4植物根

2020年1月12日星期日1/58植物形态学第三章种子植物的营养器官第一节根基本概念一、根的生理功能二、根的形态三、根的发育四、根的初生结构五、侧根的形成六、根的次生生长和次生结构七、根瘤和菌根本节小结本节作业2020年1月12日星期日2/58基本概念器官：由多种组织组成，具有显著形态特征和特定功能、易于区分的结构，称为器官（organ）营养器官：担负植物体营养生长的器官统称为营养器官（vegetativeorgan）。器官由营养器官和繁殖器官二大类，营养器官包括根、茎和叶三类；繁殖器官由花、果实和种子三类。2020年1月12日星期日3/58一、根的生理功能吸收作用：吸收土壤中的水、二氧化碳和无机盐类。植物体内所需要的无机营养，除极少部分由叶和细嫩的茎自空气中吸收外，绝大部分都是由根自土壤中取得。固着、支持作用：植物体有反复分枝、深入土壤的庞大根系，以及根内牢固的机械组织和维管组织的共同作用，足以固着和支持地上的枝叶系统。输导作用：根吸收的水分和无机盐，通过其维管组织输送到地上部分，叶制造的有机养料由茎到根，再经根的维管组织输送到其各部分，以维持根的生长和生活的需要。合成功能：根能合成各种激素、植物碱、氨基酸，氨基酸。贮藏功能：根内有较发达的薄壁组织，主要行使贮藏功能。繁殖功能：主要以形成不定芽的方式进行。2020年1月12日星期日4/58二、根的形态㈠根的概念及类型1.根的概念中国大百科全书对根的定义：根是维管植物体轴的地下部分，主要起固着、吸收作用，同时还有合成和贮藏有机物质，以及进行营养繁殖的功能。根上不生长叶和花，它虽然和芽一样有分枝，但分枝（侧根）来源不同。以此定义，只有维管植物才有根，也就是说，所谓真根，必需有相当的组织分化，最关键的是有维管组织分化。无维管组织的“根”只能是“假根”。按发育的来源来定义：由胚根发育而来的植物体体轴的地下部分。这个定义忽略了一个问题，那就是，“不定根”未包含在内。如玉米的支柱根不是从胚胎发育而来，但它肯定也是根。2020年1月12日星期日5/582.根的类型主根:种子萌发时胚根突破种皮，直接产生的根。定根:由植物体固定位置发育而来侧根:根产生的各级分枝。可分一级至多级侧根。根不定根：由茎、叶、老根或胚轴等不固定位置上发生的根，不定根上也可发育出侧根。初生根和次生根：植物学上，凡属胚根直接产生（主根）或间接产生（侧根）的根均称初生根，所有不定根均属次生根；栽培学上，定根及胚轴上产生的不定根均称初生根；除此之外的其他所有不定根均称次生根。二、根的形态㈠根的概念及类型2020年1月12日星期日6/58二、根的形态㈡根系及类型根系：一株植物地下部分根的总和。直根系和须根系（据所构成根系的根的类型）直根系：具明显、发达的主根，主根和侧根区别明显，主要由主根和侧根构成的根系，也称主根系。双子叶植物多为直根系。须根系：主根不发达，主、侧根无明显区分的根系；或全部由不定根与其分枝组成，粗细相近，无主次之分的须状根系。深根系和浅根系（据根系在土壤中分布的深度）深根系：主根发达，向下垂直生长，深入土层达3—5米，甚至10米以上的根系。多数直根系都为深根系。浅根系：侧根或不定根较主根发达，并向四周扩展，多分布于土壤表层的根系，即为浅根系。多数须根系为浅根系。直根系和须根系2020年1月12日星期日7/58三、根的发育1.顶端分生组织的结构和类型（一）顶端分生组织2.不活动中心定义1.根冠（二）根尖的结构和发展2.分生区3.伸长区4.成熟区2020年1月12日星期日8/58三、根的发育㈠顶端分生组织1．顶端分生组织的结构和类型（组织原学说）：第一种类型：成熟根中的各区——维管柱、皮层和根冠都有各自的原始细胞。其中又有两种情况：表皮是从皮层的最外层分化出来的（表皮与皮层具共同的原始细胞）表皮与根冠起源于同一层原始细胞。第二种类型：所有各区，或者至少是皮层和根冠，集中在一群横向排列的细胞中，和第一种类型具三个原始细胞层不同，它们具有共同的原始细胞，这种类型在系统发育上较为原始。