维管束是指维管
植物(包括
蕨类植物、
裸子植物和
被子植物)的维管组织,由木质部和韧皮部成束状排列形成的结构。维管束多存在于茎(草本植物和木本植物幼体)、叶(叶中的维管束又称为
叶脉)等器官中。维管束相互连接构成维管系统,主要作用是为植物体输导水分、
无机盐和有机养料等,也有支持植物体的作用。
定义
维管植物体内木质部和
韧皮部紧密结合在一起形成的束状结构,称维管束(vascular bundle)。维管束是是植物进化到较高级阶段出现的组织。维管束主要由韧皮部与木质部组成,因此,维管束、木质部、韧皮部和周皮、表皮一样等都属于
复合组织。维管束由原形成层分化而来,在不同的植物或不同的器官内,原形成层分化成的木质部和韧皮部的情况不同,就形成了不同类型的维管束。
组成
维管束主要由韧皮部(phloem)和木质部(xylem)构成。在被子植物中,韧皮部是主由筛管、伴胞、筛胞、韧皮
薄壁细胞与
韧皮纤维共同构成的一种复合组织,这部分质地较韧,自上而下的主要运输有机养料;木质部是主要由导管、管胞、木薄壁细胞与木纤维共构成的复合组织,这部分质地坚硬,自下向上的主要输导水分,同时与矿物质的运输、养分的贮存有关。
类型
根据维管束中木质部与韧皮部排列方式和有无形成层,从而形成以下几种常见的维管束类型:
1.有限外韧维管束(closed collateral vascular bundle)
韧皮部在外侧,木质部在内侧,中间无形成层的维管束类型。常见于大多数单子叶植物和蕨类植物茎的维管束。
2.无限外韧维管束(open collateral bundle)
韧皮部在外侧,木质部在内侧,中间有形成层的维管束类型。如双子叶植物和裸子植物茎的维管束。
3.
双韧维管束(bicollateral vascular bundle)
韧皮部分布于木质部的内外两侧,无形成层的维管束类型。常见于葫芦科、茄科、
夹竹桃科、旋花科、
桃金娘科等植物的茎中。
4.周韧维管束(amphicribral vascular bundle)
木质部位于中间,韧皮部围绕于木质部四周,无形成层。常见于蕨类某些植物与百合科、禾本科、蓼科的某些植物。
5.周木维管束(amphivasal vascular bundle)
韧皮部位于中间,木质部围绕于韧皮部的四周,无形成层。常见于少数单子叶植物如菖蒲、
石菖蒲、铃兰等植物的根状茎中。
6.辐射维管束(radial vascular bundlel)
木质部与韧皮部彼此间隔交互呈辐射状排列。常见于被子植物根的初生构造中。
维管束类型在不同植物体中存在差异,因此也是药材鉴别的依据之一。
发育过程
裸子植物和双子叶植物维管束的木质部和韧皮部之间常有形成层,能持续进行分生生长,所以称
无限维管束或开放性维管束(open bundle)。蕨类植物和单子叶植物的维管束中不存在形成层,不能持续不断的分生生长,故称
有限维管束或闭锁性维管束(closed bundle)。
双子叶植物维管束的发育过程
在维管束的发育过程中,
初生韧皮部是从原形成层的外侧开始,由外至内进行向心发育,先形成外方的原生韧皮部,后形成内方的
后生韧皮部,其发育方式与根相同,为外始式。原生韧皮部较为柔嫩,在分化发育过程中多被破坏,因此,初生韧皮部往往完全由后生韧皮部组成。韧皮
薄壁细胞散生在韧皮部中,常含淀粉、单宁、晶体等贮藏物质,
韧皮纤维常成束分布在初生韧皮部的最外侧,植物种类不同,韧皮纤维的发达程度不同。
初生木质部是从原形成层的内侧开始先形成
原生木质部,然后进行离心发育,逐渐分化形成
后生木质部,这种发育顺序与根相反,为内始式(endarch)。原生木质部由环纹和螺纹导管以及木
薄壁细胞组成,而后生木质部由管径较大的网纹、孔纹、梯纹导管和木薄壁细胞组成,有时还有木纤维。
在原形成层分化形成初生维管束的过程中,初生韧皮部和初生木质部之间保留了层
分生组织细胞,称为束中形成层(fascicular cambium),因此,双子叶植物茎中的维管束多为
无限维管束,这是双子叶植物茎进行次生生长的基础。
单子叶植物维管束的发育过程
维管束分布于基本组织中,数目较多,为
外韧维管束。维管束的排列有两种方式:具中空茎的禾本科植物(如小麦、水稻)中,维管束成内、外两轮排列,外轮的维管束较小,位于茎的边缘,大部分埋藏于机械组织中,内轮的较大,周围为基本组织所包围;实心结构茎的禾本科植物(如玉米、甘蔗、高粱)中,维管束星散分布于基本组织中,外围维管束体积较小,分布密集,越近中央,维管束体积越大,分布越稀疏。不论何种类型的茎,其维管束均由维管束鞘、
初生木质部和初生韧皮部三部分组成。
(1)维管束鞘维管束的外面,通常由1-2层
厚壁细胞组成的维管束鞘包围(如小麦、水稻),也有的植物维管束鞘是由多层细胞组成的(如甘蔗)。
(2)初生木质部位于维管束的近轴部分,横切面的轮廓呈“V”形。V形的基部,也即维管束向心的一面,为较早形成的
原生木质部,包括1-3个环纹或螺纹导管及少量木薄壁组织,生长过程中这些导管常遭破坏,四周的
薄壁细胞互相分离,形成气腔;在V形的两臂上,也即维管束离心的一面,各有一个后生的大型孔纹导管,以及在这两个导管之间分布的薄壁或厚壁细胞,有时也有管胞,共同组成了
后生木质部。因此,木质部的分化是由内而外的内始式发育。
(3)
初生韧皮部位于
初生木质部的外方,靠近茎周方向,茎发育的后期,外侧的原生韧皮部常被挤毁或残留,内侧的后生韧皮部由筛管、伴胞组成。在横切面上,筛管较大,呈多边形,伴胞位于筛管的旁边,为三角形或长方形的小细胞。韧皮部的分化是由外而内的外始式发育。在初生木质部和初生韧皮部之间没有束中形成层,为
有限维管束。
主要功能
维管束(vascular bundle)是维管植物(包括蕨类植物、裸子植物和被子植物)的输导系统,在植物体内常呈束状结构,贯穿在植物体的各种器官内,除了具有输导功能外,同时植物器官起着支持作用。
相关概念
维管组织
由木质部和韧皮部组成的输导水分和营养物质,并有一定支持功能的植物组织。
在有次生生长的植物(大多数裸子植物和木本双子叶植物),维管组织包括来源于原形成层的
初生木质部和
初生韧皮部(合称初生维管组织)及来源于
维管形成层的
次生木质部和
次生韧皮部(合称次生维管组织)。在只有初生生长的植物(大多数蕨类植物和单子叶植物)维管组织只包括来源于原形成层的初生木质部和初生韧皮部。
植物系统学中,把体内具有维管组织的植物称为维管植物。在植物进化过程中,维管组织的分化和出现,对于植物适应陆生环境具有重大意义。
维管系统
维管束彼此交织连接,构成初生植物体输导水分、无机盐及有机物质的一种输导系统维管系统,并兼有支持植物体的作用。
维管束植物
维管束植物是植物的一个类群。
蕨类植物、
裸子植物、
被子植物的茎叶等部位都具有维管束构造,统称为维管束植物。