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·圖2-1 植物細胞的三種類型 【科學探究 初生細胞壁與次生細胞壁 •次生cell壁 • 初生cell壁 植物細胞在進行細胞分裂時,即形成了初生細胞壁,而有些細胞還會繼續在細胞膜與初生細 胞壁間堆積纖維素與木質素,形成次生細胞壁。 初生細胞壁 次生細胞壁 類型 形成時間 植物細胞分裂完成即形成 細胞停止生長後才累積形成 主要成分 水通透性 纖維素、半纖維素、果膠 纖維素、木質素、多醣體、醣蛋白 較高 較低 硬度 較柔軟、有彈性 堅硬、較無彈性
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火 第2章 植物體的營養構 無異 石手 成熟區 延長區 即「生長點 頂端分生組織 根冠 ▶ 圖 2-5 根的縱切面 說明
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花、果實、種子都是植物體的繁殖器官,但組成都的化荂興他 是由營養葉特化 而來,雄蕊是由小孢子葉特化而來、雌蕊是由大孢子葉特化而來,就像是由多個營養過 官(葉)構成了整個花的器官;而果實則是由花的子房發育而來,又可說是某個器官的 一小部分;種子萌發後又會發育成一整個植株,這個器官可說是集大成於一身。那麼, 植物體的器官到底是什麼呢? ①質纖維 2-1.1 細胞 刀皮纖維 依據細胞壁的結構及組成的差異,植物體的細胞可區分為 壁細胞、厚角細胞及厚壁細胞。 ③導管 薄壁細胞通常為活細胞,其細胞壁為初生細胞壁,主要的 為纖維素,壁薄且富有彈性。不同位置的薄壁細胞分別負責不 ④管胞(即假導管)的功能,例如:位在頂端分生組織或形成層的薄壁細胞,具有 ⑤ocell D (即生長點) 包③形成層 葉肉(柵狀、海綿) 壁②頂端分生組織 細 ④ 皮層⑤骨髓 胞分裂的能力;葉肉的薄壁細胞具有大量的葉綠體,可行光合 用;在皮層或髓的薄壁細胞,則具有儲存養分的功能(圖2-1A) 厚角細胞也多為活細胞,其細胞壁亦為初生細胞壁,但主 成分除了纖維素之外,還有富彈性的果膠,形成了厚薄不均的物 厚層,並通常位在莖或葉柄的表皮內側與皮層外側間,發揮期 持與保護植物體的功能(圖2-1B)。 厚壁細胞除了有初生細胞壁外,還有富含木質素的次生細 壁,使細胞壁增厚而具有更強韌的支持力,但這類細胞通常在林 熟後即轉為死細胞,不再生長。厚壁細胞以多種形態在植物體的 ⑤篩管cell①伴cell 不同部位展現支持的功能,例如:位於維管束的周圍,有成刺 @周鞘 韌皮纖維與木質纖維,此為長條狀的厚壁細胞;在梨子、芭樂霜 肉或桃、李、梅等核果較堅硬處,另有形狀不規則,特稱為石 胞的厚壁細胞(圖2-1C)。此外,有傳輸水分功能的導管與管胞 亦屬於厚壁細胞。 內果皮
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白纖維素+木質素 1次生cell壁 【初生(ell壁 (C) 厚壁細胞 石細胞 纖維素+果膠質 十斤斤 導管
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60 | 選修生物 || | BIOLOGY 祥 50 mm 氣孔 表皮細胞 角質層 圖2-3 植物的表皮細胞與氣孔 複合組織 植物體的複合組織大致可分為三種:表皮組織、維管束組織 與基本組織。 表皮組織 表皮組織包括表皮及周皮。表皮為植物體最外層的一層細胞, 排列緊密,且通常具有分泌蠟質的角質層,可以防止水分的散失 或外物的入侵,達到保護植物體的效果。特定部位的表皮尚有一 些特化的表皮細胞,以執行特殊的功能,例如:葉的表皮嵌有保 衛細胞形成的氣孔,可以進行氣體的交換(圖2-3);在某些植物 的莖或葉上,其表皮有突出的腺毛細胞,可分泌抗蟲的物質。 多年生木本植物因維管束組織的分生與生長,其莖和根持續 此為「木栓層」 增厚,導致表皮逐漸被撐開而破碎。為此,這些木本植物在初生 的功能。 知 道 你 嗎 維管束形成層的歸類 維管束形成層從形態來看, 是薄壁組織;從功能來看,屬於 分生組織;從位置及發育學來 看,可視為維管束組織的一部 分。 韌皮部和即將被脹破的表皮之間,形成了具有分生能力的木栓形 成層,木栓形成層可向外分化出木栓層,取代木質莖和根的表皮。 木栓層與木栓形成層即合稱為周皮,亦屬於表皮組織。 ● 維管束組織 又稱輸導組織, 維管束組織的組成包括韌皮部、木質部與維管束形成層(圖 2-4),其中韌皮部與木質部皆是從維管束形成層分化而來。此外, 在韌皮部及木質部的外側,常有數層厚壁細胞所形成的纖維,用 以支持維管束。 100 μm -維管束形成層. 韌皮 維管束組
