第四章-根的形态结构和生理功能课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 根的形态结构和生理功能,第四章 根的形态结构和生理功能,1,不定根（,adventitious root,）,由茎叶或老根上长出的根,侧根（,lateral root,）,由主根长出的根,主根（,main root,）,由胚根生长出来、植物个体发育中最早出现的根,根和根系,不定根（adventitious root） 由茎叶或老根,2,根和根系,一株植物根的总和称为,根系,植物的根系通常有两类：,直根系,和,须根系,直根系,主根明显，主根上生出,侧根,，这类根系固着能力很强。一些植物的主根可以贮存糖类等有机营养物质。,大部分单子叶植物和一些草本植物的根为,须根系,，即在,胚轴,或,茎,的基部丛生大量须状根。须根系具有与土壤更多的接触表面积。,根和根系一株植物根的总和称为根系直根系主根明显，主根上生出侧,3,直根系,直根系,4,须根系,须根系,5,根的初生生长和初生结构,根的初生生长和初生结构,6,伸长区（,elongation area,）,根冠（,root cap,）,分生区（,division area,）,成熟区（,mature area,）,伸长区（elongation area）根冠（root ca,7,根冠,位于根的先端，由许多排列不规则的薄壁细胞组成帽状的结构套在分生区外方，保护着幼嫩的生长点,外层细胞能分泌多糖类黏液，可防止根尖干燥，使土粒表面润滑，减少摩擦,根冠位于根的先端，由许多排列不规则的薄壁细胞组成帽状的结构,8,根冠,根冠可以感受重力，控制根的向地性生长：根冠前端细胞中含有淀粉体，起着“平衡石”的作用，保证根的向地性生长。除淀粉体外，内质网、高尔基体也与根的向地性反应有关,根冠根冠可以感受重力，控制根的向地性生长：根冠前端细胞中含,9,分生区,位于根冠上方，长约,1,2mm,，由分生细胞组成,分生区最前端是,原分生组织,，其上方为原分生组织衍生细胞形成的,初生分生组织,初生分生组织的细胞已有了初步的分化，并形成,原表皮,、,基本分生组织,和,原形成层,三部分,进一步分化，原表皮根的表皮，基本分生组织根的皮层，原形成层维管柱,分生区位于根冠上方，长约12mm，由分生细胞组成,10,分生区,分生区,11,伸长区,位于分生区上方，长约,2,5mm,细胞分裂已停止，但细胞体积增大，并沿根的纵轴方向显著伸长，由于这段区域是根伸长生长的主要部分，故称,伸长区,伸长区开始出现组织的分化，最早的,筛管,和,导管,相继出现，逐渐分化形成根的,成熟组织,伸长区位于分生区上方，长约25mm,12,成熟区（,根毛区,）,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,0.08,1.5mm,成熟区（根毛区）位于伸长区的上方，细胞已停止生长，并多已分化,13,成熟区（,根毛区,）,根毛数目多，密度大,如玉米,420/mm,2,豌豆,230/mm,2,角质层极薄,外壁上有黏液和果胶质,有利吸收和固着,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,成熟区（根毛区）根毛数目多，密度大,如玉米420/mm2,14,第四章-根的形态结构和生理功能课件,15,根的初生结构,根尖顶端分生组织经分裂、生长和分化而形成成熟的根，这种生长过程称为根的,初生生长,初生生长所形成的各种成熟组织属于,初生组织,，它们共同组成根的,初生结构,根的初生结构根尖顶端分生组织经分裂、生长和分化而形成成熟的根,16,初生结构的三要素,表皮（,epidermis,）,皮层（,cortex,）,维管柱（,vascular cylinder,或中柱）,初生结构的三要素,17,根的初生结构,根的初生结构,18,毛茛根初生结构,毛茛根初生结构,19,柳树根初生结构,柳树根初生结构,20,双子叶植物根初生结构示意图,双子叶植物根初生结构示意图,21,表皮,表皮,22,热带的兰科植物和附生的天南星科植物的气生根,表皮由多层排列紧密的死细胞组成,称为,根被,保护作用,防止水分丧失,表皮,热带的兰科植物和附生的天南星科植物的气生根, 表皮由多层排列,23,根毛,表皮细胞的外壁突出和延伸成管状，增大吸收水分和矿质元素面积,根毛表皮细胞的外壁突出和延伸成管状，增大吸收水分和矿质元,24,皮层,由多层薄壁细胞组成排列疏松，有明显的胞间隙，细胞中其中储藏有淀粉和其他物质,皮层由多层薄壁细胞组成排列疏松，有明显的胞间隙，细胞中其,25,皮层,外皮层：,最外层排列整齐，无胞间隙的薄壁细胞组成,中皮层：,多层薄壁细胞组成,内皮层：,皮层最内的层细胞组成，细胞排列紧密，没有细胞间隙，细胞两侧径向壁和上下壁有木化、栓化的带状加厚区域,凯氏带（,casparian