根尖分区与根的初生结构
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简述根的初生结构根的初生结构由根尖的顶端分生组织,经过细胞分裂、生长和分化形成的根的成熟结构。
通过根尖的成熟区作一横切,可观察到根的全部初生结构。
从外到内可分为表皮、皮层和维管柱三部分。
表皮根最外一层细胞,由原表皮发育而来。
细胞砖形,排列整齐,无胞间隙,壁较薄,一般无角质膜,部分表皮细胞向外突出形成根毛,具有吸收作用,但无气孔。
皮层在表皮的里面,占根组织的相当大部分,由多层薄壁细胞组成。
来源于初生分生组织中的基本分生组织,细胞排列疏松,有明显的细胞间隙。
根据皮层细胞的形态结构与功能的不同,又可将其分为:(1)外皮层,为紧靠表皮的1至多层细胞,排列紧密。
当根毛枯死后,表皮被破坏,外皮层细胞的壁可以增厚并栓质化,能代替原来的表皮成为根的保护层。
(2)内皮层,是皮层最里面的一层细胞,排列紧密而整齐,无胞间隙,结构比较特殊,其细胞的部分次生壁上常有栓质化和木质化的增厚,并呈带状,贴附环绕在这层细胞的径向壁和上下横壁之内,形成一圈完整的带状结构,特称凯氏带(Casparian strip)这一结构对根的吸收作用有重要的意义,具有加强控制根吸收的物质转移的作用。
(3)皮层中部,主要是薄壁组织,胞间隙明显,是根毛吸收水和无机盐后输送到维管柱的必经途径,也是根贮藏营养物质的场所,并有一定的通气作用。
维管柱根的中轴部分,过去称中柱,由初生分生组织中的原形成层发育而来。
结构比较复杂,但占有的面积比茎的维管柱小很多,它包括中柱鞘、初生木质部和初生韧皮部,有些植物根还具有髓。
(1)中柱鞘,紧接内皮层,由1~2层薄壁细胞组成,是中柱外围的、有潜在分生能力的组织,可由此产生侧根、不定根、不定芽,以及一部分维管形成层和木栓形成层等。
(2)初生木质部,是根中具有输导水分和无机盐功能并兼有支持作用的复合组织。
在一般被子植物中由导管、管胞、木薄壁细胞和木纤维组成。
(3)初生韧皮部,是根中具有输导营养物质功能并兼有支持作用的复合组织。
根的解剖结构一、根尖与根尖分区(一)根尖的概念根尖(root tip)是指从根的顶端到着生根毛的部分。
无论主根、侧根和不定根都具有根尖,它是根的生命活动中最活跃的部分,是根进行吸收、合成、分泌等作用的主要部位。
根的伸长、根系的形成以及根内组织的分化也都是在根尖进行的,因此,根尖的损伤会直接影响根的发育。
(二)根尖分区及其细胞特征为了研究方便和更好地了解根尖的结构,一般人为地将其分为四个区。
从根尖顶端起,依次分为根冠(root cap)、分生区(meristematic zone)、伸长区(elongation zone)和成熟区(maturation zone)四个部分(图5-3),总长约1~5cm。
其中,成熟区因为具有根毛又被称为根毛区(root hair zone),从分生区到根毛区各区的细胞逐渐分化成熟,形态结构和生理功能各不相同,除根冠外,其它各区的细胞特征逐渐过渡,无严格界限(表5–1)。
1.根冠根冠是位于根尖顶端的帽状结构,由许多薄壁细胞组成,其作用主要是保护根尖的分生区细胞。
根冠细胞不规则,外围细胞大、排列疏松,内部(近分生区)细胞小、排列紧密。
根冠细胞含丰富的内质网、高尔基体、线粒体和质体等细胞器,其外壁常有多糖类物质的黏液,可润滑根冠表面、促进根表离子交换、减少根在土壤颗粒间穿行的摩擦阻力,利于根的伸长生长。
2.分生区分生区位于根冠内侧,由顶端分生组织组成,整体形状如圆锥,故又名生长锥,长度约为1~3mm,主要功能是分裂产生新细胞,以促进根尖生长,所以也称为生长点。
分生区细胞小、近于等径型、排列紧密,无细胞间隙,细胞壁薄、核大、质浓、液泡很小,分化程度低,具很强的分裂能力,外观呈褐黄色。
分生区产生的新细胞,有三个去向:一部分形成根冠细胞,以补偿根冠因受损伤而脱落的细胞;大部分细胞生长、分化,成为伸长区的部分,是产生和分化成根各部分结构的基础;同时,仍有一部分细胞保持分生能力,以维持分生区的体积和功能,进行自我永续(图5-5)。
