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茎
最全笔记系列：植物学第6章，总结了茎的生理功能和经济价值、茎的基本形态、茎的初生生长和初生结构等。
编辑于2024-04-09 16:36:29
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茎
茎的生理功能和经济价值
茎的主要生理功能
运输作用
运输水分、无机盐和有机物
这些物质通过茎的导管和筛管从根部向上运输到各个器官，为植物的正常生长和发育提供必要的物质基础。
支持作用
具有支持植物体地上部分的功能
承受着叶、花、果实等器官的重量，并保持植物的直立状态
茎的支持作用对于植物的稳定性和生存都非常重要
储存功能
储存营养物质
甘蔗的茎可以储存大量的糖分，以满足植物的生长需求
一些植物的茎还可以储存水分和无机盐等营养物质
光合作用
在一些特殊的环境下，茎也可以进行光合作用
这种情况下，茎会呈现出绿色并产生叶绿素，从而能够进行光合作用合成有机物
茎的经济价值
木材
许多多年生木本植物的茎内含有次生木质部，这是木材的主要来源
纤维
许多植物的茎可以提供高品质的纤维
如亚麻、大麻、棉花、麻黄等。这些纤维可用于造纸、纺织等行业
食品
一些植物的茎也可以作为食品原料
如竹笋、芦笋、香蕉茎、高粱茎等。这些茎部富含营养成分，如蛋白质、维生素和矿物质
药用
许多植物的茎和叶子中含有丰富的药用成分
如白芷、黄芪、当归、川芎等。这些草药可以用于中药制剂中，用来治疗各种疾病
工业原料
植物茎还可以提供工业上需要的原料
如木材、纸浆、纤维板、木屑板等。这些材料在建筑和装修、家具和造船等领域都有广泛的应用
茎的基本形态
茎的外部形态
茎的基本形态
茎的外形
茎的外形多呈圆柱形
如莎草、夹竹桃幼茎
有些植物的茎呈三棱形
如蚕豆、芝麻、云南黄素馨
方柱形
昙花、仙人掌
结构
节
茎上着生叶的部位
节间
相邻两节之间的部分
叶腋和茎的顶端具有芽
叶痕
当叶子脱落后，在节处留下的痕迹
束痕
叶痕内的点状突起是茎通向叶柄的维管束断裂后留下的痕迹
在木本植物和生长高大的草本植物的茎上还可见到皮孔
物体和外界进行气体交换的一种通道
芽鳞痕
当芽鳞展开时，芽片依次脱落后留下的痕迹
枝条
着生叶和芽的茎
枝条生长快慢，影响节间的长短
节间的长短和节的明显程度，随植物的种类、生育时期和生长条件而异
如水稻、小麦等幼苗期
各节密集于茎的基部，节间极短，节不明显
但在拔节后，节间长而节明显
分类
长枝
枝条节间较长
常常是长叶的枝条
称为营养枝
短枝
枝条节间短而节密集
是开花结果的枝条
又称果枝
芽及其类型
芽的基本结构
芽是未发育的枝条、花或花序的原始体。
组成
叶原基
茎顶端的生长锥及其周围的小突起
腋芽原基
幼叶
中央未伸长的茎轴
茅的类型
分类依据
芽着生的位置、性质、结构和生理状态的不同
类型
按茅在枝条上着生的位置划分
定芽
指生长在茎上一定位置的芽
包括
顶芽
生长在茎顶端
侧芽
生长在叶腋的芽
也叫腋芽
不定芽
通常不生长在茎顶或叶腋
从老根、茎、叶上产生的芽
如甘薯、枣、李等植物根上长出的芽
桑、柳等植物茎干被砍伐后，在伤口周围发生的芽
落地生根、秋海棠等植物的叶上长出的
按芽的性质，即芽发育后所形成的器官划分
叶芽
开放后发育成枝条
桃的腋芽
花芽
开放后发育成花或花序
桃的副芽
混合芽
开放后既生枝叶又有花或花序
苹果、梨、板栗、葡萄等的芽
花芽和混合芽通常比较肥大，易与叶芽区别
按芽鳞的有无来划分
鳞芽
外面包有芽鳞片
山茶科(茶、山茶、油茶、茶梅的芽
杨、桑、桃、松树的越冬芽
裸芽
外面无芽鳞片包被
胡桃科植物(山核桃、枫杨等)的芽
水稻、棉、黄瓜和油菜的芽
按芽的生理活动状态来划分
活动芽
当年生长季节或生长过程中能活动的芽
休眠芽
一株物有许多芽，但在生长季节或生长过程中不是所有的芽全都能活动