原始细胞：经过不断更新始终保留在分生组织中具分生能力的细胞。根的其他所有细胞都是由原始细胞产生的。2020年1月12日星期日9/58表皮和皮层具共同的原始细胞表皮与根冠具共同的原始细胞原形成层基本分生组织原表皮维管柱皮层表皮2020年1月12日星期日10/582．不活动中心：（一般了解）在根的顶端组织的研究中（包括根的正常发育、各种手术处理，以及DNA合成的标记示踪）。发现普遍存在的现象：根本体最远端的一群原始细胞（中柱原和皮层原的原始细胞）不常分裂，大小变化很小，合成核酸和蛋白质的速率也很低，组成一个区域，称为不活动中心。不活动中心并不包括根冠原始细胞。在根以后的生长中，旺盛的有丝分裂活动并不在此中心，而是在这个中心以外的部分进行。不活动中心体积的变化和根的大小有密切联系，即在大的根中存在也较大，在小的根中就较小或不存在。不活动中心的功能：有待研究。用辐射或手术处理使根受损伤、除去根冠或冷冻诱导引起休眠后，再恢复时，都能使其重新进行细胞分裂。三、根的发育㈠顶端分生组织2020年1月12日星期日11/58三、根的发育㈡根尖的结构和发展定义：从根的最尖端到着生根毛的部分（包括所有根毛所在的区域）由根冠、分生区、伸长区和成熟区构成。知识点：各区的范围界定（识别）、特征变化功能2020年1月12日星期日12/581．根冠：根特有的结构。范围：位于分生区外方，从根尖最顶端到分裂相出现的位置（根尖最先端无分裂相的区域）。特征：多呈圆锥形，由排列不规则的薄壁细胞组成，像一顶帽子套在分生区外方，故称根冠。其细胞具淀粉，分化程度小，靠近分生区的细胞较小，外方细胞较大。细胞排列紧密，无间隙。变化：随根尖的不断向下生长，遇到砂砾和土壤颗粒，容易脱落遭受伤害，使根冠外层细胞减少，同时分生区衍生细胞不断补充到根冠中去，使始终保持一定的形状和厚度。作用：对分生区起保护作用；具重力反应，以保持根尖向下生长。三、根的发育㈡根尖的结构和发展2020年1月12日星期日13/58生长点（分生区）根冠伸长区成熟区（根毛区）根毛表皮外皮层三、根的发育㈡根尖的结构和发展2020年1月12日星期日14/582.分生区范围：根冠后方具有分裂相的区域（根冠与伸长区之间）。特征：即原分生组织和初生分生组织的特征。变化：原分生组织细胞分裂后经初步分化后成为初生分生组织；初生分生组织细胞分裂后进入生长和分化阶段（即进入伸长区）。作用：与顶端分生组织相同。三、根的发育㈡根尖的结构和发展2020年1月12日星期日15/583．伸长区范围：位于分生区之后，根毛区之前。从细胞停止分裂的位置开始，到开始出现根毛的位置。特征：伸长区从前到后，细胞明显长于分生区，且越来越长。变化：生长：细胞分裂停止，体积扩大，显著地沿根的长轴方向延伸，伸长区由此得名。根的伸长是分生区细胞分裂、长大和伸长区细胞延伸的共同结果，分生区细胞延伸所起的作用更显著。分化：成熟区各种成熟组织都是在此区分化的。在伸长区末端接近成熟区处，最早的筛管和环纹导管已经出现。作用：一是水分的吸收；二是产生推动力，使根尖向前生长。三、根的发育㈡根尖的结构和发展2020年1月12日星期日16/584．成熟区（根毛区）范围：具有根毛的区域。特征：各种细胞止伸长，多已分化成熟，故称成熟区。因该区表皮产生根毛，又称根毛区。其特征主要表现在两个方面：具根毛：表皮细胞的外壁向外凸出延伸形成根毛，根毛是根的特有结构，一般呈不分枝管状，细胞核转移其中，角质层极薄或无，长约0.08-1.5mm，数目因植物种类而异。初生结构形成：根毛区内部分化为初生结构。三、根的发育㈡根尖的结构和发展2020年1月12日星期日17/584．成熟区（根毛区）变化：生长速度较快，但细胞寿命较短，几天或10－20天。随分生区衍生细胞的不断增大和分化，以及伸长区细胞不断向前延伸，根毛区也就随着根的生长，向前推移，进入新的土壤区域，这对于根的吸收是极为有利的。