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【课程】扬州大学生物科学与技术学院_植物学19_2.6.2芽和茎的分枝方式

 百眼通 2015-08-16


        一、芽的类型和结构

  (一)芽(bud)的类型
  芽分布于枝条的顶端或叶腋内,是未发育的枝条或花和花序的原始体。按照芽生长的位置、性质、结构和生理状态等不同,可将芽分为若干类型。
  1.定芽与不定芽
  按芽在枝上发生位置是否确定,芽分为定芽(normal bud)和不定芽(adventitious bud)两类。定芽在枝上的发生位置固定,顶芽(terminal bud)包括胚芽,只发生于枝的顶端,腋芽(axillary bud)或侧芽(lateral bud)则只发生于叶腋(叶的近轴面与茎的夹角处),顶芽和腋芽都是定芽。多数植物的一个叶腋中只有一个腋芽,称为单芽(single bud);有些植物的叶腋可发生2个或几个芽,其中除一个为正芽外,其余均称副芽(accessory bud)(如桃为并生副芽、桂花为叠生副芽)。法国梧桐等植物的腋芽被包藏于鞘状膨大的叶柄基部内侧,叶柄脱落后腋芽露出,这样的芽称叶柄下芽(infrapetiolar bud)。不定芽只发生于植株的老茎、根、叶及创伤部位,其发生位置比较广泛,且没有确定性。如柳的老茎、甘薯的块根、秋海棠的叶上发生的芽都是不定芽。
  按芽离地面的高低,芽可分为高位芽、地上芽、地面芽和地下芽或隐芽等类型。
  2.叶芽、花芽与混合芽
  按结构和性质,芽可分为叶芽、花芽和混合芽。叶芽(leaf bud)是将来发育成营养枝的芽,如水稻的分蘖(侧芽)芽;花芽(flower bud)是将来发育为花或花序的芽,如广玉兰和小麦的顶芽;混合芽(mixed bud)则为将来同时发育为枝叶和花或花序的芽。如梨、苹果等植物的顶芽。
  叶芽相对瘦小,而花芽和混合芽通常比较肥大,易与叶芽区别。植物的顶芽和侧芽既可能是叶芽,也可能是花芽或混合芽。如禾本科植物的顶芽在营养生长期是叶芽,到幼穗分化时则转变成花芽。植物的副芽则通常可能是花芽,如桃、桂花等的副芽。
  3.鳞芽与裸芽
  按芽鳞的有无,芽可分为鳞芽和裸芽。鳞芽(scaly bud)是一些生长或起源在冬寒地带的多年生木本植物的芽,有芽鳞片包被,又称被芽。芽鳞片是叶的变态,其外层细胞角化或栓化、坚硬,外表常被以茸毛、蜡质,或可分泌黏液或树脂,因而可以有效地起到保护作用。
  裸芽(naked bud)是无芽鳞片的仅被幼叶包围着生长锥的芽。所有一年生、二年生草本和一些多年生木本植物的芽均属于裸芽。
  4.活动芽与休眠芽
  按芽的生理活动状态,可将芽分为活动芽和休眠芽。能在当年生长季节中萌发的芽称活动芽(active bud)。一年生草本植物的芽多数是活动芽。温带的多年生木本植物,其枝条上近下部的腋芽在生长季节里往往是不活动的,暂时保持休眠状态,这种芽称为休眠芽(dormant bud)。休眠芽仍具有生长活动的潜势。在不同的条件下活动芽与休眠芽可以互相转变。
  5.珠芽(bulbil)
  珠芽是一种未发育的球茎,呈球状、卵圆形等,通常生于叶腋,属于营养繁殖的器官。如二年生或三年生的半夏[Pinellia ternata (Thunb.)Breit.]叶柄的基部及百合(Lilium. speciosum Thunb.)花茎的每一叶柄下部或叶子基部生出的珠芽等。此外,山药(Dioscorea spp.)、泽泻科(Alismataceae)、水麦冬科(Juncaginaceae)、天南星科(Araceae)和莎草科(Cyperaceae)部分种类都可在叶柄的基部形成珠芽。
  此外,按芽形成的季节分,则生长季中形成并发育的芽称为夏芽,多见于草本和热带常绿植物;在生长季末形成,来年生长季才活动的芽称为冬芽或越冬芽,如多年生植物某些芽。
  一个具体的芽,由于分类依据的不同,可给予不同的名称。如梨的鳞芽可以是顶芽或侧芽,也可以是休眠芽,可以是叶芽,也可以是混合芽。种子萌发时,胚芽生长,逐渐发育为具叶的枝条。枝条的顶端和叶腋中生长幼芽。芽有多种类型,芽在茎或枝条上的位置因植物而不同,芽的位置和活动决定了植物地上部枝条分布的格局。
  (二)芽的结构
  1.叶芽
  叶芽是在植物营养生长的早期陆续出现的芽。其基本结构包括生长锥(growing tip;growth cone)(芽轴、茎尖分生区)、自内而外体积和发育程度递增的叶原基(leaf primordium)和幼叶(图6-2,图6-3A,B)。有的植物,芽外方还有一至几片芽鳞,以及从第二、三个(自顶向基)叶原基内侧开始出现的腋芽原基(axillary bud primordium)。腋芽原基位于每个叶原基或幼叶的叶腋。

