蘚苔類 蕨類 種子植物 裸子植物 被子植物 單子葉植物 雙子葉植物 綠藻
第四單元 植物體的構造與功能
一. 植物界 1. 植物為具有細胞壁和胚胎的多細胞自營性生物。(菟絲子與水晶蘭) 2. 演化與分類關係 二. 植物的營養器官–根 1. 根的功能 (1). 吸收礦物質/無機鹽(主動運輸，耗能)與水(被動運輸，不耗能) (2). 固著植物體 (3). 儲存養分(蔗糖或澱粉) (4). 營養器官繁殖 (5). 變態根：氣生根→吸收空氣水氣；呼吸根→突出地表進行呼吸 2. 根的外觀形態 (1). 根系 軸根系 鬚根系 外 部 形 態 種子的胚根萌發成初生根後，持 續發育成一條明顯的主根 幼苗初生根萎縮消失；長出許多 子根(不定根)，無法區分粗細， 即無主、支根之分 主根長出許多較細的支根 (支根 vs.根毛)種 類 裸子植物、雙子葉木本植物及大 部分雙子葉草本植物 單子葉植物、少部分雙子葉草本 植物 特 性 軸根可深入土壤，水土保持能力 佳 不能深入土壤中，通常分布於較 淺處，具有固定土壤表層，減少 表土流失的功能 例 子 菠菜、胡蘿蔔及向日葵 大蒜、蔥及玉米 (2). 縱切 構造 特色 主要功能 成熟區 （根毛部） 已分化為各種構造和不同 功能的細胞(內有維管束； 外有根毛) 吸收與運輸水分和無機鹽 的主要部位(延長的單細胞 根毛，可增加吸收面積) 延長區 細胞增加體積，使根伸長 使根向土中延長 頂端分生組織 （生長點） 可不斷進行細胞分裂，增加 細胞數量 補充細胞數量(向上為延長 部；向下為根冠) 分生組織的特性： 分裂快速；核質比大； 細胞小；細胞質濃稠；常可見染色體 根冠/根帽 位於根的最前端 保護頂端分生組織
3. 根的內部構造(成熟部的橫切) 構造 (外→內) 雙子葉的根 單子葉的根 表皮 a.緊密排列單層扁平細胞，可向外延伸/外凸(分裂)形成根毛，增 加表面積，協助吸收(礦物質-主動運輸；水-被動運輸) b.有吸水功能，無角質層(莖、葉有→防止水分散失) 皮 層 疏鬆排列多層薄壁細胞，具有儲存養分的功能(以澱粉的形式) 內 皮 (層) 最內部排列緊密的一層細胞，細胞壁具有不透水之卡氏帶(木栓 化)，可控管水與礦物質進入中柱 中 柱 周 鞘 中柱的最外層，為具有分裂能力的薄壁細胞(分生組織) 可形成支根(根毛) 不形成支根 維 管 束 a.排列：輻射相間排列 (木質部向外輻射排列，韌皮部則 分布於木質部之間) b.形成層位於木質部及韌皮部 之間，可進行細胞分裂，使根 加粗 a.排列：環狀相間 (木質部在內側，韌皮部在外側) b.不具形成層，故根無法持續加 粗 中 央 木質部 髓(薄壁細胞；儲存養分)
三. 植物的營養器官–莖 1. 莖的功能 (1). 支持 (2). 運輸物質 (3). 儲存養分 (4). 營養繁殖 2. 莖的種類(右表) 3. 莖的外部形態 節 莖上長葉或芽的地方 節間 節和節之間的長度 芽 芽內具有分生組織，可增加細胞數量 a.頂芽：著生於頂端，可使莖持續長高 b.腋芽：由節上長出的芽，可以發育成 新枝條、花 4. 莖的內部構造(橫切面)–針對單子葉、雙子葉草本與木本莖，三者討論 (1). 單子葉莖(多為草本莖；椰子、竹子則為木本莖) 構造 特性 表皮 a.表皮細胞排列緊密 b.