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05.叶子


生物奥林匹克竞赛辅导(四)

植物学专题

本课件仅供本校生物奥 赛的学生参考使用,不得 复制、转贴,不得在其他 教学场合使用。

营养器官——



叶的发育

叶的发育开始于茎尖生长锥周围的叶 原基,它是由原套、原体的一层或几层细 胞重复分裂形成的

。叶原基顶端细胞中的 一部分继续分裂,使叶原基迅速伸长(顶 端生长)形成叶轴,然后进行边缘生长, 形成叶的雏形,分化为叶片、叶柄、托叶 几部分,其中托叶分化最早,叶片分化次 之,叶柄分化最晚。当叶片各部分形成之 后,细胞仍继续分裂和长大(居间生长), 直到叶片成熟。

叶的基本形态

叶的形态组成
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叶的形态多种多样,它们都由叶 片、叶柄和托叶三部分组成。

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禾本科植物叶基 部扩大,包围着茎秆, 叫做叶鞘。叶由叶鞘 和叶片组成。有的植 物叶片和叶鞘相接处 腹面具一向上突起膜 状物,叫叶舌。叶舌 两侧叶片基部边缘向 外伸出的突出物叫叶 耳。





叶片是叶 的绿色平扁部分, 也是叶光和作用 的主要部位。叶 片形状通常按叶 形、叶尖、叶缘、 叶基及叶脉分别 进行描述。

此外,还有卵形、倒卵形、阔 卵形、倒阔卵形、长椭圆形、 阔椭圆形、剑形等

卵形

龙葵的卵形叶

长椭圆形

广玉兰:叶长圆 状披针形或倒卵 状长椭圆形

剑麻:叶剑形

连香树的叶近 圆形或阔卵形

李的叶矩园形, 倒卵形

叶片的尖端称为叶尖,叶尖有不同类型:

芒 尖

卷 须 状

尾尖

尖凹

渐尖

钝尖

叶片基部为叶基,叶基有不同的形态:

耳 心形 垂 形

箭 圆 戟形 盾形 截形 形 形

叶的边缘是叶缘,叶缘有全缘、锯 齿和牙齿等类型:

叶片产生不同的分裂称为叶裂, 叶裂有羽状裂和掌状裂之分:

叶片的中间有明显的叶脉, 其中最大的叶脉为中脉,中脉的 各级分枝为侧脉。叶脉一般排成 网状叶脉和平行叶脉两种主要类 型:

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具有明显的主脉,多数双子叶植物叶的脉序。

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叶脉2叉状 分枝,在植物 学上称之为"典 型开放的2分叉 脉序"。

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连接叶片与茎的柄状结构,主要起 输导和支持作用。叶的镶嵌性与叶柄有关。

托 叶
叶柄基部的附属物,通常成对而生, 形状因种而异。托叶对幼叶和腋芽有保护作 用。

完全叶与不完全叶
完全叶是指含有叶片、叶柄、托叶三 部分结构的叶,如棉花、桃、梨、桃、荭 草等的叶。

不完全叶是指仅有叶片或仅有叶片和叶 柄的叶。如小麦、烟叶、小旋花、菠菜等。

蓼的

菠菜的

无托叶

其中无托叶的最普 遍,如茶、白菜、甘 薯等的叶。无托叶和 叶柄的,如莴苣、苦 苣菜、烟草等,这种 叶称无柄叶。缺少叶 片的叶较少,如我国 台湾的相思树,叶完 全退化。叶柄扩展成 扁平状,称为叶状柄。

莴 苣

相思树

单叶

叶的类型
复叶

单叶:是一个叶柄上只生一

个叶片的叶。如桃、甘薯、板栗等。 禾本科植物的叶是较为复杂 的单叶。主要由叶片和叶鞘两部分 组成,在叶片和叶鞘连接处为叶枕 (或叶颈),两侧有叶耳,腹面有 叶舌等。

