大的副卫细胞。

维管束：玉米茎中的维管束呈散生分布。靠近边缘部分维管束小、数目较多，在茎中部的维管束较大，但数目较少。由于维管束的散生分布，因此，没有皮层和髓的界限。

仔细观察一个维管束，其外围有一圈厚壁细胞组成的维管束鞘，鞘内只有外方的初生韧皮部和内方的初生木质部，两者间没有形成层（有限维管束）在初生韧皮部最外方的原生韧皮部有时被挤毁，失去了输导的功能，内侧后生韧皮部由排列规则的筛管和伴胞组成。

初生木质部由3—4个导管组成，在横切面上呈“V”字形。“V”字形的底部是原生木质部，由1—3个较小环纹或螺纹导管和薄壁细胞组成。常由于茎的伸长将导管拉破，在“V”字形底部形成一个空腔，与薄壁组织分离形成的腔隙一起构成气腔（胞间道）。“V”字形上部是两个口径较大的后生木质部导管，这两个大导管之间有一些管胞分布。

基本组织：表皮和维管束之间的所有细胞。（因为没有皮层和髓的界限），靠近表皮的数层细胞体积小，排列紧密，细胞壁增厚并木质化，是厚壁组织，称外皮层。维管束之间的细胞为薄壁细胞，细胞较大，排列疏松，有细胞间隙。越靠近中央，细胞个体越大。 通过这两种材料观察：注意区分水稻茎和玉米茎在形态结构的异同点。

2、 双子叶植物茎的初生结构的观察： 取新鲜菊芋幼茎作徒手横切，用番红染色装片观察，由外向央分辨表皮，皮层和维管柱。 2、  双子叶植物茎的初生结构的观察： 取新鲜菊芋幼茎作徒手横切，用番红染色装片观察，由外向央分辨表皮，皮层和维管柱。

表皮：表皮细胞一层、排列紧密、外壁具有角质层。细胞具核，但缺少叶缘体。有些表皮细胞形成表皮毛（有单细胞毛和多细胞毛）。表皮细胞中常可见到两个较小的细胞和两个细胞之间的缝隙，这就是保卫细胞和气孔，气孔之下是孔下室。

皮层：表皮以内、维管柱以外的细胞。紧接表皮之下是几层厚角组织、细胞相对较小。其内是数层薄壁细胞，薄壁细胞中散布有小型分泌腔。

维管柱：包括初生维管束、髓和髓射线。维管束在茎的横切面上排成一环，呈束状，将皮层和髓分隔开。每个维管束都由初生韧皮部、束内形成层和初生木质部组成。韧皮部在维管束的外方，由原生韧皮部和后生韧皮部组成，发育过程是自外向内成熟的（外始式）、主要由筛管、伴胞和韧皮薄壁细胞组成。

束内形成层在初生韧皮部和初生木质部之间，细胞较小，横切面上呈扁平状，壁薄，排列整齐。（稍老一点的材料可见到束间形成层发生。）初生木质部靠近形成层内方。近中心的细胞较小，染色较浅的是原生木质部，其外方细胞口径较大、染色较深的原后生木质部。由此看来，其发育方式是内始式。（注意与根的初生结构相区别）。

髓射线：位于两个维管束之间的薄壁细胞，连接皮层和中央的髓，在横切面上是放射状。有横向运输并兼有贮藏的功能。

髓：位于茎的中央，由薄壁细胞构成，细胞排列疏松，体积较大，有贮藏的功能，常可见到含有晶体和单宁的细胞。 另取向日葵永久制片对照观察各部分结构。

3、  双子叶植物茎的次生结构的观察： 取2—3年生椴树茎横切永久制片，由外向依次观察双子叶植物木本茎的次生结构。 表皮：基本脱落，仅留下部分残片。代之起保护作用的是周皮。比较幼嫩的枝条在横切面上能看到表皮细胞呈扁长方形，外壁角质化，并有角质层。

周皮：在表皮已脱落的椴树茎横切面上，周皮是最外几层细胞，由木栓层，木栓形成层和栓内层共同组成。注意观察各层细胞的特点，试想木栓形成层的来源。

皮层：在周皮和维管柱之间所保留的数层厚角组织的薄壁组织染成浅红色或蓝色。

韧皮部：主要是次生韧皮部。形状呈梯形，与喇叭口状的韧皮射线在圆周方向相间排列。韧皮纤维细胞在横切面上是一堆堆被染成红色的厚壁细胞，与其间隔排列的是筛管、位胞和韧皮薄壁细胞。筛管一般口径较大，伴胞口径很小。初生韧皮部仅在最外侧留下韧皮纤维（亦称中柱鞘纤维）。

形成层：在韧皮部和木质部之间。形成层细胞在理论上只有一层细胞。但分裂出来的细胞还没有完全分化成木质部和韧皮部，所以，看上去这种扁长形细胞约有4—5层，排列整、壁薄、染色浅。

