因叶脉的大小、粗细不同,其结构也有所差异。主脉和大的侧脉由维管束和机械组织组成;维管束和茎中的一样,也有木质部和韧皮部。双子叶植物的维管束中,在木质部和韧皮部之间有形成层存在,不过其活动有限,仅产生少量的次生结构。在维管束的上方和下方为多层机械组织。随着叶脉越分越细,其结构亦越来越简单:首先是形成层消失,机械组织逐渐减少,甚至消失,木质部和韧皮部的结构也逐渐变得更简单。到了叶脉的末梢,木质部只有管胞,韧皮部也只有短而细的筛管分子和相对较大的伴胞。在维管束外面,则仅有由1~2层细胞包围形成的维管束鞘。
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