第三章第一节根说课材料

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1、第三章 植物的器官 什么是器官？ 植物体中具有一定的外部形态和内部结构，有各种组织构成，能执行一定生理机能的部分。 营养器官：根、茎、叶 繁殖器官：花、果实、种子第一节 根 根（root)通常是植物体生长要地下的营养器官。根的特征：根无节、节间之分，一般不生芽、叶、花。根的习性：具有向地性、向湿性和背光性。根的功能：主要有吸收、输导、固着、支持、贮存和繁殖等功能。一、正常根的形态 根是植物体长期适应陆地生活过程中发展起来的器官，外形一般呈圆柱形，在土壤中生长愈向下愈细，并向四周分枝，形成复杂的根系。（一）主根(main root)和侧根(lateral root)主根（main root)植物

2、最初由种子的胚根直接发育来的根称为主根。当主根生长到一定程度，就从其侧面生出许多支根，称为侧根（lateral root)，侧根上形成的更小的分枝，叫纤维根。(二)定根和不定根定根（normal root） ：直接或间接地由胚根发育而来的主根及其各级侧根称为定根，有着固定的生长部位。(三).直根系与须根系 根系是一株植物所有根的总称。 直根系（Tap root system） 主根发达，主根、侧根界限明显。裸子植物和大多数双子叶植物都具有直根系。如：杨、柳；药材中如人参、桔梗、甘草等。 须根系（Fibrous root system）主根不发达或早期死亡，而从茎的基部生出许多大小、长短相仿的不

3、定根，簇生成胡须状，无主次之分。许多单子叶植物都具有须根系。如：玉米、葱、龙胆等植物的根系。二、变态根的类型 根的变态 贮藏根 (storage root) 支柱根 (prop root) 攀援根 (climbing root) 气生根 (aerial root) 呼吸根 (respiratory root) 水生根 (water root) 寄生根 (parasitic root) 1.贮藏根根的一部分或全部因贮藏营养物质而成肉质肥大状，这样的根称为贮藏根。（沙参、人参、桔梗） 肉质直根(fleshy tap root)主要由主根发育而成，一株植物仅有一个肉质直根，其上部具有胚轴和节间很短的

4、茎。 块根(root tuber)在外形上往往不规则，而且其膨大部分上端没有茎和胚轴。（侧根变的）（麦冬、天冬）各种贮藏根图：前三种是直根。2.支持根(prop root)（或支柱根） 从茎上生出一些不定根深入土中，增加茎杆的支持力，这样的根称支柱根，或支持根。如：玉米、高粱、甘蔗等。3.攀援根 （附着根）(climbing root) 攀援植物在其地上茎干上生出不定根，能攀附于其它物体上，如：常春藤、薜荔、络石。 由茎上产生的不定根， 暴露于空气中，吸收空 气中的水分。 如：石斛、吊兰、榕树。4.气生根(aerial root)5.呼吸根(respiratory root) 生长在湖沼或热带

5、海滩地带的植物，由于植株的一部分被淤泥淹没，呼吸十分困难，因而有部分根伸出地面向上生长，暴露于空气中进行呼吸，称为呼吸根。如：水松、红树等。 6.水生根(water root)： 一种不定根，常见于水生植物，其根漂浮于水中呈胡须状，如：浮萍、菱、睡莲等。（平衡作用，一般绿色） 7.寄生根 (parasitic root) 寄生植物的根插入寄主体内，吸取寄主体内的水分和营养物质，以维持自身生活。其中，如菟丝子、列当等植物体内不含叶绿体，不能自制养料而完全依靠吸收寄生主体内的养分维持生活的，称全寄生植物。桑寄生、桷寄生等植物，因含叶绿体既能自制部分养料又依靠寄生根吸收寄生主体内的养分的，称为半寄生

6、植物。（如果寄主有毒，寄生植物也有毒） 三、 根的显微构造（一）根尖的构造 不论主根或侧根、定根或不定根，其最先端到生有根毛的部分称根尖(root tip)。为根中生命活动最旺盛的部分，根的伸长、对水分的吸收组织的形成与分化，均在此部分进行。根的损伤会直接影响根的生长发育。 根据根尖细胞生长和分化的程度不同，可分为四个部分：根冠、分生区、伸长区、成熟区。一般除根冠外，其余三部分没有明显的界限。成熟区（）：出现根毛，细胞分化成熟，并形成了各种初生组织。又称根毛区、吸收区。伸长区（）：细胞长度增加迅速，开始出现分化 。分生区（）：细胞为分生细胞（属于原分生组织，细胞分裂最旺盛）。又称生长锥或生长点

