园林植物基础

刘辉芳

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 绪论
  • 2 第一章:植物的细胞与组织
    • 2.1 第一节:植物细胞概述
      • 2.1.1 一、植物细胞的基本特征
      • 2.1.2 二、植物细胞的基本结构
      • 2.1.3 三、植物细胞的后含物
      • 2.1.4  四、植物细胞的分裂、生长和分化
    • 2.2 第二节:  植物组织
      • 2.2.1 一、植物组织的类型
      • 2.2.2 二、复合组织和组织系统
    • 2.3 第三节:资料
    • 2.4 本章总结与思考
  • 3 第二章:根系的形态结构与功能
    • 3.1 第一节:第一节 根的生理功能和基本形态
    • 3.2 一、根的生理功能和经济利用价值
    • 3.3 二、根和根系的基本类型
    • 3.4 第二节 根的初生生长和初生结构
    • 3.5 一、根尖的结构及其生长发育
    • 3.6 二、根的初生结构
    • 3.7 第三节侧根的发生
    • 3.8 第四节双子叶植物根的加粗和次生结构
    • 3.9 一、维管形成层的发生与活动
    • 3.10 二、木栓形成层的产生及其发生
    • 3.11 三、双子叶植物根的次生结构
    • 3.12 第五节根瘤与菌根
    • 3.13 本章小结
  • 4 第三章 植物茎的结构和功能
    • 4.1 第一节   茎的生理功能与基本形态.
    • 4.2 第二节 茎尖(叶芽)的结构
    • 4.3 第三节 茎的初生生长及初生结构
    • 4.4 第四节 双子叶植物茎的次生生长及次生结构
    • 4.5 茎的变态
  • 5 第四章 叶的形态结构与功能
    • 5.1 第一节叶的生理功能与外部形态
    • 5.2 第二节 叶的内部结构
    • 5.3 第三节 叶的衰老、脱落和死亡
    • 5.4 补充知识及思考题
  • 6 第五章 裸子植物的营养器官
    • 6.1 第一节 裸子植物根的结构
    • 6.2 第二节 裸子植物茎的结构
    • 6.3 ​第三节 裸子植物叶的结构
  • 7 第六章营养器官的变态
    • 7.1 第一节 根的变态
    • 7.2 第二节茎的变态
    • 7.3 第三节 叶的变态
  • 8 第七章:植物的花
    • 8.1 第一节  花、花的概念
    • 8.2 第二节雄蕊的发育与结构
    • 8.3 第三节 雌蕊的发育与结构
    • 8.4 第四节 开花与传粉
    • 8.5 第五节 被子植物双受精
    • 8.6 本 章 小 结
  • 9 第八章植物种子的发育与成熟
    • 9.1 第一节种子的形成及基本类型
    • 9.2 第二节  无融合生殖与多胚现象
    • 9.3 第三节 果实的形成及基本类型
    • 9.4 第四节  果实和种子的传播
    • 9.5 第五节  种子的寿命与休眠
    • 9.6 第六节  种子的萌发与幼苗形成
    • 9.7 第七节 被子植物的生活史
    • 9.8 本 章 小 结
  • 10 第九章 植物分类基础知识
    • 10.1 第一节 植物分类的方法
    • 10.2 第二节   植物分类的各级单位
    • 10.3 第三节   植物命名法规
    • 10.4 第四节 植物检索表
    • 10.5 本章小结
    • 10.6 中国植物分类学史
      • 10.6.1 目录
      • 10.6.2 第一章
      • 10.6.3 第二章
      • 10.6.4 第三章
  • 11 第十章植物群落
  • 12 第十一章被子植物分科概述
    • 12.1 第一节被子植物分类主要形态术语
    • 12.2 第二节双子叶植物纲(Dicotyledoneae)
    • 12.3 第三节单子叶植物纲(Monocotyledoneae)
    • 12.4 第四节被子植物的起源及分类系统简介
    • 12.5 一、木兰科(Magnoliaceae)
    • 12.6 二、毛茛科(Ranunculaceae)
    • 12.7 三、石竹科(Caryophyllaceae)
    • 12.8 四、蓼科(Polygonaceae)
    • 12.9 五、锦葵科(Malvaceae)
    • 12.10 六、葫芦科(Cucurbitaceae)
    • 12.11 七、杨柳科(Salicaceae)
    • 12.12 八、十字花科(Brassicaceae,Cruciferae)
    • 12.13 九、蔷薇科(Rosaceae)
    • 12.14 十、豆科(Fabaceae,Leguminosae)
    • 12.15 十一、大戟科(Euphorbiaceae)
    • 12.16 十二、伞形科(Apiaceae,Umbelliferae)
    • 12.17 十三、茄科(Solanaceae)