复 叶
是在叶柄上着生两个以 上完全独立的小叶(片)的 叶。如花生、枫杨、蔷薇等。 主要分四种。
复叶的叶柄叫总叶柄 其延伸的部分称叶轴; 其上着生的叶片称小叶, 小叶的柄称为小叶柄, 小叶的托叶称小托叶。

1.单身复叶:是含有 三小叶而只有顶端一个 小叶发育成熟的叶。如 柑桔、柠檬等。

2.掌状复叶:小叶集中在总叶柄顶 端,排列如掌上的指,如大麻。

大 麻

3.羽状复叶:其叶柄上着生两个以上完全 独立的小叶片叫复叶。含羞草的复叶为偶数 羽状复叶,而紫云英的叶为奇数羽状复叶。

双(偶)数羽状复叶

单(奇)数羽状复叶

羽状复叶又因叶轴分枝的情况,可分为一 回、二回、三回或多回羽状复叶。 ⊙一回羽状复叶:叶轴不分支,小 叶直接生在叶轴上。

牡丹

波斯顿蕨

⊙二回羽状复叶:叶轴分支一次, 各分支也做羽状排列的,小叶生在叶轴的 分支上, 如合欢、云实的叶。

⊙ 三回羽状复叶 :叶轴羽状分枝二 次,如南天竹、楝的叶。

南天竹

三出复叶:复叶由三片小叶 组成,排列为羽状。或掌状。 例如:大豆、菜豆、苜蓿等的 叶。

羽状三出复叶:顶端的小叶柄较长, 如大豆、菜豆、苜蓿等的叶;

菜豆

掌状三出复叶:3小叶柄等长, 如酢浆草、车轴草的叶。

叶 序
叶在茎或枝条上 排列的方式叫叶序。 常见的有五种:

1.互 生:每节 上只生一 片叶,如 大豆、棉 花、玉米 等。

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2.对 生:每节 上相对着 生两片叶, 如丁香、 芝麻、薄 荷等。

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3.轮生: 三个或三个以 上的叶,着生 在一个节上, 如夹竹桃。

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4.簇生: 两个以上的 叶着生于极 度缩短的短 枝上,如金 钱松、银杏 等。

5.基生:两片以上的叶着生于 地表附近的短茎上称为叶基生。

菠菜的

叶的解剖结构

叶柄的结构
与幼茎相似,也可分为表皮、皮 层和中柱三部分。叶柄皮层的外围富 含厚角组织,有时也有一些厚壁组织。 这种机械组织既适于支持又不防碍叶 柄的延伸、扭曲和摆动。 叶柄维管束在横切面上的排列 常见为半环形,缺口向上。在每个维 管束内,木质部位于韧皮部的上方。 叶柄的维管束经叶迹与茎的维管束相

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叶柄的结构示意图

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叶片的结构
叶片是叶的重要组成部分,也是植 物光合作用的主要场所。横切叶片,叶 片含有上下表皮、叶肉和叶脉三个部分。

表皮是叶的保护组织,它由表皮细胞, 气孔器,排水器,表皮毛,腺鳞等组成。

表皮细胞:叶片的表皮细胞一般是形状 不规则的扁平细胞,侧壁凹凸不齐,彼此紧 密嵌合,在横切面上则呈长方形或方形,外 壁较厚并角质化,具角质膜,它为生活细胞, 一般不具叶绿体。表皮有保护植物不受细菌、 真菌侵害的作用,同时角质膜还具较强的折 光性,可防止过度日照引起的损害。

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气孔器:一般双子叶植物的气孔 器由两个肾形的细胞围合而成,这两 个细胞称保卫细胞,其间的间隙称气 孔。有些植物在保卫细胞之外,还有 较整齐的副卫细胞(如甘薯)。

