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1、3 种子植物的营养器官,3.1 根的形态、生理功能和经济利用 3.2 茎的形态、生理功能和经济利用 3.3 叶的形态、生理功能和经济利用 3.4 营养器官间的相互联系,种子植物的营养器官,器官：有多种组织构成，行使一定功能结构单位。 被子植物的主要器官有根、茎、叶、花、种子和果实。 营养器官：植物的根、茎、叶,执行养料、水分的吸收、运输、转化、合成等营养功能，称为营养器官。 繁殖器官：花、果实和种子。,3.1 根的形态、生理功能和经济利用 3.1.1 根和根系 3.1.2 根的初生生长和初生结构 3.1.3 根的次生生长和次生结构 3.1.4 根瘤与菌根 3.1.5 根的生理功能和经济利用 3
2、.1.6 根的变态,根是怎样吸收水分和无机盐的？ 环境条件会影响根的分布吗？是怎样影响的？,3.1.1 根和根系,一、根的发生和类型 主根：种子萌发时，胚根突破种皮，直接生长而成的根。主根一般垂直向地下生长。 侧根：主根产生的各级大小分支。侧根从主根向四周生长，与主根成一定的角度，侧根又可产生分枝。 定根：主根和侧根都从植物体固定的部位生长出来，称之为定根。 不定根：发生位置不固定，而由茎、叶、老根或胚轴上发生的根。不定根同样可产生各级侧根。,1定根：发生于植物体的固定部位，包括主根（胚根发育而成）和侧根。 2不定根：除定根以外的其它根，发生位置不固定，如茎（玉米）、胚轴（小麦）、叶（落地生根
3、）、老根上都有可能发生。,农、林、园艺工作上，利用枝条、叶、地下茎等可进行大量的扦插、压条等营养繁殖。这是利用根的什么特性？,二、根系,根系：一株植物地下部分所有根的总和。 直根系：由胚根发育产生的主根及各级侧根组成，主根发达，较各级侧根粗壮而长，能明显的区分出主根和侧根（通常为深根性） 。是大多数双子叶植物根系的特征。,须根系：主根生长或停止，主要由不定根组成的根系，称为须根系（通常为浅根性） 。是大多数单子叶植物根系的特征。,根系在土壤中的分布,深根性：具有发达主根，深入土层，垂直向下生长的根系称为深根性。 浅根性：主根不发达，侧根或不定根向四周扩展长度远远超过主根，根系大部分分布在土壤表
4、层。 根系在土壤中的分布范围，常远远大于地上部分（茎、叶的面积），即根系的深度大于植株的高度，而广度大于植株冠幅的扩展范围。,1、查找有关资料，分析双子叶植物、裸子植物和单子叶植物根 系有何差别。 2、一般情况下，当地下水位较低、通气良好、土壤肥沃时，则根系分布较深，反之则较浅。所以干旱地区植物的根系分布较 深，潮湿地区植物的根系分布较浅。这说明根系在土壤中的分布与哪些因素的影响有关？ 3、在农、林工作中，为根系的发育创造良好环境，以促使根系健全发育以及地上部分的繁茂，从而为稳产高产，打下良好的基础。试举例说明。,3.1.2 根的初生生长和初生结构 3.1.2.1 根尖及其分区 3.1.2.2
5、 根的初生结构 3.1.2.3 侧根的发生,根由根尖和次生根（老根）组成 从根的顶端到有根毛的一段叫根尖 根毛处往上一直到与茎 交界处为老根(次生根),根尖：从根的顶端到根毛生长处的部分。是根伸长生长、分枝和吸收活动最重要的部分。,3.1.2.1 根尖及其分区,根尖从顶端起，依次分为根冠、分生区、生长区、根毛区（成熟区）四个部分。各区细胞形态结构不同，从分生区到根毛区逐渐分化成熟.,除根冠与分生区之间的界限较明显外，其他各区细胞分化是逐渐过渡的，并无严格界限。,1.根冠：位于根尖最前端。由薄壁细胞构成的帽状结构，外层细胞排列疏松，外壁有粘液，使根尖易于在土壤颗粒间推进并形成吸收表面，根冠细胞的