    • 12.18 十四、旋花科(Convolvulaceae)
    • 12.19 十五、唇形科(Lamiaceae)
    • 12.20 十六、木犀科(Oleaceae)
    • 12.21 十七、玄参科(Scrophulariaceae)
    • 12.22 十八、菊科(Asteraceae,Compositae)
    • 12.23 桦木科Betulaceae
    • 12.24 山毛榉科(壳斗科)Fagaceae
    • 12.25 桑科Moraceae
    • 12.26 胡桃科Juglandaceae
    • 12.27 榆科Ulmaceae
    • 12.28 金缕梅科Hamamelidaceae
    • 12.29 杜仲科Eucommiaceae
    • 12.30 悬铃木科Platanaceae
    • 12.31 小檗科Berberidaceae
    • 12.32 五味子科Schisandraceae
    • 12.33 樟科Lauraceae
    • 12.34 腊梅科
    • 12.35 柽柳科Tamaricaceae
    • 12.36 紫茉莉科Nyctaginaceae
    • 12.37 芍药科Paeoniaceae
    • 12.38 山茶科Theaceae
    • 12.39 猕猴桃科Actinidiaceae
    • 12.40 藤黄科Guttiferae
    • 12.41 杜英科Elaeocarpaceae
    • 12.42 椴树科Tiliaceae
    • 12.43 梧桐科Sterculiaceae
    • 12.44 木棉科Bombacaceae
    • 12.45 锦葵科Malvaceae
    • 12.46 大风子科Flacourtiaceae
    • 12.47 杜鹃花科Ericaceae
    • 12.48 柿树科Ebenaceae
    • 12.49 野茉莉科(安息香科)Styracaceae
    • 12.50 海桐科Pittosporaceae
    • 12.51 八仙花科Hydrangeaceae
    • 12.52 含羞草科Mimosaceae
    • 12.53 苏木科(云实科)Caesa|p.niaceae
    • 12.54 蝶形花科Fabaceae
    • 12.55 胡颓子科Elaeagnaceae
    • 12.56 千屈菜科Lythraceae
    • 12.57 瑞香科Thymelaeaceae
    • 12.58 石榴科Punicaceae
    • 12.59 蓝果树科Nyssaceae
    • 12.60 山茱萸科Cornaceae
    • 12.61 卫矛科Celastraceae
    • 12.62 冬青科Aquifoliaceae
    • 12.63 黄杨科Buxaceae
    • 12.64 大戟科Euphorbiaceae
    • 12.65 鼠李科Rhamnaceae
    • 12.66 葡萄科Vitaceae
    • 12.67 省沽油科Staphyleaceae
    • 12.68 无患子科Sapindaceae
    • 12.69 七叶树科Hippocastanaceae
    • 12.70 槭树科Aceraceae
    • 12.71 漆树科Anacardiaceae
    • 12.72 苦木科Simarubaceae
    • 12.73 楝科Meliaceae
    • 12.74 芸香科Rutaceae
    • 12.75 五加科Aral iaceae
    • 12.76 夹竹桃科Apocynaceae
    • 12.77 马鞭草科Verbenaceae
    • 12.78 醉鱼草科Buddlejaceae
    • 12.79 紫葳科Bignoniaceae
    • 12.80 茜草科Rubiaceae
    • 12.81 忍冬科Caprifoliaceae
    • 12.82 一、泽泻科(Alismataceae)
    • 12.83 二、天南星科(Araceae)
    • 12.84 三、莎草科(Cyperaceae)
    • 12.85 四、禾本科(Poaceae,Gramineae)
    • 12.86 五、百合科(Liliaceae)
    • 12.87 六、鸢尾科(Indaceae)
    • 12.88 七、兰科(Orchidaceae)
    • 12.89 棕榈科Palmaceae(Palmae)
    • 12.90 芭蕉科Musaceae
    • 12.91 一、被子植物的起源
    • 12.92 二、被子植物的系统演化
    • 12.93 三、被子植物的分类系统
  • 13 园林花卉
    • 13.1 园林花卉之各论
  • 14 园林树木
    • 14.1 常见灌木
    • 14.2 常见乔木
第二节 叶的内部结构
  • 1 主页
  • 2 资料
  • 3 参考


