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1、根的生理作用根的生理作用根具有吸收、固着、输导、合成、储藏和繁殖吸收、固着、输导、合成、储藏和繁殖的作用。根不仅是一个吸收水分与矿质 盐的主要器官，而且也是一个转化和合成营养的地方，代谢活动异常活跃。 根对水分的吸收根对水分的吸收 根系从土壤中吸收水分的最活跃部位，是根端的根毛区。通常仅由根系的活动而引起 的吸水现象，称为主动吸水，而把由地上部分的蒸腾作用所产生的吸水过程，称被动吸水。根对矿质营养的吸收根对矿质营养的吸收 根系从土壤中吸收矿物质是一个主动的生理过程，它与水分的吸收之间，各自保持着 相对的独立性。根部吸收矿质元素最活跃的区域是根冠与顶端分生组织，以及根毛发生区。 土壤中的各种离子
2、先吸附在根表面，然后经能量转换与酶的作用，通过细胞膜进入细胞中， 再由细胞间的离子交换、进入维管柱的木质部导管。 根对地上部分生长发育的影响根对地上部分生长发育的影响 根系不仅将植物的地上部分牢固地固着在土壤中，从土壤吸收大量水分和矿质营养， 供给地上部分生长发育的需要，而且根部还能进行一系列有机化合物的合成转化。其中包 括有组成蛋白质的氨基酸，如谷氨酸、天门冬氨酸和脯氨酸等；各类植物激素，如吲哚乙 酸、细胞分裂素类，以及少量的乙烯等。根还能从土壤中吸收二氧化碳并固定，借助于特 种酶和丙酮酸的作用，转变为苹果酸，然后转运到地上部分，参加叶子的光合作用。 根和根系的类型根和根系的类型根系：一株植
3、物全部根的总称。（一）主根，侧根和不定根由胚根细胞的分裂和伸长所形成的向下垂直生长的根，是植物体上最早出现的根，称为主主 根根（main root），有时也称直根直根（tap root）或初生根初生根（primary root）。大多数裸子植物 和双子叶植物的主根继续生长，明显而发达。主根生长达到一定长度，在一定部位上侧向地从 内部生出许多支根，称为侧根侧根（lateral root）。（二）直根系和须根系根系有两种基本类型，即直根系直根系（tap root system）和须根系须根系（fibrous root system）。 有明显的主根和侧根区别的根系称为直根系直根系，如松，柏，等。无
4、明显的主根和侧根区别的根系 或根系全部，由不定根和它的分枝组成的，粗细相近，无主次之分，而呈须状的根系，称为须须 根系根系。根系在土壤中伸展的范围及根量的多少，与植物种类和外界环境，如土壤的结构、通气程 度以及水分状况等有关。一般直根系伸入土壤的深度，大于须根系。大多数木本植物的主根深 达 10-20 米，某些生长在干旱沙漠地区的植物，如骆驼刺的根系可伸入土层达 20 米左右。禾 本科植物的须根系入土较浅，一般仅 20-30 厘米。木本植物根系在土壤中的伸延范围，直径可达 10-18 米，常超过树冠的好几倍；草本植物如南瓜为 6-8 米；禾谷类植物仅 40-60 厘米。图 11图 12图 13
5、图 14根的发育根的发育顶端分生组织1.顶端分生组织种子萌发后，胚根顶端分生组织中的细胞经过分裂，分化，形成了主根。主根生长时， 顶端分生组织具有一定的组成，但这个组成，在不同的类群的植物是不同的。种子植物中，根的顶端分生组织，在结构上有两种主要类型：第一种类型是成熟根中 的各区，如维管柱维管柱（vascular cylinder），皮层皮层（cortex）和根冠（root cap），都可追 溯到顶端分生组织中的各自独立的三个细胞，也就是说，维管柱，皮层和根冠都有各自的 原始细胞原始细胞（initial），而表皮表皮（epidermis）却是从皮层的最外层分化出来的：第二种类 型，是所有各区，
