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药用植物学-淅江大学03茎的形态与显微构造


第三章 茎的形态与显微构造

张水利 副教授 生药学硕导
浙江大学 药学院 (1992.8-2003.12) 浙江中医药大学 药学院 (2004.1.8-至今) Email: zhangshuili@zjtcm.net

第三章 茎的形态与显微构造
茎的形态与功能
茎(stem)是植物体生长于地上的营养器官,

是联系
根、叶,输送水分、无机盐和有机养料的轴状结 构。茎由胚芽发展而来,其顶端不断向上生长, 下面重复产生分校,从而形成了植物体的整个地 上部分。

第三章 茎的形态与显微构造
一、茎的基本形态 (一)茎的外形 茎是植物地上部分的轴状结构,其上着生叶、花和果实。 一般茎的外形呈圆柱形,特殊的有: 形状 例子 方形 薄荷、 益母草 三棱形 香附、 黑三棱 茎中空且有明显的 节,特称秆 仙人掌、 禾本科植物如稻、 昙花 麦、竹等 扁平形

第三章 茎的形态与显微构造
茎上着生叶的部位称节(node),两节之间的部分为节间 (internode)。在茎的顶端和节处叶腋都生有芽(bud)。 具节和节间是茎的本质特征,也是与根在外形上的主要区别。

茎节特别明显的植物,如石竹、玉米、竹子的节呈环状膨大。 藕的节却特别细缩。
各种植物的节间长短也很不一致,如瓜类植物的节间可长达 数十厘米,而蒲公英的叶则簇生在极度缩短的茎上,其节间 仅l毫米左右。

第三章 茎的形态与显微构造
一般植物体的地上部分 是由茎和叶共同组成的, 凡是带着叶的茎叫做枝 或枝条(shoot)。
枝有时有长枝和短枝之 分。

第三章 茎的形态与显微构造
木本植物的茎枝上还分布有叶痕(leaf scar)、托叶痕(stipule scar)、芽鳞痕(bud scale scar)和皮孔(lenticel)等。 叶痕 托叶痕 芽鳞痕 皮孔
叶脱落后 托叶脱落后 包被顶芽的芽鳞片脱落后留下 茎枝表面隆起呈裂隙 留下的痕 留下的痕迹 的痕迹,顶芽每年在舂李开展 状的小孔,是茎与外 一次,据此可辨别茎的生长量 界气体交换的通道 迹 和生长年龄。

第三章 茎的形态与显微构造
皮孔
冬芽 叶痕

苦楝树

第三章 茎的形态与显微构造

皮孔

第三章 茎的形态与显微构造

芽鳞痕

第三章 茎的形态与显微构造
(二)芽及其类型 芽(bud)是尚未发育的枝条、花或花序。 根据芽的生长位置、发育性质、有无鳞片包被及活动能力等 可分为以下几种类型: 依芽的生长位置分 顶芽:生于茎技顶端的芽称顶芽。 定芽 腋芽:生于叶腋的芽称腋芽或侧芽。 副芽:一些植物顶芽或腋芽旁边又生出l、2个较小 的芽称副
ya ysyssy芽。在顶芽或腋芽受伤后可代替它们而发育。 不定芽:芽的生长无一定位置,不是从叶腋或枝顶发出,而 是生在茎 的节间、根、叶及其他部位上的芽,称不定芽。

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茎依芽的性质分: 叶芽:发育成枝和叶、故又称枝芽。 花芽:花的原始体,可发育成花或花序。 混合芽:同时能发育成枝叶和花或花序的芽 依芽鳞的有无分: 鳞芽:芽的外面有鳞片包被。 裸芽:外面无鳞片包被。 依芽的活动能力分: 活动芽:指正常发育且在生长季节活动的芽,能在当年萌 nnnnnnnn发或第二年春天萌发的芽。 休眠芽:又称潜伏芽,长期保持休眠状态而不萌发的芽。