第二节 叶的内部结构

一、叶的发生与生长

叶发生于茎尖基部的叶原基( 图4-5)。叶原基发生时,茎尖周缘分生组织区定部位的表层下面1-2 层细胞进行平周分裂,平周分裂产生的细胞和表层细胞又进行垂周分裂,形成一个向外的突起,即叶原基。叶原基首先进行顶端生长,顶端部分的细胞继续分裂,使整个叶原基伸长生长,成为一个锥体,称为叶轴,是没有分化的叶片和叶柄。具有托叶的植物,叶原基基部的细胞迅速分裂、生长、分化为托叶,包围着叶轴。



在叶轴伸长的早期,叶轴边缘的两侧出现两条边缘分生组织( marginal meristem),边缘分生组织进行分裂,使叶原基向两侧生长( 边缘生长),同时叶原基还进行一些平周分裂,使叶原基的细胞层数有所增加,这样,叶原基成为具有一定细胞层数的扁平形状,形成幼叶叶轴基部没有边缘生长的部位,分化形成叶柄。当叶片各个部分形成后,细胞继续分裂和长大,增加幼叶的面积( 居间生长),直到叶片成熟。由于不同部位居间生长的速度不同,结果形成不同形状的叶。
  当叶轴发育形成幼叶后,幼叶内已经没有边缘分生组织存在.这时期幼叶的最外层为原表皮,原表皮以内是几层细胞构成的基本分生组织(叶内的基本分生组织只进行垂周分裂),基本分生组织中分布着原形成层束。在居间生长过程中,原表皮发育成表皮,基本分生组织发育成叶肉,原形成层发育成叶脉,共同构成片成熟的叶。
  叶的生长期有限,在达到一定大小后,生长就停止。但有的植物在叶基部保留有居间分生组织,可以有较长的生长期。

FIGURE 1. LEAF MERISTEMS OF ARABIDOPSIS THALIANA.

 (A) Leaf developmental stages showing the proliferative region增殖区 (red). This meristematic region localizes at the leaf blade/petiole junction and produces both leaf-blade and leaf-petiole cells in a bidirectional manner. The region maintains a constant size over a limited time period. 

(B) Left image: A leaf primordium at 7 days after sowing with cell lineages indicated by blue staining (sectors were induced at 4 days after sowing). The middle and right images indicate the spatial differentiation of leaf meristems. The plate meristem is marked by AN3 and WOX1 gene expression domains and the marginal meristem is marked by the SPT enhancer, PRS/WOX3, and the promoter of CYCD4;2.

Leaf, stipule, and tendril卷须 initiation in Ampelopsis蛇葡萄属植物 arborea and Ampelopsis cordata. 

(A) Scanning electron micrograph (SEM) of the shoot apical meristem (SAM) of A. cordata.

(B) SEM of the SAM of A. arborea.

 (C) Epi-illumination of a young dissected A. cordata shoot. 

(D) Young shoot of A. cordata. 

(E) Epi-illumination of a young dissected A. arborea shoot. 

(F) Young shoot of A. arborea. 

Primordia 1 (P1), primordia 2 (P2), primordia 3 (P3), primordia 4 (P4), stipules (S), tendrils (T). Scale bars = 100 m (panels A and B), 0.25 mm (panels C and E), and 5 mm (panels D and F). 


Initiation and development of Ampelopsis cordata(北美蛇葡萄) leaves and marginal serrations. 

(A) Initiation of leaf primordia (P1) from the shoot apical meristem (SAM). 

(B) Development of stipules (S) from the base of the leaf primordia (P1). Serration initiation occurs in primordia 2 (P2) (arrowhead). 

(C) Longitudinal section through a young shoot showing initiation of primordia (P1 and P2) and tendril (T). 

(D) Acropetal initiation of serrations along the distal末梢的 leaf margin above the prominent serration (asterisk) in primordia 3 (P3) (arrowheads). 

(E) Elaboration of the prominent serration (asterisk) and acropetal initiation of lobes (arrowheads) proximal to the prominent serration. 

(F) Cleared young leaf showing vascular strands associated with marginal serrations. Marginal serrations continue to develop in sets of three along the proximal region of the leaf margin (arrowheads and arrows). Arrowheads and arrows show sets of three serrations and vascular strands that develop from the prominent primary vein or minor vein, both of which arise at the petiole?leaf juncture. 

(G) Young leaf expressing the mature leaf phenotype. Initiation of marginal serrations is complete. Asterisks highlight prominent serration, and arrows show the most proximal marginal serrations. 

Scale bars = 50 m (panels A and B), 200 m (panel C), 100 m (panels D and E), 1 mm (panel F), and 5 mm (panel G). 

Development and elaboration of primary and secondary leaflet pairs in Ampelopsis arborea. 

(A and B) During mid-to late-primordia 4 (P4) stage of leaf development, the second pair of secondary leaflets (arrows) are initiated acropetally on the primary leaflet (PL1) (asterisks). 

(C) Late primordia 4 (P4) stage of leaf development showing elaboration and outgrowth of the secondary leaflets (SL1 and SL2). Lobes are initiated acropetally on the primary leaflets and the three lobes of the terminal leaflet (TL) are evident at this stage of leaf development. 

(D) Lobe pairs of secondary leaflets (dots) are initiated by late primordia 4 (P4). 

Scale bars = 100 m (panels A and B) and 200 m (panels C and D).  

