[科普中國]-植物解剖學(xué)

闡明植物細胞、組織和器官的顯微、超顯微結(jié)構(gòu)及其發(fā)育規(guī)律的植物學(xué)分支學(xué)科。植物解剖學(xué)原是植物形態(tài)學(xué)的一部分。

植物解剖學(xué)經(jīng)歷了2、3個世紀(jì)的研究后，在其他有關(guān)學(xué)科的相互滲透下，又逐漸分化出一些分支學(xué)科，如：植物比較解剖學(xué)、植物發(fā)育解剖學(xué)、植物生理解剖學(xué)，植物病理解剖學(xué)、植物生態(tài)解剖學(xué)以及木材解剖學(xué)（次生木質(zhì)部解剖學(xué)）等。

簡介植物解剖學(xué)經(jīng)歷了2、3個世紀(jì)的研究后，在其他有關(guān)學(xué)科的相互滲透下，又逐漸分化出一些分支學(xué)科，如：植物比較解剖學(xué)、植物發(fā)育解剖學(xué)、植物生理解剖學(xué)，植物病理解剖學(xué)、植物生態(tài)解剖學(xué)以及木材解剖學(xué)（次生木質(zhì)部解剖學(xué)）等。1

發(fā)展歷程17世紀(jì)中期，英國人R.胡克用原始的顯微鏡觀察到植物細胞的細胞壁，并提出了“細胞”這一概念。稍后，同時代的意大利解剖學(xué)家M.馬爾皮基和英國植物學(xué)家N.格魯各自對植物結(jié)構(gòu)進行了廣泛的觀察，在他們的研究論文中，詳細描述了植物的組織系統(tǒng)，從而奠定了植物解剖學(xué)的基礎(chǔ)。此外，荷蘭的A.van列文虎克的工作，特別是首先描述了具紋孔的導(dǎo)管及其壁結(jié)構(gòu)，也為植物解剖學(xué)的初創(chuàng)，作出了貢獻。格魯最先認識到可以將植物體中的組織分為垂直的和水平的兩個系統(tǒng)。他根據(jù)古希臘泰奧弗拉斯圖斯的觀點，將植物大致分成薄壁的組織及厚壁的組織。當(dāng)時他也注意到根內(nèi)的木質(zhì)部為輻射狀排列，根中的維管組織是實心的，而在莖中卻成圓筒狀。

18 世紀(jì)法國H.L.杜阿梅爾·迪蒙索提出了形成層這一名詞，認為形成層是皮層里面的一種具膠層的生殖層；德國C.F.沃爾夫提出了細胞和組織分化（分生組織）的理論，促進了19世紀(jì)初期對植物組織的進一步了解。19世紀(jì)中期，細胞學(xué)說提出以后，大大促進了植物解剖學(xué)的研究，其中尤以德國C.W.von內(nèi)格利和H.von莫爾的貢獻最多，他們對細胞壁的形成與組成的論述，一直沿用至今。H.von莫爾還肯定了導(dǎo)管的本質(zhì)和形成的方式，描述了表皮層的結(jié)構(gòu)，角質(zhì)膜、皮孔、木栓的性質(zhì)，以及樹皮的形成過程等。他也是最早描述單子葉植物和雙子葉植物莖中維管束的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，及其與葉子關(guān)系的人。另外，德國E.A.施特拉斯布格結(jié)合形態(tài)學(xué)，細胞學(xué)和解剖學(xué)，對植物進行了較全面的研究，特別在裸子植物的形態(tài)及其輸導(dǎo)系統(tǒng)方面有許多貢獻。他提出植物體中有兩種明顯不同的系統(tǒng)──進行同化作用的皮層系統(tǒng)和有輸導(dǎo)作用的中柱系統(tǒng)。這一時期，植物解剖學(xué)的研究非常活躍，例如提出了植物組織的各種分類系統(tǒng)；對細胞分裂、分生組織的分化和維管束的結(jié)構(gòu)，都有了較多的研究。同時對維管形成層的活動，次生組織，特別是木質(zhì)部和周皮的發(fā)生與結(jié)構(gòu)，也都作出了正確的描述。