作用：吸收作用：因根毛外壁具粘液和果胶质而与土壤颗粒密切结合，有利于根毛的吸收作用。输导作用：根毛区输导组织已经分化成熟，可以行使正常的输导功能。其中的木质部将根毛吸收的水分和无机盐向上运输；同时，韧皮部将地上绿色组织合成的有机物质运向根部，供其生长发育需要。三、根的发育㈡根尖的结构和发展2020年1月12日星期日18/58四、根的初生结构基本概念表皮（一）双子叶植物根皮层位置来源中柱鞘的初生结构维管柱结构特征功能初生维管组织表皮皮层结构维管柱（二）单子叶植物髓根的结构结构特点小结2020年1月12日星期日19/58四、根的初生结构基本概念初生生长：初生分生组织细胞经分裂、生长、分化，产生初生成熟组织并形成初生结构的过程即为初生生长。初生结构：由初生分生组织产生经初生生长产生的各种成熟组织即为初生成熟组织（亦称初生组织）。由初生组织构成的结构称为初生成熟结构（简称初生结构）。初生结构的位置：成熟区内的结构就是成熟结构，因此，在成熟区做横切面，就可观察根的初生结构。2020年1月12日星期日20/58四、根的初生结构㈠双子叶植物根的初生结构1．表皮位置、来源：来自初生分生组织中的原表皮，位于根的外表。结构特征：多由一层细胞构成。表皮细胞近似长方形，其长轴和根的纵轴平行，排列整齐紧密，和茎、叶等地上部分表皮相似。根表皮的独特性：细胞壁薄，角质层极薄，不具气孔，部分表皮细胞的外壁向外凸起，延伸形成根毛（四大特征）。功能：主要为吸收作用，其次为保护作用。2020年1月12日星期日21/582．皮层位置、来源：位于表皮以内、维管柱的中柱鞘以外。来源于初生分生组织中的基本分生组织。结构特征：在大部分植物根的初生结构中，皮层占据最大的空间，由多层细胞组成。皮层一般由三个结构层次。外皮层：位于皮层的最外方，紧贴表皮，由一层或几层细胞组成。其特点为细胞体积较小，壁较厚（但非厚壁细胞），排列紧密，无间隙，成为连续的一层或几层。这就是外皮层。当根毛枯死，表皮破坏后，外皮层的细胞增厚并栓化，能代替表皮保护作用。内皮层：皮层最内、紧贴中柱鞘的一层细胞。排列整齐紧密，无胞间隙。此即为内皮层。四、根的初生结构㈠双子叶植物根的初生结构2020年1月12日星期日22/582．皮层内皮层特征：一层排列整齐的薄壁细胞，其细胞的两个横向壁和两个径向壁上，有栓化和木质化增厚成带状的壁结构环绕，成一整圈，称凯氏带。在横切面上，只能在两个径向壁上看到其横切的形象，称为凯氏点。凯氏带在根内对水分和溶质进入维管柱内有限制作用。凯氏带形成后，内皮层的质膜与凯氏带间紧密连接，水分和离子必须经过质膜的选择，才能进入维管柱。皮层薄壁组织：外皮层和内皮层之间的多层薄壁细胞。是由大型薄壁细胞构成的典型的薄壁组织，行使贮藏功能。功能：保护作用、贮藏作用和横向运输功能。四、根的初生结构㈠双子叶植物根的初生结构2020年1月12日星期日23/58双子叶植物根初生结构照片表皮外皮层皮层薄壁组织皮层内皮层维管柱四、根的初生结构㈠双子叶植物根的初生结构2020年1月12日星期日24/58内皮层细胞的凯氏点中轴鞘原生木质部初生木质部后生木质部初生韧皮部束间薄壁组织初生维管组织中柱鞘维初生木质部管初生维薄壁组织柱管组织初生韧皮部四、根的初生结构㈠双子叶植物根的初生结构2020年1月12日星期日25/58初生韧皮部形成层环2020年1月12日星期日26/583.维管柱——⑴位置、来源内皮层以内的结构即为维管柱。来源于初生组织中的原形成层。四、根的初生结构㈠双子叶植物根的初生结构2020年1月12日星期日27/583.维管柱——⑵结构特征——①中柱鞘中柱鞘是维管柱的外层组织，一层细胞构成，少为二层或多层细胞，其外紧贴着内皮层，内接初生维管组织。它是由原形成层的细胞发育而成，分化程度低，保持着潜在的分生能力，维管形成层（部分）、木栓形成层、不定芽、侧根和不定根，都可能由中柱鞘的细胞产生。四、根的初生结构㈠双子叶植物根的初生结构2020年1月12日星期日