植物營養(yǎng)器官根

植物營養(yǎng)器官根第1頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五植物器官(organ)：是由多種組織按一定的分布規(guī)律組成，并具有一定形態(tài)結構和特定生理功能的結構單位。類型：營養(yǎng)器官(vegetativeorgans)：是指在植物營養(yǎng)生長時期形成，擔負著植物體的營養(yǎng)生長的器官，包括根、莖、葉。繁殖器官(reproductiveorgans)：與植物的繁殖有關的器官，包括花、果實和種子。植物器官的概念和類型第2頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五營養(yǎng)器官生殖器官第3頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五第一節(jié)根一、根及根系的類型二、根尖的分區(qū)及其生長動態(tài)三、根的結構四、側根的發(fā)生第4頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五根是植物體生長在地下的營養(yǎng)器官。根的生理功能：支持、固著吸收輸導合成和分泌貯藏繁殖 一、根及根系的類型第5頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五

定根：主根、側根

不定根：由莖、葉、老根、胚狀體產(chǎn)生的根

根系：一個植株的地下所有根的總和。

直根系（深根性的）——裸子植物、雙子葉植物的根系須根系（淺根性的）——單子葉植物的根系根據(jù)根的發(fā)生部位第6頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五二、根尖的分區(qū)及其生長動態(tài)根冠rootcap：薄壁細胞，冠狀結構；保護、吸收。分生區(qū)theregionofcelldivision：頂端分生組織，壁薄、質濃、核大；分裂產(chǎn)生新細胞。伸長區(qū)theregionofelongation：細胞伸長生長迅速，并液泡化，是分生組織到成熟組織的過渡區(qū)域；是根尖深入土層的主要推動力。成熟區(qū)（根毛區(qū)）theregionofdifferentiation(root-hairzone)：細胞停止分裂，分化為各種成熟組織；吸收水分。第7頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五第8頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五名稱特征功能根尖的結構：根冠分生區(qū)伸長區(qū)成熟區(qū)保護分裂增生伸長（部分吸收功能）吸收水分和無機鹽細胞較大,排列不整齊細胞較小,排列緊密壁薄、核大、質濃細胞出現(xiàn)液泡,迅速伸長停止伸長，開始分化，形成導管和根毛第9頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五在許多植物根尖的分生區(qū)最前端的中心部分，其細胞分裂非常微弱或停止了有絲分裂，核酸的合成較低，這些細胞形成了一個半圓形的區(qū)域，稱為不活動中心quiescentcenter。quiescentcenter第10頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五三、根的結構根尖頂端分生組織細胞經(jīng)過分裂、生長和分化形成成熟結構的過程稱為初生生長；初生生長過程中形成的各種組織，稱為初生組織(primary-tissue)；由初生組織構成的結構，稱為初生結構(primarystructure)。大多數(shù)雙子葉植物的根，在初生生長的基礎上，由中柱產(chǎn)生維管形成層和木栓形成層并進行細胞分裂、生長和分化，使根不斷增粗，這一生長過程稱為次生生長；次生生長中產(chǎn)生的各種組織叫次生組織(secondarytissue)；由次生組織組成的結構叫次生結構(secondarystructure)。第11頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五（一）雙子葉植物根的初生結構

表皮外皮層

皮層皮層薄壁組織內(nèi)皮層（凱氏帶）

中柱鞘原生木質部

初生木質部

（外始式）后生木質部

中柱（維管柱）原生韌皮部

初生韌皮部

（外始式）后生韌皮部

薄壁細胞第12頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五表皮內(nèi)皮層中皮層初生木質部初生韌皮部中柱鞘雙子葉植物根的初生構造外皮層第13頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五1、表皮epidermis：根表面的一層生活細胞，由原表皮分化而來（吸收組織）細胞形態(tài)特點：細胞排列緊密，無胞間隙，壁薄，角質層薄，無氣孔，一部分表皮細胞外壁向外突起生長形成根毛。生理功能：吸收、保護作用。第14頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五2、皮層cortex：位于表皮和中柱之間，所占比例較大，由基本分生組織分化而來（基本組織）生理功能：貯藏及橫向運輸，物質的合成和分泌，有的還具有通氣作用。細胞形態(tài)特點：薄壁細胞組成，細胞體積較大，具胞間隙，壁薄，細胞內(nèi)常積累淀粉。第15頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五皮層的結構：外皮層exodermis：皮層最外面的一至幾層細胞，形狀較小，排列整齊而緊密，作用是當根毛枯死后，細胞壁栓化，起臨時保護作用。中皮層（皮層薄壁組織）內(nèi)皮層endodermis：皮層最內(nèi)的一層體積較小，排列緊密的特殊細胞層。