 二 双子叶植物叶的结构


   (一)双子叶植物叶的一般结构
   1.叶柄的结构
  叶柄的内部结构与茎相似,但是比茎简单,由表皮、基本组织和维管束3 个部分组成。一般情况下,叶柄在横切面上常成半月形、三角形或近于圆形( 图4-6)。叶柄的最外层为表皮,表皮上有气孔器,常有表皮毛,表皮内大部分是薄壁组织,紧贴表皮之下为数层厚角组织,内含叶绿体,有时也有一些厚壁组织。这些机械组织既能增强支持作用,又不妨碍叶柄的延伸、扭曲和摆动。叶柄的维管束成多种方式分布在薄壁组织中,维管束可以是外韧的,如冬青属; 双韧的,如夹竹桃属、南瓜属; 或是同心的,如某些蕨类植物和许多双子叶植物。叶柄维管束的排列因植物种类而不同。如果是单个外韧维管束,则韧皮部存在于远轴面,如果维管束排列成一圈,则韧皮部在木质部的外部。


  

Figures 18-25. Midrib structure in cross-section. Figs. 18, 19 show basal and apical regions of P. dahlstedtii midrib. Figs. 20-22 show basal, middle and apical regions of O. martiana; midrib. Figs. 23-25 show basal, middle and apical regions of P. diospyrifolium midrib (AB = abaxial face epidermis, AD = adaxial face epidermis, CL = collenchyma, ME = mesophyll叶肉, MU = multiseriate epidermis, PA = parenchyma, PP = palisade栅栏组织 parenchyma, SJ = spongy parenchyma, SC = sclerenchyma厚壁组织, SU = subepidermis, VB = vascular bundle).

The midrib in the leaf base of P. dahlstedtii, unlike the petiole, presents just one vascular bundle (Fig. 18), with a parenchymatous sheath lacking Casparian strips. On the adaxial face of the midrib, a multiple epidermis, palisade parenchyma and a little spongy parenchyma occur (Fig. 18). On the abaxial face, a uniseriate epidermis, collenchyma (with thinner cell walls those the petiole collenchyma) and parenchyma are observed (Fig. 18). In the midrib apex (Fig. 19), there are few cells in the vascular bundle, the adaxial epidermis presents more cellular layers and there are no collenchyma in the abaxial surface.

The midrib in the leaf base of O. martiana has 10-11 different-dimensioned collateral vascular bundles, with sclerenchymatous cells in the phloem and xylem faces (Fig. 20). On the abaxial surface of the midrib, an epidermis with tector and glandular trichomes, subepidermic collenchyma strands and parenchyma occurred. On in the adaxial suface, in addition to the epidermis and subepidermis, a few collenchyma, chlorenchyma and parenchyma were observed (Fig. 20). Sclereids occur within the parenchyma tissue of the vein (Fig. 20). The O. martiana midrib undergo structural modifications along the blade: the number of vascular bundles is reduced to three or four in the intermediary region (Fig. 21); to one middle-sized bundle and to two very small bundles in the apical region (Fig. 22).

The P. diospyrifolium midrib structure is similar to that of O. martiana. In the former, there are also several vascular bundles in the base, reduced to three in the intermediary portion and to one or two in the apical region (Figs. 23-25). Collenchyma and parenchyma distribution on the abaxial face, and the occurrence of parenchymatous or collenchymatous cells in the vascular bundle of the P. diospyrifolium midrib, are similar to those of the petiole.


在双子叶植物中,木质部与韧皮部之间往往有一层形成层细胞,可以进行短暂的次生生长。有些植物叶柄和复叶小叶柄基部有膨大的叶枕,与叶的感震性运动有关,如含羞草。
2.叶片的结构

植物的叶片多数为绿色的扁平结构,由于上下两面受光不同,因此内部结构也有所不同。一般把向光的一面称为上表面或近轴面或腹面,相反的一面称为下表面或远轴面或背面。
  通常,叶片的内部结构分为表皮、叶肉( mesophyll) 和叶脉(vein) 三部分( 图4-7 )。


palisade:栅栏

mesophyll:叶肉

(1)表皮及其附属物
 表皮来源于原表皮,覆盖着整个叶的表面,有上表皮和下表皮之分,近轴面的是上表皮,远轴面的为下表皮。大多数植物叶的表皮由单细胞构成,如棉花、女贞; 少数植物叶的表皮是由多层细胞构成的,称为复表皮(mulipl epidermis),如印度橡胶树叶片表皮有3-4 层细胞,海桐的表皮为2~3层细胞组成的复表皮,夹竹桃叶的表皮是由3-4层细胞组成的复表皮。
  表皮细胞是表皮的主要组成成分,多为有波纹边缘的不规则的扁平体,细胞彼此紧密嵌合,没有胞间隙。在横切面上,表皮细胞的形状十分规则,呈扁长方形,外切向壁比较厚,并覆盖有角质膜。上表皮的角质膜一般比下表皮的发达,叶面角质膜的发达情况常随植物的特性、生长环境和发育年龄面变化。通常幼嫩叶子的角质膜不及成熟叶子的发达,早生植物的角质膜较厚,而水生植物的较薄,甚至没有。角质膜有减少燕腾、并在一定程度上防御病菌和异物侵入的作用,较强的折光性能够防止强光对叶片造成灼伤,在热带植物中这种保护作用更为明显。角质膜还具有一定的通透性,植物体内的水分可通过叶片表皮角质膜蒸腾散失一部分。生产上采用叶面施肥,便是应用溶液喷洒于叶面后,一部分通过气孔进人叶内,一部分透过表皮角质膜进人细胞的原理。表皮细胞中通常不含叶绿体,在一些阴生或水生植物中可能具有,如眼子菜。有的植物表皮细胞含有花青素,使叶片呈现红、藍.紫色。