一般植株上的顶芽和几个腋芽在生长季节能活动，而植株下部的腋芽往往是不活动
茎的生长习性
不同植物的茎在长期的进化过程中，形成了各自的生长习性，以适应外界环境，使叶在空间合理分布，充分接受光照而有利于光合作用，因此出现了茎的不同生长方式
生长方式
直立茎
茎背地面而生，直立
油菜茶、棉
缠绕茎
茎不能直立，以茎本身缠绕其他支柱向上生长
菜豆、牵牛、何首乌
攀缘茎
不能直立，以特有的结构攀缘其他支柱向上生长
黄瓜、葡萄、爬山虎
匍匐茎
茎细长柔软，平行于地面生长，节上能生不定根，节上的芽能形成叶或花
草莓、甘薯活血丹
平卧茎
茎平卧生长，节上不会生根
地锦、蒺藜
茎的分支类型
种子萌发后，由胚芽背地向上生长形成植物体的主茎，茎上顶芽活动使茎不断伸长，新叶不断出现
每个腋芽经活动产生侧枝，侧枝可再产生分枝，植物体就形成许多分枝
由于分枝的方式与芽的性质及活动情况有关，与顶芽和侧芽的相关性有关，所以每种植物有一定的分枝方式
种子植物常见的分枝方式
单轴分枝
发生
主茎的顶芽活动占优势，形成直立而粗大的主干
侧芽活动形成的侧枝较不发达
侧枝又以同样方式产生次级侧枝
整个树冠呈塔形
eg
松、杉、银杏等大多数裸子植物
桉树、樟树、杨树等许多木本被子植物
树干粗大直立
常为有价值的建筑及工业用材
红麻、黄麻等草本被子植物以及棉、桃、梨等植物的营养枝
合轴分枝
发生
植物主干的顶芽在生长季节中，生长迟缓或死亡，或顶芽形成花芽
由紧接着顶芽下面的腋芽活动，代替原有的顶芽生长形成主干
如此交替进行，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的，所以称为合轴
外形
幼嫩时呈显著曲折的形状
老枝上由于加粗生长，不易分辨:
结构及优势
其上部或树冠呈展开状态
提高了支持和承受能力
使枝叶繁茂，通风透光，有效地扩大光合作用面积
eg
大多数被子植物
马铃薯番茄、柳树、无花果、梧桐、桑、桃、苹果
假二叉分枝
常在具有对生叶序的植物中发生
发生
植物主轴的顶芽活动到一定时期停止活动或分化为花芽
由靠近顶芽的一对腋芽同时发育形成两个次级主轴
合轴分枝和假二叉分枝是被子植物的主要分枝方式，是较为进化的性状
特点
顶芽死亡或停止生长可促进侧芽的生长和发育
优势
枝叶繁茂，增加受光面积
有利于同化产物的合成
真正的二叉分枝
可在石松类、类植物中找到
如石松和卷柏的茎、芒萁叶轴的分枝方式
是较原始的性状(
茎的初生生长和初生结构
茎的分生区及其生长动态
分区
分生区
生长锥
茎尖分生区顶端一般呈半圆形突起
由一群分生组织细胞组成
基部周围有叶原基和腋芽原基
茎内的各种组织及茎上的叶和侧枝都是由生长锥的细胞分裂、生长和分化形成的
分区分化
原套
位于生长锥的表面
由1至几层细胞组成，细胞排列整齐而紧密
分裂
主要进行垂周分裂以扩大表面积而不增加细胞层数
分化
外层将分化形成表皮
内层将分化形成部分皮层细胞
原体
位于原套内方的一群细胞
细胞排列不规则，可进行各个方向的分裂以增大体积
分化
皮层、维管束、髓和髓射线
大多数被子植物茎尖的原套和原体各有其原始细胞
中央区
原套的原始细胞位于顶端中央的位置与下方原体的原始细胞一起称为中央区
其细胞进行垂周分裂后
有的细胞保留为原始细胞
有的则衍生为围绕于生长锥侧面的周围分生组织
成为周围区
这些原始细胞进行各个方向的分裂
周围的细胞成为周围分生组织
周围区的细胞小，细胞质浓，有丝分裂活跃
中央的细胞成为肋状分生组织
称为髓分生组织区
伸长区
位于分生区下方
其细胞沿茎的纵轴方向迅速伸长
已有由原表皮、基本分生组织、原形成层三种初生分生组织逐渐分化产生的一些初生组织
是分生区产生的组织分化形成成熟组织的过渡区
成熟区
位于伸长区下方
细胞停止生长
各种初生组织分化成熟并构成茎的初生结构
茎的生长
茎的生长方向与根相反
是背地性的
