绿萝用于观察单子叶植物茎初生结构_付学鹏.pdf

第 43 卷 第 2 期 高 师 理 科 学 刊 Vol.43 No.2 2023 年 2 月 Journal of Science of Teachers College and University Feb.2023 文章编号：1007-9831（2023）02-0102-04 绿萝用于观察单子叶植物茎初生结构 付学鹏，周羽琪，刘嘉仪，杨静雯，张伟伟（齐齐哈尔大学 生命科学与农林学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006）摘要：绿萝是单子叶植物纲天南星科观赏植物，其茎的初生结构与禾本科植物茎显著不同绿萝茎中维管束的分布分成 2 部分，一是靠近表皮的部分，排列呈一轮；另一部分则是在中心部分，大量维管束散生在基本组织中因此，可用于观察和比较单子叶非禾本科植物茎的初生结构以绿萝为实验材料可以开展多种实验设计，用于植物学实验中综合性实验内容的开展，锻炼学生的实践能力和创新思维能力 关键词：绿萝；植物学；实验材料；单子叶植物；茎的初生结构 中图分类号：Q-33G642.0 文献标识码：A doi：10.3969/j.issn.1007-9831.2023.02.022 Epipremnum aureum for observing the primary structure of stem of monocotyledonous plants FU Xuepeng，ZHOU Yuqi，LIU Jiayi，YANG Jingwen，ZHANG Weiwei（School of Life Sciences，Agriculture and Forestry，Qiqihar University，Qiqihar 161006，China）AbstractAbstract：Epipremnum aureum is an ornamental plant in the Araceae family，class monocotyledonsThe primary structure of the stem of Epipremnum aureum is significantly different from that of the gramineous plantThe distribution of the vascular bundle in the stem of Epipremnum aureum is divided into two partsOne is the part near the epidermis，which is arranged in a roundThe other part is in the central part，where a large number of vascular bundles are scattered in the basic tissueTherefore，it can be used to observe and compare the primary structure of the stem of non-gramineous monocotyledonous plantsA variety of experimental designs can be carried out with green plants as experimental materials，which can be used to carry out comprehensive experimental content in botany experiments，and exercise students practical ability and innovative thinking ability Key wordsKey words：Epipremnum aureum；botany；experimental material；monocotyledonous plant；primary structure of stem 植物茎的初生结构是植物学理论教学和实验教学中的重要内容双子叶植物茎和单子叶植物茎在初生结构上呈现出较大差异，目前国内植物学教材和相关专著中，对单子叶植物茎的初生结构介绍主要以禾本科植物为例，对其它单子叶非禾本科植物茎的结构介绍很少1-4 绿萝（Epipremnum aureum）属于单子叶植物纲，天南星科，麒麟叶属植物，常绿藤本，常作为室内观叶和净化空气的植物5-6绿萝可以利用茎段进行营养繁殖，繁殖快，易培养；并且茎具有一定的硬度和柔软度，非常适合使用徒手切片进行制片观察其结构在植物学实验课教学中，采用绿萝作为植物材料，发现其与禾本科植物及双子叶植物茎的初生结构显著不同，可以有效补充植物学教材中关于单子叶非禾本科 收稿日期：2022-09-23 基金项目：国家级新农科研究与改革实践项目（2020220）；黑龙江省高等教育教学改革重点委托项目（SJGZ20200185）；黑龙江省高等教育教学改革项目（SJGY20200783）作者简介：付学鹏（1979-），男，山东临沂人，副教授，博士，从事植物和微生物天然产物开发与应用研究E-mail： 第 2 期 付学鹏，等：绿萝用于观察单子叶植物茎初生结构 103 植物茎的初生结构介绍得不足利用绿萝作为实验材料，开展创新性和综合性实验设计，指导学生使用绿萝茎做徒手切片累计 800 多人次，拍摄显微照片 1 000 余张，通过观察和比较，学生深刻理解了植物茎初生结构的多样性通过实验，既锻炼了学生的动手能力，培养了他们的创新意识和质疑意识，也丰富了关于单子叶植物茎初生结构的相关理论知识 1 实验课程安排 绿萝作为植物学实验材料，安排在第 4 个实验（植物的茎）本文在原本双子叶植物茎、单子叶禾本科植物茎观察的基础上，新增绿萝用于单子叶非禾本科植物茎的结构观察实验采用徒手切片法制备临时水装片，0.1%番红染色，之后用普通双目光学显微镜（LIOO