第三章 茎的形态与显微构造

第三章 茎的形态与显微构造

法国梧桐的叶柄下芽

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第三章 茎的形态与显微构造
桂花的重叠芽

卷丹的珠芽

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(三)茎的分枝 每种植物的茎生长时都有一定的分枝方式,分枝是植物的 基本特性之一。常见的分枝方式有以下四种: 单轴分枝: 合轴分枝: 二叉分枝: 假二叉分枝:
裸子植物 一些被子植物如杨树等具单轴分枝 大多数被子植物,如苹果、桃、马铃薯、番薯等 多见于低等植物 高等植物中则见于苔藓和蕨类植物,如地钱、石松等 如曼陀罗、丁香、石竹等

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单轴分枝

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合轴分枝 假二叉分枝

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二、正常茎的类型 (一)依茎的质地分 1.木质茎: 类型 乔木 灌木 亚灌木或半灌木 木质藤本

茎质地坚硬,本质部发达称木质茎。 具木质茎的植物称木本植物。 2.草质茎: 茎质地柔软,木质部不发达称草质茎。 类型 具草质茎的植物称草本植物。

一年生草本 二年生草本 多年生草本 草质藤本

3.肉质茎: 茎的质地柔软多汁,肉质肥厚的称肉质茎。

第三章 茎的形态与显微构造

第三章 茎的形态与显微构造

第三章 茎的形态与显微构造

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(二)按茎的生长习性分 1.直立茎:茎直立生长于地面,不依附它物的茎。 2.缠绕茎:茎细长,自身不能直立,而依靠茎自身缠绕在一 支持物才能向上作螺旋状生长的茎,常见缠绕的方式有顺时 针方向缠绕和逆时针方向缠绕。如牵牛、马兜铃等。 3.攀援茎:茎细长,自身不能直立,而依靠特殊的变态器官 攀缘在其它物体上才能向上生长,叫攀缘茎(葡萄)。 4.匍匐茎:茎细长平卧地面,沿地表面蔓延生长,在与地面 接触的节上产生不定根,叫葡匐茎,如甘薯、连钱草等。如 节上不产生不定根则称平卧茎。

第三章 茎的形态与显微构造

第三章 茎的形态与显微构造

直立茎

缠绕茎

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第三章 茎的形态与显微构造

匍匐茎

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三、变态茎的形态与类型 茎和根一样,有些植物由于长期适应不同的生活环境,其茎 产生了一些变态。

地下茎的变态
1.根状茎(根茎):常横卧地下,肉质膨大呈根状,节和节间明显, 节上有退化的鳞片叶,具顶芽和腋芽。根茎的形态及节间长 短因种类而异,有的细长,如白茅、芦苇;有的粗肥肉质, 如姜、玉竹;有的短而直立,如人参、三七;有的呈团块状, 如苍术、川芎;有的还具有明显的茎痕,如黄精。

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第三章 茎的形态与显微构造

第三章 茎的形态与显微构造

玉竹的根状茎

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2.块茎:肉质肥大呈不规则块状,与块根相似,但有很短的节 间,节上具芽及鳞片状退化叶或早期枯萎脱落。如半夏、天麻、 马铃薯等 3.球茎:肉质肥大呈球形或扁球形,具明显的节和缩短的节间; 节上有较大的膜质鳞片;顶芽发达;腋芽常生于其上半部,基 部具不定根。如慈菇、荸荠等。 4.鳞茎:球形或扁球形,茎极度缩短称鳞茎盘,被肉质肥厚的 鳞叶包围;顶端有顶芽,叶腋有腋芽,基部生不定根。可分为 无被鳞茎(如百合、贝母等)和有被鳞茎(如洋葱、大蒜等) 。

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马铃薯的块茎

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芋的球茎

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大蒜的鳞茎
(有被鳞茎)

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浙贝母的鳞茎

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百合(无被鳞茎)

