第四章第一节根

1、第四章 根第一节 根的生理功能和经济用途第二节 根与根系的类型第三节 根的发育与结构第四节 侧根的发生第五节 根瘤与菌根一、根的主要生理功能二、根的经济用途第一节 根的生理功能和经济用途 支持与固着作用 吸收作用 输导作用 合成和转化作用 分泌作用 贮藏作用 繁殖作用一、根的主要生理功能二、根的经济用途 有食用、药用和作工业原料等经济用途 在自然界中，根有保护坡地、堤岸和防止 水土流失 某些乔木或藤本植物的老根，可雕制成 工艺美术品一、根的种类二、根系类型三、根系在土壤中的生长与分布第二节 根与根系的类型一、根的种类 按来源分类：主根和侧根 种子植物的第一个根是种子内的胚根突破种皮而形成的，称

2、为主根或直根。 根产生的各级分支叫侧根。 按发生部位分类：定根和不定根 主根和侧根合称为定根。 由植物的茎、叶、老根等处形成的根，如支持榕树，红树的呼吸根，玉来茎节基部所生的支撑根合称不定根。二、根系类型 一株植物地下部分所有根的总体，称为根系。即包括着主根及其各级分枝或不定根和它的全部侧根。 直根系：由胚根发育产生的初生根及次生根组成，主根发达，较各级侧根粗壮而长，能明显地区分出主根和侧根，如大部分双子叶植物和裸子植物的根系。须根系：主要是由茎基部产生的不定根组成的根系。它的主根生长缓慢或停止生长。1、直根系和须根系直根系直根系（深根性的） 裸子植物、双子叶植物的根系裸子植物、双子叶植物的根

3、系须根系须根系（浅根性的） 单子叶植物的根系单子叶植物的根系2、深根系和浅根系 根的深度在植物的不同生长发育期是不一样的，一般规律是根系和植物的地上部分具有一定的相关性。 根系在土壤中的分布受多种因素的影响，与植物种类（遗传因素）、生长发育状况、土壤环境、人为因素（繁殖方式：实生苗、扦插等；播种深度等）适当深耕可增加根系吸收面积，深根系和浅根系作物相互搭配，不同作物间作套种。 深根系：25到10m；浅根系：12m三、根系在土壤中的生长与分布（二）根系在土壤中生长因环境条件而不同 同一作物的根系，生长在地下水位较低，通气良好，肥沃的土壤中，根系发达，分布较深；反之，根系就不发达，分布较浅。根系在

4、土壤中分布的深度，还受人为因素的影响，如植物苗期的灌溉、苗木的移栽、压条和扦插，已形成浅根系；种子繁殖、深根施肥，已形成深根系。（一）根系在土壤中生长与分布 根系在土壤中的分布状况和发展程度直接关系着地上部分的生长发育。枝叶的发展和根系的发展常常保持一定的平衡。事实上，植物根系的发展远远大于地上部分的发展，一般植物根系和土壤接触的总面积，通常达到茎叶面积的515倍。一、根尖的分区二、双子叶植物根的结构三、禾本科植物根解剖结构的特点第三节 根的发育与结构一、根尖的分区 根根 冠冠 原表皮原表皮 表皮表皮 分生区分生区 基本分生组织基本分生组织 皮层皮层 原形成层原形成层 中柱中柱 伸长区伸长区

5、成熟区（根毛区）成熟区（根毛区） 根尖：是指从根的顶端到着生根毛的部位尖细的一小段，长可为数毫米至几厘米。 为薄壁细胞组成的帽状结构。多数植物根冠细胞内含淀粉体（造粉体）。一般认为这些淀粉体与根的向地性有关。 根冠的外层细胞可分泌粘液使根尖易于在土壤颗粒间推进，减少阻力，并保护幼嫩的生长点不受擦伤。1.根冠根根 尖尖（示平衡石） 也称为生长点，长1mm左右，大部分被根冠包围，顶端分生组织，最先端部分属于没有任何分化组织，稍后为初生分生组织。 在许多植物根尖的顶端分生组织中心部分，有一群分裂活动甚弱的细胞群，称为不活动中心。由于不活动中心的存在，现在认为根尖原分生组织一般分布于半圆形的不活动中心

6、边缘。不活动中心可能是合成激素的场所，也有人认为它是一种储备分生组织不活动中心根的长轴方向伸长。2.分生区 长约25mm，是根部向前推进的主要区域。 该区细胞多数已逐渐停止分裂，液泡逐渐合并并增大，使细胞体积扩大，并显著地沿根的长轴方向伸长。 3.伸长区 表面密被根毛，增大了根的吸收面积，是根吸收水和无机盐的主要部位。 根毛区的细胞已分化为各种成熟组织，故也称为成熟区。根毛区长12mm12cm。 根毛是表皮细胞向外突出的，顶端密闭的盲状结构；极少数植物的根毛可以出现分叉，甚至形成多细胞的根毛。成熟根毛长0.510mm,直径517/um。根部发生根毛有两种情况：同型根表皮层；异型根表皮层生毛细胞