具有角質層(脂質)可防止水分散失 基本組織 由薄壁細胞構成，具有儲存養分的功能 維管束 a.韌皮部朝外側；木質部朝內側 b.無形成層，故莖無法持續加粗 c.散生於基本組織中；外多內少；外小內大 髓腔 a.莖呈中空狀的形態，例如竹子與水稻均是 b.具有協助氣體流通擴散的功能 特性 支持力 草本莖 柔軟而矮小 膨壓 木本莖 堅硬而高大 木質部(厚壁細胞) 灌木：無明顯主幹；莖枝由基部叢生而出 喬木：具有明顯主幹；分枝點較高
(2). 雙子葉草本莖 構造 特性 表皮 a.表皮細胞排列緊密，具有氣孔 b.具有角質層(脂質)可防止水分散失 皮層 a.由薄壁細胞構成，具有儲存養分的功能 b.靠近表皮的細胞具有葉綠體，可行光合作用莖是綠色 維管束 a.環狀排列；韌皮部朝外側，木質部朝內側 b.有形成層，可持續加粗；但並不發達，故莖的粗度有限 髓 a.位於莖的中央部分 b.由薄壁細胞組成，具有儲存養分的功能 (3). 雙子葉木本莖 (幼莖的形態與草本莖相似) 構造 特性 樹 皮 表皮 幼莖時存在，因隨莖的加粗而破裂消失 木栓層 a.替代表皮，具有保護的功能 b.有木栓質，可防止水分散失 c.外表裂開形成皮孔(常開)，以進行氣體交換 木栓形 成層 a.由皮層形成轉化而來 b.可分裂/分化木栓細胞以形成木栓層 皮層 由薄壁細胞構成，具有儲存養分的功能 韌皮部 運送有機養分(醣以蔗糖的形式) 形成層 a.可持續分裂增加韌皮部與木質部的細胞 b.新生速度/數量：木質部>韌皮部 → 木材>樹皮
木質部 a.為厚壁的死細胞，具有良好的支持力，即為木材 b.具有運送水分與無機鹽的功能 c.依位置區分 類別 位置 年齡 顏色 主要功能 邊材 外側 新生細胞 較淡 運輸 心材 內側 老化細胞 較深 支持 d.依生長季節區分 類別 季節 分裂 細胞 顏色 早材 春夏 快速 較大壁薄 較淡 晚材 秋冬 緩慢 較小壁厚 較深 e.形成年輪的條件 (a)早材、晚材的交替 (b)季節分明 (c)形成層持續分裂 髓 a.幼莖時存在，位於莖的中央部分 b.隨植物成長，漸而被木質部擠壓取代
四. 植物的營養器官–葉 1. 葉的功能 (1). 進行光合作用，製造有機養分(葡萄糖) (2). 儲存養分 (3). 進行營養繁殖 2. 葉的形態 (同時具有葉片、葉柄與托葉三者，則稱為完全葉) 單子葉植物 雙子葉植物 葉片 a.多呈扁平狀，可吸收光線以進行光合作用 b.具有氣孔以進行氣體交換，但分布位置因植物種類而不同 葉脈 (維管束) 平行分布 網狀分布 與莖連 接構造 葉鞘 葉柄 均有支持/固定葉片與運輸物質之功能 托葉 無 有，具有保護腋芽的功能 3. 葉序–葉於莖上著生的排列方式(節上葉片數量之差異) 互生 對生 輪生 每節著生 的葉數 1 片 2 片 3 片以上 4. 葉形 單葉 複葉 葉柄上的葉片數 1 片 2 片以上
5. 葉的內部構造 表皮 a.單層扁平細胞緊密排列；無葉綠體 b.外有蠟質的角質層，可防水散失 c.具有成對的保衛細胞所構成的氣孔，以供氣體進出、水分蒸 散；保衛細胞呈腎形/蠶豆形，有葉綠體以進行光合作用 葉肉 a.葉片進行光合作用的主要場所 b.依位置可區分成柵狀組織與海綿組織兩類 位置 細胞 排列 葉綠體 主要功能 柵狀組織 近上表皮 柱狀 緊密 較多 光合作用 海綿組織 近下表皮 球狀 疏鬆 較少 氣體交換 葉脈 a.即維管束，可運輸養分；木質部排列於上；韌皮部排列於下 b.單、雙子葉之植物，葉脈中均不具形成層
