植物学——根

第4章植物的营养器官第一节根根的功能与经济利用根和根系的类型根的发育和初生结构侧根的发生根的次生生长和次生结构根瘤和菌根一根的生理功能和经济利用1、根的生理功能吸收固着与支持输导作用合成贮藏与繁殖2、经济用途1）食用：甘薯、木薯、胡萝卜、萝卜、甜菜等2）药用：人参、当归、甘草、乌头、龙胆、吐根。3）工业原料：甜菜作制糖原料；甘薯可制淀粉和酒精。4）工艺美术品5）保护坡地、堤岸和防止水土流失等作用。二根的形态和根系1．根的类型主根定根侧根不定根2．根系（rootsystem）：一株植物根的总称为根系直根系：有明显的主根，裸子植物和双子叶植物，如大豆须根系：无明显的主根，单子叶植物，如小麦3、根系在土壤中的分布深根性：直根系植物浅根性：须根系植物根系深浅的决定因素：遗传土壤条件人为因素利用：造林选择的依据1、根尖（roottip）的结构根冠(rootcap)分生区（meristematiczone）伸长区（elongationzone）成熟区（根毛区）（maturationzone）三根的发育与初生结构根冠位于根的先端，由许多排列不规则的薄壁细胞组成帽状的结构套在分生区外方，保护着幼嫩的生长点外层细胞能分泌多糖类黏液，可防止根尖干燥，使土粒表面润滑，减少摩擦根冠根冠可以感受重力，控制根的向地性生长：根冠前端细胞中含有淀粉体，起着“平衡石”的作用，保证根的向地性生长。除淀粉体外，内质网、高尔基体也与根的向地性反应有关分生区位于根冠上方，长约1～2mm，由分生细胞组成分生区最前端是原分生组织，其上方为原分生组织衍生细胞形成的初生分生组织初生分生组织的细胞已有了初步的分化，并形成原表皮、基本分生组织和原形成层三部分进一步分化，原表皮→根的表皮，基本分生组织→根的皮层，原形成层→维管柱分生区伸长区位于分生区的上方分生区细胞和伸长区细胞共同作用导致根的长度生长伸长区细胞加速了分化，最早的导管和筛管出现位于伸长区的上方，细胞已停止生长，并多已分化成熟，故称成熟区成熟区表皮常产生根毛，因此也称根毛区根毛由表皮细胞外壁向外突出延伸而成，不分枝，长约0.08～1.5mm成熟区（根毛区）成熟区（根毛区）根毛数目多，密度大,如玉米420/mm2,豌豆230/mm2角质层极薄,外壁上有黏液和果胶质,有利吸收和固着根毛生长速度快，寿命短，一般几天，最长10～20天失去根毛的成熟区，主要行使输导和支持功能2、双子叶根的初生生长和初生结构1）根的初生生长：由初生分生组织生长所形成的结构称初生结构。2）根的初生结构包括：（1）表皮：具根毛（2）皮层：外皮层中皮层内皮层：凯氏带（3）维管柱：中柱鞘初生韧皮部：筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞外始式发育初生木质部：导管、管胞、木纤维、木薄壁细胞外始式发育髓薄壁细胞：双子叶植物根的初生结构轮廓图表皮热带的兰科植物和附生的天南星科植物的气生根,表皮由多层排列紧密的死细胞组成,称为根被保护作用,防止水分丧失表皮根毛——表皮细胞的外壁突出和延伸成管状，增大吸收水分和矿质元素面积皮层——由多层薄壁细胞组成排列疏松，有明显的胞间隙，细胞中其中储藏有淀粉和其他物质皮层外皮层：最外１－２层排列整齐，无胞间隙的薄壁细胞组成中皮层：多层薄壁细胞组成　