生物竞赛植物的根.ppt

第七章种子植物的形态和解剖结构，第三节植物的根具有吸收、运输、储藏、生根的功能，主根、不定根、一、根与根系、侧根、一)根的类型，(二)根系、直根系、须根、一、根与根系、(二)根系、三.根系的特征：向水性、肥料性和地性生长深根性：具有发达的主根，深入土层，垂直向下生长的浅根性：主根不发达，侧根或不定根远远超过主根，根系的大部分分布在土壤表层。 一、根和根系、吸收根毛区营养的伸长区入土动力分生区细胞根冠的制造分生区，二、根的初生生长和初生结构，(一)根尖的结构，一、植物的根，一.根冠，二、根的初生生长和初生结构位于根尖的最前端。 由薄壁细胞构成的帽状结构，外层细胞的排列稀疏，外壁有粘液，根尖容易在土壤粒子之间推进，根冠细胞的原生质体内有淀粉体，与根的定向生长有关。 根冠外层细胞容易损伤脱落，从分生组织中产生了新的细胞补充。 一、植物根、二、根的初生生长和初生结构，平衡石对重力的反应，一、植物根、二、根的初生生长和初生结构，二.分生区：又称为生长点，是细胞分裂区，位于根冠后，长度约1-2mm，细胞分裂旺盛，观察细胞有丝分裂的理想区域根的所有组织都来自这部分的细胞分裂、生长和分化。 它由以下两部分构成： (1)原分生组织：位于分生区的前头。 由原始细胞构成，原始细胞分裂具有分层特性，在原始分生组织的后方形成初生分生组织，前部形成根冠，再分化成初生成熟组织和根冠。 (2)初生分生组织：分化为原表皮、原形成层、基本分生组织三个构成。 一、植物根、二、根的初生生长和初生结构，一、植物根、二、根的初生生长和初生结构，三.伸长区：过渡区域，分生区分裂的细胞初步分化。 细胞停止分裂，显着伸长，气泡化程度增强，体积增大，开始分化(在其上方的内部已经分化有筛管和环纹导管)。 伸长区细胞的迅速伸长是根尖深入土层的主要推动力。 一、植物根、二、根的初生生长和初生结构，四.成熟区(根毛区):细胞分化成熟，根毛区的表皮有根毛，对吸收水分和无机盐有重要的作用。 一、植物的根、二、根的初生生长和初生结构，根毛：表皮细胞外侧的侧壁向外侧突出形成的管状结构，核在末端，细胞质分布在周围和末端，中央有大气泡。 有吸收作用。 一、植物根、二、根的初生生长和初生结构，(二)根的初生生长和初生结构(双子叶植物)，双子叶植物根的初生结构从外侧到内侧依次分为表皮、皮质和维管柱三部分。 一、植物根，二，根的初生生长和初生结构，一.表皮：根最外侧的细胞从原表皮发育，细胞长轴平行于根的纵轴，序列紧密，细胞壁和角质膜薄，没有气孔，一些细胞特化为根毛，其吸收作用远大于保护作用。 根表皮是薄的吸收组织。 一、植物的根、二、根的初生生长和初生结构，二.皮质：位于表皮和中柱之间，来源于基本分生组织。 从外向的内侧分为几层：外皮层：紧贴表皮的数层小，由密集的细胞构成，与外皮层的薄壁细胞无明显区别。 皮质薄壁细胞内皮。 一、植物根、皮质薄壁细胞：细胞大型，序列稀疏，细胞间隙大，细胞圆球形，储藏物质多(淀粉多)。二、根的初生和初生结构，一、植物的根、内皮层：最内侧的皮质细胞、细胞排列整齐，放射状壁和横向壁总是在木质化和栓质化进行。 内皮层的这个特殊结构阻断了皮质和中柱之间的胞隙、细胞壁等质外体的输送路径，进入中柱的溶质只能通过原生质体，选择性地吸收根。 二、根初生的生长和初生的结构，一、植物的根，很多双胞胎叶植物根的内皮层总是停留在凯氏带的阶段，细胞壁不变厚。 许多单子叶植物和少数双子叶植物根的内皮细胞的细胞壁在原凯氏带的基础上进一步发育，在五面形成增厚的细胞。 这个厚度在内皮细胞的上下横壁、放射状壁和内向壁全面变厚。 有些细胞壁都变厚了. 例如，毛茛的内皮细胞的六面变厚。 在这种情况下，对原生木质部中的内皮细胞仍保持着初期发育阶段的结构，薄壁细胞不变厚，这种薄壁细胞被称为通路细胞(passagecell )，是控制物质移动的通路。 二、根的初生生长和初生结构，一、植物的根，三.