实验七 根的次生结构、根瘤及菌根

根的次生结构是指植物根系中除了原生组织（茎、叶、花等）外的其他组织，例如根须、根瘤、根毛等。

这些组织在植物根系中起着重要的生理和生态功能。

根须是指根系上的细长的组织，它们可以帮助植物攀爬和支持。

根须的形成与植物的生长环境有关，例如在缺氧的环境中，根须会增多。

根瘤是指在根系上形成的菌类菌丝体。

根瘤与许多真菌和细菌属于互利共生关系，根瘤可以为植物提供养分，提高植物对土壤养分的吸收能力。

根毛是指根系表面上的微小长毛，根毛可以增加根系的比表面积，提高植物对水和养分的吸收能力。

根毛也可以保护根系免受病菌和真菌的侵害。

除了上述次生结构外，根还有其他类型的次生结构，如根冠、根腺和根茎等。

根的次生结构对植物的生长和生存具有重要意义。

例如，根须可以帮助植物在竞争激烈的环境中生存，根瘤可以为植物提供养分，提高植物对土壤养分的吸收能力，根毛可以保护根系免受病菌和真菌的侵害，提高植物对水和养分的吸收能力。

此外，根的次生结构还与植物的生长环境有关。

例如，在缺氧的环境中，根须会增多，在缺水的环境中，根毛会增多。

这些生长反应可以帮助植物适应环境的变化。

在农业和园艺领域中，了解根的次生结构也很重要。

例如，在种植作物时，如果能够选择具有良好根瘤的品种，可以提高土壤养分的吸收能力，提高作物的产量。

总之，根的次生结构是植物根系中重要的生理和生态组织，对植物的生长和生存具有重要意义。

了解根的次生结构有助于更好地理解植物的生长和适应环境的机制，并且在农业和园艺领域中具有重要的应用价值。

实验七根的次生结构植物的根系一般可以分为原生根和次生根两种。

原生根为胚根发育而来，一般生长快且长期存在；而次生根则为侧生根发育而来，通常在植物生长的过程中逐渐产生。

本实验即通过对拟南芥根系的观察和剖析，探究次生根的发育与结构。

一、实验材料1. 拟南芥(Arabidopsis thaliana)幼苗2. 70%乙醇3. 移液器4. 显微镜5. 切片刀6. 细胞刷7. 玻璃片8. 海绵二、实验步骤1. 用70%乙醇消毒拟南芥幼苗，将根系取出放入PBS缓冲液中进行冲洗。

2. 用显微镜观察根系的一般结构，记录根的整体结构、根茎位置和根毛数量等特征。

3. 用剪刀将根系沿着根茎部位切断，取下次生根，并记录其位置和数量。

4. 将次生根分别置于PBS缓冲液中，用细胞刷和海绵轻轻清洗，将泥土和残留物去除。

5. 将次生根取出，放入玻璃片上加少量PBS缓冲液中，用切片刀沿根轴方向切薄片。

三、实验结果与讨论1. 拟南芥根系的一般结构拟南芥的根系为原生根和次生根的混合体。

原生根为最先形成的根，位于拟南芥的下方，颜色较浅。

次生根则比原生根稍晚生成，依附于原生根上，色泽深且结构更为复杂。

拟南芥根的根毛数量较多，使其具有更强的吸收能力。

同时，拟南芥的根茎结构判断其为一年生草本植物，即在其一生中只有一次开花结实的周期。

拟南芥次生根一般分为分支根和侧生根两种。

分支根一般生长于原生根的上方，较短而且数量较少。

侧生根则由原生根侧面发出，数量较多。

侧生根逐渐向远离原生根的方向生长，形成大量的次级、三级或更高级的侧生根，构成次生根的复杂结构。

次生根内部的组织结构由皮层、形成层、短暂区、导管维管束和根尖部五个部分构成。

在皮层下方，依次是形成层、短暂区和导管维管束。

形成层是次生根的生长点，由未分化的细胞组成。

随着细胞的分裂和分化，形成层像钟摆一样随着时间的推移逐渐向草鞘移动。

短暂区则是细胞分裂和分化后的临时存储区，以后会逐渐转变为导管维管束。

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。

一、实验目的1. 了解根的基本形态结构。

2. 掌握根尖的分区和内部构造。

3. 观察根的初生结构和次生结构。

4. 分析根的形态结构与其生理功能的关系。

二、实验材料1. 洋葱根尖2. 玉米根3. 棉花幼根横切片4. 棉花成熟老根横切片5. 显微镜6. 实验记录本三、实验方法1. 将洋葱根尖和玉米根进行横切片处理，观察根尖的形态结构。

