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第二章 植物的营养器官


第二章

植物的营养器官

第一节 植物的根
一、根系的主要生理功能
1. 吸收土壤中的水和溶解在水中的无机营养物; 2. 固定植物; 3. 储藏营养物和利用不定芽进行繁殖; 4.某些氨基酸和植物碱的合成; 5.根系分泌物造成的根系微生物可增强植物的 代谢、吸收和抗病等。

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根的生理功能 根的来源与种类 根系的类型 根系在土壤中分布及与环境的关系 根的伸长生长与初生构造 根的增粗生长 与次生构造 根瘤和菌根

二、根的来源与种类
1. 来源:种子胚根 ——主根(初生 根)——侧根(次生根) 2. 根的种类: 定根:发生位置固定,来源于胚根。 不定根:老根、茎、叶上产生,位 置不固定。

三、根系的类型
根系:植株个体全部根 的总称。 直根系:凡主根粗壮发 达,主根和侧根有明显区 分的根系。如棉花、大豆。 须根系:茎基部产生的 不定根,丛生状态,无主 次之分。如小麦、玉米。

四、根系在土壤中分布及与环境的关系
1.深根性:主根发达,深入土层,垂直向下生长,如 马尾松、毛白杨等。深达10~20 m。 2.浅根性:主根不发达,侧根及不定根向四面扩展, 长度远远 超过主根,大部分分布在土壤表 层,如云杉、垂柳根系。禾本科根深入土 壤较浅,一般为20~30 cm。 3.根系的影响因子:遗传因素、人为因素 外界条件:土壤水分、土壤类型

4. 造林树种的选择
? 防护林带树种:深根性树种,具较强的抗风 力。 ? 水土保持林:侧根发达,固土能力强的树 种。 ? 混交林:深根性与浅根性合理培置。

五、 根的变态
? 变态:植物的营养器官由于需要适应环境条 件的变化,在形态结构和生理功能上常发生 了极大的改变,并以此为该种植物的遗传特 性,这种变化称为变态。

五、 根的变态

? 根的变态主要有: ? 1、贮藏根、气生根和寄生根 贮藏根:肉质根(萝卜、兰花、万年青)、 块根(何首乌、大丽花) 。 2、 气生根:支持根(玉米)、攀援根(常春 藤)、呼吸根(水松、红松、落羽杉) 3、寄生根:寄生植物长期附生或缠绕在寄生 植株上,根发育为吸器伸入寄主体内:菟丝子、 桑寄生。

六、根的伸长生长与 初生构造
(一)根尖的区分 1. 概念:根的先端约0.5-1cm的幼
嫩部位或根的最顶端到生根毛的部 位。分为根冠、分生区、伸长区和 根毛区(成熟区)四个区。 功能:根结构的形成、伸长生长、 分枝、吸收活动的最重要部位。

2. 分区
(1)根冠
位置:根尖最顶端,形

似小套。
特点: 生活薄壁细胞,

质浓 核大,常含
淀粉;外层细胞排 列疏 松、粘 液化。 功能:保护生长点;控 制根向地生长.

(2)分生区(生长点)
位置:根冠上方约1-2mm。

特点:由分生组织细胞组成,颜色发暗。
功能:原分生组织——具很强的分裂能力

初生分生组织——分裂、初步分化。
不活动中心—分生组织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,核酸、蛋白质的合成速率很低。

? 根的顶端分生组织,在结构上有两种类型: ? ? 1、 维管柱、皮层、根冠起源于各自独立的原始
细胞(三个细胞层)。表皮源于皮层或者源于根冠 原始细胞。 ? 2、维管柱、皮层、根冠起源于共同的原始细胞, 或皮层、根冠起源于共同的原始细胞。 ? 原始细胞——经过不断更新始终保留在分生组 织中具有强的分生能力的细胞。

(3)伸长区
位置:分生区上方。

特点:由分生区分裂产生细胞 组成,细胞分裂停止,体积扩大, 纵向显著伸长,液泡明显。 功能:伸长生长;开始分化。

(4)成熟区(根毛区)
位置:伸长区上方。

特点:由伸长区细胞分化成熟
而来,表面密生根毛(玉米420/m2。

功能:吸收水分的主要部位。
初生生长:初生分生组织经分 裂、生长、分化的过程。 初生组织:初生生长形成的成熟组织。

初生构造:初生组织形成植物的初生构造。

(二)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、皮层和维管柱(中柱)三个部分。
表皮(epidermis):保护组织 初生结构 皮层(cortex)(外、中、内三层)薄壁组织为主

维管柱(vascular cylinder)(中柱鞘、初生木质 部、初生韧皮部和薄壁细胞四个部分,少数植物还有髓)

