《植物生物学》课程教学资源（实验讲义）实验七 茎的发育与结构和物质的运输

7茎的发育与结构和物质的运输茎是植物体联系、支持根、叶、花和果实的营养器官。茎的顶芽和腋芽是枝、花和花序的原始体。由茎尖分生组织细胞分裂、生长、分化，形成茎的初生结构。裸子植物和双子叶植物的茎具形成层，能进行次生生长产生次生结构；单子叶植物不具形成层，因而不形成次生结构，但有的种类能进行初生增厚生长和异常次生生长。茎的主要生理功能是输导作用和机械支持作用。水分的长途运输主要依赖于导管和管胞；同化物的长途运输主要依赖于筛管和筛胞。实验目的1.了解茎的外部形态。2.掌握茎尖顶端分生组织细胞分裂、分化和成熟的过程。3.掌握茎的初生结构和次生结构的形成。4.通过简易方法探究植物体内水分和同化物的运输。5.了解石蜡切片和滑走切片的制片方法。实验材料与用品1.新鲜材料：向日葵、麓麻、大豆、茄（Solanummelongena)的幼茎；杨、丁香（Syringasp.）、怪柳（Tamarixchinensis)、毛白杨的枝条：初花期的棉植株；蚕豆、黄瓜（Cucumissativus)的幼苗。2.永久制片：草石蚕（Stachyssieboldii）、洋紫苏（Coleuspumilus）、银杏（Ginkgobiloba)茎尖纵切片；向日葵、玉米、小麦、树茎横切片；苹果、梨茎横切片：核桃（Juglansregia)、松茎三向切面制片。3.实验用品：显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、双面刀片、培养皿、吸水纸、单面刀片，解部刀、平底指形管、指形管架。4.试剂：1%的曙红水溶液或红墨水：碘-碘化钟溶液（配方见附录6）实验内容与方法1.茎的外部形态G取向日葵等植物的茎和毛白杨的冬态枝条，观察茎的外部形态，识别节、节间、顶芽、腋芽、侧枝、叶迹、叶痕、枝痕、芽鳞痕和皮孔等

7 茎的发育与结构和物质的运输 茎是植物体联系、支持根、叶、花和果实的营养器官。茎的顶芽和腋芽是枝、 花和花序的原始体。由茎尖分生组织细胞分裂、生长、分化，形成茎的初生结 构。裸子植物和双子叶植物的茎具形成层，能进行次生生长产生次生结构；单 子叶植物不具形成层，因而不形成次生结构，但有的种类能进行初生增厚生长 和异常次生生长。茎的主要生理功能是输导作用和机械支持作用。水分的长途 运输主要依赖于导管和管胞；同化物的长途运输主要依赖于筛管和筛胞。 实验目的 1. 了解茎的外部形态。 2. 掌握茎尖顶端分生组织细胞分裂、分化和成熟的过程。 3. 掌握茎的初生结构和次生结构的形成。 4．通过简易方法探究植物体内水分和同化物的运输。 5. 了解石蜡切片和滑走切片的制片方法。 实验材料与用品 1．新鲜材料：向日葵、蓖麻、大豆、茄(Solanum melongena)的幼茎；杨、丁香（Syringa sp.）、柽柳(Tamarix chinensis)、毛白杨的枝条；初花期的棉植株；蚕豆、黄瓜(Cucumis sativus)的幼苗。 2．永久制片：草石蚕（Stachys sieboldii）、洋紫苏(Coleus pumilus) 、银杏(Ginkgo biloba)茎尖纵切片；向日葵、玉米、小麦、椴树茎横切片；苹果、梨茎横切片；核桃(Juglans regia)、松茎三向切面制片。 3．实验用品：显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、双面刀片、培养皿、吸水纸、单面刀 片，解剖刀、平底指形管、指形管架。 4.试剂：1％的曙红水溶液或红墨水；碘-碘化钾溶液（配方见附录6） 实验内容与方法 1.茎的外部形态 ) 取向日葵等植物的茎和毛白杨的冬态枝条，观察茎的外部形态，识别节、节间、顶芽、 腋芽、侧枝、叶迹、叶痕、枝痕、芽鳞痕和皮孔等