茎的生长方式与根基本相似
主要有顶端生长、居间生长和增粗生长
顶端生长
由顶端分生组织细胞分裂活动而引起的生长
影响
节数增加
节间伸长
茎不断伸长
居间生长
居间分生组织分裂活动引起每个节间伸长的生长方式
在禾本科植物的每个节间基部保留有分生组织，称为居间分生组织
作用
居间生长对禾本科植物茎早期倒伏的复原起着-定的作用
由于地心引力的刺激，倒伏茎近地面-侧的细胞内激素浓度较高，细胞的生长较快，促使倒伏茎向上弯曲生长而使茎部分恢复直立
增粗生长
通常将由侧生分生组织细胞分裂活动而引起体轴增粗，而长度不增加的生长方式称
由次生分生组织活动而引起的
属于次生生长
双子叶植物的分生结构
组成
表皮
位于茎表面的一层生活细胞
由原表皮发育而来
属初生保护组织
由表皮细胞、气孔器和各种表皮毛组成
形状
一般呈砖形
长径与茎的纵轴平行，横切面近长方形或方形
细胞排列紧密，无胞间隙
细胞特点
一般不含叶绿体
有的含有花色素苷
细胞外壁常角化形成角质层
有的还有蜡被(如蓖麻、油菜、甘蔗等)
共同特征，适于保护和控制蒸腾，防止水分过度散失
皮层
位于表皮和维管柱之间
由多层细脑组成
由基本分生组织分化而来
不如根中那样发达
厚角组织
担负行幼茎的机械支持作用
内方是皮层薄壁组织细胞
细胞排列疏松、具胞间隙
维管柱
也称中柱
是皮层以内所有组乡的总称
由初生维管束、髓和髓射线组成由原形成层和基本分生组织分化形成
初生维管束
是维管柱中最重要的部分
构成
初生韧皮部
初生木质部
介于它们之间的束中形成层
束状结构
外韧维管束
基部被子植物和真双子叶植物的维管束
双韧维管束
维管束在基部被子植物和真双子叶植物茎中呈环状排列
初生木质部与初生韧皮部的区别
茎中初生木质部与初生韧皮部的组成分子与根基本相同
木质部
由导管、管胞、木薄壁细胞和木纤维等多种细胞组成
韧皮部
由筛管、伴胞、韧皮薄壁细胞和韧皮纤维共同组成
发育顺序
在发育顺序上，韧皮部与根相同
向心发育
茎中初生木质部的发育顺序与根不同
离心发育
髓
位于茎的中央，一般由薄壁细胞组成
薄壁细胞内常含有淀粉粒，有的含有结晶体
有些植物的髓部还有石细胞、分泌细胞等
髓具有贮藏作用
髓腔
有些基部被子植物和真双子叶植物茎髓的中央部分
细胞早期停止生长
而周围的细胞仍在生长，以致细胞破裂而形成空腔
环髓带
有些物茎中近维管束的髓薄壁细胞较小且排列紧密，形成明显的周围区
髓射线
位于相邻两个维管束之间的薄壁细胞
内连髓部，外通皮层
具有横向运输和贮藏功能
束间形成层
在茎进行次生生长时
与束中形成层相连的髓射线细胞能恢复分生能力
转变为束间形成层
根和茎初生结构的异同
同
茎尖的生长分化过程与根尖基本相似
异
茎和根所处的环境和所担负的生理功能不同
在形态结构上相应地存在着差别
茎尖在分生区前端无类似根冠的结构
而是被发育程度不同的幼叶包被着
茎尖分生区基部侧面的细胞分裂产生叶原基、腋芽原基等侧生器官
根尖不产生侧生器官
茎尖的形态结构比根尖更复杂
单子叶植物茎的解剖结构
禾本科植物茎的结构
禾本科植物茎与根一样，只有初生结构，没有次生结构
表皮
位置
茎表面的一层生活细胞
组成
长细胞
表皮毛
细胞长度远大于宽度，纵向壁呈细密的波浪形
细胞外壁厚不仅角化且硅化，并常有角质和硅质的乳突
短细胞
有栓细胞和硅细胞两种类型
栓细胞的细胞壁栓化
硅细胞内含大量二氧化硅
其细胞壁的硅化程度与茎秆强度和对病虫害的抵抗能力强弱有关
多数成对纵向排列于长细胞之间
气孔器
与长细胞成纵行间隔排列
数量较少
表皮毛
增强其保护功能
机械组织
表皮内方的1至几层厚壁细胞
在水稻、玉米等茎中
机械组织连成环状
小麦茎的机械组织环中
间生有束状分布的同化组织(
基本组织
机械组织内方的薄壁细胞
近外方的数层细胞常含有叶绿体
其他单子叶植物茎结构
两种类型
实心型
似于禾本科的小麦
空心型
似于禾本科的玉米
裸子植物茎的初生结构