1. 表皮
表皮包围在成熟区的最外方,常由一层细胞组成。
表皮细胞的细胞壁与角质膜均薄,适宜水和溶质渗 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。

2. 皮层
皮层是由多层薄壁组织细胞组成,有些植物皮层的最外一层 或数层细胞形状较小,排列紧密,称为外皮层,当根毛枯死表皮 脱落时,外皮层细胞壁栓化起暂时性保护作用。皮层最内方的一 层细胞叫内皮层,其细胞体积小,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。

单子叶植物:除外切向壁不增厚,其余全部增厚,形 成马蹄形结构。(留有通道细胞)
功能:对根内水分和物质 运输起选择控制作用。 内外皮层之间为皮层 薄壁组织,比例较 大, 细胞排列疏松,具明显 胞间隙。具横向运输、 贮藏和通气作用。

禾 本 科 植 物 小 麦 根 的 构 造

? 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,
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可分为中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部和薄壁细胞四 个部分,少数植物还有髓。 (1)中柱鞘 特点:中柱外层,1-几层生 活细胞。 功能:恢复分裂能力,产生 形成层、木栓形成层、 侧根等结构。

(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。 在横切面上呈辐射状,有几个辐射角叫几原型的木质部, 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
初生韧皮部的发育方式也为外始式。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。木质部和韧皮部是由多种细 胞组成的一种复合组织,被称为维管组织。

(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 根进行次生生长时,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, 而形成薄壁细胞组成的髓。

? 根的初生构造特点
? 1.皮层比较发达,约为中柱的1.5倍左右, ? 内皮层具有特殊结构—凯氏带。 ? 2.初生维管束属于辐射式维管束。 ? 3.初生木质部的分化方式为外始式。

? (三)侧根的形成
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在主根或不定根开始初生生长不 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。

侧根的形成过程
起源于中柱鞘细胞

平周分裂
侧根原基 各个方 向分裂 根原始体 分裂、分化

侧根

侧根的发生位置与不同类型根的关系示意图

(四)根的次生结构
双子叶植物根的次生生长和次生结构:

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。

1. 维管形成层的发生和活动
根次生生长开始时,初生木质部内凹处与初生韧 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 外面的中柱鞘细胞也恢复分裂能力,变为形成层的一 部分。形成层形成后,先进行切向(平周)分裂,向 内产生次生木质部,向外产生次生韧皮部。

片段状的形成层

波状环形成层

圆环状形成层

形成层除产生次生韧皮部和次生木质部外,在
正对初生木质部辐射角处,由中柱鞘发生的形成层 也分裂形成径向排列的、由薄壁细胞组成的射线, 射线是根横向运输系统。 内:次生木质部;多 外:次生韧皮部;少 内:木射线

形 成 层

次生维管 组织

外:韧皮射线

维管射线

2. 木栓形成层的发生及活动
随着次生组织的增加,中柱不断扩大,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,其中外面的一层细胞常变为木栓形成层。

木栓形成层形成以后,进行平周分裂,向外

分裂产生数层不透水和气的木栓层,向内侧产生
栓内层,三者合称周皮。

木栓形成层的产生及活动
木栓层:多 外 木栓形成层 内

中柱鞘细胞

周皮

栓内层:少

次 生 构 造

次生木质部 次生韧皮部 维管射线

周皮

六、根瘤和菌根
(一)根瘤

1.概念:豆科植物的根上有各种形 状的小瘤状突起。 2.产生:由生活在土壤中的根瘤细 菌侵入到根内产生。 3.作用:根瘤细菌具固氮作用,增 加土壤中氮肥;另外,根 瘤细菌从根中获取营养。

(二)菌根
1.概念:与土壤中某些真菌共生的高等植物幼根。 2.类型 (1)外生菌根:

真菌在幼根表面发 育,菌丝包在根尖外面 形成外套,部分菌丝侵 入到表皮和皮层细胞的 胞间隙内,菌丝代替根 毛作用,扩大了根的吸 收面积,提高了吸收效 率。常变粗或成二叉分 枝。如松、山毛榉等。

如油松、冷杉、云杉。

(2)内生菌根:
概念:真菌菌丝侵入到表皮和皮层细胞的细胞腔内, 根尖仍具根毛。
作用:促进根内的物质分解运输,加强吸收机能。 例如:侧柏、圆柏、葡萄、核桃、杜鹃和兰科植物。

(3)内外生菌根:
概念:有些植物的根尖,真菌菌丝不仅包围根尖, 而且侵入到皮层细胞的细胞腔内和胞间隙中。

例如:草莓。


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