植物形态发生

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  植物形态发生汉语拼音:Zhiwu Xingtai Fasheng;英语:Plant morphogenesis),植物的外部形状和内部结构的起源、发育和建成的过程。高等植物是一类高度进化的生物有机体。由于植物体的分化而显出各种特化的机能和结构,如在外部分化出各种器官,在内部则形成能执行不同功能的各类细胞、组织和组织系统。植物体中的各个部分,虽然可以有不同的生长速率和分化出不同的结构特征。但是它们的分化和生长并不是孤立地进行,而是紧密地交织在一起相互作用的。植物体不会永远停留在一种固定的形态上,而总是经常地在迅速变化。另外,植物体在正常发育过程中,当受到某些外界因素的干扰时,往往具有一种回复到原来正常状态的能力,即通过形态发生又长成类似原来形状的能力,使植物体能够保持“原状稳定”。动植物形态发生各有特殊性,在高等植物中许多部分都有胚性区域(分生组织区),可以继续发展,例如茎端和根端理论上都可无限生长和分化出新的结构。因此不像动物那样仅在生活周期中最初时期有显著的生长。另外,高等植物的胚胎,许多细胞与细胞之间差不多都是牢固地结合在一起,因此在分化时,看不到细胞的移动。其形态的改变都是由于各个细胞生长时的位置或方向,细胞的大小或形状等发生变化的结果。植物细胞几乎都具有坚韧的细胞壁,因此植物的各部分具有一种较稳定的形态。

  植物细胞也较动物细胞容易培养,更容易表现出它们的全能性,现已有很多高等植物可从单个细胞培养成为完整的植株。因此,人工离体培养方法已成为研究植物形态发生的一种重要技术手段。

  植物形态发生学所包括的范围十分广泛,研究的植物可以从低等到高等。研究的内容几乎涉及到植物学中所有的分科,其中特别与形态学(包括解剖学与细胞学)、生理学、遗传学、生物化学和生物物理学有十分密切的联系。目前的研究大致分为3个方面 :植物的生长发育与分化、形态发生的各种表现和内在与外界环境因素对于形态发生的影响。

  ①植物的生长发育与分化。高等植物体具有一个连续生长的体轴,常常可以无限地生长,而这种生长一般由根和茎顶端的分生组织所控制。这些顶端分生组织细胞可以不断地分裂和分化,逐渐形成了后面较老的部分。至于叶、花和果实等器官,就不像体轴那样,而是有限的生长器官。其分生组织只能在一个时期分化生长,并且也往往不集中在某一部位,而分散在器官中,因此初期时常显出全面生长,及到成熟,所有组织都停止了生长。植物在形成过程中,同时逐渐表现出各种分化。植物愈高等,分化愈复杂,由此分化形成各种器官,组织之间也逐渐产生出差异,细胞之内也有原生质体内各种细胞器的分化,可以说,植物体内没有不分化的部分。

  ②形态发生的各种表现。植物发育时,十分有秩序地形成了各种形态。高等植物都具有“体轴”,但是体轴的两端,在结构与生理活动上,却有很大的不同,这就是植物体的根端与茎端,其中尚有各种侧生器官。植物中这种具轴的两极向特征,特称为极性现象。极性是生命活动在空间上的特殊序列现象。植物形态发生中除了极性现象以外,尚有相关现象和对称现象等。相关现象在植物界中普遍存在,可用以解释芽、叶和茎生长之间的相互影响,以及成花控制、果实生长、脱落现象,以及维管形成层的活动等等,甚至创伤愈合和人工嫁接与大部分的再生作用也关系到相关现象。平常植物生理学上所说的顶端 优势,也是相关现象的一个好例证。植物体的“体轴”不是一种真正的物质结构,而只是一种几何学上的轴或面,由此将植物体或器官分成两面,形成对称。这些沿着轴或纵向面的对称,大致可分为辐射对称,左右对称和腹背对称3种类型。

  ③内在的与外界环境的影响。植物的生长发育,一方面由内在的遗传因素所控制,另一方面,也不断受环境因素影响。同样的基因型由于环境因素的影响常常出现不同的表现型。事实上遗传特性和环境影响往往互相交织在一起,相互作用,从而引起形态发生上的变化。