被子植物根的形態(tài)

1、第四章被子植物根的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能本章學(xué)習(xí)的目的和要求：通過本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)，要求同學(xué)們了解被子植物根的發(fā)生、生長和基本結(jié)構(gòu)及其相關(guān)概念。掌握根的 形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理功能及其與生態(tài)環(huán)境間的相互關(guān)系。本章學(xué)習(xí)的難點和重點：根的解剖結(jié)構(gòu)特征的層次性、差異性及其同一性；本章教學(xué)與學(xué)習(xí)的方法：多媒體教學(xué)（自制課件）講授與板書相結(jié)合提問學(xué)習(xí)本章，在理解教材時建議用兩種學(xué)習(xí)方法：聯(lián)系觀點：（1）與植物的有關(guān)組織相聯(lián)系，初生結(jié)構(gòu)與次生結(jié)構(gòu)相聯(lián)系；（2）形態(tài)結(jié)構(gòu)特點與功能相聯(lián)系。對比方法：（1）直根系與須根系的比較（2）雙子葉植物與單子葉植物根的初生結(jié)構(gòu)特點的對比；本章板書內(nèi)容（見講稿黑體字）本章講授內(nèi)容如下：由

2、不同的組織，按一定順序有機(jī)結(jié)合形成器官，植物的器官分為營養(yǎng)器官和生殖器官。 營養(yǎng)器官：植物體中根、莖、葉三部分共同負(fù)擔(dān)著營養(yǎng)生長活動，這些部分稱為營養(yǎng)器官。研究植物的器官，首先應(yīng)從研究形態(tài)結(jié)構(gòu)開始，才能在此基礎(chǔ)上了解其有關(guān)的生理功能。 本章重點是掌握根、莖、葉的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點與其主要生理功能，掌握根、莖生長（伸長、加 粗）及變態(tài)的基本知識。并了解這些知識在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用。形態(tài)結(jié)構(gòu)特點：指各部分的位置、細(xì)胞層數(shù)與形狀、細(xì)胞排列、主要特征等。在橫切面 上一般是由外向內(nèi)分別說明其結(jié)構(gòu)特點的。第一節(jié) 根的發(fā)生、類型和生理功能一、根的基本概念根：是植物的重要營養(yǎng)器官，它的主要功能是固定植株并吸收土壤中的水分

3、以及溶于水 中的無機(jī)鹽類，然后通過根的維管組織輸送到地上部分，根還具有合成、儲藏和繁殖的功能。主根：種子萌發(fā)時，胚根突破種皮，直接生長而成的根。主根一般垂直向地下生長。側(cè)根：主根產(chǎn)生的各級大小分支。側(cè)根從主根向四周生長，與主根成一定的角度，側(cè)根 又可產(chǎn)生分枝。定根：主根和側(cè)根都從植物體固定的部位生長出來，稱之為定根。不定根：發(fā)生位置不固定，而由莖、葉、老根或胚軸上發(fā)生的根。不定根同樣可產(chǎn)生各級側(cè) 根。根系：一株植物地下部分所有根的總體。直根系：由胚根發(fā)育產(chǎn)生的主根及各級側(cè)根組成，主根發(fā)達(dá)，較各級側(cè)根粗壯而長，能 明顯的區(qū)分出主根和側(cè)根。是大多數(shù)雙子葉植物根系的特征。須根系：主根生長或停止，主要

4、由不定根組成的根系，稱為須根系。是大多數(shù)單子葉植 物根系的特征。二、根系在土壤中的生長和分布深根性：具有發(fā)達(dá)主根，深入土層，垂直向下生長的根系稱為深根性。淺根性：主根不發(fā)達(dá)，側(cè)根或不定根向四周擴(kuò)展長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過主根，根系大部分分布在 土壤表層。根系在土壤中的分布范圍，常遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地上部分（莖、葉的面積），即根系的深度大于 植株的高度，而廣度大于植株冠幅的擴(kuò)展范圍。第二節(jié)、根尖的分區(qū)及生長動態(tài)一、根尖與分區(qū)根尖：每條根的頂端在根毛生長處及其以下的一段。根尖從頂端起，可依次分為根冠、分生區(qū)、生長區(qū)、根毛區(qū)（成熟區(qū)）四個部分。二、根尖各區(qū)的細(xì)胞特征1、根冠：位于根尖最先端，由生活的薄壁細(xì)胞構(gòu)成的冠狀結(jié)構(gòu)

