植物的根高中生物竞赛演示课件

1、第三章 种子植物的营养器官 第一节 根 一、根的生理功能和经济利用 二、根和根系的类型 三、根的发育 四、根的初生结构 五、侧根的形成 六、根的次生生长和次生结构 七、根瘤和菌根,第三章 种子植物的营养器官,一、根的生理功能,第一节 根,1、吸收作用为根的主要功能 2、固着与支持作用 3、输导作用 4、合成功能 5、储藏与繁殖,第三章 种子植物的营养器官,二、根和根系的类型,（一）主根、侧根和不定根,第一节 根,从主根上生出的侧根，可称为一级侧根（或支根），或次生根；一级侧根上生出的侧根，为二级侧根或三生根以此类推。,1.定根和直根系 种子植物的第一个根是种子内的胚根突破种皮而形成的，称为 主

2、根 或直根。根产生的各级分支称侧根。主根和侧根合称为定根。由发达的主根和各级侧根组成的根系为直根系。 2.不定根和须根系 由植物的茎、叶、老根等处形成的根叫不定根。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。,直根系 主根发达、明显，极易与侧根相区别，由这种主根及其各级侧根组成的根系，称为直根系。大多数的裸子植物和双子叶植物的根系，属直根系。如双子叶植物棉、蒲公英、大豆、番茄、桃等。一般直根系入土较深，其侧根在土壤中的伸延范围也较广，如木本植物的根系其伸延直径可达1018米，常超过树冠的好几倍；草本植物如南瓜，其伸延直径达68米.直根系多为深根系,须根系 主根不发达

3、，早期停止生长或枯萎，由茎基部节上产生大量的不定根，这些不定根继续发育，形成分枝，整个根系形如须状，这种根系称为须根系。一般的单子叶植物，如大麦、小麦、水稻、燕麦、蒜、葱等，其根系均属须根系。须根系入土较直根系浅。须根系多为浅根系,11,三、根的发育,（一）顶端分生组织 原始细胞：经过不断更新始终保留在分生组织中具分生能力的细胞。,在结构上有两种主要类型,第一种类型：维管柱、皮层和根冠都有各自的原始细胞 第二种类型:所有各区是具有共同的原始细胞（发育上较为原始）,12,A为第一种类型 B为第二种类型,13,在根本体最远端的一群原始细胞（中柱原和皮层原的原始细胞）不常分裂，大小变化很小，合成核酸

4、和蛋白质的速率也很低，组成一个区域，称为不活动中心或称静止中心,（二）根的结构与发展 根尖：从着生根毛处的上限到顶端的一段。根中生命活动最旺盛、最重要的部分 。 可分为 根冠 分生区 伸长区 根毛区,根尖纵、横切面,根冠 位于根尖前端的一种保护结构。形状如冠，具有保护根尖生长点不受土壤摩擦、损伤的作用。 根冠由多层松散排列的薄壁细胞组成。当根端向土壤深处生长时，根冠的薄壁细胞不断受到磨损和脱落，同时新的根冠细胞又不断地从顶端分生组织产生，使其补充而仍旧保持原状。另外，根冠外层细胞壁高度粘液化，往往可以减少根与土壤颗粒之间的摩擦。根冠还是控制根部向地性的一种组织，是感受重力的部位。淀粉体起到平衡

5、石的作用。,分生区位于根冠的内侧，全长约 1-2毫米。此区是分裂产生新细胞的主要地区，又称生长点。分生区产生的新细胞，一部分补充根冠因摩擦而脱落的细胞；而大部分经过细胞的生长和分化；逐渐形成根的各种组织。此区是根端的顶端分生组织，细胞具有顶端分生组织的特点。 种子植物根尖分生区的最前端为原分生组织的原始细胞，由原始细胞分化出分生区稍后部的原表皮、基本分生组织和原形成层三种初生分生组织，再进一步分化成初生的成熟组织。,原表皮是最外一层细胞；细胞为扁平的长方形，将来分化为根的表皮；基本分生组织细胞较大，呈短圆筒形，将来进一步分化成根的基本组织，以后发育称为皮层；原形成层位于中央，细胞为长梭形，直径