气孔:突出或内陷; 散生(双子叶植物)或成行排 列(单子叶植物)。

气 孔

排水器:分布在叶的端部和 叶缘处。它由水孔和通水组织 构成。水孔与气孔相似,但它 没有自动调节开闭的作用。通 水组织是指与脉稍的管胞相通 的排列疏松的一群小细胞。

吐水作用:由于蒸腾作用微弱,根 部吸入的水分,从排水器溢出,集成液 滴,出现在叶尖或叶缘处,这种现象为 吐水作用,一般发生在夜间或清晨温暖 湿润的条件下。叶尖和叶缘上有水滴出 现,可作为根系正常活动的一种标志。

吐 水 现 象

表皮毛:为表皮的附属物,形态各异,功能 不同。 单细胞表皮毛,分为单生(如棉叶上表皮毛) 和簇生(如杜鹃叶上表皮毛)。 多细胞表皮毛,分为: 1.单列细胞式:表皮毛细胞排成一列,如 青麻、黄秋葵表皮毛、烟叶腺毛等。 2.多列细胞式:数列表皮细胞聚集一处, 如棉叶下表皮毛等。 3.混合式:表皮毛细胞组成鳞片状(如薄 荷叶脉鳞)、棒槌状(如野芝麻等)。 4.蜜腺、腺鳞、腺毛均为表皮毛的结构, 但它们又具有分泌功能。

叶肉细胞

叶肉细胞间有明显的胞间隙,其 细胞中含大量的叶绿体,主要功能是 光合作用,制造有机物。 背腹型叶的叶肉细胞有栅栏组织 和海绵组织的分化,一般上部为栅栏 组织,下部为海绵组织。 等面叶没有叶肉组织(栅栏组织和 海绵组织)分化的叶或旱生植物中,背、 腹两面都有栅栏组织的叶。

栅栏组织:近上表皮一侧的叶肉细胞 呈长柱状,并与上表皮垂直相交,类似栅 栏状,细胞内叶绿体相对小而多。
栅栏组织的细 胞层数和特点 随植物种类而 不同。栅栏组 织的作用既可 充分利用强光 照,又可减少 强光伤害。

海绵组织:在背腹型叶中,海绵组 织位于栅栏组织与下表皮之间,其细胞 形态、大小不相同,细胞内叶绿体相对 较少而大,细胞间隙大,通气能力强。 海绵组织光合作用能力弱于栅栏组织。 海绵组织常不规则,并有短臂突出而互 相连接如网,胞间隙很大,在气孔内方, 形成较大的气孔下室。

叶脉主要由木质部和韧皮部等组成。来自叶柄中 的维管组织等直接发育成主脉。主脉上的各级分枝称侧 脉。即: 主脉 --> 侧脉 --> 支脉 --> 细脉 叶脉分布在叶肉组织中,呈网状,起支持和输导作 用。中脉和大的侧脉常由维管束和机械组织组成,其中 木质部在向茎面,韧皮部在背茎面。粗大的中脉中,在 木质部和韧皮部之间还可有形成层存在,不过形成层活 动时间很短,只产生极少量的次生组织。在叶脉的周围 是厚壁组织,或在叶脉的上下方形成机械组织。叶脉越 细,结构越简单,首先形成层和机械组织减少,以至完 全消失;其次木质部和韧皮部的组成分子逐渐减少,到 了末稍,木质部中仅有几个螺纹管胞,韧皮部中则只有 几个狭短的筛管分子和增大的伴胞

禾本科植物的叶

禾本科作物叶片由表皮、叶肉和叶 脉三部分组成。 表皮:由表皮细胞、泡状细胞和气 孔器有规律地排列而成。表皮细胞由长 细胞和短细胞组成。短细胞有硅细胞和 栓细胞两种。硅细胞向外突出如齿或成 刚毛,使表皮坚硬而粗糙。