6、原生质内有淀粉体，与根的向地性生长有关。根冠外层细胞易受损伤、脱落，由分生组织产生新细胞补充。,图解说明平衡石对重力的反应,2.分生区：又称生长点，为细胞分裂区，位于根冠之后，长约1-2mm，细胞分裂旺盛，是观察细胞有丝分裂的理想区域。,大部分由根冠包围，由顶端分生组织构成，是产生新细胞的主要部位，故又称为生长点。,根的全部组织均由这部分细胞分裂、生长、分化而来。它由以下两部分组成： （1）原分生组织：位于分生区最前端。 由原始细胞构成，原始细胞分裂有分层特性，在原分生组织后方形成原形成层、基本分生组织、原表皮三种初生分生组织，前部形成根冠，进一步分化为初生成熟组织和根冠。 （2）初生分生组织
7、：分化为原表皮、原形成层、基本分生组织三部分组成。,分生区细胞的分层示意图,3.伸长区：为过渡区域，是由分生区分裂的细胞初步分化而来。 细胞停止分裂，显著伸长，液泡化程度增强，体积增大并开始分化（在其上方的内部已分化出筛管和环纹导管）。伸长区细胞迅速伸长是根尖深入土层的主要推动力。,4成熟区（根毛区）：细胞已分化成熟，根毛区表皮上有根毛，对吸收水分和无机盐有着重要作用。,根毛：是表皮细胞外侧壁向外突出形成的管状结构，核在末端，细胞质分布于周围及末端，有中央大液泡。具吸收作用。,根毛长到一定位置便死亡，故根毛区一直在移动，有利吸收养分。根毛的生长和更新对吸收水、肥非常重要，作物移栽根系损伤后影响
8、返青、活棵，生产上采用塑盘育秧、小苗带土移栽等方法。,根尖立体模式图,平周分裂 是指细胞分裂时新形成的细胞壁（分裂面）与器官 表面平行，新形成的细胞壁为平周壁，平周分裂使 器官加厚。一般也指切向分裂。 垂周分裂 是指细胞分裂时新形成的细胞壁（分裂面）与器 官表面垂直，新形成的细胞壁为垂周壁，分裂的结 果使器官增粗。狭义的垂周分裂一般指茎向分裂。 横向分裂 是指分裂面与根、茎的长度方向垂直，主要发生于 根茎的顶端分裂组织，使根茎长大。,3.1.2.2 根的初生结构,根的成熟区的各种结构都是由初生分生组织分化而来的，因此也称为初生结构。 根的初生结构，由外至内明显地分为表皮，皮层和中柱鞘三个部分。
9、 初生生长：由初生分生组织细胞经分裂、生长、分化形成初生结构的过程。,（一）双子叶植物根的初生结构,1表皮 2皮层 外皮层 皮层薄壁细胞 内皮层（凯氏带） 3维管柱（中柱） 中柱鞘： 初生木质部 （外始式） 初生韧皮部 （外始式） 薄壁细胞,1.表皮：根最外面的一层细胞，由原表皮发育而成，细胞的长轴与根的纵轴平行，排列紧密，细胞壁与角质膜均薄, 无气孔，有些细胞特化为根毛，其吸收作用远大于保护作用。所以根表皮是一种薄壁的吸收组织。,2.皮层：位于表皮与中柱之间，来源于基本分生组织。由外向内分为几层：外皮层：由紧贴表皮的数层较小、排列紧密的细胞组成，并不明显区别于皮层薄壁细胞。皮层薄壁细胞；内皮
10、层。,皮层薄壁细胞：细胞大型，排列疏松，细胞间隙大，细胞圆球形，常有贮藏物质（以淀粉居多）。,内皮层：最内方一层皮层细胞，细胞排列整齐，径向壁和横向壁常木质化和栓质化加厚成凯氏带（横切面上，凯氏带在相邻细胞的径向壁上呈点状，称凯氏点）。内皮层的这种特殊结构阻断了皮层与中柱间的胞间隙、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，使根的吸收有选择性。,3维管柱（中柱）,中柱：是皮层以内的中轴部分，由原形成层分化而来。由中柱鞘和维管组织组成，维管组织又可分为初生木质部、初生韧皮部、薄壁细胞等部分。,中柱鞘：薄壁细胞，具潜在分裂能力。维管形成层（部分）、木栓形成层、侧根等的发生及不定芽、乳
11、汁管等的形成与之有关。 初生木质部：呈星芒状。外围原生木质部；中央部分后生木质部。这种初生木质部分子由外向内 依次分化成熟的发育方式称外始式。 初生韧皮部：外始式，原生韧皮部在外，后生韧皮部在内。 薄壁细胞：初生木质部和初生韧皮部之间，将来成为形成层的部分。,中 柱 鞘,辐射状分布的维管束,紧接中柱鞘内侧的细胞先分化成环纹或螺纹导管组成的原生木质部； 位于原生木质部内侧的细胞后分化成梯纹，网纹或孔纹导管组成的后生木质部。,初生韧皮部,原生韧皮部常缺少伴胞，而后生韧皮部主要由筛管与伴胞组成。 木质部和韧皮部是由多种细胞组成的一种复合组织，但起主要作用的是筛管和导管这些长管状细胞，所以我们将它们称