5、，覆蓋于分生區(qū)之外，有保 護(hù)根尖的作用。其外層細(xì)胞的外壁粘液化，原生質(zhì)體內(nèi)含淀粉和膠粘物質(zhì)，當(dāng)它脫落時 能潤滑土表，使根尖容易推進(jìn)，因而保護(hù)了生長點不受損害。還可以控制根向地生長。2、分生區(qū)：大部分由根冠包圍，由頂端分生組織構(gòu)成，是產(chǎn)生新細(xì)胞的主要部位，故又稱 為生長點。根的全部組織均由這部分細(xì)胞分裂、生長、分化而來。它由以下兩部分組成：（1）原分生組織：位于分生區(qū)先端。（2）初生分生組織：分化為原表皮、原形成層、基本分生組織三部分組成。3、伸長區(qū)：是由分生區(qū)分裂的細(xì)胞初步分化而來。該區(qū)的許多細(xì)胞迅速向下伸長，加上分 生區(qū)不斷分裂產(chǎn)生新細(xì)胞，便成為根尖向下伸長的推動力。在其上方的內(nèi)部已分化出篩

6、 管和導(dǎo)管。4、成熟區(qū)（根毛區(qū)）：由伸長區(qū)的細(xì)胞生長分化而來。是根初生結(jié)構(gòu)所在部位。根表皮細(xì)胞 的外壁向外凸起形成根毛，內(nèi)部細(xì)胞分化出各種成熟組織。成熟區(qū)是根部吸收水肥的主 要部位，根毛是一條頂端封閉的管狀結(jié)構(gòu)，它的原生質(zhì)體與表皮細(xì)胞相通，壁薄且柔軟， 膠粘并有可塑性，易與土粒緊貼在一起，故根毛除有效地吸收水肥之外，還有固定作用。 注：根尖四個部分是連續(xù)的，彼此沒有明確界限的，而且是依次向前發(fā)展的。第三節(jié)、根的結(jié)構(gòu)一、雙子葉植物根的初生結(jié)構(gòu)初生生長：由根尖的頂端分生組織經(jīng)分裂、生長、分化的過程，稱為初生生長。初生結(jié)構(gòu)：經(jīng)初生生長過程所產(chǎn)生的初生組織，叫根的初生結(jié)構(gòu)。根的初生結(jié)構(gòu)可用根毛區(qū) 的橫

7、切面來說明，由外至內(nèi)可劃分為表皮、皮層、中柱三大部分。表皮根L 夕卜皮層初皮層一一皮層薄壁組織生內(nèi)皮層結(jié)J中柱鞘構(gòu)一初生木質(zhì)部（外始式）中柱一一初生韌皮部（外始式）k一薄壁組織髓（少有）1、表皮：是最外一層細(xì)胞，排列緊密，細(xì)胞壁薄，細(xì)胞呈長方形，橫切面近于正方形，許 多表皮細(xì)胞壁向外突起形成根毛。表皮主要起吸收作用，兼有固定作用。2、皮層：皮層分為外皮層、皮層薄壁組織、內(nèi)皮層三部分。（1）外皮層：由一至幾層細(xì)胞構(gòu)成，形狀相對小些，排列緊密整齊，初期可通過水 和溶質(zhì)，后期壁栓化，起保護(hù)作用。（2）皮層薄壁組織：由多層細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞比較大，排列疏松，有細(xì)胞間隙，胞內(nèi) 含有貯藏物質(zhì)（主要淀粉粒）。主

8、要起橫向運輸和貯藏作用，有些植物還具有 通氣作用。（3）內(nèi)皮層：皮層最內(nèi)一層細(xì)胞，較整齊排列成一環(huán)，其細(xì)胞在徑壁和橫壁上有一 條木栓化質(zhì)的帶狀加厚，稱凱氏帶。凱氏帶與細(xì)胞質(zhì)緊密結(jié)合使土壤溶質(zhì)由皮 層進(jìn)入中柱時，只能通過有選擇性的細(xì)胞質(zhì)膜，因而可以控制物質(zhì)進(jìn)入中柱。 一些植物后期（沒有次生生長的植物），其內(nèi)皮層的細(xì)胞壁在凱氏帶基礎(chǔ)上， 在進(jìn)行五面木化加厚，只有外切面壁末加厚，同時在正對原生木質(zhì)部的內(nèi)皮層 上有幾個未五面加厚的通道細(xì)胞。皮層中的水和溶質(zhì)只能經(jīng)過通道細(xì)胞進(jìn)入中 柱。內(nèi)皮層的特殊結(jié)構(gòu)對根內(nèi)水分和物質(zhì)運輸起著控制作用。3、中柱（維管柱）：內(nèi)皮層以內(nèi)的中軸部分。包括下面四個部分：（1）中柱