7、。 根毛对湿度的变化非党敏感，湿润环境中，根毛的数目很多，淹水，干旱土壤上，根毛一般较少。 4.根毛区根毛根毛根尖的生长根尖的生长二、双子叶植物根的结构（一）双子叶植物根的初生结构（二）双子叶植物根的次生生长和次生结构（一）双子叶植物根的初生结构1. 表皮2. 皮层3. 中柱双子叶植物根初生结构示意图双子叶植物根初生结构示意图1. 表皮 包围在成熟区的最外方，常由一层细胞组成，由原表皮发育而来，细胞的长轴与根的纵轴平行。 表皮细胞的细胞壁与角质膜均薄，适与水和溶质渗透通过，部分细胞的细胞壁还向外突出形成根毛，以扩大吸收面积，对幼根来说，表皮的吸收作用显然比保护作用更重要，所以根表皮是一种薄壁的

8、吸收组织。 根表皮与地上器官的表皮的区别：外壁不加厚，一般无角质层或很薄；没有气孔； 表皮毛特化成具有吸收作用的根毛； 根表皮为吸收组织，地上器官的表皮为保护组织。2. 皮层 皮层细胞特点：细胞体积较大，排列疏松有明显的细胞间隙。薄壁组织的细胞内若贮存有淀粉等营养物就称为贮藏组织；有的水生植物薄壁组织的胞间隙特别发达，形成气腔或气道特称为通气组织。 皮层位于表皮与维管柱之间，由多层薄壁组织细胞组成，由基本分生组织发育而来。 皮层结构： 外皮层：皮层最外一层或数层细胞形状较小，排列紧密，称为外皮层，当根毛枯死表皮脱落时，外皮层细胞壁栓化起暂时保护作用。 皮层中部薄壁细胞 内皮层：皮层最内方的一层

9、叫内皮层，其细胞排列紧密，各细胞的径向壁和上下横壁有带状的木化和栓化加厚区域，称为凯氏带。水分及溶质在皮层中的运输途径：非共质体途径：胞间隙；细胞壁（初生壁）以及壁膜之间。共质体体径：原生质体及胞间连丝。 凯氏带：内皮层的这种特殊结构阻断了皮层与中柱间通过的胞间隙。细胞壁等质外体运输途径，进入中柱的溶质只能通过原生质体（共质体途径），使根的吸收有选择性。毛莨根： 出现内皮层细胞的六面加厚。在内层细胞的内切向壁上有纹孔和胞间联丝存在，使通过质膜的溶质能穿过增厚的内皮层细胞而进入中柱以内。通道细胞 单子叶植物如毛竹（没有次生生长的根）的内层细胞除外切向壁以外，其它各面均栓质化增厚，横切面呈马蹄形。

10、这种细胞物质很难通过，成为死细胞。而正对中柱木质部的细胞却保留薄壁，称为通道细胞（pasage cell），这是皮层与维管柱之间的通道，有利于维管柱内外物质的交流。3. 中柱 又称维管柱，它包括内皮层以内所有的组织，它是由原形成层发育而来。组成中柱的细胞一般比皮层细胞小而密集。 中柱包括4部分：中柱鞘初生木质部初生韧皮部薄壁细胞 中柱最外面的细胞层，向外紧贴内皮层，一般为一层薄壁细胞，但亦有两层或多层细胞构成的，有潜在性的分裂性能。 中柱鞘 侧根、不定根、根上的不定芽，乳汁管等都起源于此； 维管形成层的一部分、木栓形成层都发生于中柱鞘。 位于根的中央，由原形成层细胞分化成熟而来，在根的横切面上

11、，呈星芒状或辐射状。 其主要功能是输送水分。 具有辐射角(木质部束)，辐射角的尖端为原生木质部，是较早分化成熟的，它们的导管口径较小而壁较厚，为环纹、螺纹导管。后生木质部靠近轴心，是较晚分化的，导管口径较大，多为梯纹、网纹和孔纹导管。 初生木质部 外始式：根的初生木质部由外向内分化成熟的方式。 原生木质部的束数是相对稳定的。如，二原型：油菜、烟草、马铃薯、萝卜、番茄的主根。三原型：豌豆、紫云英的主根、柳树。四原型：棉花、花生、向日葵、南瓜的主根。五原型：梨、苹果。一般双子叶植物束数少，为二至六原型，而单子叶植物至少是束，即六原型、常为多束，即多原型，初生木质部束常发生变化，同种植物的不同品种或

12、同样植物的不同根上可能出现不同的情况。初生木质部结构组成比较简单，主要是导管和管胞，也有木纤维和木薄壁细胞。 根离体培养中，iaa量会影响原生木质部束数。 初生韧皮部与初生木质部束相间排列，位于初生木质部二束之间，其束数与木质部束的数目相同，它分化成熟的发育方式，也是外始式，即在外方的原生韧皮部先成熟，在内方的后生韧皮部后成熟（后生韧皮部通常缺少伴胞）。 细胞组成：筛管和伴胞，也含有韧皮薄壁细胞，有些种类还有韧皮纤维。 初生韧皮部一般双子叶根中无髓，大多数单子叶植物和双子叶植物中的有些草本植物和多数木本植物的根在维管柱的中心部分不形成导管，而形成以薄壁细胞或厚壁细胞组成的髓。 此外，在初生韧皮