6、较小，密集成束；将来分化成根的维管柱。,原分生组织：由原始细胞及其最初衍生的细胞构成，分 化少。,初生分生组织：由原分生组织衍生的细胞组成，细胞出 现了初步分化。,分生区包括原分生组织和初生分生组织,原表皮-表皮 基本分生组织-皮层 原形成层-维管柱,分生组织细胞的分裂方向：,切向分裂（平周分裂） 径向分裂（垂周分裂） 横向分裂,伸长区 伸长区位于分生区稍后方的部分，细胞分裂已逐渐停止，体积扩大，细胞显著地沿根的长轴方向延伸，因此，称为伸长区 。细胞质成一薄层位于细胞的边缘部分，液泡明显。伸长区的长度通常为2一5毫米，外观较为透明洁白，可与生长点相区别。 由于伸长区的细胞迅速同时伸长就成为根尖

7、深入土层的主要动力。 最早的筛管和最早的环纹导管，往往出现在这个区域,根毛区（成熟区） 根毛区位于伸长区之上，随植物种类和环境条件不同，长度从几毫米到几厘米。根毛区表面密生根毛，增大了根的面积，根毛区是根部吸收水分和无机盐的主要部分。根毛区内部的细胞已停止伸长，并多已分化成熟而成为各种成熟组织，故亦称为成熟区。 伸长区和具根毛的成熟区是根的吸收力最强的部分，失去根毛的成熟区部分，主要是进行输导和支持的功能 。,根毛区（成熟区） 根尖的一个组成部分。它是吸收水分和无机盐最活跃的部位。 根毛区的表皮细胞向外突出形成根毛。随着根毛的脱落，根尖的生长，在新的部位又形成根毛，因此在根尖始终保持有一个根毛

8、区，而原有的根毛区则成为根的成熟部分了。,第三章 种子植物的营养器官,四、根的初生结构,初生生长：直接由顶端分生组织的衍生细胞的增生和 成熟，而导致的植物生长过程。,初生组织：初生生长过程中产生的各种成熟组织。,初生结构：植物初生生长产生的成熟组织共同组成根 的结构。包括表皮、皮层、维管柱,25,* 表皮：有根毛 无气孔 * 皮层：外皮层 皮层薄壁组织 内皮层：凯氏带 （控制液流） * 维管柱（中柱）： 中柱鞘 初生韧皮部 初生木质部,四、根的初生结构,（一）表皮,表皮：根的成熟区最外的一层细胞。由原表皮发育而来。 特点：近长方柱形，排列整齐紧密，壁薄，角质层薄，无气孔，有根毛。,特点： 表皮

9、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， 根表皮是一种薄壁的吸收组织。,四、根的初生结构,（二）皮层,由基本分生组织发育而来，多层薄壁细胞，排列疏松，细胞间隙大。,外皮层：一层细胞排列紧密，无细胞间隙，表皮破坏后壁增厚栓化，代替表皮起保护作用。,内皮层：最内的一层细胞，排列紧密，无细胞间隙，有凯氏带。,29,凯氏带：内皮层细胞的部分初生壁上，常有栓质化和木质化增厚成带状的壁结构，环绕在细胞的径向壁和横向壁上，成一整圈，称凯氏带。,通道细胞：在单子叶植物中，内皮层进一步发展，除外切向壁外

10、其余细胞壁均增厚。有些植物根内皮层的的少数细胞,其壁不增厚，保留凯氏带，称通道细胞。,内皮层结构,皮层 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。 该组织细胞特点是,细胞体积较大,排列疏松有明显的细胞间隙。 薄壁组织的细胞内如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；上面提到的吸收组织也是一种薄壁组织。,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。 皮层最内方的一层叫内皮层，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。(双子叶植物) 内皮层的这种特殊