strip,）,皮层外皮层：最外层排列整齐，无胞间隙的薄壁细胞组成中皮,26,外皮层,中皮层,内皮层,凯氏带,外皮层中皮层内皮层凯氏带,27,凯氏带立体示意图,凯氏带立体示意图,28,凯氏点,凯氏点,29,小麦根横切面示凯氏带,小麦根横切面示凯氏带,30,细胞膜与细胞壁在凯氏带处紧附在一起,细胞膜与细胞壁在凯氏带处紧附在一起,31,凯氏带,通道细胞,功能,凯氏带通道细胞功能,32,维管柱,皮层以内的柱状体，是由原形成层发育而来,维管柱皮层以内的柱状体，是由原形成层发育而来,33,维管柱,中柱鞘：,位于维管柱的最外层， 或几层薄壁细胞组成，有潜在的分裂能力（侧根、不定芽、形成层等）,维管组织：,由初生木质部和初生韧皮部组成,薄壁细胞：,位于初生木质部和初生韧皮部之间的数层薄壁细胞,维管柱中柱鞘：位于维管柱的最外层， 或几层薄壁细胞组成，有,34,中柱鞘,维管组织,初生木质部,初生韧皮部,薄壁细胞,单子叶植物维管柱,中柱鞘维管组织初生木质部初生韧皮部薄壁细胞单子叶植物维管柱,35,双子叶植物,和,单子叶植物,初生根比较,双子叶,单子叶,双子叶植物和单子叶植物初生根比较双子叶单子叶,36,初生木质部,位于维管柱中央，由几个初生木质部束组成，横切面上呈星芒状,初生木质部束的先端分化成熟较早，由管径较小的环纹和螺纹导管组成，称为,原生木质部,靠近中心的部分成熟较迟，由管径较大的梯纹、网纹和孔纹导管组成，称为,后生木质部,初生木质部这种由外向内发育成熟的方式，称为,外始式,根横切面上木质部呈不同的辐射棱角，称,木质部脊,，脊的数目决定,原型,，如油菜为,2,束称,二原型,、豌豆有,3,束称,三原型,，花生为,四原型,等,双子叶植物和裸子植物束数较少，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,初生木质部位于维管柱中央，由几个初生木质部束组成，横切面上,37,初生韧皮部,位于初生木质部束之间，束数与初生木质部相同,外始式发育，即,原生韧皮部,在外，,后生韧皮部,在内方,组成成分：筛管和伴胞,也有韧皮纤维和韧皮薄壁细胞,初生韧皮部位于初生木质部束之间，束数与初生木质部相同,38,薄壁组织,位于初生木质部和初生韧皮部之间，由多层薄壁细胞组成,双子叶植物中，这部分细胞可转化为,维管形成层,的一部分,薄壁组织 位于初生木质部和初生韧皮部之间，由多层薄壁细,39,髓,一般根中央部分由木质部占据,若中央部分不分化成木质部,就由薄壁或厚壁组织形成,髓,(,多原型根多如此,),多数单子叶植物和少数双子叶植物根中都有髓存在,髓 一般根中央部分由木质部占据,若中央部分不分化成木,40,主要起源于,中柱鞘,，,内皮层,也参与,侧根发生于根的内部组织的这种方式称为,内起源,侧根的发生,主要起源于中柱鞘，内皮层也参与侧根的发生,41,侧根发生部位,二原型根,侧根发生部位二原型根,42,侧根发生部位,三、四原型根,侧根发生部位三、四原型根,43,侧根发生部位,多原型根,侧根发生部位多原型根,44,中柱鞘细胞恢复分裂能力，先进行几次平周分裂，产生向外的突起，,随后进行平周和垂周等各个方向的分裂，使原有的突起继续生长，,形成侧根的,根原基,根原基,分裂、生长，逐渐分化出,顶端分生组织,和,根冠,进一步生长、分化,逐渐伸入皮层，此时，根冠分泌含酶的物质将皮层和表皮溶解，最后伸出母根,形成,侧根,侧根形成过程,中柱鞘细胞恢复分裂能力，先进行几次平周分裂，产生向外的突起，,45,柳树侧根发生,柳树侧根发生,46,第四章-根的形态结构和生理功能课件,47,侧根的发生,侧根的发生,48,第四章-根的形态结构和生理功能课件,49,根的次生生长和次生结构,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,的活动引发,由次生生长所形成的,次生维管组织,和,周皮,所组成的结构，称为,次生结构,根的次生生长和次生结构大多数双子叶植物的根在已形成的初生结,50,次生分生组织的产生和活动,根的,次生分生组织,包括：,维管形成层（,vascular cambium,）,不断向侧方添加次生维管组织,木栓形成层（,cork