实验五 植物根的初生结构和次生结构

五 植物的营养器官——根的形态结构及其发育一、实验原理根是植物的地下器官，具有固着支持、吸收、输导、合成及贮藏的功能。

根的最先端是根尖，由根冠、分生区、伸长区和根毛区组成。

根的初生结构包括表皮、皮层和维管柱。

初生韧皮部和初生木质部相间排列，两者之间保留有未分化的原形成层。

由于形成层和木栓形成层的活动，形成根的次生结构。

根的次生结构包括周皮、次生韧皮部、形成层、次生木质部和初生木质部。

二、实验目的1 、通过对根尖的形态结构的观察，掌握根的基本形态和结构及其发育的特点。

2 、掌握侧根发育的特点与基本规律。

3 、掌握不同类群植物根系和根的结构特点，了解常见变态根。

三、实验用品1 ．材料：蚕豆（油菜）、小麦（玉米、水稻）幼苗标本、洋葱（玉米）根尖纵切永久制片，毛莨（蚕豆）根成熟区横切永久制片、洋葱根横切永久制片、萝卜幼根横切永久制片、菟丝子寄生根纵切永久制片、萝卜、胡萝卜、白薯等。

2 ．仪器设备：放大镜、显微镜、载玻片、盖玻片、刀片、滤纸等。

四、方法和步骤1 ．根系观察蚕豆和小麦、水稻的幼苗标本。

2 ．根尖的外形与结构取玉米或洋葱根尖纵切永久制片，置于显微镜下，由根的最先端逐渐向上观察根尖的各区，注意各区细胞的物点。

3 ．根的初生结构（ 1 ）双子叶植物根的初生结构：取毛莨或蚕豆根的成熟区横切片观察，双子叶植物根的初生结构。

①表皮②皮层③维管柱 幼根的中央部分是维管柱，由中柱鞘、初生木质部和初生韧皮部构成。

观察毛莨根横切永久制片与蚕豆根的区别。

特别注意内皮层细胞壁的加厚情况，其细胞壁为全面加厚。

内皮层中不加厚的细胞是通道细胞，根的物质交换通过内皮层的通道细胞进入维管柱。

（ 2 ）单子叶植物根的初生结构 取洋葱或苡仁根横切永久制片，在显微镜下观察，由外向内分为表皮、皮层和维管柱三部分。

其维管柱 由中柱鞘、初生木质部和初生韧皮部组成。

中柱鞘为紧贴内皮层的一层薄壁细胞。

初生木质部和初生韧皮部相间排列，木质部脊数目较多，为多原型。

1.根的初生结构与次生结构有哪些区别和联系？试结合根的发育过程说明。

1,双子叶植物根的初生构造将根的初生根，自着生有根毛部分作一横切片，自外而内可察见如下构造：1)表皮层：是根最外一层细胞，细胞排列紧密，具吸收能力，部分细胞向外延伸成为根毛。

2)皮层：紧接表皮层下方，由多层排列疏松或稍密的薄壁细胞组成，有外皮层、中皮层、内皮层之分。

外皮层：又称为下皮层，为靠近表皮层的一至数层细胞，通常排列较整齐紧密，于表皮层脱落后常呈木栓化增厚。

中皮层：为皮层的主要部分，排列疏松，细胞间隙通常较大。

内皮层：为皮层最内一层细胞，细胞排列整齐紧密、细小，除靠近木质部导管处的通过细胞未增厚，水分可在各个方向自由通过外，其余细胞的半径向(极个别亦同时在切线向)侧壁皆呈木栓化或木质化增厚，增厚的半径向侧壁称为凯氏点，内皮层上有凯氏点联续的部分又称为凯氏带。

3)中柱：为内皮层以内部分。

2,双子叶植物根的次生构造双子叶植物（包括裸子植物）的根，在完成初生生长后，初生木质部和初生韧皮部之间的薄壁细胞及初生木质部顶端的中柱鞘细胞恢复分生能力，形成了维管形成层（简称形成层），形成层向外分生分化次生韧皮部，加在初生韧皮部之内，向内分生分化次生木质部，加在初生木质部之外，这样就形成了次生维管组织。

此时，中柱鞘细胞也开始恢复分生能力，转化为木拴形成层。

木栓形成层向外分生分化木栓层，向内分生分化栓内层，木栓层、木栓形成层和栓内层合称为周皮。

因此，双子叶植物及裸子植物根的次生构造由外到内可分为周皮、初生韧皮部、次生韧皮部、形成层、次生木质部、初生木质部和射线。

2.结合裸子植物和双子叶植物茎的次生结构的特点说明为什么被子植物比裸子植物进化？裸子植物是木本植物，其初生结构和次生结构和双子叶植物基本相似，只是韧皮部和木质部的成分有所不同。