7、。根冠（）：成熟薄壁细胞，极易粘液化，保护分生组织。 1根冠：位于根的最顶端，像帽子一样包被在生长锥的外围，略呈圆锥状。 组成：由多层不规则排列的薄壁细胞组成，细胞常含淀粉粒。 作用：保护根尖。当根生长向前延伸时，根冠外层细胞与土粒磨擦，受破坏不断解体死亡和脱落，此时，靠生长锥附近的根冠细胞不断分裂产生新的细胞，补充、更替，使根冠始终保持一定的形态和厚度。 根冠存在范围：绝大多数植物都有根冠、寄生根、菌根除外。 2分生区：亦称生长锥，呈圆锥状，长约1mm，位于根冠上方（内方），为顶端分生组织位置细胞分裂最旺盛的部分。 特征：来源于种子的胚，属原生分生组织。细胞形状为多面体，排列紧密，细胞壁薄，

8、细胞质浓，细胞核大。 功能：不断进行分裂，增加细胞数目，将来进一步分化而形成表皮、皮层和中柱。 3伸长区：位于分生区的上方，至出现根毛的地方一般长25mm。从生长锥分裂而来的细胞分裂渐停，在此迅速伸长，体积扩大，细胞沿根的长轴方向显著延伸，使根尖不断伸入土壤中故称伸长区。 细胞形态特点：细胞开始分化，形状上已有差异。 4成熟区：位于伸长区的上方，细胞分化成熟，故称成熟区，并形成了各种初生组织，分为三层：最外一层分化为表皮，里面分化为皮层和中柱。 本区的最大特点是：表皮的一部分细胞的外壁向外突出形成众多根毛也称根毛区。 根毛生长特点：生活期很短，老的根毛死亡，从伸长区上部又陆续生出新的根毛。根毛

9、细小，但数量多，大大增加了根的吸收面积，水生植物一般无根毛。（根毛不会分枝，110mm长）。 综上，根据以上四部分的结构及功能，可以了解到根的发育起源于生长锥的顶端分生组织。由原生分生组织分裂出来的细胞，经过分裂、生长、分化，逐渐形成原表皮层、基本分生组织，原形成层等初生分生组织。上述三部继续分化的过程如下： 最外层原表皮层进行垂周分裂（细胞分裂的平面和器官的表面相垂直），增加表面积，分化为根的表皮。 中间的基本分生组织进行垂周分裂和平周分裂（分裂的平面和器官的表面相平行），增大体积，分化为根的皮层。（？） 最内层为原形成层，分化为根的维管柱。 上述直接来源于顶端分生组织，由初生分生组织分化形

10、成的组织称初生组织（primary tissue)，由其形成的构造称初生构造(primary structure)，使根延长的生长称初生生长(primary growth)。 为帮助以后对有关结构中细胞分裂方式的了解，现就常用的几种细胞分裂简述如下，一个立体的细胞可以有两两相对的6个壁，即横向壁、径向壁和切向壁各两个。 横向壁与生长点的横切面相平行 径向壁与该细胞所在部位的半径相平行 切向壁与该细胞所在部位的外周切线相平行 细胞分裂时，新壁与母细胞横向壁平行的，称为横分裂；与径向壁平行的称为径向分裂；与切向壁平行的称为切向分裂。横分裂与径向分裂的新壁都与该细胞所在部位的同外周切线垂直，因此，又

11、把它们称为垂周分裂，切向分裂的新壁则与外周切线平行，所以又称平周分裂。垂周分裂增加器官外层及内部各层细胞数量，成为扩大圆周面积和伸长生长的重因素，平周分裂则增加器官半径方向的细胞数量，或为器官加粗的重要因素。2 .根的初生构造 通过根的成熟区作一横切面，从外至内，根的初生构造分为表皮、皮层、维管柱。 表皮：单层紧密细胞，无胞间隙、角质层和气孔，有根毛。有吸收作用。 皮层：多层薄壁细胞，有贮藏作用。 外皮层 增强保护作用 皮层薄壁组织 运输和贮藏作用 内皮层 控制养分的内外流通 维管柱：初生维管组织，输导营养物质。 中柱鞘 具有潜在的分生能力 初生韧皮部 外始式分化 初生木质部 外始式分化表皮表