内皮层：皮层最内的１层细胞组成，细胞排列紧密，没有细胞间隙，细胞两侧径向壁和上下壁有木化、栓化的带状加厚区域——凯氏带（casparianstrip）外皮层中皮层内皮层凯氏带凯氏带立体示意图细胞膜与细胞壁在凯氏带处紧附在一起单子叶植物根的横切图内皮层马蹄形加厚和通道细胞的形成凯氏带通道细胞功能维管柱——皮层以内的柱状体，是由原形成层发育而来维管柱中柱鞘：位于维管柱的最外层，１或几层薄壁细胞组成，有潜在的分裂能力（侧根、不定芽、形成层等）维管组织：由初生木质部和初生韧皮部组成薄壁细胞：位于初生木质部和初生韧皮部之间的数层薄壁细胞初生木质部位于维管柱中央，由几个初生木质部束组成，横切面上呈星芒状初生木质部束的先端分化成熟较早，由管径较小的环纹和螺纹导管组成，称为原生木质部靠近中心的部分成熟较迟，由管径较大的梯纹、网纹和孔纹导管组成，称为后生木质部初生木质部这种由外向内发育成熟的方式，称为外始式根横切面上木质部呈不同的辐射棱角，称木质部脊，脊的数目决定原型，如油菜为2束称二原型、豌豆有3束称三原型，花生为四原型等双子叶植物和裸子植物束数较少，为二至六原型；单子叶植物至少六束或六束以上，称为多原型初生韧皮部位于初生木质部束之间，束数与初生木质部相同外始式发育，即原生韧皮部在外，后生韧皮部在内方组成成分：筛管和伴胞,也有韧皮纤维和韧皮薄壁细胞薄壁组织位于初生木质部和初生韧皮部之间，由多层薄壁细胞组成双子叶植物中，这部分细胞可转化为维管形成层的一部分髓一般根中央部分由木质部占据,若中央部分不分化成木质部,就由薄壁或厚壁组织形成髓(多原型根多如此)多数单子叶植物和少数双子叶植物根中都有髓存在中柱鞘维管组织薄壁细胞单子叶植物维管柱初生木质部初生韧皮部双子叶植物和单子叶植物初生根比较———————————————————————————内皮层具凯氏带五面细胞壁增厚———————————————————————————次生生长木质部与韧皮部之木质部与韧皮部之间有薄壁细胞，间无薄壁细胞，能进行次生生长不能进行次生生长———————————————————————————木质部脊少于6个多原型（6个以上）———————————————————————————比较：双子叶植物单子叶植物四侧根的发生主要起源于中柱鞘，内皮层也参与侧根发生于根的内部组织的这种方式称为——内起源侧根发生部位二原型根侧根发生部位三、四原型根侧根发生部位多原型根中柱鞘细胞恢复分裂能力，先进行几次平周分裂，产生向外的突起，随后进行平周和垂周等各个方向的分裂，使原有的突起继续生长，形成侧根的根原基根原基分裂、生长，逐渐分化出顶端分生组织和根冠进一步生长、分化逐渐伸入皮层，此时，根冠分泌含酶的物质将皮层和表皮溶解，最后伸出母根形成侧根侧根形成过程柳树侧根发生侧根的发生五根的次生生长和次生结构大多数双子叶植物的根在已形成的初生结构的基础上，还要进行次生生长次生生长由次生分生组织的活动引发由次生生长所形成的次生维管组织和周皮所组成的结构，称为次生结构根的次生分生组织包括：维管形成层（vascularcambium）—不断向侧方添加次生维管组织木栓形成层（corkcambium）—在根的外围形成周皮次生分生组织的产生和活动维管形成层的发生和它的活动维管形成层的发生和它的活动维管形成层的发生和它的活动维管形成层的发生和活动维管形成层的发生和它的活动维管射线在次生维管组织中,形成了一些径向排列的薄壁细胞群,称为维管射线,在木质部的称木射线,在韧皮部的称韧皮射线功能:径向物质运输维管射线形成后,使维管组织内有轴向系统和径向系统之分根的次生结构皮层次生韧皮部维管形成层次生木质部(髓)射线髓初生韧皮部初生木质部内皮层中柱鞘木栓形成层的发生和它的活动维管形成层的活动,使中柱鞘以外的成熟组织被破坏,这时根的中柱鞘细胞恢复分裂能力,形成木栓形成层木栓形成层进行平周分裂,向外分裂产生木栓层,向内分裂形成栓内层木栓形成层、木栓层和栓内层合称周皮,成为根加粗以后