《营养器官根》PPT课件.ppt

器官：是生物体中由多种组织按照一定的规律有机结合，行使一定功能的结构单位。 根据器官所执行的功能不同分： 营养器官：植物在营养生长时期担负着营养生长活动的器官。包括根、茎、叶 繁殖器官：植物在生殖生长时期担负着繁殖功能的器官。包括花、果实、种子,一、根的生理功能 二、根的形态 三、根的发育与结构 （一）根尖分区与伸长生长 （二）双子叶植物根的初生结构 （三）禾本科植物根的结构 （四）双子叶植物根的次生生长和次生结构 四、侧根的发生 五、根瘤和菌根,第三章 营养器官根,一、根的生理功能 1、吸收与输导 2、固着与支持 3、贮藏与繁殖,二、根的形态,（一）根的类型 1、定根：从植物固定部位发生的根 主根：种子萌发时胚根突破种皮向下生长形成的根，是植物体上最早出现的根 侧根：主根上产生的大小分枝,2、不定根： 从植物茎、叶、胚轴处生出的根,直根系：具明显、发达的主根，侧根粗细长短明显次于侧根；直根系入土较深，故又名深根系；双子叶植物和裸子植物多为直根系。 须根系：主根不发达，主、侧根无明显区分；所有根系粗细相近，无主次之分，而成须状的根系；根系多分布在表层，入土较浅，故名浅根系；单子叶植物多为须根系。,根系：一株植物地下部分所有根的总和。,（二）根系的类型,三、根的发育与结构,（一）根尖分区和伸长生长 （二）双子叶植物根的初生结构 （三）禾本科植物根的结构 （四）双子叶植物根的次生生长和次生结构,根尖：从根的最前端到着生根毛的部分，一般约4-6cm,4根毛区 3伸长区 2分生区 1根冠,（一）根尖分区和伸长生长,1、根冠：根特有的帽状结构 范围：位于根的顶端 特征：由松散薄壁细胞组成，外层细胞分泌粘液，且细胞具淀粉体 作用：保护生长点；分泌粘液，减少摩擦；根冠细胞中的“平衡石”与根的向地性生长有关,2、分生区/生长锥：根生长的主要部位 范围：根冠内侧，由顶端分生组织组成，形状如圆锥 特征：细胞排列紧密，壁薄，核大，质浓。能不断分裂。,顶端分生组织,分裂,补充根冠进入根冠 自我永续保留在分生区 生长、分化进入伸长区,3、伸长区 范围：位于分生区之后，到开始出现根毛的位置。是分生区向成熟区的过渡区域 特征：由初生分生组织组成；细胞逐渐停止分裂；细胞已开始分化，并明显伸长；未成熟的导管和筛管开始出现。,原表皮表皮,基本组织皮层,原形成层中柱,初生分生组织,4、根毛区/成熟区,位于伸长区的上方，细胞已停止生长，并多已分化成熟，故称成熟区 成熟区表皮常产生根毛，因此也称根毛区. 根毛由表皮细胞外壁向外突出延伸而成，不分枝，长约0.81.5mm,根毛数目多，密度大,如玉米420/mm2, 豌豆230/mm2 根毛生长速度快，寿命短，一般几天，最长10-20天 失去根毛的成熟区，主要行使输导和支持功能 角质层极薄,外壁上有黏液和果胶质,有利吸收和固着,5、根尖中进行的伸长生长,初生生长：是指根尖初生分生组织细胞活动形成成熟结构的的过程，其结果使根伸长 初生结构：经过初生生长后形成的初生组织复合而成的结构，主要指根毛区及其上方尚未进行次生生长的部分（幼根部分） 根的伸长受到向地性、向水性、向肥性制约，使根得以不断向有利根系生长发育的土壤环境发展,分生区,（二）双子叶植物根的初生结构,根初生结构三要素： 表皮/epidrmis 皮层/cortex 维管柱/endodermis,1、表皮,2、皮层 来源：由基本分生组织发育而来 特点：占幼根的主要部分，贮藏营养为主,皮层薄壁组织： 由薄壁细胞组成，胞间隙明显，横向运输,内皮层： 皮层最内的一层，排列紧密。具凯氏带,凯氏带：内皮层细胞的径向壁和横向壁上有一条木质化和栓质化的带状加厚区域。其存在有利于物质的选择性吸收,细胞三壁：横向壁；径向壁；切向壁,3、维管柱 位置：内皮层以内的结构即为维管柱。 来源：由原形成层形成。,维管柱,维管柱鞘,初生维管组织,初生木质部,初生韧皮部,薄壁细胞,维管柱鞘 位置：维管柱的外层组织，一层细胞构成，少数为二层或多层细胞。 特点：分化程度低，保持潜在的分裂能力。