6. 氣孔開閉之因子 氣孔 膨壓 水的流動 滲透壓 K+的移動 水分 CO 2濃度 開 大 進入細胞 變大 進入細胞 充足 少 閉 小 離開細胞 變小 離開細胞 不足 多 五. 植物體內物質的運輸 1. 元素的來源(修改自南一版) (1). C、H、O–空氣的 CO2與 O2，與土壤中的 H2O。 (2). 其他(如 N、P、S、K、Ca、Mg...）–從土壤中以離子的形式吸收，如 NH4+、NO3－、K+、Cl－。 (3). 植物所需的各種元素皆可從根吸收獲得。(南一版) 2. 水與無機鹽的吸收與運輸 (1). 吸收的主要部位：成熟部(根毛可增加吸收效能/面積)；幼根>老根。 (2). 吸收的形式 A. 無機鹽：主動運輸(耗能)或促進性擴散(不耗能)。 B. 水 ：藉由滲透壓之梯度，從土壤滲透至木質部(形成根壓)。 Ps.水流方向：土壤→表皮→皮層→內皮→周鞘→木質部 滲透壓：低 高 造成
(3). 運輸的形式/特性 A. 經由木質部，呈單向(由下而上)的運輸。 B. 運輸的動力 蒸 散 作 用( 葉) 水以蒸氣的形 態從氣孔擴散 至外界，又因 水分子有內聚 力，而形成運 輸的拉力(負壓) 毛 細 作 用( 莖) 因水與木質部 管 壁 的 附 著 力，以及水分 子之間的內聚 力，共同形成 的連續水柱 根 壓( 根) 因根部內的高 滲透壓，造成 吸水滲入形成 的推力(正壓) Ps1.蒸散作用是植物體內運輸水分的主要動力；具有調節體溫的功能。 Ps2.植物於夜晚關閉氣孔，但因根壓持續作用，導致水分從水孔溢出， 稱之為”泌溢/溢水現象”。 3. 有機養分的運輸 (1). 植物體內有機養分包括了糖類[以蔗糖的形式運送]約 90%，胺基酸約 5%(南一版)。 (2). 經由韌皮部(篩管)運輸，過程需消耗能量。 (3). 運輸方向為「供(供應)→需(使用、儲存)」，即可雙向運輸。 A. 根(分解澱粉) →頂端分生組織或幼葉 供應植物生長所需 B. 葉(光合作用) →根 儲存養分 (4). 環剝樹皮的影響 環剝樹皮→中斷韌皮部向下運輸→根部缺少養分而 壞死→無法吸收礦物質與水→植物死亡
六. 植物的生殖 1. 生殖的類型 項目 無性生殖 有性生殖 例子 營養(器官)繁殖 根、莖、葉的生長 扦插、嫁接 組織培養 分生組織(全能性)、無菌環境 植物的精、卵結合 裸子植物的雌、雄毬果 被子植物的雌、雄花 配子的結合 無 有（雌、雄配子） 遺傳性狀 與親代相同 與親代有差異 基因重組 無 有 (1)形成配子；(2)配子結合 適應能力 較差 較佳 優點 (1)後代保持親代優良的特性 (2)短時間內產生大量的後代 (1)子代的變異性大，有利於適 應環境的變動 (2)具生存上的優勢 缺點 子代變異性少，當環境產生變 化時，族群可能因為不適應而 大量死亡。 過程較複雜，因此耗費相當多 的生物能源在雌雄生殖系統的 維持及雌雄配子的產生。 2. 被子植物的有性生殖 (1). 花的構造與特性 (被子植物因為具有開花的特徵，故稱開花植物) 構造 特徵與功能 雌蕊 a.