植物学第四章根

1、种子植物的营养器官种子植物的营养器官 植物的根、茎、叶三种器植物的根、茎、叶三种器官，担负着植物营养生长，这官，担负着植物营养生长，这一类器官统称为一类器官统称为营养器官营养器官 。基本组织维管组织叶脉 节间 顶芽 侧芽茎节叶 表皮 子叶地 上部分根 系部分主 根侧根根冠 根毛维管植物的形态教学目标及要求教学目标及要求 1.1.掌握植物营养器官为根、茎、叶的形态掌握植物营养器官为根、茎、叶的形态构造及其发育过程。构造及其发育过程。 2.2.器官执行着植物体的营养物质的吸收、器官执行着植物体的营养物质的吸收、制造、运输和贮藏等生理功能。有些植物制造、运输和贮藏等生理功能。有些植物营养器官本身就是

2、人类生产的目的物。营养器官本身就是人类生产的目的物。 3.3.了解营养器官之间的相互关系。了解营养器官之间的相互关系。教学重点、难点教学重点、难点 1.1.根、茎、叶的结构和功能。根、茎、叶的结构和功能。2.2.营养器官的变态。营养器官的变态。3.3.凯氏带的作用。凯氏带的作用。4.4.根尖、茎尖的结构与发育过程。根尖、茎尖的结构与发育过程。讲授内容讲授内容 一、根的生理功能和经济利用一、根的生理功能和经济利用二、根和根系的类型二、根和根系的类型 三、根的发育三、根的发育 四、根的初生结构四、根的初生结构 五、侧根的形成五、侧根的形成 六、根的次生生长和次生结构六、根的次生生长和次生结构 七、

3、根瘤和菌根（自学）七、根瘤和菌根（自学）第四章第四章 根根 一、根的生理功能和经济利用一、根的生理功能和经济利用 吸收，固着吸收，固着 主要功能。主要功能。 储存，繁殖，合成，输导。储存，繁殖，合成，输导。生理功能生理功能 二、根和根系的类型二、根和根系的类型 主根：由胚根发育而来，粗而垂直向下生长。主根：由胚根发育而来，粗而垂直向下生长。 不定根：生长老根，老茎，胚轴，叶片上不不定根：生长老根，老茎，胚轴，叶片上不 定部位的根。定部位的根。 侧根：主根、不定根上的侧枝。侧根：主根、不定根上的侧枝。 注注：主根：主根= =定根定根= =直根直根= =初生根初生根 直根系：由主根和各级侧根组成。

4、直根系：由主根和各级侧根组成。 （多为深根系）（多为深根系） 须根系：由许多粗细相近的不定根组成。须根系：由许多粗细相近的不定根组成。 （多为浅根系）（多为浅根系）三、根的发育三、根的发育 1.1.根尖的结构和发展根尖的结构和发展设问：设问：（1 1）细细长长的根是怎样长出来的？是根全部）细细长长的根是怎样长出来的？是根全部细胞分裂生长，还是仅根尖端部位的细胞分裂生细胞分裂生长，还是仅根尖端部位的细胞分裂生长？长？（2 2）细长、幼嫩的根尖为什么能钻进坚硬的土）细长、幼嫩的根尖为什么能钻进坚硬的土壤？壤？答案：答案：（1 1）分生区细胞不继分裂、）分生区细胞不继分裂、 使根生长、使根生长、 增

5、大增大 推动根尖钻推动根尖钻（2 2）伸长区细胞显著伸长伸长区细胞显著伸长 进土壤。进土壤。（3 3）根冠细胞液软化土壤）根冠细胞液软化土壤 保护幼嫩根保护幼嫩根尖钻进坚硬土壤。尖钻进坚硬土壤。 顶端分生组织顶端分生组织维管柱原始细胞层维管柱原始细胞层-维管柱维管柱 皮层原始细胞层皮层原始细胞层-皮层皮层+表皮表皮 根冠原始细胞层根冠原始细胞层-根冠根冠 维管柱原始细胞层维管柱原始细胞层-维管柱维管柱 皮层原始细胞层皮层原始细胞层-皮层皮层根冠原始细胞层根冠原始细胞层-根冠根冠 +表皮表皮 2、各部分起源于共同、各部分起源于共同 的的原始细胞原始细胞；或至少皮层和根冠；或至少皮层和根冠 有共同

6、的有共同的 来源。来源。 原始细胞原始细胞：在植物的分生组织中，一些经过不断更新始终在植物的分生组织中，一些经过不断更新始终保留在分生组织中具有分生能力的细胞称为原保留在分生组织中具有分生能力的细胞称为原始细胞。始细胞。 1、各部分起源于三个、各部分起源于三个 独立的原始细胞层。独立的原始细胞层。 有两种类型。有两种类型。 不活动中心：不活动中心：在根本体最远端的一群原始细胞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（中柱原和皮层原的原始细胞）不常分裂，大小变化很小，合化很小，合 成核酸和蛋白质的速率也很低，组成成核酸和蛋白质的速率也很低，组成一个区域。一个区域。