JS-500）观察所用材料为绿萝茎的节间部分，根据实验设计的需要，可选择水培或土培绿萝（比较不同生境下茎的结构变化），也可以选择茎上有不定根的部位（观察不定根的发生）实验过程中，学生可以使用智能手机对观察到的物像进行拍照，方便后期观察和比较拍摄要点为：双手持手机，双肘立于实验台上（使手机保持稳定），将手机摄像头对准目镜，待观察到清晰物像时拍照即可 2 绿萝茎的初生结构特点 绿萝茎（节间）横切结构见图 1由图 1 可见，绿萝茎的初生结构由 3 部分组成，由外向内分别是表皮、基本组织和维管束（见图 1a）a 绿萝茎横切总体（104）b 绿萝茎横切局部（1010）图 1 绿萝茎（节间）横切 注：a，b，c 均为基本组织 2.1 表皮 绿萝茎的最外层是一层细胞，细胞呈短圆柱形，无间隙（见图 1b）这和双子叶植物以及单子叶禾本科植物茎的表皮相似 2.2 基本组织与维管束 单子叶禾本科植物茎的初生结构没有皮层和维管柱之分，维管束通常散生或轮生在基本组织中1-4，其维管束一般有 2 种排列方式，高粱、甘蔗、玉米、毛竹、杂交狼尾草等植物茎中的维管束散生在基本组织中1-4，7；小麦和水稻（空心茎）的维管束则排列成内外 2 轮，环状排列1-43 种禾本科草坪草（台湾草、海雀稗、狗牙根）的茎中，维管束也大致呈 2 轮排列，分布于纤维带和茎内部基本组织中8绿萝茎的基本组织由大量薄壁细胞组成，靠近表皮的细胞较小，里面的细胞较大（见图 1b）绿萝茎中维管束的分布包括部分，其中，靠近表皮的基本组织中分布着不规则的轮维管束，维管束数量大约 20 个；而在茎的中心位置，有大量维管束集中散生、不规则排列，大约 60 个（见图 1a），绿萝茎维管束的这种分布特点和禾本科植物不同 玉米、小麦和水稻等禾本科植物茎中，每个成熟的维管束外周均由厚壁组织组成的维管束鞘包围1-4 绿萝茎内的维管束外也有厚壁组织组成的维管束鞘（见图 2）其中，中间散生的维管束鞘细胞 12 层，呈半包围状，维管束鞘里面有导管和筛管，导管常 1 个，管径大（见图 2a）外轮的维管束导管管径小，维管束鞘常 23 层细胞，有的达到 5 层（见图 2b）104 高 师 理 科 学 刊 第 43 卷 a 茎中心的 1 个维管束局部放大 b 外轮维管束的 1 个维管束局部放大 图 2 绿萝茎横切（1040，示维管束）注：a 为导管；b 为维管束鞘 多数双子叶植物茎的初生结构中，内皮层不显著或不存在，仅在某些草本植物（如益母草、千里光、向日葵等）和某些水生植物（眼子菜、黑藻、金鱼藻等）茎中有内皮层的存在，但禾本科植物没有明显的内皮层4在绿萝茎中，中间散生的维管束被 2 层明显较小的薄壁细胞包围（见图 1、图 3），这 2 层薄壁细胞类似于“内皮层”图 3 绿萝茎横切（1010，示“内皮层”）注：a，b，c 为“内皮层”2.3 绿萝茎上不定根的发生及其它特征 绿萝常用的繁殖方式为营养繁殖，即用绿萝的茎段扦插繁殖，因为绿萝茎上容易生出不定根那么，绿萝茎上的不定根是哪些细胞脱分化发育而成的，通过对茎的横切面切片观察发现，不定根是从茎中部的2 层“内皮层”发育出来的（见图 4a）但是，是这 2 层细胞中的哪一层，或者 2 层细胞是否都参与了不定根的发育，则需要更进一步观察 在基本组织中，从靠近表皮的第 23 层细胞开始，薄壁细胞内含有大量的叶绿体色素，细胞层数大约为 68 层，这就是绿萝茎呈现绿色的原因（见图 4b）另外，在基本组织中，细胞中还含有针晶，数量不等（图 1b、图 4b）a 不定根的发生（104）b 茎横切局部（1010，未进行番红染色）图 4 绿萝茎横切（示不定根发生和叶绿体色素）注：a 为不定根发生处；b 为基本组织中的叶绿体色素；c 为针晶 第 2 期 付学鹏，等：绿萝用于观察单子叶植物茎初生结构 105 3 绿萝作为植物学实验材料的优点 本文阐明了单子叶植物非禾本科植物茎的初生结构特点，为植物学教材中关于单子叶植物茎初生结构的相关理论提供了新思路，研究的开展有助于学生形成创新意识和创新能力绿萝茎与禾本科植物的最大区别在于维管束的分布不同，同样为实心茎，禾本科植物玉米茎的维管束散生在基本组织中（见图 5a），每个维管束中有 3 个导管，成“V”形排列，维管束鞘包围整个维管束（见图 5b）；而绿萝茎中，维管束分布成部分，靠近表皮的维管束近似排列呈一轮，茎中心维管束密集散生，且每个维管束中有 1 个大的导管，维管束鞘没有形成对维管束的全包围更为重要的是，在绿萝茎中有类似“内皮层”的细胞存在，该类细胞是绿萝茎不定根的发生处，而禾本科植物茎中则无此类细胞存在 a 玉米茎横切（104）b 玉米茎横切局部放大（1010）图 5 禾本科植物玉米茎的横切 注：a 为维管束；b 为基本组织的薄壁细胞；c 为 1 个维管束中的 3 个导管；d 为 1 个维管束的维管束鞘 该图拍摄于永久装片（河南弘霖教学仪器有限公司）在植物学实验中，可以根据绿萝茎的结构特点，设计综合性实验内容，如绿萝茎与双子叶及单子叶禾本科植物茎的初生结构的区别，茎上不定根的发育过程，绿萝茎在不同生境下的结构特点，绿萝茎导管的类型，绿萝老茎和幼茎的结构异同等研究内容还可以引导学生根据观察到的现象提出科学问题，进而进行课外创新实验研究，如绿萝适应水培的结构特点有哪些；绿萝不定根的结构是怎样的；绿萝茎和不定根中维管束是如何衔接的 通过这些综合性的实验探究，进一步培养学生的创新意识和创新能力 除此之外，绿萝易繁殖、易培养，茎软硬度适中，适合用徒手切片法制作临时水装片综上所述，绿萝是一种观察单子叶植物茎初生结构的好材料 参考文献：1 马炜梁，王幼芳，李宏庆植物学M2 版北京：高等教育出版社，2019 2 胡宝忠，张友民植物学M2 版北京：中国农业出版社，2019 3 金银根，何金玲，季祥彪，等植物学M3 版北京：科学出版社，2017 4 强胜植物学M2 版北京：高等教育出版社，2017 5 孟雪，王志英，吕慧 绿萝和常春藤主要挥发