表皮细胞最大的特征是气孔多,这与叶片光合作用和蒸腾作用密切相关。双子叶植物的气孔器(stomatal apparatus)通常分散在表皮细胞间,由两个肾形的保卫细胞(guantcl)围合而成(图4-8)。两个保卫细胞之间的裂生胞间隙称为气孔(stoma),它们是叶片与外界环境之间进行气体交换的孔道。有些植物如甘薯等,在保卫细胞之外,还有较整齐的副卫细胞(subsidiary cell)。保卫细胞的细胞壁,在靠近气孔的部分增厚,上下方都有棱形突起,而邻接表皮细胞一侧的细胞壁较薄。保卫细胞的原生质体也与-般的表皮细胞不同,有丰富的细胞质,含有较多的叶绿体和淀粉粒。这些特点都与(孔开闭的自动调节有关。当光合作用所积累的淀粉转变为简单的糖分时,保卫细胞中组胞液的浓度增加,保卫细胞向周围的表皮细胞吸入水分而膨胀。由于它们细胞壁薄厚不均匀,两边的伸展性不同,近气孔的细胞壁较厚,扩张较少,而邻接表皮细胞方面的细胞壁较薄,扩张较多,致使两个保卫细胞相对地弯曲,其间的气孔裂缝得以张开。当保卫细胞失去水分,紧张度降低,就萎软而变直,其间的气孔裂缝就关闭起来。
  近代根据偏振光显微镜和电子显微镜观察,发现保卫细胞壁上纤维素的纤维丝呈辐射状排列,并通过实验认为纤维丝的这种排列方式,对于气孔的开闭,比壁的薄厚状况更为重要。一般植物在正常气候条件下,昼夜之间气孔的开闭具有周期性。气孔常于晨间开启,有利于光合作用; 4 前张开达到最大程度,此时,气孔蒸腾也迅速增加,保卫细胞失水渐多; 中午前后,气孔渐渐关闭; 下4 当叶内水分增加之后,
气孔再度张开; 到傍晚后,因光合作用停止,气孔则完全闭合。气孔开闭的周期性随气候和水分条件。生理状态和植物种类而有差异。了解气孔开闭的昼夜周期变化和环境的关系,对于选择根外施肥的时间有实际意义。
  气孔在表皮上的数目.位置和分布,随植物的种类而异,且与生态条件有关。大多数植物每平方毫米的下表皮平均有气孔100-300个。一般来说,草本双子叶植物如棉花、马铃薯、豌豆的气孔。下表皮多而上表皮少; 木本双子叶植物如茶、桑等的气孔,都集中在下表皮。在同一株上,着生位置越高的叶,其单位面积的气孔数日越多; 在同一叶片上,单位面积气孔的数目在近叶尖、叶缘部分的较多。这是因为叶实和叶缘的表皮细胞较小,而气孔与表皮细胞的数目常有一定比例的缘故。
  多数植物叶的气孔与其周围的表皮细胞处在同一水平面上,但旱生植物的气孔位置常下陷,而生长于湿地的植物其气孔位置常稍升高。气孔的这些特点,都是对光照、水分等不同环境条件的适应。

     表皮上常有表皮毛,它是由表皮细胞向外突出生长或分裂形成的,其类型、功能和结构因植物而异。如棉花叶,有单细胞簇生的毛和乳头状的腺毛,在中脉背面,还有呈棒状突起的蜜腺。茶幼叶下表皮密生单细胞的表皮毛,在表皮毛周围,分布有许多腺细胞,能分泌芳香油,加强表皮的保护作用。甘薯叶表皮上有腺鳞,它包括短柄和由较多分泌细胞构成的顶部两个部分,顶部能分泌黏液。荨麻叶上的蜇毛能分泌蚁酸,可防止动物的侵害。环境条件会影响表皮毛的疏密程度,如高山植物叶片上多有浓密的绒毛,能够反射紫外线; 在低温和高温气候条件下生活的植物密生绒毛,可以避免体温的刷烈变化,减少水分蒸腾。有些植物的叶尖和叶缘有一种排出水分的结构,称为排水器。排水器由水孔和通水组织构成。水孔与气孔相似,但它的保卫细胞分化不完全,没有自动调节开闭的作用。排水器内部有一群排列疏松的小细胞,与脉梢的管胞相连,称为通水组织。温暖的夜晚或清晨,空气湿度较大时,叶片的燕腾微弱,植物体内的水分就从排水器溢出,在叶尖或叶缘集成水滴,这种现象叫吐水。吐水现象是根系吸收作用正常的一种标志。
  (2)叶肉

