2.2 课后习题详解
1．根据种子结构分析其对种子植物繁衍的意义。
答：种子的结构对种子植物繁衍具有重要意义分别为：
（1）胚
①胚是构成种子最重要的部分，是新一代植物体的幼小孢子体，由受精卵发育形成。
②组成胚的全部细胞均为胚性细胞，植物所有器官的形态发生都是从胚开始的。
（2）胚乳
①胚乳位于种皮和胚之间，是种子中贮藏营养物质的场所，由贮藏组织构成，供种子萌发时利用。
②少数植物种子在形成过程中，胚珠中的一部分珠心组织保留下来，形成类似胚乳的营养组织，称为外胚乳。外胚乳与胚乳来源不同，功能相同。
（3）种皮
种皮是种子最外面的一层结构，具有保护功能，可以保护种子内的胚，避免水分的丧失、机械损伤和病虫害的侵入，有些植物的种皮还与控制萌发的机制有关。
2．何谓子叶？子叶和植物的叶之间有什么关系？举例说明不同植物的种子中子叶的形态、结构与功能之间的关系。
答：（1）子叶的定义
子叶是植物茎的顶端分生组织最早形成的叶性器官。
（2）子叶和植物的叶之间的关系
子叶是植物发育时的第一片叶或者第一对或第一轮叶中之一。它的功能是使内胚乳中储藏的养料用于幼植物的发育，有时也充当储藏或光合作用器官。
（3）不同植物的种子中子叶的形态、结构与功能之间的关系
①双子叶植物有2片子叶，单子叶植物只有1片子叶，裸子植物的子叶数目变化较大，通常为2片或2片以上。
②双子叶植物内，子叶肥厚，贮藏着大量的营养物质。在单子叶植物内，子叶不发达，但可从胚乳中吸收养料，转运营养物质，供胚发育需要。
3．根的原分生组织细胞有哪些特点？从分生区到根的次生结构形成，原分生组织经过哪些发育过程？细胞发生了什么样变化？“不活动中心”的发现对根的发育的理解有什么影响？
答：（1）根的原分生组织细胞的特点
细胞排列紧密，无细胞间隙，细胞小、壁薄、核大，细胞质浓厚，液泡化程度低，是一群等径的细胞，具有很强的分裂能力。
（2）从分生区到根的次生结构形成，原分生组织的发育过程及细胞变化
①初生生长
原分生组织可以区分出3层原始细胞，分别为表皮原、皮层原和中柱原，表皮原产生表皮，皮层原产生皮层，中柱原产生维管柱。
②侧根的发生
a．中柱鞘的某些细胞脱分化，细胞质变浓，液泡化程度减小，恢复分裂能力而开始分裂。
b．最初的几次分裂是平周分裂，使细胞的层数增加并向外突起；以后的分裂是向各个方向的，使突起进一步增大，形成根冠和根的顶端分生组织（生长点）。
c．顶端分生组织的细胞进行分裂、生长和分化，侧根不断向前推进。
③次生生长
a．维管形成层的产生与活动
第一，根的初生木质部和初生韧皮部之间的原形成层细胞恢复分裂能力，进行平周分裂，形成维管形成层。
第二，条状的维管形成层，由木质部的凹陷处向两侧发展，到达中柱鞘，中柱鞘细胞脱分化，恢复分裂能力，参与形成层的形成，使条状的维管形成层片段相互连接成一圈，完全包围了中央木质部，形成层环。
第三，韧皮部内侧的维管形成层部分形成较早，分裂快，所产生的次生木质部组织数量较多，把凹陷处的形成层环向外推移，使整个形成层环成为一个圆环。
b．木栓形成层的产生与活动
第一，中柱鞘细胞恢复分裂能力，形成木栓形成层。
第二，木栓形成层进行平周分裂，向外分裂产生木栓层，向内分裂产生栓内层，三者共同构成周皮，起保护作用。