2. 观察棉花幼根和成熟老根的横切片，分析根的初生结构和次生结构。

3. 利用显微镜观察根尖的内部构造，记录观察结果。

四、实验结果与分析1. 根尖的形态结构（1）洋葱根尖：根尖呈圆锥形，顶端较尖，颜色较深。

根尖分为根冠、分生区、伸长区和成熟区。

（2）玉米根尖：根尖呈圆柱形，顶端较钝，颜色较浅。

根尖同样分为根冠、分生区、伸长区和成熟区。

2. 根的初生结构和次生结构（1）洋葱根尖横切片：根的初生结构包括表皮、皮层和维管柱。

表皮细胞呈扁平状，皮层细胞呈柱状，维管柱由木质部和韧皮部组成。

（2）棉花幼根横切片：根的初生结构同洋葱根尖，但维管柱较细，木质部和韧皮部不明显。

（3）棉花成熟老根横切片：根的次生结构包括周皮、皮层和维管柱。

周皮由木栓层和栓内层组成，皮层细胞较厚，维管柱明显，木质部和韧皮部发达。

3. 根尖内部构造（1）洋葱根尖：根冠细胞排列紧密，具有保护作用；分生区细胞呈正方形，具有分裂能力；伸长区细胞呈长方形，具有伸长能力；成熟区细胞分化成导管和根毛。

（2）玉米根尖：内部构造与洋葱根尖相似，但细胞排列较为松散。

五、实验结论1. 根尖的形态结构与其生理功能相适应。

根尖的根冠、分生区、伸长区和成熟区各司其职，共同完成根的生长和吸收功能。

2. 根的初生结构和次生结构对根的生长和养分吸收具有重要作用。

初生结构使根具有初步的吸收和输导功能，次生结构使根的吸收面积扩大，输导能力增强。

3. 根尖的内部构造有利于根的生长和养分吸收。

分生区细胞分裂产生新细胞，伸长区细胞伸长使根延长，成熟区细胞分化形成导管和根毛，增加根的吸收面积。

实验七根的初生结构与次生结构根作为种子植物的营养器官，一般生长于地下，其主要机能是固着、吸收、输导、合成和贮藏。

根的结构主要以根尖的结构、根的初生结构和根的次生结构为重点加以观察。

一、实验目的与要求了解根尖结构。

掌握双子叶植物根的初生结构和次生结构的一般特征。

分析比较单子叶植物根的结构和双子叶植物根的初生结构的异同点。

二、仪器、药品与材料（一）实验材料小麦（Triticum aestivum L.）的幼根，玉米（Zea mays L.）根尖纵切片，毛茛(Rununculus japonicus Thunb.)根横切片，蚕豆（Vicia faba L.）的根，棉花（Gossypium hirsutum L.）老根横切片，小麦（Triticum aestivum L.）、玉米（Zea mays L.）根横切片，蚕豆（Vicia faba L.）根。