  叶肉是上、下表皮之间的绿色同化组织,由基本分生组织发育而来。叶肉细胞富含叶绿体,是进行光合作用的主要场所。由于叶两面受光的影响不同,双子叶植物的叶肉细胞在近轴面(腹面)分化成栅栏组织,在远轴面( 背面)分化成海绵组织,具有这种叶肉组织结构的叶称为异面叶(bifacial leaf),如棉花、女贞的叶; 有的双子叶植物叶肉没有栅栏组织和海绵组织分化,或者在上、下表皮内侧都有栅栏组织的分化,称为等面叶(isobilateral leaf),如柠檬,马蔺的叶。

栅栏组织palisade tissue是一列或几列长柱形的薄壁细胞,其长轴与上表皮垂直,呈栅栏状排列。栅栏组织细胞内含有较多、较大的叶绿体。叶绿体的分布常受外界条件影响,特别是光照强度。强光下,叶绿体移动而贴近细胞的侧璧,减少受光面积,避免过度发热; 弱光下,它们分散在细胞质内,充分利用散射光能。在生长季节里,叶绿素含量高,类胡萝卜素的颜色被叶绿素的颜色所遮蔽,故叶色浓绿; 秋天,叶绿素减少,类胡萝卜索的黄橙色便显现出来,于是叶色变黄。有些植物叶显红、紫等颜色,这是花色素开对细胞液PH值改变的颜色反应。
         栅栏组织(palisade tissue)的细胞层数和特点,随植物种类而不同。棉花的栅栏
组织只有1层; 甘薯叶的栅栏组织有1~2层细胞; 茶叶随品种而不同,其栅栏组织有1~4层细胞; 香蕉的腹背叶较厚,有几层细胞组成的栅栏组织。光照强度的强弱对栅栏组织的发育程度和细胞层数有重要影响。例如,同一棵树上,由于树冠外部和内部光照强度不同,树冠外部的叶具有发育良好的栅栏组织,而树冠内部叶的栅栏组织发育不良。长在强光下和阳坡的植物栅栏组织层数比生长在弱光和阴坡的植物要多,生长在森林下层的植物和沉水植物常没有栅栏组织。
  海绵组织(spongy tissue)位于栅栏组织与下表皮之间。是形状不规则、含少量叶绿体的薄壁组织,细胞排列疏松,胞间很大,特别是在气孔内方,形成较大的气孔下室(substomatic chamber)。由于海绵组织细胞内含叶绿体较少,故叶片背面的颜色较浅。海绵组织的光合强度低于栅栏组织,气体交换和蒸腾作用是其主要功能。
  (3)叶脉

 叶脉是叶片内的维管束,由原形成层发育而来,在主脉和较大侧脉的维管束周围还有薄壁组织和机械组织,由基本分生组织发育形成。叶脉的主要功能是输导水分、无机盐和养料,并对叶肉组织起机械支持作用。双子叶植物的叶脉多为网状脉,在叶的中央纵轴有一条最粗的叶脉,称为中脉。从中脉上分出的较小分枝为侧脉,侧脉再分枝出更小的细脉,细脉末端称脉梢,因此,双子叶植物叶片内的维管束在叶片中央平面上与叶表面平行地形成互相连接的网状系统。

主脉或大的侧脉由维管束和机械组织组成。主脉中有多个维管束,小型叶脉只有一个。,主脉和较大叶脉维管束的组成和茎中维管束的组成成分基本相同,只是各成分的体积小一些。木质部位于近轴面,韧皮部位于远轴面。双子叶植物在木质部与韧皮部之间还有形成层,不过形成层的分裂活动微弱,只产生少量的次生结构。

随着叶脉分枝,叶脉的结构越来越简单。

 

 

首先是形成层和机械组织消失,其次是本质部和韧皮部的组成分子逐渐战少。细脉末端(图4-9),韧皮部中有的只有数个狭短筛管分子和增大的伴胞,有的只有1-2 个薄壁细胞,木质部中最后也仅有1-2 个螺纹管胞。韧皮部和木质部可以- 一同到达脉端,但在大多数情况下木质部分子比韧皮部分f 延伸得更远。在细脉中发现与筛管或筛胞和导管或管胞毗接的一些薄壁细胞,细胞壁具有向内生长的突起物,这是典型传递细胞的特点。传递细胞在细脉创皮部附近特别明显,能够有效地从叶肉组织运输光合产物到筛管分子中。脉梢是木质部泄放蒸腾流的终点,又是收集、输送叶肉光合作用产物的起点,它这种特化的结构对于短途运输非常有利。

(二)单子叶植物叶的结构
      单子叶植物的叶片也是由表皮、叶肉和叶脉三部分组成,各部分的结构和双子叶植物有所不同。下面以禾本科植物为例,说明单子叶植物叶的结构。
1,叶片的结构
  (1)表皮

