可以這樣理解:細胞組成組織,組織再組成器官
植物細胞是植物體最基本的結構與功能單位;許多細胞依一定方式排列、彼此配合,就形成組織;多種組織再組合成一個有特定形態和工作的器官。
拿一片葉子來看:單一葉肉細胞能進行光合作用;許多葉肉細胞排列成葉肉組織;葉肉再和上下表皮、葉脈中的維管組織等一起構成葉這個器官。三個詞不是大小不同的同一件東西,而是彼此套在一起的組織層級。
細胞不是一塊相同的積木
植物是多細胞生物。細胞有細胞膜、細胞質與遺傳物質;許多成熟植物細胞還可見細胞壁、較大的中央液泡和質體等構造。不過,植物體內的細胞不會全部長成同一個樣子,也不會全部做同一件事。
葉肉細胞常有許多葉綠體,適合接收光並進行光合作用;根毛是表皮細胞向外延伸形成的構造,能增加根和周圍環境接觸的表面積;木質部裡有適合導水與支撐的細胞,韌皮部則有負責運送有機物的細胞組合。這些差異來自細胞在發育過程中的分化,也就是細胞逐漸形成不同構造與工作的過程。
因此,「植物由細胞組成」不等於「植物只是很多完全相同的細胞堆起來」。細胞的種類、排列位置、彼此連接方式,都會影響組織和器官能做什麼。
組織是協同工作的細胞群,不是只有一種細胞
入門時常把組織說成「形態相似、功能相關的一群細胞」。這個說法方便建立概念,但不能再簡化成「一種細胞就等於一種組織」。有些植物組織主要由相近細胞組成,有些則包含多種細胞,必須一起工作。
例如木質部和韌皮部都不是單一細胞。木質部含有不同的導水、儲存與支持細胞;韌皮部也由篩管分子、伴細胞和其他細胞共同組成。它們同屬維管組織,並在根、莖和葉中接成植物的長距離運輸網。若想看這套運輸組織怎麼在器官裡排列,可以接著讀維管束是什麼。
對常見維管植物來說,器官常能從三套組織系統理解:
- 表皮組織系統位在外側,主要負責包覆與保護,也參與氣體交換和吸收;這裡先以葉片與幼嫩器官的表皮組織為例。可另看植物表皮的功能。
- 基本組織系統填在表皮與維管組織之間,依器官與細胞類型參與光合作用、儲存與支撐。
- 維管組織系統包含木質部與韌皮部,連接不同器官,負責長距離運輸與部分支撐。
這三套系統會出現在根、莖、葉等器官中,但排列方式不同。也正因如此,同樣是由細胞和組織組成,葉片可以展開接光,根可以深入介質,莖可以支撐並連接兩端。
器官不是單一組織的放大
器官是由多種組織按一定方式組成、能完成一組主要工作的構造。根、莖、葉、花、果實和種子都是常見開花植物的器官;可以先從植物的基本器官建立全株地圖。
一片葉不只是「很多葉肉細胞」。它外側有表皮,內部有葉肉,葉脈中有木質部和韌皮部,還有氣孔、保衛細胞及其他支持結構。這些組織共同讓葉片能接收光、交換氣體、得到水分,並把製造的有機物送往其他部位。葉的工作來自多種組織的配合,而不是某一類細胞單獨完成;葉片的功能會把這些工作放回整片葉來看。
根和莖也遵循相同原則:它們同樣具有外層保護、基本與維管組織,但排列不同。幼嫩根、莖的外層通常是表皮組織;許多持續增粗的根、莖,外層後來會由周皮取代,周皮是另一種保護組織。判斷「細胞、組織、器官」時,不能只看物體大不大,而要看它位在哪一個組織層級、由什麼組成,以及整體完成什麼工作。
再往上一層,維管植物的多個器官可分成根系與地上部系統。根系由根等器官組成;地上部系統包含莖、葉,以及花、果實等生殖構造。完整的一株植物是生物個體,不是一個超大的器官。這套根、莖、葉模型主要適合維管植物,不能不加說明地套到苔蘚等非維管植物。
分生組織放在這張地圖的哪裡?