裸子植物的韧皮部一般没有筛管和伴胞，而以筛胞执行输导作用。

裸子植物的木质部一般没有导管，只有管胞，无典型的木纤维，管胞兼输导水分和支持的双重作用。

实验报告实验名称：根的形态结构与发育课程名称：植物学实验学院：专业班级：姓名：小组成员：日期：指导老师：一、实验目的1.巩固显微镜的使用方法。

2.了解植物不同的根系类型。

3.掌握根的初生生长和初生结构。

4.了解根的次生生长和次生结构。

5.观察根瘤和菌根的形态结构。

二、实验原理1.光学显微镜成像原理：物体先经过物镜成放大的实像，再经目镜成放大的虚像，二次放大，便能看清楚微小的物体。

光线通过凹透镜后，成正立虚像，而凸透镜则成正立实像。

实像可在屏幕上显现出来，而虚像不能。

2.细胞分化是指同一来源的细胞逐渐产生出形态结构、功能特征各不相同的细胞类群的过程，其结果是在空间上细胞产生差异，在时间上同一细胞与其从前的状态有所不同。

细胞分化的本质是基因组在时间和空间上的选择性表达，通过不同基因表达的开启或关闭，最终产生标志性蛋白质。

3.根是植物的营养器官，通常位于地表下面，负责吸收土壤里面的水分及溶解其中的离子，并且具有支持，贮存合成有机物质的作用。

根由薄壁组织、维管组织、保护组织、机械组织和分生组织细胞组成。

三、实验材料以及器材1.材料：玉米或大麦根尖纵切片，培养的2~3cm幼根，蚕豆幼根横切片，韭菜幼根横切片，小麦幼根横切片，大豆根瘤切片，大豆根形成层发生过程切片，蚕豆侧根发生切片，竹菌根切片。

2.器材：光学显微镜、电视显微镜、解剖镜、盖玻片、载玻片、镊子、刀片、擦镜纸、吸水纸、纱布块、苯酸-品红溶液。

四、实验步骤1.根尖的外形与分区：a)选择吸胀萌发5~7天的玉米幼苗；b)选取生长较直的白根；c)用刀切下约1.5cm长的一段；d)放置在干净的载玻片上；e)进行观察记录。

f)取玉米根尖纵切片；g)观察根尖各区细胞的特点。

2.根系类型的观察：a)取蚕豆和小麦幼苗标本观察；b)比较他们根系的区别；c)通过观察找出主根、侧根和不定根。

3.双子叶植物根的初生结构：a)取蚕豆幼根横切片；b)在低倍镜下区分出根的初生结构的表皮、皮层和中柱；c)再换高倍镜由外而内进行观察。

植物的根的结构及其功能的观察(2010-07-28 16:35:52)一、实验目的1．了解根尖的内部构造2．了解根的初生结构、初次生结构。

3．掌握被子植物根尖的吸收分泌功能。

二、实验原理从根的顶端到着生根毛的部位，叫做根尖，主根、侧根和不定根都具有根尖。

根尖是根中生命活动最活跃的部分，根的生长和根内组织的形成都是在根尖进行的。

根尖一般分为根冠、分生区、伸长区和成熟区四个部分。

经过根尖顶端分生组织的分裂、生长和分化，植物体发育出成熟的根结构，这种由顶端分生组织及其衍生细胞的增生和成熟所引起的生长过程，称为初生生长。

初生生长形成的各种成熟组织都属于初生组织，它们共同组成的器官结构称为初生结构。

从根的成熟区作一横切或纵切，就能清楚地看到根的初生结构由外至内分别为表皮、皮层和维管柱(图5-1)。

←图5-1 根横切面的一部分，示初生结构A．近外方的组织； B．维管柱 l．表皮；2.皮层；3.内皮层；4.中柱鞘；5.原生木质部；6.后生木质部；7.初生韧皮部大多数双子叶植物和裸子植物的根在初生结构成熟后，要继续进行次生生长，形成次生结构，包括次生维管组织和周皮，但有些草本双子叶植物和多数单子叶植物的根通常不再进行次生生长。

根的次生维管组织是维管形成层活动的结果。

维管形成层最早源于初生木质部与初生韧皮部之间原形成层细胞的分裂，后来与原生木质部相对的中柱鞘细胞也进行分裂，并向两侧扩展，其内侧的子细胞参与维管形成层的组成，于是形成了环绕在初生木质部外侧的连续的维管形成层。