2.茎尖的基本结构取草石蚕或洋紫苏茎尖纵切片观察，可见生长锥上面没有类似根冠的帽状结构，而有多片幼叶包裹。生长锥顶端的原生分生组织分化成原套和原体，其下方分裂分化形成初生分生组织（原表皮层、基本分生组织和原形成层）。注意观察叶原基、腋芽原基、幼叶和胶芽的所在部位和形成过程。观察银杏茎尖纵切片，并与草石蚕或洋紫苏茎尖结构作比较。问题与思考（1）原套与原体细胞分裂方向有何不同，作用如何？(2）指出图7-1a中原表皮层、原形成层和基本分生组织的部位。（3）根据草石蚕和银杏茎端纵切面（参照图7-1b）所示的结构，解释“原套-原体学说”和“细胞组织分区学说”。（4）叶原基和胶芽原基的发育方式是内生源还是外生源？为什么？(a)(b)图7-1茎顶端纵切（a）黄杨茎顶端纵切面：（b）银杏茎顶端纵切面3.茎的初生结构3.1双子叶植物茎的初生结构

2.茎尖的基本结构 ) 取草石蚕或洋紫苏茎尖纵切片观察，可见生长锥上面没有类似根冠的帽状结构，而有 多片幼叶包裹。生长锥顶端的原生分生组织分化成原套和原体，其下方分裂分化形成初生 分生组织（原表皮层、基本分生组织和原形成层）。注意观察叶原基、腋芽原基、幼叶和腋 芽的所在部位和形成过程。 观察银杏茎尖纵切片，并与草石蚕或洋紫苏茎尖结构作比较。 #问题与思考 (1) 原套与原体细胞分裂方向有何不同，作用如何？ (2) 指出图 7-1a 中原表皮层、原形成层和基本分生组织的部位。 (3) 根据草石蚕和银杏茎端纵切面(参照图 7-1b)所示的结构，解释“原套-原体学说”和“细 胞组织分区学说”。 (4) 叶原基和腋芽原基的发育方式是内生源还是外生源？为什么？ (a) (b) 图 7-1 茎顶端纵切 (a) 黄杨茎顶端纵切面； (b) 银杏茎顶端纵切面 3.茎的初生结构 3.1 双子叶植物茎的初生结构

取麻、大豆、茄的幼茎，任选其一作徒手横切片，在显微镜下观察双子叶植物茎的初生结构，区分表皮、皮层、维管束、髓和髓射线。取向日葵茎横切制片，详细观察茎的各部结构（参看图7-2a)。3.2单子叶植物茎的初生结构G取玉米、小麦茎的横切片，在显微镜下观察单子叶植物茎的结构。注意表皮、基本组织和维管束的特征（参看图7-2b）。问题与思考（1）在显微镜下如何界定双子叶植物幼茎中的表皮、皮层、维管束、髓和髓射线？（2）如何判断木质部的发育方式？分析该发育方式与其生理功能的关系。（3）向日葵与玉米茎的维管束的主要区别是什么？FA(a)(b)图7-2茎的结构（a）向日葵茎的横切面，右上角为一个放大的维管束：（b）玉米茎的横切面，左上角为一个放大的维管束

) 取蓖麻、大豆、茄的幼茎，任选其一作徒手横切片，在显微镜下观察双子叶植物茎的 初生结构，区分表皮、皮层、维管束、髓和髓射线。 取向日葵茎横切制片，详细观察茎的各部结构(参看图 7-2a)。 3.2 单子叶植物茎的初生结构 ) 取玉米、小麦茎的横切片，在显微镜下观察单子叶植物茎的结构。注意表皮、基本组 织和维管束的特征（参看图 7-2b）。 #问题与思考 （1）在显微镜下如何界定双子叶植物幼茎中的表皮、皮层、维管束、髓和髓射线？ （2）如何判断木质部的发育方式？分析该发育方式与其生理功能的关系。 （3）向日葵与玉米茎的维管束的主要区别是什么？ (a) ( b) 图 7-2 茎的结构 (a) 向日葵茎的横切面，右上角为一个放大的维管束；(b) 玉米茎的横切面，左上角为一个放大的维管束