植物的莖尖、根尖等生長區有分生組織。其中的細胞尚未完全分化,能持續分裂,產生的新細胞之後會伸長、分化,逐步形成各種成熟組織與器官。相對地,入門教材所說的成熟或永久組織,通常已完成主要分化,不再以持續分裂為主要狀態;「永久」不表示其中每一個活細胞在任何條件下都絕不可能恢復分裂。
「分生組織與成熟組織」比較接近依發育狀態來分;「表皮、基本、維管組織系統」則是依位置和主要工作來看。這是兩種不同的分類角度,不宜把分生組織硬當成和表皮、基本、維管並列的第四套成熟組織系統。
在園藝上,看到新芽、根尖或修剪後從芽點長出的新枝,可以把它連回分生組織和細胞分裂。不過,肉眼看到的是生長結果,不能只靠外觀判斷每個細胞正在進行哪一個發育步驟。
容易混淆的地方
- ✕ 細胞裡的胞器,就是根、莖、葉這類器官。
- ✓ 胞器是細胞內的構造,例如葉綠體;器官則由多種組織組成,例如葉片。
- ✕ 組織就是很多完全相同的細胞堆在一起。
- ✓ 組織中的細胞會依一定方式排列並協同工作;複雜組織還可能包含多種細胞。
- ✕ 一片葉只有葉肉組織。
- ✓ 葉是器官,包含表皮、葉肉、維管組織與其他構造。
- ✕ 分生組織是和表皮、基本、維管並列的第四套成熟組織系統。
- ✓ 分生組織強調仍能持續分裂、尚未完全分化的生長區;三大組織系統則描述成熟器官中的主要組織配置。
- ✕ 只要拿到植物的一個細胞,就一定能長成完整植株。
- ✓ 某些植物細胞在合適條件與訊號下可能重新分化,但再生能力受物種、細胞狀態與培養條件影響,不能保證。
常見問題
植物細胞、組織和器官最簡單的差別是什麼?
細胞是基本結構與功能單位;組織是許多細胞依一定方式排列並協同工作的層級;器官則由多種組織組成,完成一組主要工作。可用「葉肉細胞 → 葉肉組織 → 葉片」作為第一個例子。
葉綠體是細胞、組織還是器官?
都不是。葉綠體是細胞內的胞器,它位在某些植物細胞裡。葉肉是組織,葉片才是器官;三者層級不同。
木質部和韌皮部是細胞還是組織?
它們是組織,而且都包含不只一種細胞。木質部主要和水、礦物質運輸及支撐有關;韌皮部主要運送糖等有機物。兩者在器官中常共同形成維管束或其他維管配置。
根、莖和葉都是器官嗎?
是。對常見維管植物來說,根、莖和葉都是營養器官。它們都由多種組織構成,但各自的形態、排列和主要工作不同。
為什麼洋蔥表皮在顯微鏡下看起來像很多小格子?
因為看到的是一層表皮組織中的許多細胞,細胞壁讓細胞邊界很清楚。每一格是細胞,不是整片組織;許多細胞按位置排列起來,才形成表皮組織。
所有植物細胞都有葉綠體嗎?
不是。許多能接收光的葉肉細胞有葉綠體,但根部細胞和不少表皮細胞通常沒有。細胞是否具有明顯葉綠體,和所在器官、組織、發育狀態及功能有關。
分生組織為什麼重要?
分生組織是植物持續產生新細胞的重要生長區。新細胞之後會伸長與分化,形成成熟組織,並參與根、莖、葉等器官的生長。
組織受傷和器官受傷有什麼不同?
這兩個說法描述的範圍不同。組織受傷指某一類組織或局部細胞群受影響;器官受傷則指葉、根或莖等整體構造受影響,可能同時牽涉多種組織。只看外觀通常無法精確判斷受影響到哪一層。
相關詞彙
- 細胞(cell):生物體最基本的結構與功能單位。
- 胞器(organelle):細胞內執行特定工作的構造,例如葉綠體。
- 組織(tissue):依一定方式排列並協同工作的細胞群及其相關結構。
- 組織系統(tissue system):跨器官分布、彼此連續的一大類組織;本文以表皮、基本與維管三套系統理解葉片與幼嫩器官。
- 器官(organ):由多種組織組成、具有特定形態與主要工作的構造。
- 器官系統(organ system):由多個功能相關的器官組成;維管植物可先分成根系與地上部系統。
- 生物個體(organism):一株完整植物所在的層級,不是單一器官。
- 分化(differentiation):細胞逐漸形成特定構造與功能的發育過程。
- 分生組織(meristem):含有尚未完全分化、可持續分裂細胞的植物生長區。
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查核資料
參考資料
以下資料用於查核本文的植物學概念與園藝脈絡。
查看本文參考資料(8)
- openstax.org — 1 2 themes and concepts of biology
- openstax.org — 30 1 the plant body
- openstax.org — 30 4 leaves
- extension.oregonstate.edu — em 9898 internal plant parts
- extension.oregonstate.edu — em 9904 vegetative plant parts
- open.lib.umn.edu — 6 1 plant cells and tissues
- open.lib.umn.edu — 7 1 meristem morphology
- ncbi.nlm.nih.gov — NBK26922