11、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，使根的吸收有选择性。,皮层,34,35,36,在单子叶植物根中，内皮层的进一步发展，不仅径向壁及横向壁因沉积木质和栓质而显著增厚，而且在内切向壁（向维管柱的一面）上，也同样地因木质化和栓质化而增厚，只有外切向壁仍保持薄壁（细胞马蹄形）。增厚的内切向壁上有孔存在，以便使通过质膜的中的细胞质某些溶质，能穿越增厚的内皮层。另外，少数位于木质部束处的内皮层细胞，仍保持初期发育阶段的结构，即细胞具凯氏带，但壁不增厚的，称为通道细胞，起着皮层与维管柱间物质交流的作用。 总结：单子叶植物5个方向的细胞壁增厚，只有外切

12、向壁不增厚，还有通道细胞（具凯氏带的细胞）。,37,1.皮层薄壁细胞 2.通道细胞 3.内皮层（马蹄形） 4.中柱鞘 5.韧皮部 6.木质部,单子叶植物根毛区横切面,蚕豆幼根中柱放大,四、根的初生结构,（三）维管柱（中柱）,内皮层以内的部分，包括中柱鞘、初生维管组织，有的有髓。,1、中柱鞘：维管柱最外的一层（也有的有2层、多层）细胞，由原形成层发育而来，具潜在的分生能力。由此可产生部分维管形成层、木栓形成层、不定芽、侧根和不定根。,2、初生维管组织：包括初生木质部和初生韧皮部，各自成束，相间排列。,39,初生木质部 初生韧皮部 相间排列、各自成束,维管柱又称为中柱，是皮层以内的中轴部分，由原形

13、成层分化而来，由中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部和薄壁细胞组成，少数植物还有髓。 2. 初生木质部 初生木质部位于根的中央主要由导管和管胞组成，横切面呈辐射状，有几个辐射角就叫几原型的木质部。紧接中柱鞘内侧的细胞先分化成环纹或螺纹导管组成原生木质部。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。初生木质部这种分化方式称为外始式。,3. 初生韧皮部 初生韧皮部形成若干束分布于初生木质部辐射角之间，其发育方式也是外始式。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，只有少数植物有韧皮纤维存在。木质部、韧皮部由多种组织的细胞组成，是一种复合组织，但起作用的是筛管和导管

14、这些长管状细胞，所以我们将它们称为维管组织。 4. 薄壁组织 薄壁组织分布于初生木质部与初生韧皮部之间。在根次生生长时发育成维管形成层的主要部分。少数双子叶植物中央由于后生木质部没有继续向中心分化，而形成薄壁组成的髓。,中柱,禾本科植物根的解剖结构的特点 禾本科植物属于单子叶植物。 其根的结构也可分为表皮、皮层和维管柱三部分，但各部分的结构都有其特点，特别是没有维管形成层和木栓形成层，不能进行次生生长，不能形成次生结构。,禾本科植物根 1、表皮:是根最外的一层细胞，寿命较短，当根毛枯死后，往往解体而脱落。 2、皮层：禾本科植物的根，不能形成次生保护组织，皮层中靠近表皮的1至数层细胞为外皮层，在

15、根发育后期，其细胞壁往往栓化并增厚；永久行使保护作用。,外皮层以内为数层皮层薄壁组织；水稻或甘蔗较老根的皮层有明显的气腔是由几列皮层的薄壁细胞互相分离，然后解体而成的腔道。在横切面上，这些气腔之间为离解了的皮层薄壁细胞及其残余细胞壁所构成的薄片隔开。根、茎、叶的气腔互相贯通，形成良好的通气组织。禾本科植物的内皮层，在发育后期，其细胞壁常5面增厚，只有外切向壁仍是薄的。横切面上，增厚的部分呈马蹄形。,48,3维管柱：小麦、水稻、玉米的维管柱鞘细胞均为一层，最初是薄壁细胞，后期细胞壁增厚并木质化而成为厚壁组织。 初生木质部一般为多原型，初生木质部和初生韧皮部间的薄壁细胞；不能转变为维管形成层，所以