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地上茎的变态
1.叶状茎或叶状枝:茎变为绿色的扁平状或针叶状,如仙人掌。 2.刺状茎(枝刺或棘刺):茎变为刺状,具保护作用。枝剌有不分 枝或分枝的。,如山楂、酸橙等的枝刺不分枝。皂荚、枸橘的 刺常分枝。刺状茎生于叶腋,可与叶刺相区别。

第三章 茎的形态与显微构造

第三章 茎的形态与显微构造

第三章 茎的形态与显微构造

第三章 茎的形态与显微构造
3.钩状茎:通常钩状,粗短、坚硬无分技,位于叶腋,由茎 的侧轴变态而成,如钩藤。 4.茎卷须:常见于具攀援茎植物,茎变为卷须状,柔软卷曲, 多生于叶腋。如葡萄、栝楼、丝瓜等 。 5.小块茎和小鳞茎:有些植物的腋芽常形成小块茎,形态与 块茎相似,如山药的零余子、半夏;有些植物在叶腋或花序 处由腋芽或花芽形成小鳞茎,如大蒜、洋葱等。小块茎和小 鳞茎均有繁殖作用。

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葡萄的茎卷须

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野葱的小鳞茎

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四、茎的生理功能 茎的主要功能: 是输导和支持作用,还有贮藏和繁殖的功能。

第三章 茎的形态与显微构造
茎的显微构造
一、茎尖的构造 茎与根的生长、分化过程基本相似。 茎尖也可分为分生区、伸长区及成熟区。主要不同之处在于: 前端没有类似根冠的构造,而存在能形成叶和芽的原始突起, 称为叶原基(leaf primordium)和芽原基(bud primordium) 。 与根类似,茎的成熟区中亦可相继形成初生构造、次生构造 和三生构造。

第三章 茎的形态与显微构造
二、双子叶植物茎的初生构造 通过茎的成熟区横切面观,可见茎的初生构造,从外至内分为 表皮 皮层 维管柱

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表皮

皮层
中柱鞘纤维 髓 髓射线 维管束 马兜铃茎的初生构造

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(一)表皮 茎表面的一层生活细胞;来源于原表皮;由表皮细胞、 气孔器和毛状附属物组成。保护作用。

(二)皮层 表皮内、维管柱外的几层细胞;分为皮层厚角组织和 皮层薄壁细胞。皮层厚角组织在表皮下方,支持作用。皮 层薄壁细胞常具叶绿体,具光合和贮藏作用。

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与根的皮层区别在于: 茎的皮层不如根的皮层发达。含有叶绿体,能进行光合作用。 大多数双子叶植物茎中的皮层最内一层细胞仍为一般的薄壁 细胞,而不象根在形态上可以分辨出内皮层,故皮层与维管 区域之间无明显分界。有的植物此层细胞中含有许多淀粉粒 而称之为淀粉鞘(starch sheath),如马兜铃、蚕豆、蓖麻等。

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(三)维管柱 维管柱位于皮层以内,占有茎的较大部分,包括呈环状排列 的维管束、髓射线和髓等。 1.初生维管束 初生维管束 初生韧皮部
由筛管、伴胞、韧皮薄壁 细胞和初生韧皮纤维组成 分化成熟的顺序:外始式

初生木质部

束中形成层

由导管、管胞、木薄壁细胞和木纤维组成 分化成熟的顺序:内始式 原生木质部居内方,由口径较小的环纹、 螺纹导管组成;后生木质部居外方,由孔 径较大的梯纹、网纹或孔纹导管组成。

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一般植物茎中维管束是韧皮部位于木质部的外方,称外韧 维管束。
也有少数植物,在其木质部的内方还有韧皮部,称双韧维 管束,如茄科的曼陀罗、颠茄、莨菪,葫芦科的南瓜,桃 金娘科的桉树,旋花科的甘薯等植物茎中都有双韧维管束。