  2.花芽
  当植株从营养生长转入生殖生长时,开始形成花芽。花芽是花或花序的原始体,外观较叶芽肥大,内含花或花序各部分(花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊)的原基(详见第九章)。花芽中无叶原基和腋芽原基,茎尖分生组织在花芽分化完成后消失(图6-3C)。
  3.混合芽
  混合芽有完整的叶芽结构,叶原基或幼叶的叶腋内还有花芽原基的分化,混合芽的外围常包被有芽鳞片(图6-3D)。
  (三)芽的发生与分枝
  植物的分枝源于芽的活动。因此,了解芽的形成规律是了解植物分枝特征的关键。关于侧芽的形成有两种观点:一是侧芽的顶端分生组织即主茎的顶端分生组织(合点起源)由形成叶原基时保留在叶腋处的分生细胞所组成,一是侧芽的顶端分生组织在叶腋内(处)由已分化的细胞恢复分裂能力而形成。根据拟南芥显性突变体phabulosa(phb)研究表明:在该类突变体的叶的远轴面出现了侧芽,这就说明侧芽发生于叶的近轴面细胞,而非来自茎端分生组织保留的细胞。进一步研究表明,只有拟南芥莲座叶的侧芽才可能形成莲座叶,同样,茎生的侧芽只能形成茎生叶;通常拟南芥的萼片内不形成侧芽,但在AP1突变体中,萼片内侧基部出现了侧芽,且该侧芽只形成不同类型的花器官。

  二、茎的分枝方式及其意义
  植物的顶芽和侧芽存在着一定的生长相关性。当顶芽活跃地生长,侧芽的生长则受到一定的抑制。如果顶芽因某些原因而停止生长时,侧芽就会迅速生长,由于上述原因及植物的遗传特性,不同植物有不同的分枝方式(图6-4)。
  (一)单轴分枝(monopodial branching)(总状分枝)
  单轴分枝是指从幼苗开始,主茎的顶芽活动始终占优势,形成一个直立的主轴,而侧枝则较不发达,其侧枝也以同样的方式形成次级分枝的分枝方式。单轴分枝方式的植株呈塔形。如红麻、黄麻等便是单轴分枝(图6-4)。所以,栽培这类植物时要注意保顶芽,以提高其品质。杨、松、杉等木本植物的树干高大挺直,是很有价值的木材。
  (二)合轴分枝(sympodial branching)
  合轴分枝是指植株的顶芽活动到一定时间后死亡、或分化为花芽、或发生变态,而靠近顶芽的一个腋芽迅速发展为新枝,代替主茎生长一定时间后,其顶芽又同样被其下方的侧芽替代生长的分枝方式。合轴分枝的主轴除了很短的主茎外,其余均为各级侧枝分段连接而成,因此,茎干弯曲、节间很短,而花芽较多。合轴分枝在农作物和果树中普遍存在,如棉(图6-5)、番茄、马铃薯、柑橘类、葡萄、枣、李等的果枝(fruit shoot),茶树等在幼年期为单轴分枝,成长后则出现合轴分枝。
  (三)假二叉分枝(false dichotomous branching)
  假二叉分枝是指某些具有对生叶序的植物,如丁香、石竹、檞寄生等,其主茎和分枝的顶芽生长形成一段枝条后停止发育,由顶端下方对生的二个侧芽同时发育为新枝,且新枝的顶芽与侧芽生长规律与母枝一样,如此继续发育形成的分枝方式。这样的分枝在外表上形似二叉分枝,实际它和顶端分生组织本身分裂为二所形成的真正的二叉分枝(如地钱)不同。
  (四)分蘖(tiller)
  分蘖是指植株的分枝主要集中于主茎的基部的一种分枝方式。其特点是主茎基部的节较密集,节上生出许多不定根,分枝的长短和粗细相近,呈丛生状态。典型的分蘖常见于禾本科作物,如水稻、小麦等的分枝方式(图6-6)。

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