6、或者至少是同的起源，都是集中在一群原始细胞中，和第一种类型具三 个原始细胞不同，它们是具有共同的原始细胞，这种类型在系统发育中较为原始。图 4-1 图 4-3 图 4-2 根的初生结构根的初生结构表皮根的初生生长：由根尖的顶端分生组织，经 过分裂、生长、分化而形成的成熟的根的生长直 接来自顶端分生组织的衍生细胞的增生和成熟， 这个过程成为根的初生生长。初生生长过程中产 生的各种成熟组织属于初生组织（primary tissue）。它们共同组成根的结构，也就是根的 初生结构。1.表皮根的成熟区的最外面具的表皮，是由原表皮 发育而成，一般由一层表皮细胞组成，表皮细胞 近似长方柱形，延长的面积和根的
7、纵轴平行，排 列整齐紧密，和植物体的其它部分一般的表皮组 织相似。壁薄，角质层薄，不具气孔，部分表皮 细胞的外壁向外突起，延伸成根毛。根的表皮，多由一层细胞组成。但也有例外： 热带兰科职务和一些附生的天南星科植物的气生 根中，表皮为多层，形成所谓的根被根被。 。 图 4-7 侧根的形成侧根的形成不论主根主根，侧根或不定根所产生的支根统 称为侧根侧根。当侧根开始发生时，中柱鞘的某些 细胞开始分裂。最初的几次分裂是平周分裂， 结果使细胞层数增加，因而新生的组织就产生 向外的突起。以后的分裂，包括平周分裂和垂 直分裂是多方向的，这就是使原有的突起继续 生长，形成侧根的根原基根原基（root prim
8、ordium） 的分裂，生长，逐渐分化出生长点和根冠。生 长点的细胞继续分裂，增大和分化，并以根冠 为先导向前推进，由于侧根不断的生长所产生 的机械压力和根冠所分泌的物质能溶解皮层和 表皮细胞，这样，就能使侧根较顺利无阻地依 次穿越内皮层，皮层和表皮，而露出母根以外， 进入土壤。由于侧根起源于母根的中柱鞘，也 就是发生于根的内部组织，因此它的起源是内内 起源起源（endogenous origin）.图 51侧根起源于中柱鞘中柱鞘，因而和母根的维管组织紧 密的靠在一起，这样，侧根的维管组织以后也 就会和母根的维管组织连接起来。 根的次生生长和次生结构根的次生生长和次生结构由维管形成层的活动结果
9、，使根加粗的生 长过程，称为次生生长。大多数双子叶的植物的根，经过次生生长， 形成次生结构。由于根的加粗，使表皮撑破， 有另一种侧生分生组织，即木栓形成层发生， 它形成新的保护组织周皮，以代替表皮， 这也是次生生长的一部分。 图 61 *维管形成层的发生和活动* 根部形成层的产生是在初生韧皮部的内方，即两个初生木质部脊之间的薄壁组织部分开始的。首先，这些部分的一些细胞开始平周分裂，成为形成层。最初的形成层是条状的。以后各 条逐渐向左右两侧扩展，向外推移，直到初生木质部脊处，在该处的中柱鞘细胞相接。这时在 这些部位的中柱鞘细胞恢复分生能力，产生细胞，参与形成层的形成，至此，条状的形成层彼 此相衔
10、接，成为完整连续的形成层环形成层环（cambium ring）。整个形成层环由于不同位置发生的时 间不同，存在着不等速的细胞分裂活动，以致最初呈凹凸不平的波状。 根瘤和菌根根瘤和菌根根瘤根瘤共生关系是两个生物间相互有利的共居关系，彼此间有直接的营养物质交流，一种生物对 另一种生物的生长有促进作用。种子植物和微生物间的共生关系现像，一般有两类型：根瘤 （root nodule) 和菌根（mycorrhiza）。豆科植物的根上，常有各种形状的瘤状突起，称为根瘤根瘤。根瘤的产生是由于土壤内的一种 细菌，即根瘤菌，由根毛侵入根的皮层内，一方面根瘤在皮层细胞内迅速分裂繁殖；另一方面， 受到根瘤侵入的皮层细胞，因根瘤的分泌物的刺激也迅速分裂，产生大量新细胞，使皮层部分 的体积膨大和凸出，形成根瘤根瘤。根瘤最大的特点，就是具有固氮固氮的作用。图 71 图 72