裸子植物的茎与被子植物木质茎的形态结构及生长发育过程相似，但也有所不同
裸子植物的茎都为木质、单轴分枝，其茎尖结构与被子植物相似
分生区生长锥不显示原套-原体的分化结构
其茎顶端分生组织的最外层细胞能进行平周和垂周分裂
新生细胞加人周围和茎内部的组织中
裸子植物茎的初生结构与双子植物茎类似
由表皮、皮层和维管柱三部分组成
主要区别在于木质部和皮部的组成成分不同
木质部由管胞组成，缺大孔径的导管，国皮部由筛胞组成
筛胞所冇壁上的筛域都十分相似，没有筛板的分化
茎的次生生长和次生结构
维管形成层的发生和结构
发生
茎在初生结构时，其维管束中就已经存在束中形成层
当茎的次生生长开始时，与束中形成层相连的髓射线细胞会恢复分生能力，转变为束间形成层
束中形成层与束间形成层相连接，形成维管形成层环
茎中维管形成层的原始细胞有两种形态类型
纺锤状原始细胞
长梭形细胞
原始细胞是形成层的主要成员
沿茎的长轴平行排列
射线原始细胞
近于等径的细胞
射线原始细胞与茎轴垂直排列
分布于纺锤状原始细胞之间
茎中维管形成层活动与根相同
纺锤状原始细胞主要进行切向分裂
向内向外产生新细胞
不断分化形成次生木质部和次生韧皮部
沿茎的长轴平行排列成纵行，构成纵向的次生维管组织系统
即轴向系统
射线原始细胞也进行切向分裂
产生径向排列的维管射线并延长髓射线，构成径向的次生组织系统
即径向系统
纺锤状原始细胞不断进行切向分裂
向内产生的细胞数量比向外产生的细胞数量多
维管形成层活动产生的次生木质部和次生韧皮部的组成分子与根相同，只是各种成分的数量有所差异。
木栓形成层的发生与活动
茎中木栓形成层发生的部位与根不同
木栓形成层的发生部位
是由表皮内方的第一层皮层细胞转变而来的
桃、梅、胡桃
有的则发生于表皮
梨、苹果、柳
发生于初生钢皮部的泄警细胞
如花、葡萄、石榴
进行切向分裂
向外产生木栓层
向内产生栓内层
活细胞
数母少
细胞内常含叶绿体
周皮
木栓层、木栓形成层和栓内层共同构成
皮孔
在周皮上分布
代替气孔和外界进行气体交换
活动
一般只能活动几个月就失去活力而转变成为木栓层
木本植物的茎由于维管形成层的周期性活动、逐年增里
新周皮的形成
原有的周皮不能适应而被胀裂
于是在周皮内方产生新的木栓形成层
再形成新周皮
以后依次向内发生，最后在次生韧皮部内发生
裸子植物的茎的次生结构
裸子植物茎的次生生长和次生结构与真双子叶植物的木本茎也大致相似
但它们的维管组织组成成分具有显著的差异
多数裸子植物茎的次生木质部主要由管胞和木射线组成，无导管，无典型的木纤维
在结构上显得均匀、整齐，管胞兼具输导和支持双爪功能
次生团皮部由筛胞韧皮游壁细胞和韧皮射线组成，没有伴胞和韧皮纤维
真双子叶植物的次生结构
维管形成层细胞不断分裂向内、向外产生次生组织
使茎增粗
茎的结构发生变化
在初生木质部外方增添了次生木质部
在初生韧皮部内方加添了次生韧皮部
初生韧皮部由于受到内部组织的挤压只留下发达的初生韧皮纤维
次生结构
周皮
位置
位于茎表面
组成
木栓层
木栓形成层
栓内层
其上分布有皮孔
皮层
位置
周皮内方
组成
薄壁细胞
棉茎的皮层中有分泌腔
初生韧皮部
位置
皮层内方
组成
只有韧皮纤维
呈束状分布
次生韧皮部
位置
初生韧皮纤维内方
形状
常呈三角形
组成
筛管
伴胞
韧皮纤维
韧皮薄壁细胞
韧皮纤维较根中发达
有沿径向排列的薄壁细胞组成的韧皮射线
维管形成层
位置
次生韧皮部内方
实质
次生分生组织
形状
细胞近方形
次生木质部
位置
形成层内方
组成
导管
管胞
木纤维
木薄壁细胞
木纤维较发达。有沿径向排列的薄壁细胞组成的木射线
初生木质部
位置
次生木质部内方
组成
导管
内始式发育
髓和髓射线
髓
髓为位于茎中央的薄壁细胞
髓射线
次生木质部和次生韧皮部中的径向的、放射状排列的薄壁细胞
内连髓部，外通皮层，在横切面上常呈漏斗状
在皮层呈较大的喇叭口