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2.髓射线 为初生维管束之间的薄壁组织,在横切面上呈放射状,具横向 运输和贮藏作用。一般草本植物的髓射线较宽,而一般树木的 髓射线则较窄。

3· 髓 位于茎的中央部分,被维管束紧紧围绕,多由基本分生组织所 产生的薄壁细胞组成,有的髓中具石细胞。草本植物茎的髓部 较大,木本植物茎的髓部一般小,但也有例外,如泡桐、接骨 木、旌节花等。

第三章 茎的形态与显微构造

苜蓿茎的构造

第三章 茎的形态与显微构造
三、双子叶植物茎的次生构造和异常构造 ?双子叶植物的茎在初生构造形成后,由于形成层和木栓形 成层的分裂活动,进行次生生长,从而形成次生构造,使 茎不断加粗。 ?一般木本植物的次生生长可持续多年,因此次生构造很发 达。

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(一)双子叶植物木质茎的次生构造 1.形成层及其活动 邻接束中形成层的部分髓射线薄些细胞
转变形成

束间形成层 束中形成层

连成 圆环状形成层环 分裂 向内 向外

次生木质部 次生韧皮部 与此同时,射线原始细胞也进行切向分裂,产生维管射线。 位于次生木质部的部分称为木射线,位于次生韧皮部的部分 称为韧皮射线。

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2.次生木质部 形成层活动时,向内分化产生的次生木质部的细胞较多,因 此,每年形成的次生木质部的量远比次生韧皮部多。 导管 细胞纵列,是 次生木质部里 面的纵向系统 细胞径向伸长,是次 生木质部的横向系统

次生木质部的组成

管胞 木纤维 木薄壁组织 木射线

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椴树茎的构造(一年生)

第三章 茎的形态与显微构造
在木本植物茎的木质部或木材的横切面上常可见许多同心轮 层,每一个轮层都是由形成层在一年中所形成的木材,一年 一轮标志着树木的年龄,称为年轮。 早材和晚材 温带的春季或热带的湿季,由于温度高、水分足,形成层 活动旺盛,所形成的次生木质部中的细胞径大而壁薄,称为 早材或春材;温带的夏末、秋初或热带的旱季,形成层活动 逐渐减弱,所形成的次生木质部中的细胞径小而壁厚,称为 晚材或秋材。 从横切面上看,早材质地比较疏松,色泽稍淡;晚材质地 致密,色泽较深。

第三章 茎的形态与显微构造

第三章 茎的形态与显微构造
心材和边材 心材是早年形成的近中心的次生木质部,颜色较深,质地较 坚硬。心材中常积累一些代谢产物,失去输导能力。心材较 坚固,又不易腐烂,常含有特殊的成分,沉香、降香、檀香 等中药材都是心材。
边材是近年形成的近皮部的次生木质部,颜色较浅质地较松 软,边材具有输导作用 。 心材能逐年增加,而边材的厚度却较为稳定。

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第三章 茎的形态与显微构造

第三章 茎的形态与显微构造

第十一章 生药的鉴定
要充分地了解茎的次生结构及鉴定木类药材,需采用三种 切面,即横切面、径向切面合切向切面,以进行比较观察。
从三个切面观察组织构造

横切面 主要观察年轮的情况、 木射线宽度、密度, 导管和木纤维的形状、 直径

径向切面

切向切面

主要观察射线高度、 主要观察木射线的 长度及细胞类型; 形状、宽度、高度 导管的类型、长短、 及类型 直径

第三章 茎的形态与显微构造
3.次生韧皮部 形成层向外分裂形成次生韧皮部,但次生韧皮部的细胞数量 要比次生木质部少。 筛管 次生韧皮部的组成

伴胞 韧皮纤维 韧皮薄壁组织 石细胞 次生韧皮部的薄壁细胞中除含有糖类、油脂等营养物质外,有 的还含有鞣质、橡胶、生物碱、苷类、挥发油等次生代谢产物, 它们常有一定的药用价值。