雌蕊由柱頭、花柱和子房組成 b.子房內有一個或多個胚珠，胚珠內有雌配子 【種子數≦胚珠數】 雄蕊 a.雄蕊由花絲和花藥組成 b.花藥內有花粉囊，能產生花粉粒，內有雄配子 花瓣 數片花瓣合稱為花冠，顏色鮮豔，具有蜜腺，可以吸引昆蟲傳粉 萼片 數枚萼片合稱為花萼，可行光合作用，並保護花芽 花托 莖膨大變形的構造，為花著生的地方 A. 完全花與不完全花 完全花皆有 萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊缺一 不完全花 B. 單性花與兩性花 兩性花皆有 雌蕊與雄蕊僅一種 單性花 C. 花的形態與授粉方式的關係 a. 授粉：花粉經外力作用，附著於雌蕊柱頭 上的過程 合 稱 花 被
b. 風媒花與蟲媒花的比較 風媒花 蟲媒花 媒介 風力 動物 花色 淡 豔麗 (吸引) 花絲 細長，延長至花瓣外 較短 花 粉 形態 小，光滑 (隨風飄移) 突起、黏液 (附著力好) 數量 多 少 柱頭 羽毛狀 (易於接受花粉) 簡單 腺體/蜜腺 無 有 (吸引) (2). 雌雄生殖細胞(配子)的形成過程 A. 花粉粒/管的形成 B. 胚囊的形成 (3). 配子體。為具有生殖細胞的多細胞構造，故開花植物的雌、雄配子體 分別為胚囊(卵)與花粉管(精細胞)。 (4). 雙重受精 (為被子/開花植物於生殖過程中特有的現象) 精細胞(n) + 卵(n) → 受精卵/合子(2n) → 胚(2n) 發育成幼苗 精細胞(n) + 極核(n)*2 → 胚乳細胞(3n) → 胚乳(3n) 供應養分 大孢子母細胞(2n) 大孢子 (n) (僅存一個) 胚囊(內有卵細胞) (7 個細胞，8 個核) 減數分裂 有絲分裂 3 次 花粉母細胞(2n) (小孢子母細胞) 小孢子(n) *4 花粉粒(n) *4 (營養細胞+生殖細胞) 減數分裂 有絲分裂 花粉管(n) *4 (管核+精細胞*2) 有絲分裂
(6). 形成果實與種子過程與構造的轉換 A. 大部分被子植物的果實是由子房發育而來；果實具有保護種子並協 助傳播的功能。 B. 種子經受精後，所形成的胚 (合子)，後來繼續發育成胚 芽、胚軸、胚根與子葉(因為 為有絲分裂，所以染色體套數一 樣，均為n♂+n♀=2n，而胚乳為 n♂+n♀*2=3n)。 C. 種子發育時養份供應構造 a. 單子葉植物 – 胚乳 b. 雙子葉植物 – 子葉 (7). 種子與果實的傳播 方式 特 色 風力傳播 果實或種子形態較小，且具有特殊的構造(翅狀、絨毛狀)， 適於風力吹送。(蒲公英的果實) 動物傳播 具可附著於動物身上的構造。(鬼針草的果實) 種子能抵抗動物的消化液，隨排遺排出體外。(番石榴) 水力傳播 果皮厚且富含纖維素，只有浮力。(椰子、棋盤腳) (1)胎生苗直接由樹上的果實發育而來。 (2)胎生苗因具有豐富的通氣組織，故有良好的浮力，並含 有單寧酸，不易腐爛，故可隨水漂流而散播。(水筆仔、 五梨跤) 自力傳播 (1)果實成熟後，果皮會急劇扭曲、裂開而將種子彈出。(鳳 仙花、酢漿草) (2)果實內氣體壓力增加而炸開讓種子噴散出去。(噴瓜)