,初生木质部,组成：导管、木薄壁细胞 辐射排列：辐射角外侧是原生木质部（环纹、螺纹导管）；靠中央是后生木质部（梯纹、网纹、孔纹导管） 发育方式：外始式 即由外方开始向内逐渐发育成熟的方式。,原生木质部,后生木质部,在成熟根的横切面上，初生木质部的辐射棱角数称为束，称为几原型木质部，双子叶植物束数较少，一般为2-6束，为二至六原型；单子叶植物至少六束或六束以上，称为多原型,木质部的束数与侧根的形成有关,组成：筛管、伴胞、韧皮薄壁细胞 排列：与初生木质部相间排列，因此初生韧皮部束数与辐射角相同； 发育方式：为外始式。,初生韧皮部,组成：位于初生木质部和初生韧皮部之间，由多层薄壁细胞组成 特点：具有较强分裂潜能，参与维管形成层的产生 。,束间薄壁组织,双子叶植物根的初生结构,（三）禾本科植物根的结构,其初生结构与双子叶植物同，但各部分又各有特点,初生结构,表皮,皮层,中柱,皮层薄壁细胞,内皮层,维管柱鞘,初生维管组织,初生木质部,薄壁组织,初生韧皮部,髓,1、内皮层：细胞五面加厚，具有通道细胞 2、维管柱： 维管柱鞘在根的发育后期常部分或全部木质化，无分裂潜能。 木质部多为多原型。 多数单子叶植物根具中央髓。 束间薄壁组织无分裂潜能，不发育为形成层 3、只具初生结构，即不再进行次生生长不产生次生结构，后期无法长粗,内皮层细胞中除外切向壁外其余五面均加厚的方式，称马蹄形加厚。可以控制物质的运输。,通道细胞： 夹杂在马蹄形厚壁的内皮层细胞中的薄壁组织细胞，往往与原生木质部相对，是水分和无机盐从皮层通往木质部的通道,双子叶植物和禾本科植物根初生结构比较,根的初生结构小结（彩插3-1、2、3）,根,表皮：无气孔，角质层无或极不发达，具根毛,皮层,皮层薄壁细胞,内皮层（具凯氏带或五面加厚）,中柱,维管柱鞘（侧根、形成层发生之处）,初生维 管组织,初生韧皮部,原生韧皮部,后生韧皮部,初生木质部,原生木质部,后生木质部,髓（主要存在于单子叶植物根内）,大多数双子叶植物的根在已形成的初生结构的基础上，还要进行次生生长 次生生长：由次生分生组织（维管形成层和木栓形成层）的细胞分裂、生长和分化形成次生组织，使根增粗的生长方式 次生结构：经次生生长所形成的次生维管组织和周皮所组成的结构（老根部分）,（四）双子叶植物根的次生生长和次生结构,1、维管形成层的发生与次生维管组织的形成,2、木栓形成层的发生与周皮的形成,维管形成层：由初生结构中保留下来的一部分束间薄壁细胞和一部分中柱鞘细胞恢复分裂能力而产生的细胞组成,1、维管形成层的发生及其活动,来源： 薄壁组织、维管柱鞘细胞,（1）维管形成层的发生：,薄壁细胞恢复分裂，形成条状形成层； 维管柱鞘细胞恢复分裂，连接成波浪形成层 条状形成层细胞继续外推生长，最后成环状形成层,维管形成层的活动,细胞分裂方向：,径向分裂（垂周分裂）：细胞左右分裂，植物体周径扩大,横向分裂：细胞上下分裂，植物体纵向伸长,切向分裂（平周分裂）：细胞内外分裂，植物体直径延长,次生木质部居内，占据大部分比例；次生韧皮部居外，比例较少。 在次生维管组织中, 形成了一些径向排列的薄壁细胞群,称为维管射线, 在木质部的称木射线, 在韧皮部的称韧皮射线 功能: 横向物质运输 维管射线形成后,使维管组织内有轴向系统和径向系统,随着根的增粗初生结构中的皮层和表皮被挤碎，需寻求新的保护结构,次生维管组织的形成,维管形成层的活动, 使维管柱鞘以外的成熟组织被破坏, 这时根的维管柱鞘细胞恢复分裂能力,形成木栓形成层 木栓形成层进行平周分裂, 向外分裂产生木栓层, 向内分裂形成栓内层 木栓形成层、木栓层和栓内层合称周皮, 成为根加粗以后新的保护组织(次生保护组织) ,2、木栓形成层的发生和活动,最早的木栓形成层起源于中柱鞘, 但活动一年或几年后停止活动, 这时新的木栓形成层在周皮以内产生, 常由次生韧皮部细胞恢复分裂能力形成木栓形成层, 继续形成新的木栓,在主根开始初生生长后不久，将产生分枝，即出现侧根。 侧根上又能依次长出各级侧根，通过这样的反复分枝，使根系在适当的条件下可以不断地向新的土壤中扩展分布，扩大吸收范围与面积。