由维管形成层分裂产生的新细胞，一部分向内分化，形成次生木质部，另一部分向外形成次生韧皮部，从而使根加粗。

在有些植物的根中，由中柱鞘细胞衍生的形成层细胞往往分裂以后形成宽的射线，而其他部位形成的维管射线较窄。

由于次生生长，每年在根的内部增加许多新的次生维管组织，使根不断加粗。

因此，维管柱外围的表皮和皮层在根加粗过程中常被拉、挤，最后被撑破。

通常在皮层组织未破坏之前，根的中柱鞘细胞恢复分裂活动，形成木栓形成层。

观察根的构造实验
一、任务目标
学会识别根尖的分区和构造、根的初生结构和次生结构，并能区别双子叶植物和单子叶植物根的初生结构；养成良好的实验意识、习惯和科观察、分析能力和团队协作能力。

二、完成形式
在教师的指导下每个学生在显微镜下独立观察根尖纵切片、单子叶植物、双子叶植物根初生结构横切片。

三、备品与材料
1．仪器设备:显微镜每人一台
2．材料与工具统计表
四、任务实施
（一）知识准备
1、根尖的分区与构造
根是种子植物重要的营养器官，是植物长期演化过程中适应陆生生活的产物。

根尖是根的伸长生长、水分养料吸收以及侧根发生的重要部位。

根尖从顶端起依次分为根冠、分生区、伸长区和成熟期四个部分（图1-2）。

各区由于生理功能不同，在形态结构上也表现出不同的特征。

（1）根尖的分区
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，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。

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，分生区细胞小，排列紧密，无细胞间隙，细胞壁薄、核大、质浓、液泡很小，外观呈褐黄色。