（二）仪器与用品显微镜、载玻片、盖玻片、刀片、镊子、培养皿、滴管、温度计、恒温箱。

（三）试剂40%盐酸、5%间苯三酚。

三、实验内容与方法（一）根尖各部分的观察１．材料的培养在实验前3-5天，将小麦籽粒浸水吸涨。

在培养皿内垫上潮湿的吸水纸，上面再铺上湿纱布，放上小麦籽粒。

将培养皿盖上后放在恒温箱内，温度保持在18-24℃左右，需培养3-4天。

如温度设定在28℃仅需培养2天即可。

由于在培养中容易感染霉菌，需做好器械的消毒工作。

当幼根长到1-2厘米长时，即可作为实验材料。

２．根尖外形及分区观察用水洗净小麦的根部，然后用镊子挑选一段较直的幼根（约1厘米长）放在载玻片上，低倍镜下观察。

观察外形后，再盖上盖玻片，轻压根尖，在中倍镜下进一步观察根的各个分区结构特征。

３．根尖的内部构造３．１根冠３．２分生区３．３伸长区３．４根毛区（二）双子叶植物根的初生构造取毛茛根横切片观察下列各部分（图7-2）。

１．表皮观察时注意，表皮细胞有无角质层覆盖？有气孔分布吗？为什么？２．皮层２．１外皮层２．２皮层２．３内皮层特别要注意的是，在毛茛根中可以观察到内皮层细胞有六面加厚的情况。