七. 植物對環境刺激的反應 1. 向性 (1). 定義：植物因受外界因子(光、重力等)之刺激，導致生長素分布不均， 造成生長方向隨之影響而改變。(生長方向與刺激方向有關) (2). 特性：過程緩慢，不可恢復 (3). 種類與特性 刺激 生長素分布 生長的趨勢/特性 多 少 向光性 光線 背光面 迎光面 背光面之細胞具明顯延長 向地性 重力 向地面 背地面 高濃度生長素會抑制根部生長 向觸性 壓力 背觸面? 向觸面? 使植物具有攀爬之生長 2. 傾性運動 (1). 定義：植物受刺激導致細胞膨壓改變，產生立即且短暫的局部運動， 但此運動的方向並非與刺激方向相關。(運動方向與刺激方向無關) (2). 特性：反應後可恢復，並能重複發生 (3). 種類與特性 刺激 運動的趨勢/特性 觸發運動 壓力 受刺激後立即改變原有之外形 睡眠運動 光線 光線的刺激，引發葉的開展，以提升光合作用 捕蟲運動 壓力 屬掠食反應，從中獲取氮源 Ps. 向性與傾性的比較 項目 向性 傾性運動 機制 兩側的生長素分布不均，產生生長差異 因水分流失，引發膨壓改變 速率 較慢 較快 範圍 較大 較小 可逆 不可逆 可逆 例子 向光性、向地性、向觸性 睡眠運動、觸發運動
3. 光週期性 (影響植物是否開花) (1). 定義：有些植物因每天(24 小時)光照與黑暗長短的差異(光週期)，而影 響開花的程度，此現象稱之為光週期性。 (2). 植物感應光週期差異的部位：葉子。 (3). 光週期中日照與黑夜的長短，若剛好促使植物開花率達 50%(介於適合 開花或不開花)，此日照的長度即為該植物的臨界日照，而連續黑暗的 長度，即為臨界夜長。 (4). 不同植物依日照與黑暗長度與臨界日照/夜長的差異，而展現不同的開 花率，可區分成長/短日照或長/短夜植物 開花(開花率超過 50%)的條件 長日照植物 連續日照的時間 > 臨界日長 短夜植物 連續黑夜的時間 < 臨界夜長 短日照植物 連續日照的時間 < 臨界日長 長夜植物 連續黑夜的時間 > 臨界夜長 Ps1 日照的「長」、「短」為相對關係，需與臨界日照/夜長的時間相比， 而非以 12 小時(24/2)為基準比較值。 Ex. 某植物需照光 18 小時方可開花，可能為長或短日照植物 Ⅰ、若臨界日照為 16 小時，則為長日照植物 Ⅱ、若臨界日照為 20 小時，則為短日照植物 Ps2 部分植物之開花，不受光週期性的影響，而是受生長狀況來決定， 此類植物稱之為中性日照植物。 Ps3 長日照/短夜植物多為春夏開花；短日照/長夜植物多為秋冬開花。 (5). 植物開花主要是受光週期中之連續夜長的影響，若用光中斷黑夜期， 則可能會影響植物開花與否(長夜植物不開花，短夜植物仍會開花)。 菊花園為何晚上仍燈火通明？菊花原為長夜植物，為使其延後開花 以供應春節、清明之用，故於晚上以燈照打斷夜長，以阻礙開花 (開花) (開花) (開花)
Ps. 驗証葉子為感應光週期的部位 Ps.光週期的呈現方式 4. 春化作用 (1). 定義：植物受低溫刺激後，誘導開花的現象 (2). 感受部分：種子內的胚與分生組織 (3). 例子：梅花、鬱金香、水仙的開花 5. 光線對植物的其他影響 (1). 誘導植物合成葉綠素，葉子的開展，節距短；反 之，若無光線刺激，則植物無葉綠素合成，葉子 細小，節距長，稱之為黃化/白化現象。 (2). 萵苣的種子需照光後才容易萌發。