第三，木栓层细胞排列紧密，成熟时为死细胞，细胞壁栓质化、不透水、不透气。
（3）“不活动中心”的发现对根发育的理解的影响
在根的生长中，除了产生根冠的原始细胞仍进行细胞分裂活动外，其他的原始细胞基本上都已经停止分裂，这一群基本上停止了细胞分裂活动的原始细胞形成了一个不活动区，称为不活动中心（静止中心）。“不活动中心”的发现对根的发育的理解的影响：
由静止中心提出了静止中心理论，静止中心在根中具有恢复根分生区正常结构的功能。如果切除包括部分的根冠、表皮、皮层和静止中心的细胞，很快由尚存的静止中心细胞分裂形成新的原始细胞，原始细胞再分裂使根又恢复成正常的结构，如此可以维持根冠体积的动态稳定。
4．简述顶芽和侧芽的起源与发育，通过查阅文献资料，说明近年来植物分子生物学研究对顶芽和侧芽发生的解释。
答：（1）顶芽和侧芽的起源与发育
①定义
顶芽是指生在主干或侧枝顶端的芽，侧芽是指着生在叶腋处的芽。
②起源
芽的起源于茎尖的原分生组织。
③发育
芽是由芽原基发育而成，芽原基在叶腋处发生，先由较外的1～2层细胞进行垂周分裂，将芽的分生组织和顶端其余分生组织分开，形成壳状区，以后由壳状区的2～3层细胞发生平周分裂，形成芽原基。
（2）略。
5．简述侧根和叶的起源与发育，解释内起源和外起源的概念。
答：（1）侧根的起源与发育
种子植物的侧根起源于中柱鞘。中柱鞘的某些细胞脱分化，细胞质变浓，液泡化程度减小，恢复分裂能力而开始分裂。最初的几次分裂是平周分裂，使细胞的层数增加并向外突起；以后的分裂是向各个方向的，使突起进一步增大，形成根冠和根的顶端分生组织。顶端分生组织的细胞进行分裂、生长和分化，侧根不断向前推进。
（2）叶的起源与发育
被子植物叶的发育起源于茎的顶端分生组织。茎端出现辐射对称的轴状叶原基。叶原基基部向两侧扩展包在茎上，形成叶基。叶原基上部的细胞沿原基的两侧分裂，形成叶片。叶原基的下部发育成叶柄。
（3）内起源和外起源
①侧根的起源发生在皮层以内的中柱鞘，被称为内起源。
②叶原基和芽原基在顶端分生组织的表面发生，这种起源方式称为外起源。
6．双子叶植物的茎和单子叶植物的茎的结构有什么相同之处和不同之处？如何区分裸子植物和双子叶植物的木本茎？
答：（1）双子叶植物的茎和单子叶植物的茎的结构的相同点
①均具有表皮，表皮为一层细胞，有气孔器分布。
②均具有维管组织和薄壁组织。
（2）双子叶植物的茎和单子叶植物的茎的结构的不同点
①单子叶植物茎无皮层与维管柱之分，而具基本组织和散布其间的维管束，木质部与韧皮部外具维管束鞘。
②绝大多数单子叶植物无束中形成层。
（3）区分裸子植物和双子叶植物的木本茎的方法
①裸子植物的木质部主要由管胞组成，木材的材质比较均匀；
②有些裸子植物在茎的皮层、韧皮部、木质部和髓中分布有树脂道。
7．比较双子叶植物的根和茎在结构上的差异，这种差异与器官的功能有什么关系？
答：（1）双子叶植物的根和茎在结构上的差异如下：
①初生结构上的差异
a．根表皮具根毛，无气孔，茎表皮无根毛而有气孔。
b．根中有内皮层，内皮层细胞具有凯氏带，维管柱有中柱鞘，大多数双子叶植物茎中则无显著的内皮层，也无凯氏带和中柱鞘。