禾本科植物叶片表皮的结构比较复杂,除表皮细胞、气孔器和表皮毛之外,在上表皮中还分布有泡状细胞。

①表皮细胞
       禾本科植物的表皮细胞有近矩形的长细胞和方形的短细胞两类(图4-10)。长细胞是表皮的主要组成成分,其长轴与叶片纵轴平行,呈纵行排列,细胞的外侧壁不仅角化,而且高度硅化,形成一些硅质和栓质的乳突(papilla)。木本科植物比较坚硬。含有硅质是- 个原因。长细胞也可和气孔器交互组成纵列,分布于叶脉相间处。,短细胞为方形或稍扁,插在长细胞之间,可分为硅质细胞(silicacl)和栓质细胞(cork cell),两者成对或单独分布在长细胞列中,并和长细胞交互排列。硅质细胞除细胞壁硅质化外,细胞内充满~ 一个硅质块,是死细胞; 栓质细胞壁栓质化,它们分布于叶脉上方。水稻叶的硅细胞中充满硅质胶体物,易于辨别。许多不本科植物表皮中的硅细胞常向外突出如齿状或成为刚毛,使表皮坚硬面粗糙,加强了抵抗病虫害侵袭的能力。农业生产上常施用硅酸盐或采用稻草还田的措施,并且往意株间通风,这样有利于细胞壁的硅化和抗病虫性能的提高。

②泡状细胞
       在两个叶脉之间的表皮中分布一些具有垂周壁相对较薄的大型細胞,其长轴与叶脉平行,称为泡状细胞(bullifom cell)或运动细胞(motor cell)。泡状细胞常5~7 个为一组,中间的细胞最大,两旁的较小。在叶片横切面上,每组泡状细胞的排列常似展开的折府形,它们的细胞中都有大液泡,不含或含有少量叶绿体。通常认为当气候干燥、叶片蒸腾失水过多时,泡状细胞发生萎蔫,于是叶片内卷成简状,以减少燕腾;当天气湿润、燕腾减少时,它们又吸水膨胀,于是叶片又平展。但是植物叶片失水内卷,也与叶片中的其他组织的收缩、厚壁组织的分布、组织之间的内聚力等有关。在小麦、玉米、甘蔗的裁培或水稻的晒田过程中,如果发现叶片内卷,傍晚仍能复原,说明叶的蒸腾量大于根系吸收量,这是炎热干早条件下常有的现象。如果叶片到晚上仍不展开(晚上蒸腾很少),这是根系不能吸水的标志,说明植物受到干早伤害。

mesophyll:叶肉

③ 气孔器
       禾本科植物的气孔器由两个长哑铃形的保卫细胞和其外侧的一对近似菱形副卫细胞组成。气孔器在表皮上与长细胞相间排列成纵行,称为气孔列。成熟的保卫细胞形状狭长,两端膨大,壁薄,中部细胞壁特别增厚。当保卫细胞吸水膨胀时,薄壁的兩端膨大,互相撑开,于是气孔开放; 缺水时,两端收缩,气孔关闭。禾本科植物叶片上、下表皮的气孔数目几乎相等,这个特点是与叶片生长比较直立、没有腹背结构之分有关。但是,气孔在近叶尖和叶缘的部分却分布较多。气孔多的地方,有利于光合作用,也增强了蒸腾失水。水稻插秧后,往往发生叶尖枯黄,这是因为根系暂受损伤,吸水量少,而叶尖燕腾失水多的缘故。

(2)叶肉
       禾本科植物的叶肉细胞含有大量的叶绿体,没有栅栏组织和海绵组织的分化,称为等面型叶( 图4-11)。各种禾本科作物的叶肉细胞在形态上有不同的特点,甚至不同品种或植株上不同部位的叶片中,叶肉细胞的形态稍有差异。如水稻的叶肉细胞,细胞壁向内皱褶,但整体为扁圆形,成叠沿叶纵轴排列,叶绿体沿细胞壁内褶分布; 小麦、大麦的叶肉细胞,细胞壁向内皱褶,形成具有“峰、谷、腰、环”的结构(图4-12),有利于更多叶绿体排列在细胞边缘,易于接受C0,和光照,进行光合作用。当相邻叶肉细胞的“峰、谷”相对时,可使细胞间除加大,便于气体交换,同时,多环细胞与相同体积的圆杉形细胞比较,相对减少了细胞的个数,细胞壁减少了,对于物质的运输更为有利。