4.双子叶植物和裸子植物茎的次生结构双子叶植物和裸子植物茎在初生结构发育生熟后还要继续次生生长产生次生结构，使茎加粗（参看图7-3a、b）。4.1维管形成层结构G取杨、柳等植物的枝条，剥下软树皮（指维管形成层以外的部分），尽快在维管形成层的部位（次生木质部的外侧或次生韧皮部的内侧）作徒手切向切片，然后放在预先准备好的具水滴的载玻片上展开，显微镜下观察杨和怪柳维管形成层的区别。4.2茎的次生结构G观察一年生向日葵老茎和3-5年生树茎、苹果茎、梨茎横切制片，识别各部分结构，分析次生生长的发生和次生结构的形成。示范：用旋转切片机做某一草本植物茎的石蜡切片。茎的三向切面观察取核桃茎和松茎三向切面制片，观察其结构特征，建立三维立体构象。示范：用滑走切片机做某一种植物茎木材的三向切面切片。问题与思考（1）维管形成层细胞有何特点？杨和怪柳维管形成层的纺锤状原始细胞的排列有何不同？（2）以维管形成层为界，说明木材与树皮各包括哪些结构？（3）如何判断早材与晚材？散孔材与环孔材？软树皮与硬树皮？（4）如何判断木材的三向切面？

4．双子叶植物和裸子植物茎的次生结构 双子叶植物和裸子植物茎在初生结构发育生熟后还要继续次生生长产生次生结构，使 茎加粗（参看图 7-3a、b）。 4.1 维管形成层结构 ) 取杨、柽柳等植物的枝条，剥下软树皮（指维管形成层以外的部分），尽快在维管形 成层的部位（次生木质部的外侧或次生韧皮部的内侧）作徒手切向切片，然后放在预先准 备好的具水滴的载玻片上展开，显微镜下观察杨和柽柳维管形成层的区别。 4.2 茎的次生结构 ) 观察一年生向日葵老茎和 3-5 年生椴树茎、苹果茎、梨茎横切制片，识别各部分结构， 分析次生生长的发生和次生结构的形成。 示范：用旋转切片机做某一草本植物茎的石蜡切片。 茎的三向切面观察 取核桃茎和松茎三向切面制片，观察其结构特征，建立三维立体 构象。 示范：用滑走切片机做某一种植物茎木材的三向切面切片。 #问题与思考 （1）维管形成层细胞有何特点？杨和柽柳维管形成层的纺锤状原始细胞的排列有何不同？ （2）以维管形成层为界，说明木材与树皮各包括哪些结构？ （3）如何判断早材与晚材？散孔材与环孔材？软树皮与硬树皮？ （4）如何判断木材的三向切面？

皮孔周皮皮层树脂道次生韧皮部维管形成层次生木质部晚材早材生长轮初生木质部航(b)(a)图7-3双子叶植物和裸子植物茎的次生结构(a）機树茎横切面：(b）松茎横切面。5.水分和同化物的运输5.1水分运输的途径和速度取具3片真叶的蚕豆或黄瓜的植株，用刀片在茎基部切下，迅速插入盛有红墨水（或曙红溶液）的平底指形管中。将茎对着光亮处观察，可以清晰地看见红墨水（或曙红溶液）沿茎部上升。事先在茎基部选择一点，计算从该点到茎尖红墨水上升所需的时间及距离，即可粗略地计算水分上升的速度。将茎取出，作徒手横切片，观察红墨水的分布部位。结果与分析（1）根据上述实验测得水分上升的速度为何？水分在植物体内运输速度受哪些环境因子的影响？（2）若以棉幼茎与藤本植物幼茎或松幼茎作比较，哪个水分运输的速度较快，哪个较慢？5.2同化物运输的途径选择大小一致，生长健壮即将开花的棉株，分别进行以下环割处理：（1）在主茎基部环割3cm宽，剥去其树皮