c．根中初生木质部和初生韧皮部相间排列，各自成束，而茎中初生木质部和初生韧皮部内外并列排列，共同组成束状结构。
d．根中初生木质部发育顺序是外始式，而茎中初生木质部发育顺序是内始式。
e．根中无髓射线，有些双子叶植物根无髓，茎中央为髓，维管束间具髓射线。
②次生结构上的差异
a．根的次生结构有韧皮射线和木射线组成的维管射线，茎的次生结构中没有。
b．多年生木本植物茎的次生木质部中有年轮，根中没有。
（2）根和茎的结构差异是由二者所执行的功能和所处的环境条件不同决定的。
①根的主要功能是吸收、输导、支持、合成和贮藏，与之相应的产生了根毛、内皮层、凯氏带等具有吸水吸肥等功能特点的特殊结构。
②茎的主要功能是输导和支持，其结构是和功能相适应的。
8．说明木本双子叶植物的根和茎是怎样由初生结构发展为次生结构的？
答：（1）木本双子叶植物的根由初生结构发展为次生结构的过程
根的次生生长是根的侧生分生组织活动的结果，侧生分生组织分为两类：维管形成层和木栓形成层。
①维管形成层的产生与活动
a．根维管形成层先在根的初生木质部和初生韧皮部之间产生。开始时维管形成层呈条状，由木质部的凹陷处向两侧发展，到达中柱鞘，位于木质部脊的中柱鞘细胞脱分化，参与形成层的形成，使条状的维管形成层片段相互连接成一圈，包围了中央木质部。
b．维管形成层进行平周分裂，向内分裂形成次生木质部，加在初生木质部外；向外分裂产生次生韧皮部，加在初生韧皮部内，二者合称次生维管组织。
②木栓形成层的产生与活动
维管形成层的活动使根增粗，中柱鞘以外的成熟组织被破坏，中柱鞘细胞恢复分裂能力，形成木栓形成层。木栓形成层进行平周分裂，向外分裂产生木栓层，向内分裂产生栓内层，三者共同构成周皮，起保护作用。外方的组织因营养断绝而死亡。
（2）木本双子叶植物的茎由初生结构发展为次生结构的过程
①维管形成层的来源及活动
a．束中形成层是指原形成层在初生韧皮部和初生木质部之间保留的1层具有分裂潜能的细胞。
b．初生维管束之间与束中形成层部位相当的髓射线薄壁细胞脱分化，恢复分裂能力，形成次生分生组织，称为束间形成层。
c．束间形成层与束中形成层相连接，形成维管形成层，由纺锤状原始细胞和射线原始细胞组成。
d．纺锤状原始细胞分裂时以平周分裂为主，形成的两个子细胞，一个分化出次生韧皮部原始细胞或次生木质部原始细胞，一个仍保留为纺锤状原始细胞。垂周分裂主要为径向或斜向两种，径向的垂周分裂形成叠生形成层；斜向的垂周分裂形成非叠生形成层。
e．射线原始细胞以平周分裂为主，向内和向外分裂分别产生木射线和韧皮射线。随着茎的增粗，射线的数目要增加以加强横向运输，新的射线原始细胞来源于纺锤状原始细胞。
②次生木质部
形成层细胞活动时，产生的次生木质部数量远远多于次生韧皮部，因此在木本植物的茎中，次生木质部占了大部分，树木生长的年数越多，次生木质部的比例就越大。
③次生韧皮部
韧皮射线和木射线相连通，合称为维管射线。维管射线横穿在新形成的次生维管组织中，起横向运输和贮藏作用。较老的韧皮射线细胞可以垂周分裂或径向增大，使韧皮射线呈喇叭口状，以适应茎的增粗。
④木栓形成层的产生和活动
a．多数植物木栓形成层起源于紧接表皮的皮层细胞或皮层的2～3层细胞；少数植物的木栓形成层直接从表皮产生；还有的起源于初生韧皮部中的薄壁细胞。