16、不能形成次生结构，这些薄壁细胞，后期壁通常增厚木化，变成厚壁组织；增强根的支持能力。维管柱的中央部分常有髓的存在，起初为薄壁细胞，但后期也可转变为木化的厚壁组织。小麦的细小主根，其维管柱的中央，有时为一个或两个大型的后生木质部导管所占满，但在较老的次生不定根中，维管柱的中央则发育成较大直径的髓部。,50,51,52,双子叶植物根初生结构与单子叶植物根的解剖结构比较,五、侧根的发生,种子植物的侧根，不论它们是发生在主根、侧根或不定根上，通常总是起源于中柱鞘，而内皮层可能以不同程度参加到新的根原基形成的过程中。,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

17、加，因而新生的组织就产生向外的突起。以后的分裂，包括平周分裂和垂周分裂是多方向的，这就使原有的突起继续生长，形成侧根的根原基，这是侧根最早的分化阶段，以后根原基的分裂、生长、逐渐分化出生长点和根冠。由于侧根不断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，它的起源被称为内起源。侧根可以因生长激素或其他生长调节物质的刺激而形成，也可因内源的抑制物质的抑制而使母根内侧根的分布和数量受到控制。,侧根在母根上发生的位置，在同一种植物上常常是较稳定的

18、，这是由于侧根的发生和母根的初生木质部的类型，有着一定的关系， 如初生木质部为二原型的根上，侧根发生在对着初生韧皮部或初生韧皮部与初生木质部之间。 在三原型、四原型等的根上，侧根是正对着初生木质部发生的。 在多原型的根上，侧根是对着初生韧皮部的。由于侧根的位置有一定，因而在母根的表面上，侧根常较规则地纵列成行。,侧根在母根上从何处长出？,侧根成长总结 侧根的起源属于内起源,在侧根开始发生时,母根中一定部位的中柱鞘细胞恢复分裂能力,进行平周分裂形成侧根原基 进行平周分裂和垂直分裂，其顶端分化为生长点和根冠。 部分化出的输导组织与母根维管柱相连。最后侧根原基穿过母根的皮层、表皮形成侧根。,在主根或

19、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。,六、根的次生生长和次生结构,维管形成层：初生木质部和初生韧皮部之间的一种侧生 分生组织，由薄壁细胞反分化而来。,木栓形成层：由中柱鞘等细胞恢复分生能力，形成的一 种侧生分生组织。形成周皮。,次生生长：由于维管形成层和木栓形成层的活动，使植 物根进行加粗生长和形成周皮的过程，称为 次生生长。,次生结构：由次生生长所产生的次生组织形成的结构。 包括次生维管组织和次生保护组织。,大多数双子叶植物的根在完成初生生长之后，便开始了加粗生长。 加粗生长是由次生组织形成层和木栓形成层细胞经分裂

20、生长分化的结果。 次生分生组织位于根茎的侧面，又叫侧生分生组织，它形成的结构就是次生结构。次生生长是裸子植物和大多数双子叶植物根所特有的，因此，每年在生长季节内，形成层的活动，必然产生新的次生维管组织，这样，根也就一年一年地长粗。这些就是形成层活动的情况和结果。,（一）维管形成层的发生和它的活动,1、维管形成层的发生：,（1）木质部与韧皮部之间的薄壁细胞发生，形成条状形成层； （2）由中柱鞘细胞发生，连接成环。,2、维管形成层的活动：,（1）不等速分裂，形成层环由多角形变为圆形；,（2）等速分裂，向内形成次生木质部，向外形成次生韧皮部，合称次生维管组织。,轴向系统：导管、管胞、筛管、伴胞、纤维