维管柱维管柱又称为中柱，指皮层内的部分，包括起源于原形成层的维管组织和非维管组织(主要是薄壁组织)，包括中柱鞘、初生木质部、初生麻纤维部和薄壁组织等四个部分。 (1)中柱鞘中柱鞘是维管柱的最外层组织。 其外侧与内皮层接触，通常由1层薄壁细胞构成，一部分植物的中柱鞘也由数层细胞构成。 中柱鞘细胞具有潜在的分裂能力，起源于侧根、不定芽、乳汁管、树脂道等。 根开始二次生长时，维管形成层的一部分及木栓形成层也发生在中柱鞘上。 二、根的初生生长和初生结构，一、植物的根，二、根的初生生长和初生结构，一、植物的根，(二)初生木质部的初生木质部位于根的中央，其主要功能导水分。 横截面呈放射状，与中柱鞘内侧接触的放射角端早分化成熟，由口径小的环管或螺纹管构成，被称为原生木质部。 刚出生的木质部越靠近轴心的部分成熟越慢，由管腔大的梯形、网眼或孔纹导管构成，后被称为木质部。 像刚出生的木质部一样从外向内成熟的方式称为外始式，是根发育解剖上的重要特征，具有生理上的适应意义。 最初形成的导管靠近中柱鞘和内皮，缩短了水分的横向输送距离，后期形成的导管管径大，提高输送效果，可适应植物生长时的水分供给量的增加。 二、根的初生生长和初生结构，一、植物的根，(3)初生麻纤维部的主要功能是传导有机物质。 初生韧性部在初生木质部的放射角之间形成一些束，与初生木质部相结合，是幼根维管柱中最突出的特征。 初生牛犊，新出生的，新出生的，新出生的，新出生的，新出生的。 (4)薄壁细胞的初生韧性部和初生木质部之间总是分布着1几层薄壁组织细胞，在双胞胎叶植物中，是原形成层留下的细胞，成为将来形成层的一部分，二、根的初生生长和初生结构，一、植物的根，很多单子叶植物和少数双子叶植物的根维管柱中央没有初生木质部的分化二、根的初生生长和初生结构，一、植物的根，二、根的初生生长和初生结构，(三)侧根的发生1 .侧根的发生过程，主根或不定根刚开始初生生长，侧根开始生成，各级侧根可以在侧根上依次再生。 侧根的形成增加了根的吸收面积和根的支撑作用。侧根起源于根毛区中柱鞘的一定部位，从中柱鞘部分的细胞的脱分化恢复分裂能力，多次分裂产生侧根原基，侧根原基的生长点细胞进一步分裂、生长、分化，通过母根的皮质、表皮，最后进入土中。 这个起源的方式叫内因。 叶原基和芽原基发生在前端分生组织的表面，这种起源方式成为外因。 二、根的初生生长和初生结构、一、植物的根、二、根的初生生长和初生结构、一、植物的根、二、根的初生生长和初生结构、二.发生部位的侧根在母根上发生的位置，在同一种植物中比较稳定。 这是因为侧根的发生与母根初生木质部的类型有关。 二原型：初生韧性部和初生木质部之间三原型，四原型：木质部脊的位置(正对初生木质部)。 多原型：正对着刚出生的麻痹皮部。 一、植物根、三、根的二次生长和二次结构，很多双子叶植物和裸子植物的根，如大豆、棉花、苜蓿、杨树、松等，在初生生长结束后，由于二次生组织(维管形成层和木栓形成层)的发生和活动，二次维管组织和二次保护组织不断发生，根的直径变粗二次生长过程中发生的二次维管组织和二次保护组织共同构成的结构被称为二次结构，一、植物的根，(一)维管形成层的发生和活动，根开始二次生长时，在初生木质部和初生韧性部之间，原始形成层残留的未分化的薄壁细胞开始分裂活动，成为断片状，成为维管形成层(以下简称形成层) 然后形成层逐渐向左右两侧扩展，向外推移到初生木质部的角端，在那里与中柱鞘细胞接触。 此时，位于这些部位的中柱鞘细胞也恢复分裂能力，产生细胞，参与形成层的形成。 迄今为止，各形成层段相互连接，成为完全连续的形成层环。 三、根的二次生长和二次构造，一、植物的根，在初生木质部周围的形成层轮的横截面轮廓，在二原型根中呈卵形，在三原型根中呈三角形，在四原型根中呈四边形。 由于形成层环的不同部位发生前后的差异和平周分裂导致内、外产生新细胞的速度的差异，在刚出生的麻纤维部的内凹处形成层早，在其分裂活动早开始的同时，向内分裂增加的细胞数比向外分裂的细胞数多，所以形成层环的然后，形成层环中的各部分等速分裂，形成根的二次结构。 