1877年德國H.A.德巴里發(fā)表了《顯花植物和蕨類植物的比較解剖學(xué)》一書，對現(xiàn)代的植物比較解剖方面的研究有一定的影響，但此書對植物體結(jié)構(gòu)的概括，并不十分全面。直到法國 P.van蒂耶蓋姆及其學(xué)生們提出中柱學(xué)說后，才對植物體有了一個整體統(tǒng)一的認識。

20世紀(jì)中期以前，植物解剖學(xué)基本上是利用各種光學(xué)顯微鏡進行觀察。50年代以后，廣泛應(yīng)用了透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡，并采用了人工離體培養(yǎng)及各種物理的、生物化學(xué)的技術(shù)方法，對于植物的各種組織結(jié)構(gòu)和功能也都有了更深入的了解，進一步擴大了植物解剖學(xué)的研究領(lǐng)域，如對傳遞細胞、胞間連絲的研究等。1

分類植物比較解剖學(xué)

從系統(tǒng)演化的觀點，比較各類群植物結(jié)構(gòu)的異同的學(xué)科。這些結(jié)構(gòu)特征，可以作為植物分類學(xué)的依據(jù)。早期H.A.德巴里的著作，首先討論了各種組織的形態(tài)結(jié)構(gòu)，然后說明了這些不同形狀的組織排列。后來的中柱學(xué)說，對這些內(nèi)容作了進一步的概括。1908年德國H.索萊雷德發(fā)表的《被子植物系統(tǒng)解剖學(xué)》，以及1917年，美國E.C.杰弗里發(fā)表的《木本植物的解剖學(xué)》，都相繼提出了一個比一個更日趨完善的比較系統(tǒng)。1950年，英國C.R.梅特卡夫與L.喬克合著的《被子植物解剖學(xué)（上、下冊）》對近代研究一直有影響。近年來，人們除了仍對維管組織，特別是次生木質(zhì)部的解剖給予關(guān)注外，還由于掃描電子顯微鏡的應(yīng)用，而對葉子的結(jié)構(gòu)（如葉脈、角質(zhì)膜、氣孔及表皮毛等），給予了較大的注意。

植物發(fā)育解剖學(xué)

從植物個體發(fā)育的觀點，說明植物的組織和器官發(fā)生發(fā)展過程的學(xué)科。一般從胚胎各部分的起源與發(fā)育開始，闡明植物體中分生組織的本質(zhì)，各種組織的起源，初生生長和次生生長的各種結(jié)構(gòu)變化以及各組織的結(jié)構(gòu)和功能?；旧峡蓪⒋朔种У难芯糠譃榻M織分化與器官形成兩個方面。前者包括頂端分生組織及其分化的表皮層、基本組織（薄壁組織、厚角組織和厚壁組織）、維管組織(韌皮部、木質(zhì)部和維管形成層)以及分泌結(jié)構(gòu)，傳遞細胞與周皮發(fā)生等。后者著重在根端分生組織的分化、側(cè)根的形成、根的次生生長和不定根的發(fā)生；莖端的分化，葉和芽的發(fā)生，莖的初生生長和次生生長；葉原基的發(fā)生和組織分化，以及幼葉的發(fā)育與變異等。美國K.埃紹在韌皮部的解剖學(xué)方面，工作成績顯著，相繼發(fā)表了《植物解剖學(xué)》（1950、1965）、《種子植物解剖學(xué)》(1960，1977)和《韌皮部》(1969)等專著，對植物發(fā)育解剖學(xué)的發(fā)展，起到了推動的作用。

植物生理解剖學(xué)

從植物生理功能的角度，探討植物各種組織結(jié)構(gòu)的學(xué)科。19世紀(jì)后期，德國G.哈貝蘭特的《植物生理解剖學(xué)》一書，將植物組織依據(jù)功能劃分成12個生理解剖系統(tǒng)：分生組織（系統(tǒng)）、皮系統(tǒng)（保護系統(tǒng)）、機械系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、光合系統(tǒng)、維管（或輸導(dǎo)）系統(tǒng)、貯藏系統(tǒng)、通氣系統(tǒng)、分泌和排泄系統(tǒng)、運動系統(tǒng)、感覺系統(tǒng)和刺激傳導(dǎo)系統(tǒng)，從而奠定了植物生理解剖學(xué)的基礎(chǔ)。但它沒有考慮組織的組成和發(fā)生來源，認為只要功能相同，也可以不連續(xù)地分散在植物體的各部分，因而難于反映出植物的整體性。近代植物生理解剖學(xué)重點討論了光合作用與光合組織（具有葉綠體的細胞）、各種激素對細胞和組織結(jié)構(gòu)分化的影響、組織結(jié)構(gòu)與吸收和輸導(dǎo)的關(guān)系、植物生長發(fā)育中的組織變化，特別是成花過程中的結(jié)構(gòu)變化等。