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CHAPTER 2 | 植物體的營要構造與物質運輸 | 61 束組擔 細胞, 白散失 有一 有保 植物 O 持續 初生 全形 皮。 韌皮部位在維管束形成層的外側,由篩管細胞及伴細胞等薄 壁細胞所構成(圖2-5A)。篩管細胞主要負責醣類的運輸,其為 活細胞,但成熟的篩管細胞無細胞核。數個篩管細胞上下相連成 篩管,而兩細胞相接處有篩板或篩孔,側面則有側篩孔,利於養 分在細胞間的流動。在篩管細胞旁,常有伴細胞的存在。伴細胞 是具有細胞核的活細胞,能夠協助無核的篩管細胞調節糖分及離 子濃度,並幫忙將醣類運送至篩管。 管理進入出去 木質部則位於維管束形成層的內側,由導管細胞和管胞(或 稱假導管)等厚壁細胞所構成(圖2-5B)。導管和管胞的生長過 1次生cell壁 程中會在細胞壁逐漸累積木質素,成熟後則會死亡,形成空心 的管狀構造。導管細胞及管胞共同負責運送水分和離子,但兩者 構造上的差異造成了不同的輸水效率:導管細胞上下相連成導管, 而兩細胞相接處的細胞壁有相通的孔洞,形成穿孔的構造,再加 上導管側面尚有協助水分橫向移動的壁孔,使得導管可以相當快 速地進行輸水;相對地,管胞則是兩端漸尖的細胞,與上下相鄰 的管胞並未直接互通,僅能透過壁孔作較緩慢的水分運輸。 導管效率>管胞 (A)韌皮部可个也可↓也可↔ ②為死cell 195 186 (GE)木質部 只可↑和↔ -壁孔 卟, 用 篩管 細胞 薄壁 cell (横向) 伴細胞 篩管細胞 導管細胞 ·側篩孔 篩板 管胞 ① ·篩板 ·篩孔 ·伴細胞 無穿孔板 50 μm 75 um 之導管 導管細胞 穿孔板 壁孔 圖2-5 韌皮部與木質部的比較 只可↔和个 管胞 細 胞
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▶圖2-2 維管束組織的橫切面構造 比較: 導管細胞 篩管細胞 伴細胞 韌皮部 維管束 維管束形成層外側 活細胞 薄壁 無 有 厚壁, 無 1.呈管狀,數個 篩管細胞連 接成篩管 細長形,位於篩 接成導管 2. 兩細胞連接 處具有篩板 管細胞旁 或篩孔 側篩孔 無 佳 無運輸能力,將 醣類送入篩管內 並協助調節濃度 佳 運送有機養分 協助運送有機養 分 1.運送水與礦物 2. 支持植物體 1.呈管狀、直徑粉 上下導管細胞 2. 兩細胞相接處 細胞壁有相通 孔洞形成穿孔 壁孔
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62 | 選修生物 II | BIOLOGY 儲存、支持、光合... 基本組織 (表)維 ox根莖皮層、柵狀、海綿、骨髓 (雙子葉莖or單子葉根) 凡是不屬於表皮組織也不屬於維管束組織的部分,通稱為基本組織。基本組織由薄壁細 胞、厚壁細胞及厚角細胞構成,通常占據植物體內大部分的比例,具有儲存、支持、進行光 合作用等功能。基本組織通常位於表皮組織與維管束組織之間,如根與莖的皮屑、葉的柵狀 組織與海綿組織等;但有些植物的維管束組織內側也有儲存功能助基本組織,如位於雙子 葉植物莖之中心的髓 2-1.3 組織系統 組織亥统具纱M 曲