新的保护组织(次生保护组织)最早的木栓形成层起源于中柱鞘,但活动一年或几年后停止活动,这时新的木栓形成层在周皮以内产生,常由次生韧皮部细胞恢复分裂能力形成木栓形成层,继续形成新的木栓次生韧皮部维管形成层次生木质部木射线初生韧皮部初生木质部根的次生结构周皮木栓层木栓形成层中柱鞘柳树根次生结构棉花次生根中央的髓和初生木质部棉花根次生木质部棉花根次生韧皮部和维管形成层棉花根次生韧皮部棉花次生根周皮双子叶植物根的发育形成过程中柱鞘初生韧皮部薄壁组织初生木质部髓(若存在)维管形成层次生韧皮部维管射线次生木质部原生韧皮部后生韧皮部原生木质部后生木质部木栓形成层木栓层栓内层侧根维管柱原分生组织原形成层根冠原原表皮基本分生组织根冠表皮皮层初生生长及初生结构次生生长及次生结构六根瘤和菌根1、根瘤（rootnodule）根瘤是植物根上产生的瘤状突起，主要发生在豆科植物的根上，是土壤中的根瘤细菌侵入植物的根内形成的共生结构。根瘤细菌有生物固氮的作用。除豆科植物外,还发现100多种植物能形成根瘤,如木麻黄、罗汉松、杨梅、铁树、沙棘等近年来，把固氮基因转入农作物和某些经济植物中已成为分子生物学和遗传 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 的研究目标(二)菌根的形成、类型及意义植物的根和真菌也有共生关系，和真菌共生的根称为菌根外生菌根：真菌的菌丝在根的表面形成菌丝体包在幼根的表面，有时也侵入皮层细胞间，但不进入细胞内，此时以菌丝代替了根毛的功能，增加了根系的吸收面积，如松等内生菌根：菌丝通过细胞壁侵入到表皮和皮层细胞内，加强吸收机能，促进根内的物质运输，如柑橘、核桃等也有菌丝不仅包在幼根表面同时也深入到细胞中，称内外生菌根，如苹果、柳树等菌丝吸收水分、无机盐等供给植物，同时产生植物激素和维生素B等促进根系的生长；植物供给真菌糖类、氨基酸等有机养料能形成菌根的高等植物2000多种，如侧柏、毛白杨、银杏、小麦、葱等具菌根的植物在没有真菌存在时不能正常生长，因此造林时须事先接种和感染所需真菌，以利于荒地上成功造林菌根外生菌根内生菌根七根的变态变态：由于营养器官功能的改变而引起其形态结构发生的可遗传性变化。根的变态类型：*肉质直根：主根膨大而形成；圆柱状；贮藏功能。*块根：由不定根或侧根膨大而形成；形状不规则，贮藏功能*支持根：茎基部节上向下生长的不定根；支持。*攀援根：茎的一侧产生不定根附着在其它植物体或物体上，使植物能攀援生长。*呼吸根：生长在湿地上的一些植物，其部分根向上生长伸出土面进行呼吸。*寄生根：寄生植物其叶退化，茎上产生不定根伸入寄主茎内吸取养分，也称吸盘。肉质直根块根支柱根攀缘根呼吸根寄生根1.名词解释:定根，不定根，直根系，须根系，内皮层，初生生长和次生生长，初生构造和次生构造2.环境条件如何影响根系的分布3.什么是根尖，简述根尖的一般构造和各部分的功能。这些构造之间能决然分开吗？为什么？4.为什么雨水通常不能为植物体的地上部分直接吸收，而必须进入土壤后由根毛来吸收？5.根的哪些构造特点与根的吸收作用相适应，其中根的内皮层的特殊结构有什么意义？6.根的初生木质部的外始式发育有何意义？7.简述根的中柱鞘的结构特点和功能。8.说明实验中观察过的花生（或蚕豆）幼根（代表双子叶植物）与鸢尾根（代表单子叶植物）的构造的异同。9.画简图表示根的初生构造。10.说明根的次生构造的形成过程。哪些属于次生构造？11.有人说刚萌发出的根其内部为初生构造，当其老化后就必然为次生构造了，对吗？为什么？13.什么叫根瘤和菌根，有何意义？复习思考题甜菜人参当归乌头龙胆根的药用价值