（a） (b) 图 7-3 双子叶植物和裸子植物茎的次生结构 (a) 椴树茎横切面；(b) 松茎横切面。 5．水分和同化物的运输 5.1 水分运输的途径和速度 ) 取具 3片真叶的蚕豆或黄瓜的植株，用刀片在茎基部切下,迅速插入盛有红墨水(或 曙红溶液)的平底指形管中。将茎对着光亮处观察，可以清晰地看见红墨水(或曙红 溶液)沿茎部上升。事先在茎基部选择一点，计算从该点到茎尖红墨水上升所需的时 间及距离，即可粗略地计算水分上升的速度。将茎取出，作徒手横切片，观察红墨 水的分布部位。 #结果与分析 (1) 根据上述实验测得水分上升的速度为何？水分在植物体内运输速度受哪些环境 因子的影响？ (2) 若以棉幼茎与藤本植物幼茎或松幼茎作比较，哪个水分运输的速度较快，哪个较 慢？ 5.2 同化物运输的途径 )选择大小一致，生长健壮即将开花的棉株，分别进行以下环割处理： (1) 在主茎基部环割3cm宽，剥去其树皮。 皮孔 周皮 皮层 树脂道 次生韧皮部 维管形成层 次生木质部 晚材 早材 生长轮 初生木质部 髓

(2）同（1），但环割后立即将环剥处用塑料布包裹，用绳扎紧。（3）在主茎基部环割3cm宽，但保留2mm的韧皮部“桥”，使剥环上下部的韧皮部通过“桥”相连接。（4）在主茎第一侧枝上进行环割，宽度3cm。（5）不加处理，作为对照。观察地上部生长速度（主要指主茎顶部）和开花过程；环割处愈伤组织的生长情况；叶片黄化与脱落情况以及最后植株萎焉死亡情况。结果与分析（1）在处理[2]的环剥处，能否产生愈伤组织，从而使上下韧皮部重新连接起来？如何证明？（2）取处理[1]近死亡的棉茎，用双面刀片将环剥处上、下方剖开，滴I2-KI溶液在切面上，结果如何？为什么？(3）一段时间后，比较处理[1]、[3]和[4]，棉株生长情况有何不同？(汪矛

(2) 同(1)，但环割后立即将环剥处用塑料布包裹，用绳扎紧。 (3) 在主茎基部环割3cm宽，但保留2mm的韧皮部“桥”，使剥环上下部的韧皮部 通过“桥”相连接。 (4) 在主茎第一侧枝上进行环割，宽度3cm。 (5) 不加处理，作为对照。 观察地上部生长速度(主要指主茎顶部)和开花过程；环割处愈伤组织的生长情况； 叶片黄化与脱落情况以及最后植株萎蔫死亡情况。 #结果与分析 (1) 在处理 [2]的环剥处，能否产生愈伤组织，从而使上下韧皮部重新连接起来？如 何证明？ (2) 取处理[1]近死亡的棉茎，用双面刀片将环剥处上、下方剖开，滴I2-KI溶 液在切面上，结果如何？为什么？ (3) 一段时间后，比较处理[1]、[3]和[4]，棉株生长情况有何不同？ （汪 矛）

实验报告姓名：专业：班级：组号：成绩：实验名称：1．绘双、单子叶植物茎初生结构1/10细胞图，并注明各部名称。2.通过茎结构的比较，说明被子植物较裸子植物更进化

实验报告 姓名： 专业： 班级 ： 组号： 成绩： 实验名称： 1． 绘双、单子叶植物茎初生结构 1/10 细胞图，并注明各部名称。 2．通过茎结构的比较，说明被子植物较裸子植物更进化