植物病理解剖學(xué)

研究植物細胞與組織的抗病機理及其結(jié)構(gòu)變化的學(xué)科。20世紀(jì)初德國E.屈斯特爾在《植物病理解剖學(xué)》一書中，論述了彩斑現(xiàn)象、黃化及其相關(guān)現(xiàn)象、水腫組織、愈傷組織和再生與蟲癭等，也對組織發(fā)生、機械組織的發(fā)生、病理與生態(tài)的關(guān)系等，進行了比較系統(tǒng)的描述，還確定了細胞增生、細胞減生、細胞腫大和膨腫等一些植物病理解剖學(xué)的名詞。這些名詞一直沿用至今。20世紀(jì)50年代以后，在研究技術(shù)不斷更新和與植物抗病育種相結(jié)合的情況下，植物病理解剖學(xué)進一步揭示了種子植物在防病的結(jié)構(gòu)變化中，或是增厚角質(zhì)膜，或是延遲氣孔的開放，抵抗或避免病菌的侵入，以及被侵染后的細胞及其周圍的細胞能主動迅速死亡并產(chǎn)生毒素，從而阻止病菌的蔓延等。

植物生態(tài)解剖學(xué)

研究在不同生態(tài)條件下（旱生、水生、腐生等），植物細胞、組織結(jié)構(gòu)的變化的學(xué)科。20世紀(jì)初，植物生態(tài)解剖學(xué)主要是對旱生、中生和水生植物的組織變化進行了研究，尤其著重于旱生植物的適應(yīng)結(jié)構(gòu)。如旱生植物的葉子，有的非常退化，成為鱗片狀或小刺。有的角質(zhì)膜往往非常增厚，或者具有濃密的表皮毛。葉子表皮層上的氣孔也有各種飾變，以減少蒸騰作用。有的禾草類植物葉子的表皮層中，具有泡狀細胞，遇到干旱時，可使葉子卷曲，以減少水分的喪失。還有的植物，其葉子可有不同程度的肉質(zhì)化或變態(tài)。因而葉子的變異，一直是植物生態(tài)解剖學(xué)的研究要點。近年來，植物遭受有毒氣體與重金屬離子毒害的組織變化，與耐毒氣和河湖污染的適應(yīng)等方面研究，也日漸增多，已成為植物生態(tài)解剖學(xué)中的重要部分。

木材解剖學(xué)

又稱次生木質(zhì)部解剖學(xué)。1858年C.W.von內(nèi)格利在描述維管組織系統(tǒng)時，首先提出了木質(zhì)部和韌皮部的概念。德國C.薩尼奧提出了“管胞”這一名詞，他對木材組織進行的研究工作，奠定了木材解剖學(xué)的基礎(chǔ)。20世紀(jì)30年代，木材解剖學(xué)已成為相當(dāng)發(fā)達的一個植物解剖學(xué)的分支。1931年成立了《國際木材解剖學(xué)家協(xié)會(IAWA)》以后，木材解剖學(xué)成為植物解剖學(xué)中最直接聯(lián)系生產(chǎn)的一個分支學(xué)科。木材解剖學(xué)的研究，大致趨向木材系統(tǒng)演化和親緣關(guān)系的理論研究，以及用作木材鑒定和利用的應(yīng)用研究兩個方面。20年代以來，美國I.W.貝利等，對種子植物的木質(zhì)部演化，作了較全面的論述，形成了木材解剖學(xué)中的“貝利學(xué)派”，這一學(xué)派一直影響到了現(xiàn)在。另一方面，美國S.J.雷科德從木材鑒別的角度，對次生木質(zhì)部作了比較觀察，大大推動了國際范圍對木材應(yīng)用的研究。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

胡芳碧 - 副教授 - 西南大學(xué)