一、实验目的通过本次实验,了解植物根的基本构造,包括根尖的形态及分区、根的初生结构、次生结构以及侧根、根瘤和菌根等特殊结构,从而加深对植物根系生理和生态功能的认识。
二、实验材料1. 萝卜根尖2. 洋葱根尖纵切片3. 蚕豆幼根横切片4. 鸢尾根横切片5. 芋头幼根横切面临时装片6. 桑老根横切片7. 花生根瘤横切片8. 松外生菌根横切片9. 花生、楹树、田菁、紫云英等新鲜或液浸标本10. 带根的马尾松幼苗三、实验方法1. 观察萝卜根尖,从外部形态上区分根尖4个区的特点。
2. 观察洋葱根尖纵切片,观察根尖各区的结构和细胞特点。
3. 观察蚕豆幼根横切片,了解双子叶植物根的初生结构。
4. 观察鸢尾根横切片和芋头幼根横切面临时装片,了解单子叶植物根的初生结构。
5. 观察桑老根横切片,了解双子叶植物根的次生结构。
6. 观察蚕豆根横切面切片,了解侧根的发生。
7. 观察花生、楹树、田菁、紫云英等新鲜或液浸标本,了解根瘤的形态。
8. 观察花生根瘤横切片,了解根瘤的内部结构。
9. 观察带根的马尾松幼苗,了解菌根的形态。
10. 观察松外生菌根横切片,了解菌根的内部结构。
四、实验结果1. 根尖的形态及分区- 根尖分为四个区:根冠、分生区、伸长区和成熟区。
- 根冠:位于根尖最前端,保护根尖细胞免受损伤。
- 分生区:负责细胞分裂,产生新的根尖细胞。
- 伸长区:细胞迅速伸长,使根向下延伸。
- 成熟区:细胞分化,形成根毛,负责吸收水分和养分。
2. 根的初生结构- 双子叶植物根的初生结构包括表皮、皮层、维管柱和髓。
- 单子叶植物根的初生结构包括表皮、皮层和维管柱。
3. 双子叶植物根的次生结构- 次生结构由次生韧皮部和次生木质部组成,使根更加坚韧。
4. 侧根的发生- 侧根由中柱鞘细胞分裂产生,向侧面生长。
5. 根瘤和菌根- 根瘤:豆科植物与根瘤菌共生,形成根瘤,增加固氮能力。
- 菌根:真菌与植物根系共生,提高植物吸收水分和养分的能力。
(二)根的结构1.根尖的结构从根的顶端到着生根毛的一段叫做根尖,它由根冠、生长点(又叫分生区)、伸长区和根毛区(又叫成熟区)四部分构成,这四部分结构由于初中教材中较详细地做了介绍,这里就不再重复。
2.根的初生结构在根毛区或根毛区以上的横切面上,由外向内依次是表皮、皮层和中柱。
因为它们都是由根的初生分生组织经过生长分化所形成的,故称为根的初生结构。
(1)表皮:包围于根的最外面,细胞近似长方柱形,长径与根的纵轴平行,细胞壁薄,内含大液泡,排列整齐,无胞间隙,一部分表皮细胞形成根毛。
表皮具有吸收作用和保护作用。
(2)皮层:位于表皮和中柱之间,一般由多层大型薄壁细胞组成。
在根的结构中皮层所占体积很大,排列疏松,胞间隙较大。
它的功能是将表皮所吸收的水分和无机盐类转运到中柱里去;同时将中柱内的有机养料输送出来。
此外,在皮层细胞内,常常发现有很多淀粉粒和其他营养物质,所以皮层还有贮藏作用。
皮层的最内层细胞,即紧靠中柱的一层细胞,称为内皮层,细胞排列紧密,没有胞间隙,其主要特征是细胞壁以特殊方式增厚,其中一种方式是每个细胞的径向壁和横向壁局部增厚成为带状,并且栓质化。
这种围绕细胞一周的特殊结构,叫做凯氏带。
另一种增厚的方式是大多数内皮层细胞的径向壁、横壁与内切向壁(向着维管柱的一面)均显著增厚并栓质化,只有外切向壁不增厚。
从横切面看,内皮层细胞的加厚胞壁呈马蹄形,因而失去了透水和通气的能力。
但其中有少数细胞仍保留着薄壁状态,成为水分和养料内外交流的推一通道。
内皮层细胞壁的特殊增厚,对于控制根内液流的方向具有重要的意义。
内皮层的结构如下图所示。
内皮层的结构(左)根部分横切面,示内皮层的位置,在内皮层的壁上可见凯氏带(右)3个内皮层细胞的立体图解,示凯氏带在细胞壁上的位置(3)中柱(维管柱):内皮层以内所有的组织统称为中柱。
它由中柱鞘、木质部和韧皮部所组成。
有些植物,例如许多单子叶植物,在中柱的中央有薄壁细胞(或厚壁细胞)组成的髓。