三、根的二次生长和二次结构，(一)维管形成层的发生和活动，初生木质部和初生韧性部之间的薄壁细胞，初生木质部脊正对的中柱鞘细胞，维管形成层片段，维管形成层环路(波状圆环)，二次木质部，二次韧性部，维管形成层环路，平周分裂外，垂直周分裂内， 初生木质部初生韧皮部、形成层、次生木质部、次生韧皮部、21345、一、植物的根、形成层除了朝着次生韧皮部和次生木质部的放射角，从中柱鞘产生的形成层也分裂，形成放射状排列的薄壁细胞，称为维管线。 在粗旧的根中，二次木质部和二次麻纤维部有放射线的形成，分别称为木线和麻纤维线。 三、根的二次生长和二次结构、射线具有横向输送水分和养分的功能。 维管线构成根维管组织内的放射状系统，导管、管细胞、筛管、伴细胞、纤维等构成维管组织的轴向系统。三、根的二次生长和二次结构，(二)木栓形成层的发生和活动，随着二次维管组织的增加，根的直径扩大。 在某种程度上，外侧成熟的组织，即表皮和皮质，在内部组织增加的压力下膨胀破裂或剥落。此时伴随的现象是，中柱鞘细胞恢复分生能力形成木栓形成层。 木栓形成层的细胞主要向外侧分裂产生由数层木栓细胞构成的木栓层，在复盖在根的外侧发挥保护作用的同时，向内侧分裂形成由薄壁细胞构成的栓内层。 木栓形成层及其形成的木栓层、栓内层三者合称为周皮，是根变粗过程形成的二次组织。 (二)木栓形成层的发生和活动、中柱鞘细胞、木栓形成层、木栓层、木栓内层、木栓形成层、周皮、周皮分裂外、周裂内、垂直分裂、1 .皮层； 2 .内皮层3 .木栓形成层4 .皮层碎片5 .木栓层6 .栓内层，三，根的二次生长和二次构造，(三)根的二次构造，根的维管形成层和木栓形成层活动的结果，形成了根的二次构造：从外开始依次为周皮(木栓层，木栓形成层，栓内层)，成束的初生韧皮部(经常被挤压放射状的初生木质部还留在根的中央。 双胞胎叶植物根的二次生长和二次结构，一，植物根，三，根的二次生长和二次结构，一，植物根，四，根瘤菌和菌根，(一)根瘤菌和根形成的共生结构，地下部分的瘤状突起。 在豆科植物等中很常见。 功能：共生固氮。 一、植物的根，四，根瘤菌和菌根，豆科植物根分泌的物质把根瘤菌吸引到根毛附近，根瘤菌分泌的分泌物使根毛卷曲、膨胀，使根毛前端细胞壁溶解，根瘤菌侵入根毛中，在根毛中繁殖成带，其他被粘液包着，从根毛细胞中分泌纤维素根瘤菌沿着侵入线侵入根皮质，在那里迅速繁殖，促进皮质细胞迅速分裂，形成根瘤。 一、植物的根，(二)菌根：是高等植物的根与土壤中的某种真菌共生而成的共生物。 功能：1.扩大根与土壤水分、无机盐的接触面积，增强根的吸收能力2 .产生生长活性物质，刺激根系的发育。 3 .菌丝体代替根毛有呼吸作用。 真菌也可以固定植物激素和氮。 根据菌丝体在根中的部位，可以将菌根分为外生菌根、内生菌根、内外生菌根三种。 四、根瘤和菌根，一，植物的根，四，根瘤和菌根，一.外生菌根：真菌的大部分菌丝在幼根表面生长，形成菌根鞘，只有少数菌丝侵入表皮和皮质细胞的间隙，不侵入细胞的原生质体。 有外生菌根的根，其根毛不发达或没有根毛。 菌丝代替根毛在根尖之外工作。 很多木本植物像松、杉、山毛榉一样有外生菌根。 一、植物的根，四，根瘤和菌根，二.内生菌根：真菌的菌丝通过表皮进入表皮层的细胞腔内，菌丝在细胞内循环。 内生菌根主要有促进根内物质运输，增强根吸收功能的功能，如兰科、桑属、银杏就有这种菌根。 3 .内外生菌根：植物幼根的表面和生活细胞内存在真菌菌丝，例如柳属、苹果等植物就有这种菌根。 一、植物根、五、根的功能，根是植物适应陆地生活在进化中形成的器官，具有吸收、扎根、传导、合成、储藏和繁殖等功能。 六、根的变态、变态：一些植物的营养器官在长期发展过程中，其形态和功能发生了变化，形成了这种植物的遗传特性，这种现象被称为器官的变态。 (1)储藏根、六、根的变态、主要功能：储藏大量营养物质。 主要特征：根常肉质化。 (一)、肉质直根：萝卜、胡萝卜、甜菜、人参(二)、块根：白薯、木薯肉质直