《植物学教学资料》第三章营养器官-根.ppt

,第三章 种子植物的营养器官,学习内容,1 根2 茎3 叶 4 营养器官间的相互联系,学习目标,1.了解根、茎叶各器官的结构与功能和生长环境的相互关系2.了解根尖的分区、各区形态结构与功能的一致性3.掌握双子叶植物根和茎的初生结构特点，初生结构与生长环境的适应性特征4.掌握单子叶植物茎初生结构的特点5.掌握茎在长粗过程中其形态与结构的变化 6.掌握叶的基本结构及不同生态环境下叶在形态、结构与功能上的适应性变化7.了解叶迹、叶隙、枝迹、枝隙的形成与特征，了解根茎过渡区的转变方式,1 根,根的结构及其发育过程；根的形态结构与生理功能之间的辩证关系。,本节重点、难点内容,1 根的生理功能,吸收作用为根的主要功能固着与支持作用输导作用合成功能储藏与繁殖,1 根,2 根与根系,2.1 定根与不定根（1）定根：由胚根发育而成。有主根、侧根、支根分支。主根：由胚根发育而来的根是主根；侧根：主根的分枝是侧根；支根：侧根的分枝是支根。（2）不定根：除根以外的部位发生，位置不定的根。如茎、叶、胚轴上长出的根。,1 根,定根,不定根,2.2 根系及其类型,根系：一株植物全部根的总和称为根系。（1）直根系：主根明显，可与侧根分别开，如胡萝卜、蒲公英、裸子植物的根系，大多数双子叶植物的根系。（2）须根系：主根停止生长，在茎基的节上长出大小相差不多根。,也可根据根在土壤中分布的深度而分为：,（1）浅根系：以水平方向的生长占优势，分布土层的上部。（须根系植物）（2）深根系：以垂直生长占优势，深入土层中。（直根系植物）（旱生性，地下水位低）,3 根尖的结构,3.1 根尖结构与发育 根尖root tip：从根的先端到有根毛的这一段距离。根的伸长、组织的形成、吸收作用都在根尖。,1 根,3.1.1 根冠root cap,由薄壁细胞构成的圆锥帽状体结构，套在生长锥的外面，起保护作用。根冠保持一定的厚度和形状。根尖是根感觉重力的部位，根冠的淀粉体沉淀起向地性的指导作用。,原分生组织:由原始细胞(胚性细胞)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。,3.1.2 分生区meristematic zone,又称生长锥、生长点，长约1mm。,不活动中心：即在根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。,3.1.3 伸长区elongation zone：,细胞生长、分化，并逐步成熟 伸长区的细胞迅速同时伸长，成为根尖深入土层的主要动力。,成熟（根毛）区maturation zone：,细胞停止生长，分化成各种成熟组织，表皮细胞形成根毛，吸收水分。根毛寿命由几天，到10-20天。根毛区不断更新根毛，老根毛的死亡在新根毛长出之后，其实（前面）各个区的位置不断推移。分生区成熟区是个递变过程。,从分生-伸长区-根毛区的组织发育：,原表皮protoderm 表皮epidermis基本分生组织ground meristem 皮层corter原形成层procambium 维管柱vascular（中柱）,分生区细胞分裂方向,4 根的初生结构,根的成熟区的结构称为初生结构。,1 根,双子叶植物根的初生结构,4.1 表皮,位置及来源：根的成熟区的最外一层细胞，由原表皮发育而成；特点：近长方柱形，排列整齐紧密，壁薄，角质层薄，无气孔，一部分表皮的细胞外壁局部突起成根毛；功能：主要吸收作用，也有保护作用，是吸收组织。,4.2 皮层,位置及来源：表皮以内的薄壁细胞，占比例大，由基本分组织产生；特点：细胞体积较大，排列疏松，细胞间隙明显。