7、大根大根不活动中心大；不活动中心大；小根小根不活动中心小。不活动中心小。受伤、去根冠、休眠恢复等情况：受伤、去根冠、休眠恢复等情况：不活动中心分裂加不活动中心分裂加快。快。细胞分裂速率（细胞分裂速率（h/h/次）次）玉米玉米蚕豆蚕豆白芥菜白芥菜不活动中心不活动中心174174292292520520根冠原始细胞根冠原始细胞121244443535不活动中心近处维管柱不活动中心近处维管柱282837373232不活动中心远处维管柱不活动中心远处维管柱292926262525根尖四区特点根尖四区特点： 成熟区：成熟区：此区细胞已分化成熟为各种初生组织；此区细胞已分化成熟为各种初生组织； 其外观察被

8、白色丝状根毛；是根吸收水其外观察被白色丝状根毛；是根吸收水 分和无机盐的主要区段。分和无机盐的主要区段。 伸长区：伸长区：此区细胞显著伸长成圆筒形，开始分化此区细胞显著伸长成圆筒形，开始分化 成为根尖伸进土层的推动力。成为根尖伸进土层的推动力。 分生区：分生区：由顶端分生细胞组成，具有强烈的分裂由顶端分生细胞组成，具有强烈的分裂 能力，根尖各区和根全部初生组织均由能力，根尖各区和根全部初生组织均由 它们产生。它们产生。 根冠：根冠：由薄壁细胞组成的冠帽状保护结构，帮助由薄壁细胞组成的冠帽状保护结构，帮助 幼嫩的根尖钻进土壤，并控制根向地生长。幼嫩的根尖钻进土壤，并控制根向地生长。根尖：根尖：指

9、根的顶端到着生根毛部分的这一段。指根的顶端到着生根毛部分的这一段。根：指维管植物由胚根发育而来的体轴的地下部分。根：指维管植物由胚根发育而来的体轴的地下部分。 2 2、根尖分生区的分层特征和发育根尖分生区的分层特征和发育 根冠根冠 分裂分裂 原表皮层原表皮层表皮表皮原分生组织原分生组织 初生分组织初生分组织基本分生组织基本分生组织皮层皮层 原形成层原形成层维管柱维管柱 根尖纵、横切面根尖纵、横切面 植物根初生生长产生的成熟组织共同组成根植物根初生生长产生的成熟组织共同组成根的初生结构。的初生结构。 初生生长过程中产生的各种成熟组织。初生生长过程中产生的各种成熟组织。由由原表皮原表皮层层、基本分

10、生组织和原形成层三种初生、基本分生组织和原形成层三种初生分生组织细胞分裂、分化而来分生组织细胞分裂、分化而来。初生组织：初生组织：初生结构：初生结构： 1.1.初生生长概念初生生长概念 顶端分生组织顶端分生组织 分裂、生长、分化分裂、生长、分化各类各类成熟的初生组织成熟的初生组织 组成组成 初生结构。初生结构。 根初生生长根初生生长：同根尖的顶端分生组织经：同根尖的顶端分生组织经过分裂、生长、分化三个阶段发展而来的，过分裂、生长、分化三个阶段发展而来的，这种生长过程。这种生长过程。 长出根毛的小红萝卜幼苗长出根毛的小红萝卜幼苗 根表皮细胞的细胞壁与角质膜均薄，适于根表皮细胞的细胞壁与角质膜均薄

11、，适于水和溶质渗透通过。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，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。用显然比保护作用更重要。 所以所以根表皮根表皮是一种薄壁的是一种薄壁的吸收组织吸收组织。根的表皮是否属保护组织？根的表皮是否属保护组织？2. 2. 根的初生结构根的初生结构 它由表皮、皮层和维管柱三部分构成。它由表皮、皮层和维管柱三部分构成。 （1 1）表皮：单层薄壁细胞，排列紧密有根毛。）表皮：单层薄壁细胞，排列紧密有根毛。 无气孔，行吸收功能。无气孔，行吸收功能。 （2 2

12、）皮层：）皮层： 外皮层：外皮层：排列紧密，根毛脱落后，细胞壁增厚，排列紧密，根毛脱落后，细胞壁增厚， 栓化起保护作用。栓化起保护作用。 皮层薄壁细胞：皮层薄壁细胞：排列疏松，起横向运输，通气，排列疏松，起横向运输，通气， 贮藏养料作用。贮藏养料作用。 内皮层：内皮层：细胞壁具细胞壁具凯氏带五面增厚凯氏带五面增厚，控制物质，控制物质 进入维管柱。进入维管柱。 根内皮层各细胞的径向壁和上下横壁有带状根内皮层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。的木化和栓化加厚区域，称为凯氏带。皮层皮层 相间相间排列排列 中柱鞘：保持原形成层的潜在分生能力，形中柱鞘：保持原形成层的潜在分