,四 侧根的发生,主要起源于初生结构的中柱鞘，内皮层也参与 侧根发生于根内部组织的这种方式称为内起源,侧根的发生,侧根原基的发生位置： 二原型： 初生韧皮部与木质部之间的中柱鞘 三原型或四原型： 正对木质部的中柱鞘 多原型： 正对韧皮部的中柱鞘,发生： 中柱鞘细胞恢复分裂形成侧根原基 根原基分化产生根冠及生长点 经生长穿过皮层、表皮进入土壤成为侧根。,1,2,3,五、 根瘤和菌根,根和土壤中的微生物有密切的关系, 有些微生物进入根内形成特定结构, 共同生活, 彼此互利, 这种关系称为共生 根中的共生有两种类型: 根瘤和菌根,（一） 根瘤,根瘤：固氮细菌或放线菌等侵入宿主植物根部细胞而形成的瘤状共生结构 固氮作用：根瘤菌将空气中的游离氮合成含氮化合物供豆科植物利用的现象 近年来，把固氮酶基因转入农作物和某些经济植物中已成为分子生物学和遗传工程的研究目标,种豆肥田,根瘤形成过程,（二）菌根,是高等植物根与某些真菌的共生体 菌丝吸收水分、无机盐等供给植物，同时产生植物激素和维生素B等促进植物生长；菌根具有“生物肥料”的美称 具菌根的植物在没有真菌存在时不能正常生长，因此造林时须事先接种和感染所需真菌，以利于荒地上成功造林。 类型 ：外生菌根；内生菌根,外生菌根：真菌的菌丝在根的表面形成菌丝体包在幼根的表面，以菌丝代替了根毛的功能，增加了根系的吸收面积，如松等。 内生菌根：菌丝通过细胞壁侵入到表皮和皮层细胞内，加强吸收机能，促进根内的物质运输，如柑橘、核桃等。 也有菌丝不仅包在幼根表面同时也深入到细胞中，称内外生菌根，如苹果、柳树等。,花木公司开展丛枝菌根真菌在红掌植物上应用的研究，取得初步成果（广州花木公司）,本章重点,根尖的分区和结构 根伸长根尖经过初生生长形成初生结构： 掌握双子叶植物根结构，并找出禾本科植物根与之区别；侧根发生的部位。 根长粗初生结构经过次生生长形成次生结构： 次生结构：维管形成层发生的部位、活动规律及次生结构的产生；次生结构的特点；木栓形成层的发生及周皮的形成；周皮的结构。,双子叶植物和禾本科植物根初生结构比较,作业,1、名词解释：根尖、初生生长、初生结构、次生生长、次生结构、凯氏带、通道细胞、外始式、内起源 2、单子叶植物根相对于双子叶植物根的初生结构而言有什么特点？ 3、中柱鞘细胞有何特点？其存在对植物根系的发育有什么重要意义？ 4、试述根的初生构造转变为次生构造时形成层和木栓形成层的产生及其活动？（双子叶植物根次生生长时，维管形成层和木栓形成层是怎样产生和活动的？） 5、双子叶植物根由初生结构至次生结构发生了哪些变化？ 6、填图：P75 图3-7；P86图3-15,红树林,是一种稀有的木本胎生植物。所谓的红树林是指由红树科的植物组成，组成的物种包括草本、藤本红树。它生长于陆地与海洋交界带的滩涂浅滩，是陆地向海洋过度的特殊生态系统。,特殊的胎生现象 特殊根系 泌盐现象,我国红树林共有37种，分属20科、25属。主要分布于广西、广东、海南、台湾、福建和浙江南部沿岸。,2、双子叶与单子叶根初生结构的比较,3、中柱鞘细胞有何特点？有哪些特殊功能？,中柱鞘细胞：紧邻内皮层以内的一层细胞，具有潜在分裂能力 功能：恢复分离能力后可形成侧根，参与维管形成层和木栓形成层的产生,4、根次生生长时，维管形成层和木栓形成层是怎样产生和活动的？,维管形成层 产生：来源于束间薄壁细胞和中柱鞘细胞，经历条状形成层、波浪形成层、环状形成层 活动：,历年国家自然科学基金资助的与根瘤菌有关的项目 2000年到2007年共有31项与根瘤菌有关的课题,我国不同区域地理环境大豆根瘤菌多样性研究 陈文新 中国农业大学 木本豆科植物根瘤菌分类和系统发育研究 陈文新 中国农业大学 西北干旱地区矿业废弃地根瘤菌的多样性及其共生固氮体系的生态恢复作用 韦革宏 西北农林科技大学 西北荒漠区骆驼刺根瘤菌的多样性及系统发育研究 韦革宏 西北农林科技大学 干热河谷豆科树种与根瘤菌的共生及其耐旱机理研究 马焕成 西南林学院西藏自治区豆科植物根瘤菌资源调查及分类研究 王素英 天津商学院 金沙江干热河谷区豆科树根瘤菌的多样性与系统发育研究 张小平 四川农业大学 我国云南热带、亚热带地区含羞草、羊蹄甲和决明根瘤菌的遗传多样性、系统发育研究 刘晓云 西南林学院 防治荒漠化的豆科植物骆驼刺、锦鸡儿根瘤菌的多