一、实验目的1. 通过观察植物根的结构，了解根的形态、结构和功能。

2. 掌握根尖结构的组成和各部分的功能。

3. 理解根的初生生长和次生生长过程。

二、实验原理根是植物地下部分的重要器官，负责吸收水分和养分，为植物的生长发育提供物质基础。

根的结构主要包括根尖、初生结构和次生结构。

根尖是根的最幼嫩、生命活动最旺盛的部分，包括根冠、分生区、伸长区和成熟区。

初生结构由表皮、皮层和维管柱组成，次生结构包括次生维管组织和周皮。

三、实验材料小麦根系、洋葱根尖纵切片、蚕豆幼根、老根横切片、苹果根横切片、玉米根横切片、蚕豆侧根横切片。

四、实验仪器显微镜、解剖刀、载玻片、盖玻片、显微镜油、酒精灯、镊子等。

五、实验步骤1. 观察根尖结构（1）将洋葱根尖纵切片放置在载玻片上，滴加显微镜油。

（2）用显微镜观察洋葱根尖结构，注意区分根冠、分生区、伸长区和成熟区。

（3）观察各区域细胞的形态、结构和功能。

2. 观察根的初生结构（1）将小麦根系、蚕豆幼根、苹果根横切片放置在载玻片上，滴加显微镜油。

（2）用显微镜观察根的初生结构，包括表皮、皮层和维管柱。

（3）观察各组织的形态、结构和功能。

3. 观察根的次生结构（1）将蚕豆老根横切片、玉米根横切片、蚕豆侧根横切片放置在载玻片上，滴加显微镜油。

（2）用显微镜观察根的次生结构，包括次生维管组织和周皮。

（3）观察各组织的形态、结构和功能。

六、实验结果与分析1. 根尖结构（1）根冠：位于根尖最前端，呈三角形，由排列不整齐的薄壁细胞构成。

根冠具有保护分生区的作用。

（2）分生区：位于根冠之后，细胞核大、细胞质浓，具有很强的分裂能力，负责根的生长。

（3）伸长区：位于分生区之后，细胞逐渐伸长，是根生长最快的区域。

（4）成熟区：位于伸长区之后，细胞分化为不同的组织，包括表皮、皮层和维管柱。

2. 根的初生结构（1）表皮：位于根的最外层，具有保护作用，细胞壁较厚，细胞质较少。

（2）皮层：位于表皮下方，细胞壁较薄，细胞质较多，负责储存养分。

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。

根的识别一、教学目标1、能力目标：会熟练使用显微镜；能正确识别直根系与须根系，能在显微镜下识别根尖各区的结构及初生结构，能进行生物绘图。

2、知识目标：明确根的基本形态，根系的类型，根尖的分区，双子叶植物根的初生结构和次生结构，单子叶植物和双子叶植物根结构的异同点。

3、素质目标：具有严谨工作作风和勤俭节约的的良好品质，具有团队协作精神和安全意识；具有良好的自我管理能力。

二、单元教学要求特点：排列紧密，部分cell径向壁、横向壁有栓化的带状加厚（木质化、栓质化），称凯氏带。

双子叶、裸子植物——四面加厚单子叶植物（毛竹）——五面加厚（马蹄形）通道细胞：单子叶植物或少数双子叶植物的内皮层细胞五面加厚，成为死细胞。

但正对中柱木质部的细胞仍保留薄壁，不形成栓质增厚，称为通道细胞，水分和无机盐类可以通过通道细胞进入木质部导管。

3 、中柱（维管柱）：1）中柱鞘：1—多层cell特点：薄壁cell组成，分化浅，具潜在的分裂能力，可转化为分生组织。

功能：产生侧根、木栓形成层、形成层(一部分)、不定芽、乳汁管、树脂道。

2）初生维管束：辐射维管束初生木质部：分化成熟方式为：外始式，原生木质部位于外方，后生木质部位于内方。

B、初生韧皮部：分化成熟方式为：外始式,原生韧皮部位于外方，初生韧皮部位于内方。

C、薄壁组织（结合组织）：D、髓（根的中心）：有或无。

（三）、侧根的形成（1）侧根的发生与形成①起源：中柱鞘的一定部位（根尖的成熟区）。

②形成过程：中柱鞘cell脱分化→平周分裂(增加细胞层数) →各个方向分裂→新的生长点→突破皮层、表皮→形成侧根③主根与侧根的生长存在一定的相关性：主根切断促进侧根生长。

（2）侧根的分布规律：二原型———初生木质部辐射角两侧三、四原型———正对初生木质部放射角多原型———正对初生韧皮部四、根的次生生长与次生构造大多数单子叶植物，少数草本双子叶植物——根只有初生构造。

大多数双子叶植物和裸子植物次生生长（增粗生长）:由次生分生组织（维管形成层与木栓形成层）的活动产生。

第二节植物的营养器官——根1、根尖的结构根尖由根冠、生长点(分生区)、伸长区和根毛区(成熟区)四部分构成。

根冠是根感受重力的部位，根冠前端细胞中的淀粉体有平衡石的作用，，分生区的最远处，细胞不分裂或分裂活动微弱，被称为不活动中心。

最早的筛管和环纹导管，往往出现在伸长区。

成熟区的明显标志是表皮上产生根毛，内部已分化出各种成熟组织。

2．根的初生结构初生生长主要是植物的伸长生长，经初生生长所形成的根的结构，为根的初生结构。

观察根尖成熟区的横切面，可以看到根的初生结构由外至内分化为表皮、皮层和维管柱(图1-2-14、1-2-15)。

(1)表皮表皮细胞壁很薄，排列紧密，部分细胞的外壁向外突出，延伸成根毛。

表皮具有吸收和保护作用。

(2)皮层由多层薄壁细胞组成，细胞排列疏松，通常无叶绿体，水生植物的皮层可能分化为通气组织。

皮层最内一层细胞排列整齐紧密，无细胞间隙，称为内皮层(图1-2-16)。

内皮层细胞的初生壁上，常有栓质化和木质化的带状加厚，这种环绕细胞径向壁(侧壁)和横向壁(即上下面)的特殊结构，叫做凯氏带。

在凯氏带区，物质无法通过内皮层的壁(因栓质化和木质化)，无法在壁与细胞质之间移动(由于质膜紧贴着凯氏带)，也无细胞间隙可移动，只有穿过内皮层细胞的原生质体，才能进入维管柱，因而可控制物质的运转。

单子叶植物根的内皮层细胞在内切向壁(向维管柱的一面)上也增厚(五面增厚)，在横切面观察，加厚壁呈马蹄形(图1—2-17)，存在少数通道细胞(具凯氏带，但壁不增厚)，在皮层和维管柱之间提供了物质的通道。

(3)维管柱(中柱) 由中柱鞘和初生维管组织组成。

中柱鞘是维管柱的外层组织，紧贴内皮层。

中柱鞘细胞保持着潜在的分生能力，可以形成侧根、不定根、不定芽、木栓形成层和一部分维管形成层等组织。

初生维管组织包括初生木质部和初生韧皮部。

初生韧皮部位于两木质部束中间，与初生木质部相间排列(图1-2-15)。

被子植物根的初生木质部由导管、管胞、木纤维和木薄壁组织组成。