木质部：在形成层之内，染成显眼的红色，在横切面上占很大的面积。由于细胞大小及细胞壁厚薄不同，可明显看出年轮的界线。在靠近髓的部分有几束初生木质部，细胞口径很小。

年轮：在三年生椴树茎横切面上，可以清楚地看到木质部的几个同心环。从内往外注意观察，秋天形成层分裂产生的木质部，各种细胞口径小，细胞壁厚，特别是木质部导管分子更加明显，在制片中着色较深。这部分木质部导管分子更加明显，在制片中着色较深。这部分木质部答为晚材，亦称秋材。春天形成的木质部各种细胞，导管口径较大，细胞壁相对地薄些，制片中染色较浅。这部分木质部称为早材，也称春材。前一年的晚材和第2年的早格之间，界线非常明显，固称年轮线。两个年轮线之间即为年轮。

髓：位于茎的中心，多为薄壁细胞，杂有少数石细胞。外围一圈是小型薄壁细胞，这些细胞含有丰富的贮藏物质，有的含有粘液，因此染色较深，称环髓带。髓细胞除含淀粉外，还包含有一些异细胞，在这些异细胞中可见到簇晶、单宁和粘液。

髓射线：内连髓外接皮层的薄壁细胞。在木质部为1—2列细胞，称之为木射线。在韧皮部细胞变大，并沿切向方向扩展呈喇叭状，称之为韧皮射线。

维管射线：短于髓射线，在每个维管束之内，由木质部和韧皮部之间的横向运输的薄壁细胞组成，多为1列细胞径向方向排列的细胞带。位于韧皮部部分的称韧皮射线。位于木质部部分的称木射线，两者统称维管射线，是次生分生组织的射线原始细胞分裂分化来的。

4、  草本植物茎的结构的观察： 取新鲜的蚕豆作徒手横切，装片染色观察，从外至内，可以区分： 表皮：茎最外层细胞，外壁有角质层，有由保卫细胞组成的气孔器。

皮层：蚕豆茎在皮层中，有几种不同的组织，表皮之内，在其茎的四棱角外为几层厚角组织，厚角组织之间及之内有2—3层含绿体的薄壁细胞构成的同化组织，紧接着同化组织的是多层较大的薄壁细胞，位于相对的两棱角外的薄壁细胞中，有一团厚壁细胞，即纤维细胞。另两相对应的棱角外有两束维管束，属叶迹。

维管柱：包括皮层以内的各部。在横切面上有相当宽的束间区域，将各个维管束时显地分开。 形成层：包括束中形层和束间形成层（较老的材料），连成一环。为扁平的长方形的薄壁细胞。向外产生少量的次生韧皮部，而向产生较多的厚壁组织细胞，即次生木质部。

髓和髓射线：髓射线是两维管束之间的较宽的径向排列的薄壁细胞。髓位于茎的中央，蚕豆老茎多为一空腔，固称髓腔。

5、  藤本双子叶植物茎的结构的观察： 取新鲜葡萄茎作徒手横切片（或取永装片）染色置显微镜下观察其结构特征。 周皮：由后生韧皮部薄壁细胞所衍生。木栓形成层并由束间薄壁细胞的分化而在维管束之间形成连续层。韧皮部的外面部分和皮层形成一条条的剥落环状树皮。（在切片之前仔细观察茎外层形态），后来的周皮形成层则逐渐深入到次生韧皮部。

葡萄茎的另一个特征具有很宽阔的射线，将次生维管组织割成许多部分，而且每个维管束的上面可以有原生韧皮纤维结合在一起，其次生生长时，维管束并不侵向髓部。不过，髓部在早期就被毁损。

初生韧皮部（原生韧皮部）停止了输导作用以后发育出纤维。因此可以看出这些纤维在次生韧皮部排列成弦切向带。

次生木质较发达，由许多大的孔纹导管、网纹导管，螺纹导管及木纤维和木薄壁细胞组成。 皮层由厚角组织和薄壁组织组成。它们都启有叶绿体。皮层最内层是淀粉鞘。

[探索性实验] 6、  茎的异常次生生长的观察： 在上述实验中我们观察了茎的一般结构，但是地球上有几十万种植物，茎的结构是多种多样。有些植物茎的结构变化很大。

a、取新鲜苋菜茎（或永久制片），作徒手切片，染色装片置显微镜下观察其异常生长观察其异常生长现象。 在整个横切面上可以明显地看到许多异常分散维管束。实际上就是维管形成层从茎的中心连续地向外发生，每一个维管形成层向内产生木质部，向外产生韧皮部。韧皮部和木质部形成束，包埋在薄壁组织中，这种薄壁组织称结合组织。形成这种组织主要是维管束之间的维管形成层活动的结果，束间形成层的活动，但其活动只在有限的时间内进行。

b、取新鲜芦荟作徒手切片，观察茎的异常生长现象。 皮层薄壁细胞脱分化发育成形成层细胞，向外分裂产生薄壁细胞，向内分裂产生薄壁细胞进一步分化成次生维管束。最初形成的维管束是外韧维管束，后来形成的维管束为周木维管束。

五、作业： 绘1/4菊芋幼茎初生结构细胞图。 六、思考题： 1、    茎的初生结构与根的初生结构有何区别？ 2、    水稻茎与蚕豆茎结构上有何区别？ 3、    简述椴树茎的次生结构。 4、    简述木质腾本植物和草本植物茎的异同点。