功能：贮藏、通气等；,皮层各层次细胞特点：,外皮层：排列紧密，细胞细小 皮层薄壁细胞：多层薄壁细胞占大部分，排列 疏松，胞间隙大 内皮层：最内一层细胞，排列紧密，无胞间隙,具 凯氏带增厚,凯氏带：,凯氏带的概念：内皮层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。（单子叶植物为五面加厚）凯氏带的功能：内皮层的这种特殊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。,4.3 中柱（维管柱）,位置及来源：皮层以内的中轴部分，由原形成层发育而来。特点：包括中柱鞘、初生维管组织，有的有髓。各部分细胞特点差异较大。功能：输导水分、养分，部分薄壁细胞具有潜在分裂能力，能进一步产生次生结构。,4.3.1 中柱鞘pericycle,维管柱最外的1-2层细胞构成，有潜在分裂能力，可产生侧根、木栓形成层，一部分的中柱鞘参与维管形成层的形成。,4.3.2 初生维管组织,由初生木质部与初生韧皮部构成，各自独立成束，相间排列。,初生木质部(primary xylem)：,组成：导管、管胞、木纤维，木薄壁细胞。排列：呈放射状排列。发育方向：外始式发育。原生木质部在外(导管口径小)，后生木质部在内(导管口径大)。,初生韧皮部(primary phloem)：,组成：筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞。束数：成束状，与初生木质部相间排列。发育方向：外始式发育，即原生韧皮部在外、后生韧皮部在内。,蚕豆幼根中柱放大,4.3.3 薄壁组织和髓,髓,薄壁细胞,5 侧根和不定根的形成,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。,1 根,侧根起源：侧根起源于中柱鞘的一定部位，称为内起源（endogenous）。侧根形成：中柱鞘某些细胞恢复分生能力，平周分裂（切向分裂）增加细胞的层数；同时，又行垂周分裂，形成突起（侧根原基）；以后根原基的分裂、生长、逐渐分化出生长点和根冠（生长锥）侧根与母根的关系：生长锥后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,二原型木质部与韧皮部相间位置或对准韧皮部，2根；三、四原型在木质部棱上产生，3-4侧根；多原型：在韧皮部方向，也有正对木质部的。侧根外形上排列整齐，纵行排列，主根切去，促进侧根生长，移苗时往往切去主根。,侧根在母根上产生的部位：,分生细胞的壁：,一个立体的细胞可以有两两相对的6个壁，即横向壁、径向壁和切向壁各两个。横向壁与生长点的横切面相平行径向壁与该细胞所在部位的半径相平行切向壁与该细胞所在部位的外周切线相平行,分生细胞分裂方向：,横向分裂（垂周分裂）：新壁与母细胞横向壁平行；径向分裂（垂周分裂）：新壁与母细胞径向壁平行；切向分裂（平周分裂）：新壁与母细胞切向壁平行。,垂周分裂增加器官外层及内部各层细胞数，成为扩大圆周面积和伸长生长的重要因素平周分裂则增加器官半径方向的细胞数量，或为器官加粗的重要因素。,6 根的次生生长和次生结构,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（构造）：由次生生长产生的各种组织形成的结构称次生结构（构造）。,1 根,6.1 维管形成层的产生及其活动,一一,6.1.1 维管形成层的发生,（1）初生木质部外侧，初生韧皮部内侧的薄壁细胞恢复分生能力，成为维管形成层（弧状）;（2）最初的维管形成层成分散弧状向两侧扩展，接近中柱鞘，在木质部放射棱的中柱鞘也恢复分生能力，成为维管形成层的一部分，连成波浪状的维管形成层。