cambium,）,在根的外围形成周皮,次生分生组织的产生和活动根的次生分生组织包括：,51,第四章-根的形态结构和生理功能课件,52,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,53,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,54,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,55,维管形成层的发生和活动,维管形成层的发生和活动,56,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,57,维管射线,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,:,径向物质运输,维管射线形成后,使维管组织内有,轴向系统,和,径向系统,之分,维管射线在次生维管组织中, 形成了一些径向排列的薄壁细胞群,58,根的次生结构,皮层,次生韧皮部,维管形成层,次生木质部,(,髓,),射线,髓,初生韧皮部,初生木质部,内皮层,中柱鞘,根的次生结构皮层次生韧皮部维管形成层次生木质部(髓)射线髓初,59,木栓形成层的发生和它的活动,维管形成层的活动,使中柱鞘以外的成熟组织被破坏,这时根的中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,),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,木栓形成层的发生和它的活动维管形成层的活动, 使中柱鞘以,60,次生韧皮部,维管形成层,次生木质部,木射线,初生韧皮部,初生木质部,根的次生结构,周皮,木栓层,木栓形成层,中柱鞘,次生韧皮部维管形成层次生木质部木射线初生韧皮部初生木质部根的,61,柳树根次生结构,柳树根次生结构,62,棉花次生根中央的髓和初生木质部,棉花次生根中央的髓和初生木质部,63,棉花根次生木质部,棉花根次生木质部,64,棉花根次生韧皮部和维管形成层,棉花根次生韧皮部和维管形成层,65,棉花根次生韧皮部,棉花根次生韧皮部,66,棉花次生根周皮,棉花次生根周皮,67,双子叶植物根的发育形成过程,中柱鞘,初生韧皮部,薄壁组织,初生木质部,髓,(,若存在,),维管形成层,次生韧皮部,维管射线,次生木质部,原生韧皮部,后生韧皮部,原生木质部,后生木质部,木栓形成层,木栓层,栓内层,侧根,维管,柱,原分生,组织,原形,成层,根冠原,原表皮,基本分生组织,根冠,表皮,皮层,初生生长及初生结构,次生生长及次生结构,双子叶植物根的发育形成过程中柱鞘维管形成层次生韧皮部维管射线,68,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,),根瘤的形成及意义,根上生的各种形状的瘤状突起,称为,根瘤, 形成过程,:,根瘤菌由根毛侵入根的皮层内,其分泌物刺激皮层细胞迅速分裂,使细胞数目增多体积增大,同时根瘤菌也大量繁殖,结果在根表面形成,根瘤, 有固氮作用,供植物生长发育的需要,;,也能提高土壤肥力,提高作物产量, 除豆科植物外,还发现,100,多种植物能形成根瘤,如木麻黄、罗汉松、杨梅、铁树、沙棘等, 近年来，把固氮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,根瘤和菌根 根和土壤中的微生物有密切的关系, 有些微生,69,根 瘤,根 瘤,70,(,二,),菌根的形成、类型及意义,植物的根和真菌也有共生关系，和真菌共生的根称为,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，有时也侵入皮层细胞间，但不进入细胞内，此时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,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,等促进根系的生长；植物供给真菌糖类、氨基酸等有机养料,能形成菌根的高等植物,2000,多种，如侧柏、毛白杨、银杏、小麦、葱等,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,(二)菌根的形成、类型及意义植物的根和真菌也有共生关系，和真,71,菌 根,菌 根,72,外生菌根,外生菌根,73,内生菌根,内生菌根,74,变态根,贮藏根,气生根,寄生根,肉质直根,块根,支柱根,攀缘根,呼吸根,变态根贮藏根肉质直根支柱根,75,肉质直根,肉质直根,76,块根,块根,77,支柱根,支柱根,78,第四章-根的形态结构和生理功能课件,79,攀缘根,攀缘根,80,呼吸根,呼吸根,81,第四章-根的形态结构和生理功能课件,82,第四章-根的形态结构和生理功能课件,83,寄生根,寄生根,84,第四章-根的形态结构和生理功能课件,85,