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CHAPTER 2| 植物體的營養構 官 胚根→發育成根 胚軸→發育成莖 葉由莖發育而來 丁粗略區分為營養器官(根、莖、葉)及繁殖 電子)。本節僅先就營養器官作介紹,繁殖器官 除了以下的課文說明外,本章的探討活動4 數種植物的營養器官之外部形態與內部構造, 到其營養器官有何差異性。 為植物體的固著、水分的吸收與養分儲存等, 育而來。若胚根直接發育成一明顯的主根,再 則根稱為軸根系;若胚根退化,而後由的 知 道 你 有些 發育,而是 部長出,這 加榕树的氣
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P 注 0.1 mm 析 「加關鍵字 加 漏 作 叻深入理 根吸水途徑:外→內 表皮 →皮層→內皮→周鞘→維管束(木質部) (根毛) 低 CHAPTER 2 | 植物體的營養構造與物質運輸 65 高(滲透壓 內側為內皮細胞,由於此處細胞間的空隙被一層卡氏帶填 滿)—由木栓質及蠟質所構成的帶狀防水結構,因此能夠調 控水分進出中柱。中柱位在根部的中心,其最外層的細胞稱 為周鞘,具有分生能力,可分裂產生新的頂端分生組織,繼 而形成支根;周鞘內為維管束的集合,包括有木質部及韌皮 部,負責物質的運輸。 A:共質體路徑 (藉原生質絲) B:質外骨體路徑 在不同的植物中,中柱內的維管束排列方式不盡相同。 藍色部分:皮層 以典型的雙子葉植物根部而言,木質部通常位居中柱中心,綠色、、周鞘 在横切面上輻射狀與韌皮部相間排列(圖2-9A);至於 單子葉植物及部分雙子葉植物的根部,其木質部與韌皮部在 橫切面上呈環狀相間排列,而中柱中心則為薄壁細胞構成的 髓,具儲存的功能(圖2-9B)。 內皮細胞 卡氏 帶 使水只進 不出 (A)雙子葉植物(毛茛) 輻射 -木質部 韌皮部 (B)單子葉植物(玉米) 環狀 表皮 中柱 木質部 韌皮部 最外的皮層 內皮 中柱 周鞘 内木質部- 9 韌皮部 皮層 0.1 mm
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髓,具儲存的功能(圖2-9B)。 (A)雙子葉植物(毛茛) 0.1 mm 輻射 ·木質部 ·韌皮部 ① (B)單子葉植物(玉米) 中柱 ③ 環 表皮 (2) 皮層 最外的皮層 內皮 中柱 周鞘 木質部 韌皮部 髓 50 μm 最內 圖2-9 雙子葉植物與單子葉植物的根橫切面比較 0. 75 im
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A 雙英莖 0002 B雙樺C雙根 CHAPTER 2| 植物體 E單根 ●草質莖的構造 D 單莖 雙子葉植物的草質莖橫切後,由外至內可區分為表皮、皮層、 維管束與髓等構造(圖2-11A)。表皮外側具有蠟質的角質層,可 防止水分散失,並具有物理性防禦及保護的功能;皮層及髓主要 為薄壁細胞構成,具有儲存養分的功能;維管束呈環狀排列,外 側為韌皮部,內側為木質部,而在韌皮部與木質部之間有著扁平、 具分生能力的維管束形成層。 單子葉植物的草質莖橫切後,可發現最外層為表皮,其內則 是維管束散生在基本組織中(圖2-11B)。基本組織為具儲存功能 的薄壁細胞;單一維管束向軸(向內)處為木質部、背軸(向外) 處為韌皮部,中間無明顯的維管束形成層細胞,因此通常不會 增粗。
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68 | 選修生物 II BIOLOGY 心材邊材 ● 木質莖的構造 中心周圍 深淺 在雙子葉多年生木本植物的莖,由 部會在細胞壁累積大量的木質素,使得木 成為木材(圖2-12)。其中,木材中心来 深的老化木質部,此部位稱為心材;在心 硬 老 新紀 軟 質地淺且仍具運輸功能的部分,稱為邊材。尽 的樹,木材容易顯現出顏色深淺交錯的理 年紀雨季的生長速度快,使得增生的木質部細 無有 運輸 此處稱為早材;相對地,秋冬或乾季增生 較厚且色深,此處稱為晚材。這種由早、 為年輪,其可用於估計樹齡,並能透過紋 分的氣候資訊。 (A)三齡木質莖橫切面顯微圖( 椴木) 0.1 mm 樹皮 皮層 韌皮部 木栓層 一木栓形成層 (B)木林
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