13、部和初生木质部之间有1至多层薄壁细胞，在双子叶植物根中，这部分细胞以后可以进一步转化为维管形成层的一部分，能由此产生次生结构。 髓的有无髓双子叶植物根的初生结构轮廓图表表 皮皮 中柱鞘中柱鞘皮皮 层层初生木质部初生木质部初生韧皮部初生韧皮部薄壁细胞薄壁细胞1. 维管形成层的产生及其活动 薄壁细胞薄壁细胞 (外外) 次生韧皮部次生韧皮部 维管形成层维管形成层 中中 柱柱 鞘鞘 (内内) 次生木质部次生木质部2. 木栓形成层的发生及其活动 木木 栓栓 层层 中柱鞘中柱鞘 木栓形成层木栓形成层 周周 皮皮 树树 皮皮 栓栓 内内 层层（二）双子叶植物根的次生生长和次生结构1. 维管形成层的产生及其活

14、动2. 木栓形成层的发生及其活动3. 双子叶植物根的次生结构根的次生结构三、禾本科植物根解剖结构的特点（一）表皮（二）皮层（三）中柱 禾本科植物根的外皮层,在根发育后期常形成栓化的厚壁组织,在表皮根毛枯萎后,替代表皮行保护作用。 禾本科植物根只有初生结构,没有形成层和次生结构。 内皮层常在径向壁、横向壁和内切壁形成五面加厚。同时,正对着初生木质部处的内皮层细胞常常停留在凯氏带阶段,称为通道细胞. 维管柱(中柱)为多元型,通常初生木质部束数为束以上。髓、中柱鞘等在根发育后期常木化。 禾本科植物的根同样也可分为表皮皮层和中柱三个部分，但与双子叶植物的根相比有以下不同的特点：禾本科植物根与双子叶植物

15、根的解剖结构比较禾本科植物根解剖结构示意图第四节 侧根的发生一、侧根的形成二、侧根的结构及其意义 在主根或不定根开始初生生长不久,将产生侧根,侧根上又能依次再长出各级侧根。侧根的形成增加了根的吸收面积和根的支持作用。一、侧根的形成 内起源中柱鞘 侧根原基 侧 根中柱鞘可以产生： 侧 根 不定芽 维管形成层片断 木栓形成层侧根的发生侧根的发生侧根的发生位置侧根的发生位置 侧根多起源于根毛区中柱鞘的一定部位。二原的根中，发生在初生木质部与初生韧皮部之间；三原型和四原型的根正对初生木质部；多原型正对初生韧皮部。 主根与侧根的生长存在有一定的相关性，当主根被切断或提伤时，常可促进侧根的发生。侧侧根根的

16、的起起源源过过程程 二、侧根的结构及其意义 侧根的解剖结构与主根结构相同。侧根的维管系统在侧根伸出前是与母根的维管系统相连接的。在侧根的基部，短的细胞分化为母根原生木质部与侧根木质部分子之间的管胞。侧根的韧皮部组织借助一些筛管和半胞与两个相邻的韧皮部束相连。 侧根产生多少及快慢与作物吸收水分、肥的效率有密切关系。农业增产措施上的移植、假植、中耕、施肥等均能促进侧根的发生。 第五节 根瘤与菌根一、根瘤及其意义二、菌根及其意义 根瘤是豆科植物与根瘤细菌的共生结构，是各种形状的小瘤状突起。一、根 瘤 根瘤能固定空气中的游离氮素，每年生物固氮总量约1亿吨，而通过豆科植物根瘤菌的固氮作用，每年固氮是整个

17、生物固氮总量的55.根瘤菌的种类很多，但与豆科植物共生时专一性很强。 豆科植物根的分泌物吸引根瘤菌到根毛附近。 根瘤菌使根毛顶端细胞壁溶解，并经此处侵入根毛并在根毛中分裂滋生，聚集成带，其外被粘液所包，同时根毛细胞分泌纤维素包在菌带和粘液外方，形成侵入线。 根瘤菌沿侵入线侵入根的皮层并迅速在该处繁殖，促使皮层细胞迅速分裂形成各种形态和颜色的根瘤。 豆科植物的根瘤形成过程：二、菌 根 菌根是高等植物根与某些真菌的共生体，如天麻(兰科)与蜜环菌共生。 菌根所表现的共生关系，是真菌能增加根对水和无机盐的吸收和转化能力，而植物则把其制造的有机物提供给真菌。 菌根意义：对一般树种的生长有良好影响，现在已知在根上能形成菌根的植物有2000多种，包括被子、裸子和蕨类植物，其中在多年生和木本植物中最多，尤以松柏类植物更显著。 二、菌 根 菌根是高等植物根与某些真菌的共生体，如天麻(兰科)与蜜环菌共生。 菌根所表现的共生关系，是真菌能增加根对水和无机盐的吸收和转化能力，而植物则把其制造的有机物提供给真