21、等。 径向系统：射线 。,六、根的次生生长和次生结构,维管射线： 木射线 韧皮射线,维管形成层的发生和它的活动,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。以后各条逐渐向左右两侧扩展，并向外推移，直到初生木质部脊处，在该处和中柱鞘细胞相接。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接，成为完整连续的形成层环。,整个形成层环由于不同位置的部分发生的时间先后不同，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。在根的横切面上，它的形

22、状因根内初生木质部的类型而有差异，即二原型根中，形成层环成棱形，三原型中成三角形，四原型中成四角形，以此类推。以后由于原来条状的部分较早形成，因此，切向分裂的活动开始也早，所产生的组织量也较多，特别是内方新组织（即次生木质部）的增加较多，把形成层环向外较大地推移，结果整个形成层环从横切面上看，成为较整齐的圆形，此后，形成层的分裂活动也就按等速进行，有规律地形成新的次生结构，并将初生韧皮部推向外方。,66,形成层出现后，主要是进行切向分裂。向内分裂产生的细胞形成新的木质部，加在初生木质部的外方，称为次生木质部；向外分裂所生的细胞形成新的韧皮部，加在初生韧皮部的内方，称为次生韧皮部。 次生木质部和

23、次生韧皮部，合称次生维管组织，是次生结构的主要部分。在具有次生生长的根中，次生木质部和次生韧皮部间始终存在着形成层。 次生木质部和次生韧皮部的组成，基本上和初生结构中的相似，但次生韧皮部内，韧皮薄壁组织较发达，韧皮纤维的量较少。,在次生木质部和次生韧皮部内，还有一些径向排列的薄壁细胞群，分别称为木射线和韧皮射线，总称维管射线。 维管射线是次生结构中新产生的组织，它从形成层处向内外贯穿次生木质部和次生韧皮部，作为横向运输的结构。次生木质部导管中的水分和无机盐，可以经维管射线运至形成层和次生韧皮部。相似地，次生韧皮部中的有机养料，可以通过维管射线运至形成层和次生木质部。维管射线的形成，使根的维管组

24、织内有轴向系统（导管、管胞、筛管、伴胞、纤维等）和径向系统（射线）之分。,根的形成层所形成的次生结构的特点，总的来说，有以下特点： 1次生维管组织内，次生木质部居内，次生韧皮部居外，相对排列。维管射线是新产生的组织，它的形成，使维管组织内有轴向和径向系统之分。 2形成层每年向内、外增生新的维管组织，特别是次生木质部的增生，使根的直径不断地增大。因此，形成层也就随着增大，位置不断外移，这是必然的结果。所以形成层细胞的分裂，除主要进行切向分裂外，还有径向分裂，及其他方向的分裂，使形成层周径扩大，才能适应内部的增长。,3次生结构中以次生木质部为主，而次生韧皮部所占比例较小，这是因为新的次生维管组织总

25、是增加在旧韧皮部的内方，老的韧皮部因受内方的生长而遭受压力最大。越是在外方的韧皮部，受到的压力越大，到相当时候，老韧皮部就遭受破坏，丧失作用。尤其是初生韧皮部很早就被破坏，以后就依次轮到外层的次生韧皮部。木质部的情况完全不同，形成层向内产生的次生木质部数量较多，新的木质部总是加在老木质部的外方，因此老木质部受到新组织的影响小。所以，初生木质部也能在根的中央被保存下来，其他的次生木质部是有增无已。因此，在粗大的树根中，几乎大部分是次生木质部，而次生韧皮部仅占极小的比例。,1、木栓形成层的发生：开始由中柱鞘细胞恢复分生能力 而形成。以后的发生逐渐内移，可深达次生韧皮部。,2、木栓形成层的活动：向外形成大量木栓，向内形成栓内层。,3、周皮的作用：次生保护组织，起保护作用 。,木栓、栓内层与木栓形成层合称周皮。,六、根的次生生长和次生结构,（二）木栓形成层的发生和它的活动,（二）木栓形成层的发生和它的活动,有次生生长的根，由于每