b．木栓形成层主要进行平周分裂，向外分裂形成木栓层，向内形成栓内层，三者合称为周皮，是茎的次生保护组织。
9．旱生植物叶、水生植物叶与中生植物叶相比在形态和结构上发生哪些变化？这种变化的意义何在？
答：（1）旱生植物叶与中生植物叶相比在形态和结构上的变化及意义
旱生植物的叶有两个不同的发展方向。
①对减少蒸腾的适应：叶片小而硬，通常多裂。
a．表皮细胞外壁增厚，角质层也厚，甚至形成复表皮，气孔下陷或局限在气孔窝内，表皮常密生表皮毛；
b．栅栏组织层数多，甚至上、下两面均有分布；
c．海绵组织和细胞间隙不发达，机械组织和输导组织发达。
②肉质植物，叶肥厚多汁，叶肉内有发达的薄壁组织，可以储存大量的水分。
（2）水生植物叶与中生植物叶相比在形态和结构上的变化及意义
①挺水植物和浮水植物的叶
水生植物生活在水中，环境中水分充足，但气体明显不足，叶的特点为细胞间隙发达或海绵组织所占比例较大。
②沉水植物的叶（沉水叶）
沉水植物生长环境中除气体不足外，光照度也不够，因此在叶的结构中发生一些变化与环境相适应。
a．表皮细胞壁薄，角质膜薄或没有，无气孔和表皮毛，有叶绿体；
b．叶肉组织不发达，层次少，无栅栏组织和海绵组织的分化，细胞间隙特别发达；
c．导管和机械组织不发达。
10．为什么一株植物茎的下部叶和上部叶可表现出不同的形态结构特点？查阅资料分析造成这种结构特点的原因。
答：造成一株植物茎的下部叶和上部叶表现出不同的形态结构特点的原因是多种多样的。
（1）自然条件
光照程度的不同、辐射、被寄生植物寄生等。
（2）天然嫁接
天然嫁接是地下的根和其他植物地下的根交接在一起，使得植物既保留原来植物的叶，又有嫁接后的叶的特点。
11.C3植物和C4植物的叶的结构分别有什么特点？结合光合作用说明这些特点的意义。
答：（1）C3植物叶的结构特点
C3植物的维管束鞘由2层细胞构成，内层细胞壁厚而不含叶绿体，细胞较小，外层细胞壁薄而大，叶绿体与叶肉细胞相比小而少，没有“花环型”结构。
（2）C4植物的叶的结构特点
C4植物的的维管束鞘仅由1层较大的薄壁细胞组成，含有大的叶绿体，叶绿体中没有或有少量基粒，但其积累淀粉的能力远远超过叶肉细胞中的叶绿体，C4植物的维管束鞘与外侧相邻的一圈辐射排列的叶肉细胞组成“花环”状结构。
（3）C3植物和C4植物叶的结构特点的意义
C4植物一般比C3植物具有较强的光合作用，可以利用极低浓度的二氧化碳，甚至气孔关闭后维管束鞘细胞呼吸时产生的二氧化碳都可以利用。
12．何谓细胞程序性死亡？通过查阅文献，简述细胞程序性死亡对于植物发育的意义。
答：（1）细胞程序性死亡的定义
细胞程序性死亡又称细胞凋亡，是生物体发育过程中普遍存在的，在发育的特定阶段发生的细胞死亡。细胞程序性死亡是一个主动的自我调控的过程，其细胞死亡往往受到细胞内某种由遗传机制决定的“死亡程序”控制。
（2）细胞程序性死亡对于植物发育的意义
细胞程序性死亡是细胞的一种基本生物学现象，在多细胞生物去除不需要的或异常的细胞中起着必要的作用。它在生物体的进化、内环境的稳定以及多个系统的发育中发挥重要的作用。细胞程序性死亡可以使根冠细胞自动死亡，使无功能的大孢子消失，促进导管的分化以及单性花的形成。