9、鞘:位于中柱外圍與內(nèi)皮層相毗鄰，常由一至幾層連續(xù)的薄壁細(xì)胞構(gòu)成。 部分維管形成層、木栓形成層、側(cè)根、不定芽、乳汁管等都是起源于中柱鞘。（2）初生木質(zhì)部：位于根的中央，由導(dǎo)管、管胞等組成，呈輻射狀，起輸導(dǎo)水分 和礦質(zhì)營養(yǎng)作用。靠外方具有輻射角，近中柱鞘部分為原生木質(zhì)部，較早分 化成熟，內(nèi)方分為后生木質(zhì)部，較遲分化成熟，故其成熟方式是外始式。（3）初生韌皮部：與原生木質(zhì)部相間排列。由篩管、伴胞等組成，有輸導(dǎo)同化有 機(jī)產(chǎn)物的功能。初生韌皮部的成熟方式也是外始式。（4）薄壁組織：初生韌皮部與初生木質(zhì)部之間常有幾排薄壁細(xì)胞。當(dāng)進(jìn)行初生生 長時，其中的一層細(xì)胞形成維管形成層的一部分。大多數(shù)植物根中部沒有髓

10、部，但少數(shù)植物根的中央有由薄壁細(xì)胞組成的髓。二、雙子葉植物根的次生生長和次生結(jié)構(gòu)次生生長：由于形成層的發(fā)生和活動，不斷產(chǎn)生次生維管組織和周皮，使根直徑不斷增粗的 過程。形成層包括維管形成層和木栓形成層。次生結(jié)構(gòu)：由次生生長產(chǎn)生的次生維管組織和周皮，叫次生結(jié)構(gòu)。1、根的次生生長（1） 維管形成層的產(chǎn)生及活動A、 位于初生韌皮部與次生木質(zhì)部之間的薄壁細(xì)胞首先恢復(fù)分裂能力，形成維 管形成層的一部分。此時形成層僅以片段存在，并繼續(xù)向左右兩側(cè)擴(kuò)展直至 與中柱鞘相接。B、與原生木質(zhì)部輻射角相對的中柱鞘細(xì)胞也恢復(fù)分裂能力，形成維管形成層 的另一部分。此時，與最初形成的形成層片段相連，圍繞在初生木質(zhì)部的外 方

11、，構(gòu)成一個連續(xù)的維管形成層環(huán)（形狀多樣）。C、維管形成層的活動：維管形成層環(huán)主要進(jìn)行切向分裂，增加細(xì)胞層數(shù)。相 內(nèi)分裂的細(xì)胞形成次生木質(zhì)部，相外分裂的細(xì)胞形成次生韌皮部，而中間始 終保持一層形成層的細(xì)胞。由于次生韌皮部內(nèi)側(cè)那部分形成層出現(xiàn)較早，分 裂較快，相內(nèi)產(chǎn)生次生木質(zhì)部較多，所以不久波浪狀的維管形成層逐漸變成 圓形的形成層環(huán)。同時維管形成層也進(jìn)行徑向分裂，擴(kuò)大其圓周，以適應(yīng)根 的增粗。維管形成層的活動如下：向次生韌皮部：包括韌皮射線、篩管、伴胞外韌皮薄壁細(xì)胞、韌皮纖維維分管裂形,維管形成層（活動多年）成向?qū)觾?nèi)分J 次生木質(zhì)部：包括木射線，導(dǎo)管、管胞、裂木纖維、木薄壁細(xì)胞韌皮射線和木射線合稱

12、維管射線，有橫向輸導(dǎo)和貯藏營養(yǎng)物質(zhì)的功能。（2） 木栓形成層的產(chǎn)生及活動隨著根的次生生長（增粗生長）的進(jìn)行，表皮、皮層會受到破壞。中柱鞘或一部分 皮層恢復(fù)分裂能力，形成一層環(huán)狀的木栓形成層。木栓形成層相外分裂形成木栓層，相 內(nèi)分裂形成栓內(nèi)層。這三部分共同構(gòu)成老根的保護(hù)結(jié)構(gòu)-周皮。一般木栓形成層每年重新發(fā)生，故其發(fā)生位置逐年相內(nèi)移到次生韌皮部薄壁細(xì)胞或 韌皮射線。2、根的次生結(jié)構(gòu)根由于維管形成層和木栓形成層的活動形成了根的次生結(jié)構(gòu)。它由外相內(nèi)分為以下幾個 部分：一木栓層：新的保護(hù)組織，細(xì)胞排列緊密，細(xì)胞壁栓化，由幾層細(xì)胞組成。一木栓形成層：一層細(xì)胞，有分裂能力。根生次生維-管組織七一栓內(nèi)層：生活