第三章 茎的形态与显微构造
4.木栓形成层及其活动 皮层薄壁组织细胞
形成

形成木栓形成层

形成

周皮

落皮层:老周皮内的组织被新周皮隔离后逐渐枯死,这些周 皮以及被它隔离的死亡组织的综合体,因常易剥落,故称落 皮层。 如白桦树、悬铃木等。周皮不脱落的如杜仲等。

5.树皮:“树皮”有两种概念,狭义的树皮即落皮层,广义 的树皮指形成层以外的所有组织,包括落皮层和木栓形成层 以内的次生韧皮部(内树皮)。如皮类药材均指广义树皮。

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形成 形成

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(二)双子叶植物草质茎的次生构造 因草质茎生长期短,次生生长有限,次生构造不发达,本质部 的量较少,质地较柔软。其结构特征为: 最外层为表皮。有各式毛茸、气孔、角质层、蜡被等附属物 表皮细胞中有叶绿体,具光合作用的能力。 有些种类仅具束中形成层,没有束间形成层。还有些种类 不仅没有束间形成层,束中形成层也不明显。 髓部发达,有的种类的髓部中央破裂成空洞状,髓射线较宽。

第三章 茎的形态与显微构造

第三章 茎的形态与显微构造
(三)双子叶植物根状茎的次生构造 双子叶植物的根状茎的构造与地上茎类似,其特点为: 1.根茎的表面常具木栓组织,仅少数有表皮 2.皮层中常有根迹维管束 3.皮层内侧有的有厚壁组织,维管束排列呈环状,中 央髓部明显 4.机械组织一般不发达,薄壁细胞中常有较多的贮藏 物质

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(四)双子叶植物茎和根状茎的异常构造 有些双子叶植物的茎和根茎中,除了一般的正常构造外,常 有部分薄壁细胞,能恢复分生能力,转化成新的形成层,产 生多数异型维管束,形成异型构造。有下列几种情况:

1.在髓部形成多数点状的异型维管束,它们是特殊的 周木式维管束,内方为韧皮部,外方为木质部,形成层环状, 射线呈星状芒射出,因此,习称为星点。大黄的根状茎

第三章 茎的形态与显微构造

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2.在正常次生生长至一定阶段后,次生维管束的外围又形成 多层呈环状排列的异型维管束,称为同心环维管束。如密 花豆的老茎 鸡血藤 3、根茎中薄壁组织细胞恢复分生能力后,形成了新的木栓 形成层(木间木栓),并呈一个个的环包围一部分韧皮部 和木质部,将维管束分隔成数束。如甘松的根状茎。

第三章 茎的形态与显微构造

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四、单子叶植物茎和根茎的构造 单子叶植物茎和根茎通常只有初生构造而没有次生构造,与 双子叶植物茎和根茎在组织构造上有最大的不同点是:
单子叶植物茎 双子叶植物茎

无形成层和木栓形成层, 一般只具初生构造 有限维管束或周木维管束 维管束呈散在排列 内皮层明显

有形成层和木栓形成层, 具次生构造 无限外韧束 维管束呈现环状排列 内皮层不明显

第三章 茎的形态与显微构造

第三章 茎的形态与显微构造

第三章 茎的形态与显微构造
五、裸子植物茎的构造特点 裸子植物都是木本植物。其初生生长、初生构造、次生生 长、次生构造与双子叶植物基本相同,不同的只是木质部 和韧皮部的组成成分。 裸子植物的韧皮部没有筛管和伴胞,而以筛胞行使运输功 能;木质部没有导管,只有管胞,无典型的木纤维,管胞 兼具支持作用;松柏类植物茎的皮层、韧皮部、木质部、 髓,甚至髓射线中常有树脂道。

第三章 茎的形态与显微构造


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