(3)叶脉
       禾本科植物的叶脉为平行脉,中脉明显粗大,与茎内的维管束结构相似,侧脉大小均匀,彼此平行。维管束均为有限维管束,没有形成层。木质部和韧皮部的排列类似双子叶植物。维管束外有1~2层细胞包围,形成维管束鞘(vascular bundle sheath),在不同光合途径的植物中,维管束鞘细胞的结构有明显区别。
        玉米、甘蔗、高粱等植物的维管束鞘是由单层薄壁细胞所组成。细胞较大,排列整齐,细胞内的叶绿体比叶肉细胞所含的叶绿体大,数量多。小麦、大麦等植物的维管束鞘有2 层细胞,水稻的维管束鞘可因品种不同而为1层或2 层,但在细脉中则一般只有1层维管束鞘。具有2 层维管束鞘的,其外层细胞壁薄、较大,所含叶绿体较叶肉细胞中的少; 内层细胞较小,细胞壁较厚,几乎不含或含少量叶绿体。在C,植物的维管束鞘外侧密接层呈环状、或近于环状排列的叶肉细胞,和维管束鞘细胞包被的叶脉共同形成同心的圈层,这种同心圈层结构称为“花环”(Kranz-type )结构,这些解剖结构是C,植物的特征。
  小麦、水稻、燕麦等植物叶片的维管束鞘细胞中,叶绿体和其他细胞器很少,过氧化物酶体在叶肉细胞和维管束鞘细胞中都有分布,没有“花环”结构出现。
  C.和C,植物不仅存在于禾本科中,其他一些单子叶植物和双子叶植物中也有发现,如莎草科、苋科、藜科等有c,植物,其叶的维管束鞘细胞也具有上述特点。大豆、烟草则属C,植物。
  2.叶鞘

叶鞘表皮中无泡状细胞,气孔较少,为含叶绿体的同化组织,其细胞壁不形成内褶。大小维管束相间排列,分布在叶鞘的近背面。叶舌、叶耳的结构简化,常常只有几层细胞的厚度。

(三)叶的生态类型
1.旱生植物叶片的结构特点
  长期生活在干燥的气候和土壤条件下.能够保持正常生命话动的旱生植物。其叶片的结构主要是朝着降低蒸腾和增加储藏水分两个方面发展(图4-13)。

旱生植物叶片小,角质膜厚,表皮毛和蜡被比较发达,有明显的栅栏组织,有的有复表皮(夹竹桃),有的气孔下陷(松叶),甚至形成气孔窝(夹竹桃),有的有储水组织(花生、猪毛菜等)。
  叶面积的缩小,可以减少蒸腾,却对光合作用不利,因此,旱生植物的叶肉向着提商光合效能方面发展。般早生植物的栅栏组织很发达,甚至叶的背面也有栅栏组织(等面叶,如马蘭)。同时,胞间隙较小,这样就增加了光合组织的比例。叶肉细胞具有皱褶的边缘( 如松叶),增加与外界的接触面,使其中叶绿体更有效地利用阳光。此外,旱生植物的叶脉比较稠密,可以在干早的大气中得到较充足的水分,维持光合作用的进行。
  叶片早生结构的另一特点是储藏水分。许多早生.植物的叶,肉质多汁,常有储藏水分和黏液的组织,如剑麻、菠萝等。生长于盐碱土壤上的猪毛菜,适应生
理干早的生境,也形成早生性结构,叶片肉质,线状圆柱形,表皮内侧环生一层栅栏同化组织,再向内为一圈储藏黏液细胞,中央则为具有储水能力的薄璧组织,大、小维管束贯穿于博壁组织之中。
2.水生植物叶片的结构特点

水生植物可以直接从环境获得水分和溶解于水中的物质,但不易得到充分的光照和良好的通气。其叶片的结构特点为:叶脉较少,机械组织和输导组织退化; 角质膜薄或无,保护组织退化; 叶片薄或丝状细裂,叶肉细胞层少,没有栅栏组织和海绵组织的分化; 形成发达的通气系
统,有较大的气室,既有利于通气,又增加了叶片的浮力(图4-14)。

3.阳生叶与阴生叶
  光照强度是影响叶片的另一重要因素,许多植物的光合作用适应于在强光下进行,面不能忍受前藏,这类植物称为阳生(地)植物; 有些植物的光合作用适斑于在较弱的光照下进行,这类植物称为阴生(地)植物。阳生植物和阴生植物的特性不同,主要表现在叶片的解剖结构上有很明显的差异。
  用生植物的叶即为阳生叶。阳生.植物适应于在较强的光照下生活,它的叶片结构倾向于早牛植物叶片的结构。阳生叶的叶片厚、小。角质膜厚。栅栏组织和
机械组织发达、叶肉组胞间隙小。
  阴生植物的叶即为阴生叶,这类梢物适应于在较弱的光照下生话,在强光下则不易生长。阴生叶的叶片薄、大、角质膜薄,机械组织不发达.无栅栏组织的分化,叶肉细脑间隙大。
  叶是最容易发生变异的器官,在同一植株上或在作物群体中,各叶所处的光照、水分等条件不同,其叶片的解剖结构常有差异。在同一植株上,越近顶部的叶,早性结构越显著。水稍的旗叶,一般有较高的光合强度,其内在原因之一就是具备了阳生叶的解剖结构特点。所以。裁培水稻时要防止叶片早衰,使其更有效地进行光合作用,使幼補能源源不断地得到光合产物的供应,达到籽粒饱满,保证旗叶和上.部二三叶的继续生长是十分重要的。在作物群体中,顶部和向阳的叶,具有早性结构的倾向,而荫蔽的叶,其解剖特点大体上,趋向阴叶。