表皮细胞切片图

泡状细胞(运动细胞):位于 相邻两叶脉之间的上表皮,为几个 大型的薄壁细胞,其长轴与叶脉平 行。在叶片过多失水时,泡状细胞 发生萎蔫,叶片内卷成筒状以减少 蒸腾。天气湿润,水分充足时,它 们吸水膨胀,叶片平展,故泡状细 胞又称运动细胞。

气孔器:由一对保卫细胞和一对副 卫细胞组成。保卫细胞为哑铃状,两端 膨大,壁薄,中部胞壁特别增厚。保卫 细胞吸水膨胀时,薄壁的两端膨大,互 相撑开,于是气孔开放;缺水时,两端 萎软,气孔就闭合。

叶肉:没有栅栏组织和海绵组织的 分化,为等面叶。小麦、水稻的叶肉细 胞具有"峰、谷、腰、环"的结构,易于 更多的叶绿体排列在细胞的边缘,易于 接受CO2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 间隙加大,便于气体交换。

叶脉:其内的维管束为有限外韧维管束, 但其维管束鞘有两种类型。玉米、甘蔗、高粱 等的维管束鞘是单层薄壁细胞构成,它的细胞 较大,排列整齐,含叶绿体,在显微结构上, 这些叶绿体比叶肉细胞所含的为大,没有或仅 有少量基粒,但其积累淀粉的能力却超过叶肉 细胞中的叶绿体。玉米等植物叶片维管束鞘与 外侧紧密眦连的一圈叶肉细胞组成" 花环形" 结构,它是C4植物的特征,小麦、水稻等植物的 叶片中,没有这种"花环"结构,且维管束鞘细 胞中的叶绿体也很少,这是C3植物的特征。

C3植物

叶的形态结构 与生态条件的关系

根据植物与水分的关系,可将植物分 为旱生植物、中生植物和水生植物。 旱生植物叶片的结构特点 旱生植物叶片的结构特点主要是朝 着降低蒸腾和增加贮藏水分两个方面发展。 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)。

气孔窝的电镜 扫描图

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:机械组织、保护组织退化,角 质膜薄或无,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,通气组织发达。

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,而不能忍受隐蔽, 这类植物称为阳地(生)植物。有些植物的光合作用 适应于在较弱的光照下进行,这类植物称为阴地(生) 植物。 阳叶和阴叶的结构特点:阳叶指阳地植物的叶, 它的结构倾向于旱生结构的特点。阴叶指阴地植物的 叶,这类植物适应于在较弱的光照下生活,强光下不 易生长。 阳生叶:叶片厚,小,角质膜厚,栅栏组织和机 械组织发达,叶肉细胞间隙小。 阴生叶:叶片薄,大,角质膜薄,机械组织不发 达,无栅栏组织的分化,叶肉细胞间隙大。

离层和落叶

落叶是植物的自然现象,是 对不良环境(如低温、干旱)和 迎接新生的一种适应性。

离区:木本落叶植物在落叶之前,靠 近叶柄基部分裂出数层较为扁小的薄壁细 胞,它们横隔于叶柄基部,称为离区。 离层:在离区形成后,在其范围内, 一部分薄壁细胞的胞间层发生粘液化而分 解或初生壁解体,形成离层。 保护层:离层形成后,叶受重力或外 力作用时,叶便从离层处脱落,在离层的 下方发育出木栓细胞,逐渐覆盖整个断痕, 并与茎部的木栓层相连。这个由木栓细胞 所形成的覆盖层称为保护层。

叶的主要生理功能
1、光合作用:绿色组织通过叶绿体色素 和有关酶类活动,利用太阳光能,把二氧 化碳和水合成有机物,并将光能转变为化 学能而贮存起来,同时释放氧气的过程。 2、蒸腾作用:蒸腾作用是水分以气 体状态从植物体内散失到大气中的过程, 它是植物根吸收水和矿质元素的动力,并 有调节叶温的作用。 3、叶的繁殖作用:少数植物的叶有 繁殖作用,如秋海棠。


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