12、皮凯氏点凯氏点 凯氏带凯氏带外皮层外皮层内皮层内皮层中柱鞘中柱鞘后生木质部后生木质部原生木质部原生木质部初生韧皮部初生韧皮部皮层薄壁组织皮层薄壁组织初生木质部初生木质部双子叶植物根的初生构造双子叶植物根的初生构造 外皮层（exodermis)：为皮层最外方紧邻表皮的一层细胞。 特征：排列整齐、紧密，无细胞间隙。 作用：当表皮被破坏后，代替表皮起保护作用，此时细胞壁常增厚并栓质化。保护作用强。 皮层薄壁组织：为外层层内方的多层细胞。 特征：壁薄，排列疏松，有细胞间隙。 作用：将根毛吸收的溶液转运到维管柱中，将维管柱内的有机养料转送出来，且有贮藏作用，皮层兼有吸收、运输、贮藏作用。（又叫中皮层）

13、内皮层(endodermis)：为皮层最内方的一层细胞。 特征：细胞排列紧密、整齐，无细胞间隙。 细胞特殊增厚类型： a.侧壁（径向壁）及横壁（上下壁）上形成木质化或木栓化增厚， 局部增厚，增厚部分呈带状，环绕侧壁及上下壁成一整圈 称凯氏带(casparian strip)。凯氏带的宽度不一，但远比其所在的细胞壁狭窄，故从横切面看，增厚部分成点状，又叫凯氏点(casparian dots)。 b.另一种内皮层细胞进一步发育，增厚更厉害的上下壁（横壁），径向壁(侧壁）以及内切向壁显著增厚，只有外切向壁（外壁）较薄，横切面观增厚部分呈马蹄形。 c.在内皮层细胞壁增厚的过程中，有的少数正对初生木质束

14、的内皮层细胞的胞壁不增厚，这些细胞称通道细胞。 作用：有利于水分和养料的内外流通（皮层和维管束间）。 外皮层、皮层薄壁组织、内皮层 3维管柱（vascular cylinder) 内皮层以内的所有组织统称为维管柱，在横切面上占有较小的面积，结构较复杂，包括三部分：中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部，有的还有髓部（pith)。 （1）中柱鞘（percycle)也称维管柱鞘，是内皮层以内，维管柱最外方的组织。 结构特征：由一层薄壁细胞组成，少数两层至多层薄壁细胞组成，偶有厚壁组织组成，细胞个体较大，排列整齐。 功能：分化程度低，具潜在的分生能力，在一定时期可以产生侧根、不定根、不定芽、部分木栓形成层和

15、形成层等。由原形成层细胞发育而来。 （2）初生木质部(xylem)和初生韧皮部(phloem)：是根的输导系统，在根的最内方。根维管组织中的初生维管束（primary vascular bundle)包括初生木质部和初生韧皮部。初生木质部一般分为几束，与初生韧皮部相间排列，所以又总称为“辐射维管束” 排列方式：辐射状排列，是初生构造的特点，木质部呈星角状。 a.形成：由原形成层分化而来 分化顺序自外而内逐渐成熟的，称外始式（exarch)。外方最先分化成熟的木质部，称原生木质部（protoxylem)，导管直径较小，多呈环纹或螺纹；后分化成熟的木质部，称后生木质部（metaxylem),多呈梯

16、纹、网纹或孔纹。 功能优势：外方的导管先成熟（形成）离根毛近，由根毛吸收的水分和无机盐类等物质，传输的距离短，有利迅速运输。 b.初生木质部束的原型：初木质部束在横切面上呈星角状，其星角的数目随植物种类而异，相对稳定具有鉴别意义 两束初生木质部的叫二原型（diarch ) 三束初生木质部的叫三原型 (triarch) 四束初生木质部的叫四原型 (tetrarch) 4束初生木质部的叫多原型 (polyarch) c.初生木质部的结构 在被子植物中：由导管、管胞、木纤维和木薄壁细胞 在裸子植物中：管胞（只有这种） d.初生韧皮部 形成：外始式 原生韧皮部（protophloem)的在外方 后生韧皮部（metaphloem)的在内方。 束数：同初生木质部 构成： 被子植物中：筛管、伴胞、（偶有）韧皮纤维、韧皮薄壁细胞 裸子植物中：筛胞（只有） e.初木和初韧之间的位置为薄壁组织。 双子叶植物,中央部分一般为后生木质部，不具髓部。 单子叶植物中根的中央未形成木质部，则存在髓部由薄壁细胞或厚壁细胞组成，称为髓部（pith)。 初生木质部和初生韧皮部被子植物 裸子植物初生木质部导管、管胞、木薄壁