13、生能力，形 成侧根，木栓形成层等。成侧根，木栓形成层等。 初生木质部初生木质部 外始式发育外始式发育 初生维管组织初生维管组织 （具四种细胞类型具四种细胞类型） 初生韧皮部初生韧皮部 外始式发育外始式发育 髓：由薄壁或厚壁细胞组成。髓：由薄壁或厚壁细胞组成。 （小麦植物根的髓分化为后生木质部）（小麦植物根的髓分化为后生木质部） 木质部木质部导管、管胞、木纤维、导管、管胞、木纤维、 木薄壁细胞。木薄壁细胞。韧皮部韧皮部筛管、伴胞、韧皮纤维、筛管、伴胞、韧皮纤维、 韧韧皮薄壁细胞。皮薄壁细胞。 初生维初生维管组织管组织中柱中柱木质部运输水的细胞木质部运输水的细胞向上输送向上输送进入进入 3 3.

14、根吸水及无机盐的途径：根吸水及无机盐的途径： 被内皮层选择后被内皮层选择后 到达到达 进入进入 维管柱中的导管维管柱中的导管 茎、枝、叶茎、枝、叶 水及无水及无机盐机盐经表皮、根毛吸收经表皮、根毛吸收皮层皮层向上输送向上输送进入进入植物细胞的吸水和失水示意图植物细胞的吸水和失水示意图植物生活需要无机盐的实验 （1 1）初生韧皮部和初生木质部各自成束，）初生韧皮部和初生木质部各自成束，相间排列。相间排列。 （2 2）初生木质部和初生韧皮部的发育方式均）初生木质部和初生韧皮部的发育方式均为外始式。（为外始式。（指由外向内逐渐分化成熟的发育指由外向内逐渐分化成熟的发育方式方式。）。）根的初生木质部发

15、育方式为何取外始式根的初生木质部发育方式为何取外始式? ? 靠近皮层的导管先发育形成，可尽早尽快靠近皮层的导管先发育形成，可尽早尽快向上输送根毛吸收的水及无机盐。向上输送根毛吸收的水及无机盐。 恢复分生能力恢复分生能力 分裂、分化分裂、分化 形成形成 形成形成中柱鞘某中柱鞘某部分细胞部分细胞侧根侧根原基原基侧根侧根根尖根尖根冠根冠 生长、穿越母根的皮层、表皮生长、穿越母根的皮层、表皮 生长锥生长锥 成为成为 注：蕨类、低等维管植物的侧根由内皮层发生。注：蕨类、低等维管植物的侧根由内皮层发生。（1 1）起源起源 母根母根中柱鞘中柱鞘 内起源内起源。 （发生于（发生于母母根的组织内部）根的组织内部

16、） 于于为为（2 2）原因）原因: :可和母根维管柱更快连结起来可和母根维管柱更快连结起来2 2、侧根的起源与原因：、侧根的起源与原因：发生位点发生位点 母根的根毛区母根的根毛区出母根点出母根点 母根根毛区上部母根根毛区上部结结 果果 既扩大根系，又不破坏主根的根毛既扩大根系，又不破坏主根的根毛 六、根的次生生长和次生结构六、根的次生生长和次生结构 根的次生生长根的次生生长：指形成层的发生和活动，经过：指形成层的发生和活动，经过分裂，生长、分化而产生次维管组织和周皮，使根分裂，生长、分化而产生次维管组织和周皮，使根的直径增粗，这种的直径增粗，这种生长过程生长过程。1 1、了解几个分裂名词、了解

17、几个分裂名词名词名词 细胞新壁的建立细胞新壁的建立 结果结果 又名又名平周平周 与根、茎圆周平行与根、茎圆周平行 增加根茎增加根茎 弦向分裂和弦向分裂和分裂分裂 细胞层数细胞层数 切向分裂切向分裂垂周垂周 与根茎圆周垂直与根茎圆周垂直 扩大根茎某扩大根茎某 径向分裂径向分裂分裂分裂 层层细胞的周径细胞的周径形成形成形成形成2. 2. 维管形成层的发生和它的活动维管形成层的发生和它的活动初生木质部初生木质部 初生韧皮部初生韧皮部 间的薄壁组织间的薄壁组织 维管维管对着初生木质部放射角的是中柱鞘细胞对着初生木质部放射角的是中柱鞘细胞 次生韧皮部次生韧皮部 外外形成层（圈）形成层（圈） （内外排列内