12、为维管组织。,（4）薄壁组织,双子叶植物根的初生结构-小结,双子叶植物根的初生结构轮廓图-小结,双子叶植物根的初生结构-小结,外始式 (exarch) 由外方开始逐渐向内方发育成熟的方式。,（二）单子叶植物（禾本科植物）根的初生结构,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，特别是不产生形成层，没有次生生长和次生结构。,1.表皮：根毛区有根毛，根毛区以上表皮脱落，由外皮层（厚壁细胞）代替其起保护作用。,2.皮层：外皮层明显，有一至数层厚壁细胞组成，在根发育后期其细胞常转变成栓化的厚壁组织，在根毛枯萎后，代替表皮行使保护作用 。外皮层以内为皮层薄
13、壁细胞，数量较多。,水稻的皮层薄壁细胞在后期形成许多辐射排列的腔隙，以适应水湿环境。,中柱鞘：侧根发生处。老根中细胞壁增厚。 初生木质部：初生木质部一般为多元型，由原生木质部和后生木质部组成。 原生木质部：在外侧，由一至几个小型的导管组成，后生木质部位于内方，仅有一个大型导管。,3.中柱：也分为中柱鞘，初生木质部和初生韧皮部等几个部分。,初生韧皮部：位于原生木质部之间，与原生木质部相 间排列。 髓：中柱中央为髓部，幼根由薄壁细胞，老根由厚壁细 胞组成。但小麦的中央部分有时被一个或者两个大 型后生木质部导管所占满。 薄壁细胞：位于初生木质部和初生韧皮部之间为薄壁细 胞。在根发育后期，髓、中柱鞘等
14、组织常木化增厚，整个中柱既保持了输导功能又有坚强的支持巩固作用。,Pericycle 中柱鞘,Endodermis 内皮层,primary xylem 初生木质部,primary phloem 初生韧皮部,Epidermis 表皮,Cortex 外皮层细胞壁 加厚,玉米根结构,Pith 髓,单子叶植物根的特点,外皮层后期形成栓化的厚壁组织，在表皮消失后行保护作用。 对着韧皮部内皮层细胞呈五面加厚并木化，除外切向壁。而对着木质部的细胞停留在凯氏带，称为通道细胞。 中柱鞘后期常部分或全部木化。 木质部为多原型，中央常有髓，后期转变木化的厚壁组织。,3.1.2.3 侧根的发生,在主根或不定根开始初生
15、生长不久, 就开始产生侧根,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）发生部位： 侧根起源于根毛区中柱鞘的一定部位，由中柱鞘部分细胞恢复分裂能力，经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、分化穿过母根的皮层、表皮，最后伸入土中。这种起源方式叫内起源。,侧根多起源于根毛区中柱鞘的一定部位。 二原型：初生韧皮部与初生木质部之间； 三原型、四原型：木质部脊的位置(正对初生木质部)。 多原型：正对初生韧皮部。,木质部脊 ( xylem ridge ) 根的横切面上原生木质部构成的辐射状棱角。根据木质部脊数目的不同，可将根划分为：二原型( di
16、arch )、三原型( triarch )、四原型( tetrarch )、五原型(pentarch)和多原型(polyarch)等。,（二）侧根的形成,中柱鞘细胞脱分（质浓、液泡小），进行切向（平周）、各向分裂，形成小突起（包括根冠和生长点），称侧根原基，生长点细胞进行分裂、生长、分化，侧根不断前进，穿过皮层突破表皮，形成侧根。,侧根的发生和生长,大多数双子叶植物的根在完成初生生长，形成初生结构之后，便开始出现次生分生组织维管形成层和木栓形成层，进而产生次生组织，使根加粗。 这种由次生分生组织进行的生长，称为次生生长，所形成的结构称为次生结构。次生分生组织位于根茎的侧面，因此又叫侧分生组织。,3.1.3 根的次生结构（和次生生长）,（一）维管形成层的产生和活动,初生木质部与初生韧皮部之间的薄壁细胞,初生木质部脊正对的中柱鞘细胞,维管形成层片段,维管形成层片段,维管形成层环（波浪状圆环）,次生木质部,次生韧皮部,维管形成层环,平周分裂 外,垂周分裂,平