13、的薄壁細(xì)胞。（次生韌皮部：由篩管、伴胞、韌皮纖維、韌皮薄壁細(xì)胞、韌皮 射線等組成，起輸導(dǎo)有機(jī)物質(zhì)及支持等作用。-維管形成層：由一層排列整齊具分裂能力的細(xì)胞組成，可分 裂多年。次生木質(zhì)部：由導(dǎo)管、管胞、木纖維、木薄壁細(xì)胞、木射線組 成。起輸導(dǎo)水分和無機(jī)鹽及支持作用。初生木質(zhì)部：在根的中心部位，是初生結(jié)構(gòu)中保留的結(jié)構(gòu)。三、單子葉禾本科植物根的初生結(jié)構(gòu)根初生結(jié)構(gòu)皮層L 夕卜皮層一皮層薄壁組織l內(nèi)皮層（通道細(xì)胞和內(nèi)五面增厚的細(xì)胞）一中柱鞘一初生木質(zhì)部（外始式）中柱一-一初生韌皮部（外始式）1、表皮：是最外一層細(xì)胞，排列緊密，細(xì)胞壁薄，細(xì)胞呈長方形，橫切面近于正方形，許 多表皮細(xì)胞壁向外突起形成根毛。表

14、皮主要起吸收作用，兼有固定作用。2、皮層：皮層分為外皮層、皮層薄壁組織、內(nèi)皮層三部分。外皮層：由一至幾層細(xì)胞構(gòu)成，形狀相對小些，排列緊密整齊，初期可通過水和溶質(zhì)， 后期壁栓化，起保護(hù)作用。皮層薄壁組織：由多層細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞比較大，排列疏松，有細(xì)胞間隙，胞內(nèi)含有貯藏 物質(zhì)（主要淀粉粒）。主要起橫向運輸和貯藏作用，有些植物還具有通氣作用。內(nèi)皮層：皮層最內(nèi)一層細(xì)胞，較整齊排列成一環(huán)，其多數(shù)細(xì)胞在徑壁、橫壁和內(nèi)切向壁 上木栓化質(zhì)，呈馬蹄形，另有部分細(xì)胞不加厚成為通道細(xì)胞。皮層中的水和溶質(zhì)只能經(jīng)過通道細(xì)胞進(jìn)入中柱。內(nèi)皮層的特殊結(jié)構(gòu)對根內(nèi)水分和物質(zhì)運 輸起著控制作用。3、中柱（維管柱）：內(nèi)皮層以內(nèi)的中軸部

15、分。包括下面四個部分：中柱鞘：位于中柱外圍與內(nèi)皮層相毗鄰，常由一至幾層連續(xù)的薄壁細(xì)胞構(gòu)成。側(cè)根起源 于中柱鞘。初生木質(zhì)部:、多原型、外始式。初生韌皮部：與原生木質(zhì)部相間排列。外始式。現(xiàn)將雙子葉植物根的發(fā)育過程表解如下：分生區(qū) 伸長區(qū)成熟區(qū)（初生結(jié)構(gòu)）次生結(jié)構(gòu)原表皮表皮?脫落）一 頂初外皮層木栓層基本分皮層皮層薄壁組織木栓形成層木栓形成層生組織L內(nèi)皮層JL|栓內(nèi)層部端生中柱鞘細(xì)分分初生韌皮部翼次生韌皮部胞生生薄壁組織f維管形成層維管形成層補(bǔ)組組原形成層中柱（活動多年）充 織織（維管柱）初生木質(zhì)部根髓（少有）次生木質(zhì)部冠1保留（數(shù)量較多）初生木質(zhì)部第四節(jié)、側(cè)根的發(fā)生側(cè)根起源于根毛區(qū)內(nèi)中柱鞘的一定部位。由中柱鞘部分細(xì)胞恢復(fù)分裂能力，經(jīng)多次 分裂產(chǎn)生側(cè)根原基，側(cè)根原基的生長點細(xì)胞進(jìn)一步分裂、生長、分化穿過母根的皮層、 表皮，最后伸入土中。這種生長方式屬于內(nèi)起源。在側(cè)根形成過程，分化出的輸導(dǎo)組織 與主根的輸導(dǎo)組織連接在一起，大大增加了根的吸收面積。第五節(jié)、根瘤和菌根1、根瘤：根瘤為豆科植物的根與根瘤細(xì)菌共生而形成的瘤狀結(jié)構(gòu)。土壤中的根瘤菌由根毛 浸入到根的皮層細(xì)胞里，根瘤細(xì)菌從根的皮層中吸取碳水化合物、礦質(zhì)鹽類和水分，進(jìn) 行繁殖并把空氣中的氮固定下來，變成含氮化合物供豆科植物利用。另外，一部