18、外排列） 次生木质部次生木质部 内内平周平周 向外向外分裂分裂 向内向内形成形成 次生木质部和次生韧皮部，合称次生木质部和次生韧皮部，合称次生维管组次生维管组织织，是次生结构的主要部分。，是次生结构的主要部分。周皮；结果，周皮；结果，表皮和皮层表皮和皮层死亡，脱落。死亡，脱落。 导管、管胞、木纤维导管、管胞、木纤维 筛管、伴胞、韧皮纤维筛管、伴胞、韧皮纤维 韧皮射线韧皮射线 木射线木射线 3 3、木栓形成层的发生和它的活动、木栓形成层的发生和它的活动 次次 生生 木木 质质 部部 次次 生生 维维 管管 组组 织织轴向输导轴向输导支持系统支持系统横向运输横向运输维管射线维管射线次生韧次生韧皮部

19、皮部次生韧皮部次生韧皮部（第二次起）（第二次起）木栓木栓形成层形成层形成形成形成形成中柱鞘整中柱鞘整层（首次）层（首次）周皮周皮( (结果，表皮结果，表皮和皮层死亡，和皮层死亡，脱落。脱落。) )次生生长次生生长（加粗生长）（加粗生长）4. 次生生长次生生长 维管形成层维管形成层 木栓形成层木栓形成层 周皮周皮 5. 根次生结构的排列顺序根次生结构的排列顺序 （内）髓（内）髓 初生木质部初生木质部 次生木质部次生木质部 维管形成层维管形成层 次生韧皮部次生韧皮部 初生韧皮部初生韧皮部 周皮（外）周皮（外）根的次生结构根的次生结构：指次生生长过程中产生的次生维：指次生生长过程中产生的次生维管组织

20、和周皮，共同组成根的结构。管组织和周皮，共同组成根的结构。 次次 生生 结结 构构分裂分裂生长生长分化分化次生维次生维管组织管组织苹果老根横切苹果老根横切双子叶植物根中组织分化的过程双子叶植物根中组织分化的过程根的初生、次生结构的小结根的初生、次生结构的小结v 根次生生长开始时，初生木质部内凹与根次生生长开始时，初生木质部内凹与初生韧皮部内侧之间的薄壁细胞开始恢复分初生韧皮部内侧之间的薄壁细胞开始恢复分裂能力，形成片段状的形成层。随后，各段裂能力，形成片段状的形成层。随后，各段形成层逐渐向左右两侧扩展，直到与中柱鞘形成层逐渐向左右两侧扩展，直到与中柱鞘相接。与此同时，正对原生木质部外面的中相接

21、。与此同时，正对原生木质部外面的中柱鞘细胞也恢复分裂能力，变为形成层的一柱鞘细胞也恢复分裂能力，变为形成层的一部分。至此各形成层片段相互衔接成为连续部分。至此各形成层片段相互衔接成为连续的波浪状的形成层环。的波浪状的形成层环。 形成层形成后，先形成层形成后，先进行切向分裂，向内产生初生木质部，向外进行切向分裂，向内产生初生木质部，向外产生次生韧皮部。产生次生韧皮部。 小结小结v 中柱鞘发生的形成层也分裂形成径向排中柱鞘发生的形成层也分裂形成径向排列的薄壁细胞组成的射线，射线是根横向运列的薄壁细胞组成的射线，射线是根横向运输系统。随着次生组织的增加，中柱不断扩输系统。随着次生组织的增加，中柱不断

22、扩大，使外方的表皮和皮层受压而胀破。这时大，使外方的表皮和皮层受压而胀破。这时中柱鞘细胞常平周分裂成数层，其中外面的中柱鞘细胞常平周分裂成数层，其中外面的一层细胞常变为木栓形成层。木栓形成层形一层细胞常变为木栓形成层。木栓形成层形成周皮。周皮的形成，使外面的皮层和表皮成周皮。周皮的形成，使外面的皮层和表皮得不到水分和养料，最终相断死亡脱落。在得不到水分和养料，最终相断死亡脱落。在多年生植物的根中，每年均产生新的木栓形多年生植物的根中，每年均产生新的木栓形成层，进而形成新的周皮，以适应维管形成成层，进而形成新的周皮，以适应维管形成层的活动。层的活动。七、根瘤和菌根（自学）七、根瘤和菌根（自学） 根瘤：指豆科植物与根瘤细菌的共生体。根瘤：指豆科植物与根瘤细菌的共生体。 菌根：指植物的根与真菌建立的共生体。菌根：指植物的根与真菌建立的共生体。 外菌根：松、云杉、桉树外菌根：松、云杉、桉树 内菌根：银杏、园柏内菌根：银杏、园柏 内外生菌根：草莓、桦木属内外生菌根：草莓、桦木属茎的预习思考题：茎的预习思考题：1 1、判断茎的标准是什么？、判断茎的标准是什么？2