凱氏帶(casparianstrip)：雙子葉植物根初生結構的內(nèi)皮層細胞的橫向壁和徑向壁上有一條木化或栓化的帶狀增厚，稱為凱氏帶。在橫切面的徑向壁上則呈現(xiàn)點狀增厚，稱為凱氏點。凱氏帶的功能：控制根內(nèi)水分和物質的選擇性吸收，同時也減少了溶質的散失。第16頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五內(nèi)皮層細胞示凱氏帶和凱氏點凱氏點凱氏帶凱氏點凱氏帶第17頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五3、中柱（維管柱）(stele,vascularcylinder)：是皮層以內(nèi)的部分，起源于原形成層，包括中柱鞘、初生木質部、初生韌皮部和薄壁細胞內(nèi)皮層中柱鞘初生木質部初生韌皮部中柱原生木質部后生木質部原生韌皮部后生韌皮部薄壁細胞第18頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五中柱鞘(pericycle)：中柱外圍與內(nèi)皮層緊接的一至幾層細胞，細胞排列緊密，壁薄，分化程度低，具有潛在的分裂能力。側根、不定芽、乳汁管以及部分維管形成層和木栓形成層是由中柱鞘細胞恢復分裂能力而產(chǎn)生。3、中柱第19頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五初生木質部(primaryxylem)：位于根的中央，在橫切面上呈星芒狀，具有幾個輻射角。主要由導管、管胞、木纖維和木薄壁細胞組成，主要功能：輸導水分。初生木質部的發(fā)育方式是外始式(exarch)（向心分化成熟），即其輻射角尖端部分的木質部是最早分化成熟的，此處的導管口徑較小，為環(huán)紋和螺紋導管，這部分木質部稱為原生木質部；接近中心部位的木質部，分化成熟較晚，導管口徑較大，多為梯紋、網(wǎng)紋或孔紋導管，這部分木質部稱為后生木質部。根中初生木質部的這種由外向內(nèi)逐漸分化成熟的發(fā)育方式稱為外始式，是根初生木質部的重要特征。3、中柱第20頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五初生韌皮部(primaryphloem)：分布于初生木質部輻射角之間，它們與初生木質部相間排列。這是雙子葉植物幼根維管束系統(tǒng)最為突出的特征。主要功能：將同化產(chǎn)物輸送到根、莖、花、果實等部分供利用。初生韌皮部主要由篩管、伴胞組成，其發(fā)育方式也是外始式，即原生韌皮部在外方，后生韌皮部在內(nèi)方。后生韌皮部主要是由篩管和伴胞組成。原生韌皮部通常缺少伴胞。3、中柱第21頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五雙子葉植物根的初生結構第22頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五（二）單子葉植物根的結構單子葉植物根的結構也可分為表皮、皮層和維管柱三部分，但各部分結構和雙子葉植物根的初生結構不盡相同，特別需要指出的是單子葉植物根不能進行次生生長，因此，也不產(chǎn)生次生結構。表皮：根最外一層細胞，在根毛枯死后，往往解體而脫落。皮層：靠近表皮的一層至數(shù)層細胞為外皮層。在根發(fā)育的后期，往往轉變?yōu)楹癖诘臋C械組織，起支持和保護作用。在機械組織的內(nèi)側為細胞數(shù)量較多的皮層薄壁組織。第23頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五單子葉植物的內(nèi)皮層特點：內(nèi)皮層加厚方式和雙子葉植物內(nèi)皮層加厚明顯不同，在根發(fā)育后期，其內(nèi)皮層細胞呈五面增厚，只有外切向壁未加厚。在橫切面上，內(nèi)皮層細胞的細胞壁呈“馬蹄形”加厚。內(nèi)皮層上正對初生木質部輻射角處的內(nèi)皮層細胞為通道細胞，一般認為通道細胞是維管柱內(nèi)外物質運輸?shù)闹饕緩?，但有些植物根?nèi)皮層上無通道細胞，電子顯微鏡下發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮層栓質化的細胞壁上有許多胞間連絲，是物質運輸?shù)耐ǖ?。?4頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五第25頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五第26頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五中柱中柱最外一層薄壁細胞組成中柱鞘，也是側根發(fā)生的部位。中柱鞘細胞在發(fā)育后期，細胞壁加厚并木質化轉變?yōu)楹癖诩毎荒芑謴头至涯芰Ξa(chǎn)生木栓形成層。初生木質部和初生韌皮部呈相間排列。但初生木質部一般在六原型以上，為多原型(polyarch)，如水稻不定根的原生木質部約6～10束，小麥7～8束或10束以上，玉米12束。初生木質部與初生韌皮部的分化成熟方式都為外始式。初生木質部主要由導管組成，初生韌皮部主要由少數(shù)篩管和伴胞組成。

維管柱中央有發(fā)達的髓，由薄壁細胞組成。原生木質部緊靠中柱鞘常由幾個小型導管組成，內(nèi)側相連的后生木質部常具大型導管。初生韌皮部內(nèi)側的薄壁細胞不能恢復分裂能力，不產(chǎn)生形成層。以后，其細胞壁木化而變?yōu)楹癖诮M織。第27頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五鳶尾根的橫切面局部放大圖第28頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五(1)維管形成層的產(chǎn)生及其活動

(2)木栓形成層的發(fā)生及其活動（3）雙子葉植物根的次生結構

（三）雙子葉植物根的次生結構第29頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五1．維管形成層的發(fā)生和活動：（1）發(fā)生部位（來源）由初生韌皮部內(nèi)側保持未分化的薄壁細胞和原生木質部輻射角正對的中柱鞘細胞先后恢復分裂能力（脫分化）逐步形成一個波形環(huán)。以后隨著次生生長進一步進行，形成層逐步形成圓環(huán)形。第30頁，共34頁，2023年，2月20日，星期五（2）活動情況：主要發(fā)生平周分裂（切向分裂），分裂后的多數(shù)子細胞向內(nèi)分化形成次生木質部。添加在原有的木質部外方，并不斷使木質部增粗。少數(shù)子細胞向外分化形成次生韌皮部，添加在原有韌皮部之內(nèi)側。也會發(fā)生徑向分裂，使形成層環(huán)擴大。

維管形成層除產(chǎn)生次生木質部和次生韌皮部外，從正對初生木質部輻射角處，由中柱鞘發(fā)生的形成層段也分裂產(chǎn)生一些呈徑向排列的薄壁細胞，稱為維管射線。在老根中，其次生木質部和次生韌皮部內(nèi)部也有射線形成，根據(jù)其