③伸长区。

蚕豆根的初生结构实验报告
蚕豆（Vicia faba）属双子叶植物，它不但有顶端生长，也有加粗生长。

因此，蚕豆的幼根中可以观察根的初生结构，而在老根中还可观察其次生结构。

（一）观察蚕豆根徒手切片
取已生长15—20天的蚕豆幼苗，用水将根系冲洗干净，分出主根及其各级侧根，借助放大镜仔细观察根尖的结构。

由于根从土壤中拔出时受到损伤，根的前端往往折断，因此，观察时注意一定要找到具有完整根尖的主根或较大的侧根。

然后，自根毛区起向上逐段作横切面（每段可间隔0.5-1厘米，越近顶端间隔越短）。

在显微镜下逐个观察这些切片，了解它们的初生结构与次生结构。

为便于观察可将切片用中性红染色。

（二）蚕豆根的初生结构
取蚕豆幼根的永久制片，在显微镜下仔细观察其初生结构。

1．表皮由一层细胞组成，细胞排列紧密而整齐，无细胞间隙。

可以看到有的表皮细胞突出形成根毛。

2．皮层由多层形状较大的薄壁细胞组成，具有明显的细胞间隙。

在显微镜下，可看到三个大的皮层细胞相邻处，有一小的三角形的区域，这就是细胞间隙。

在较老的根中可看到有1—2层排列紧密的外皮层细胞。

当根毛枯萎后，它们的细胞壁栓质化，起保护作用。

在内皮层上可清楚地看到被番红染料染成红色的凯氏带。

3．维管柱蚕豆根的中柱鞘一般由一层细胞组成。

但对着木质部束处常为二三层细胞。

初生木质部是四原型的（有的是五原型）。

可以看到木质部束的外端由最小的导管组成，而中央的导管比较大。

初生韧皮部在木质部束之间形成分散
的束。

在韧皮部的外侧可看到有染成绿色的厚壁的韧皮纤维束。

简要说明双子叶植物根由初生结构到次生结构的变化双子叶植物是指拥有双子叶的植物，也就是我们所说的被子植物，其中包括了大多数的花卉和树木。

这种植物的根在生长和发展过程中经历了几个阶段的变化，包括初生结构和次生结构。

下面将详细介绍双子叶植物根的发生与发展过程。

1. 初生根结构在植物的种子中，胚芽的下面有一点叫做根的原基，它是由胚轴生长组织顶端的区域所形成的。

初生根首先是扁平的，被称为胚根，它在幼苗的生长过程中是一种短暂的结构。

在胚根之下，次生根原基形成了一个圆形的突起。

随后，初生根会向下延伸，穿过种皮并进入土壤中。

初生根的顶端呈圆锥形，包括生长锥和根冠区。

根冠区是由根尖和根发育所需的保护组织构成的。

生长锥是负责根的延伸和新根的产生而存在的结构。

刚刚进入土壤的初生根会释放出许多细小的毛状根发育区，这些区域可以帮助初生根吸取水分和养分。

2. 次生根结构次生根是在初生根形成后，沿着主根的侧面生长而成的。

次生根在双子叶植物中非常重要，因为它们在植物茎和树干之间形成支撑和稳定的作用。

次生根的形成发生在茎和树干之前，最初的生长形态是纤细的细根，随着不断生长，逐渐变粗变长，成为真正的次生根。

次生根的结构与初生根不同，主要是由两个区域组成：木化区和新生区。

木化区是在新生区顶端的短距离区域，这个区域是由纤维素、赛璐珞等较为坚硬、不易腐烂的物质组成的，它可以为植物提供结构上的稳定性。

新生区是次生根结构的顶端，它负责次生根的生长和发育，并持续产生新的细胞。

随着次生根的不断扩张和加厚，它们能够渗透到更深的土壤中，吸收更多的水分和养分。

次生根的发展也会促进植物在土壤中的稳定性和营养吸收能力，因此，它们在双子叶植物生长过程中起着重要的作用。

综上所述，双子叶植物的根从初生到次生经历了较为复杂的变化过程。

初生根是从植物胚芽中发源，向下穿过种皮并进入土壤中。

次生根则是沿着主根的侧面生长，在不断发展的过程中不断增加植物的稳定性和营养吸收能力。

根的初生结构和次生结构的特点
1. 嘿，你知道根的初生结构有个超厉害的特点吗？就像小婴儿刚刚诞生一样娇弱又充满生机！举个例子，根尖的根冠就像小婴儿的帽子，保护着稚嫩的根部往前生长呢！
2. 根的初生结构里的皮层呀，那可是相当重要呢！这就好像是根部的大外套，起着关键的作用哦！比如它能储存营养物质，是不是很神奇？就好像你家里的冰箱储存食物一样呢！
3. 再说次生结构，那木质部简直就是根部的大力士！承担着重要的输送任务，好比是快递员给我们送东西一样及时又可靠呢！想想看，树木能长得那么高大，木质部功不可没呀！
4. 次生结构中的韧皮部也不容小觑呀！它就像个灵活的运输队，把营养运送到各处。

这不就跟送外卖的小哥一样忙碌又重要嘛！对吧？
5. 根的初生结构和次生结构配合得那叫一个默契呀！这不就跟团队合作一样，各自发挥长处。

比如初生结构为根打下基础，次生结构让根更加强大，难道不是吗？
6. 你看那根，有了初生结构的打底，再加上次生结构的助力，多牛呀！就好像一个人先学会走路，然后再学会奔跑一样，不断进步！
7. 总之呀，根的初生结构和次生结构真的是太神奇、太重要啦！它们让植物能够深深扎根于大地，茁壮成长！我们真的应该好好去了解它们、欣赏它们呀！。

实验五根和茎的次生结构比较一、目的与要求1、掌握根维管形成层的发生及次生构造的形成与结构2、掌握茎的次生结构3、掌握次生保护组织——周皮的结构特点4、比较根和茎的次生结构，了解其异同点二、材料与仪器毛茛根次生生长永久制片、椴树茎二、三年生横切面永久制片、松树茎三年生横切面永久制片，显微镜三、内容与方法（一）根的次生生长大多数双子叶植物和裸子植物的根，在完成了由顶端分生组织活动形成的初生生长之后，并不停留在初生生长这一阶段，而是由于形成层和木栓形成层的发生与分裂活动，不断地产生根的次生结构，因而使根得以不断加粗。

要了解这一变化过程，须先观察形成层的发生情况。

1．形成层的发生：取毛茛根次生生长永久制片，先在低倍镜下观察。

注意观察维管柱内所发生的变化，可见在初生木质部和初生韧皮部之间的薄壁细胞已经恢复分裂能力，略呈弧形。

位于初生木质部束尖端的部分中柱鞘细胞，恢复了分裂能力，两者相互连接，构成一个波浪状的形成层环，并且一些形成层细胞已经开始最初的切向分裂，产生了少量的次生结构。

这个最初形成的形成层环的形状，是由根的初生木质部束的数目决定的。

2．取棉花老根或向日葵老根横切的永久制片，先在低倍镜下观察。

其最主要的特点是形成层环已由波浪形环变成了圆形环，并向内产生了大量的次生木质部，向外产生了少量的次生韧皮部。

同时中柱鞘已产生了木栓形成层，并形成了周皮。

此时表皮和皮层已脱落，从外向内逐层观察；区分出周皮、次生维管束和中央的初生木质部几大部分后，换高倍物镜，仔细观察各部分的细胞结构：(1)周皮：是老根最外面的几层细胞。

横切面呈扁长形，胞壁栓质化；径向壁排列整齐，常被染成棕红色，是没有胞核的死细胞，叫木栓层，是由木栓形成层活动产生的次生保护组织。

在木栓层内方，有一层被固绿染成蓝绿色的扁方形的薄壁活细胞，内有原生质体，有的细胞能见到细胞核，是木栓形成层。

它是由中柱鞘细胞恢复分裂能力而形成的，由于主要进行切向分裂(平周分裂)，其细胞形态比木栓层更扁一些。