（3）形成层细胞主要进行平周分裂，向外产生次生韧皮部，向内产生次生木质部(数量较多)，使形成层成圆环形。(4)维管形成层始终保持一层细胞。,维管形成层的发生：,6.1.2 维管形成层的活动,次生维管组织,次生韧皮部：筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞次生木质部：导管、管胞、木纤维、木薄壁细胞,维管射线：,维管形成层产生的一些薄壁细胞，位于木质部和韧皮部内，呈放射状排列，称维管射线。是根中横向运输的结构。,6.2 木栓形成层的产生和周皮的形成：,1、木栓形成层的产生：中柱鞘细胞通过恢复分生能力而转变成木栓形成层，2、木栓形成层的活动：切向分裂，向外产生木栓层，向内分裂产生栓内层。3、木栓层、木栓形成层和栓内层合称周皮。,木栓层：数层死亡细胞，胞壁栓质化增厚.木栓形成层：1层具分生能力的细胞。栓内层：1-2层生活的薄壁细胞.,周皮,周皮是次生保护组织。第一次木栓形成层停止活动后，由于次生增多，可将周皮撑破，可以由次生韧皮部薄壁细胞恢复分生能力而形成木栓形成层。,根的次生构造特点：,维管形成层产生的次生韧皮部在外方，次生木质部在内方。次生木质部与韧皮部内外并列维管形成层以平周分裂(切向分裂)为主，还进行垂周分裂（径向分裂），使形成层周径扩大，适应加粗生长。次生结构中，木质部所占比例较大，韧皮部占比例较小，形成层只有一层细胞。,根初生结构发育成次生结构的图解,双子叶植物根中组织分化的过程,7 根瘤与菌根,7.1 根瘤：根瘤：马铃薯、花生、蚕豆等豆科植物的根上，常常生有各种形状的瘤状突起，称为根瘤。产生原因：根瘤菌（细菌）侵入。产生过程：根瘤菌（细菌）通过根毛到表皮、皮层，在皮层细胞中繁殖，同时皮层细胞因根瘤菌侵入受到刺激，细胞具分裂的能力。结果体积膨大成瘤状，就是根瘤。,1 根,豆科植物的根瘤形成过程如下：豆科植物根的分泌物吸引根瘤菌到根毛附近。根瘤菌使根毛顶端细胞壁溶解，并经此处侵入根毛并在根毛中分裂滋生，聚集成带，其外被粘液所色，同时根毛细胞分泌纤维素包在菌带和粘液外方，形成侵入线。根瘤菌沿侵入线侵入根的皮层并迅速在该处繁殖，促使皮层细胞迅速分裂形成各种形态和颜色的根。,根与根瘤的关系-共生,根瘤从根吸收水分，无机盐，根瘤菌有固氮作用，在固氮酶的作用下，将N2变为含氮化合物，根瘤菌可分泌含N化合物到土壤中。栽培豆科植物能提高土壤肥力，轮作能提高产量。,7.2 菌根,7.2.1 菌根：与真菌共生的根，称菌根。,7.2.2 菌根的类型,外生菌根-真菌的菌丝（真菌的营养体呈丝状）大部分着生在幼根的表面，少量菌丝侵入到皮层细胞间隙中，这样的根根毛不发达，菌丝代替了根毛的作用，如松、苏铁、山毛榉科、桦木科植物。内生菌根-真菌的菌丝大部分侵入皮层细胞中，如小麦、杜鹃、兰科植物、桑、葡萄、葱真菌从根皮层细胞中吸收有机养料。内外生菌根-菌丝在根表皮、皮层细胞间隙及皮层细胞中都有菌丝，如草莓、苹果。,7.2.3 共生关系及意义,真菌将吸收的水分、无机盐和转化的有机物质供给植物，而植物把制造的有机营养供给真菌。外生菌根吸收无机盐比根毛强，能增加根的吸收能力。内生菌根可以促进根细胞贮藏物的分解，增进根部的输导和吸收作用，产生植物激素，并具有固氮、耐旱耐盐碱的作用。,复习思考题,1、何为根系？根系可分几种类型？2、根冠可分为几个区段？简述各区细胞的形态特征及生理机能。3、绘根的初生结构简图，并说明其结构特点。4、根中维管形成层和木栓形成层从何处产生，如何活动？5、名词解释：定根、不定根、直根系、初生生长、初生结构、根尖、不活动中心、凯氏带、外始式发育、内起源、次生生长、次生结构、发向分裂、径向分裂、根瘤、菌根,