LOGO第四章 营养器官根第四章 营养器官根u器官（器官（organ）：植物）：植物体上，特别是成年植物体上，特别是成年植物的植物体上的植物体上由多种组织由多种组织组成组成、在外形上具有、在外形上具有显显著形态特征著形态特征和和特定功能特定功能、易于区分的部分。易于区分的部分。u根、茎、叶称为营养器根、茎、叶称为营养器官；花、果实、种子称官；花、果实、种子称为生殖器官。为生殖器官。器官组织分化的细胞Company Logo第四章 营养器官根第一节第一节 根的生理功能和基本形态根的生理功能和基本形态第二节第二节 根尖的初生生长与根的初生结构根尖的初生生长与根的初生结构*第三节第三节 侧根的发生侧根的发生第四节第四节 双子叶植物根的次生生长和次生结构双子叶植物根的次生生长和次生结构*第五节第五节 根瘤与菌根根瘤与菌根第六节第六节 根与农业生产的关系根与农业生产的关系第四章 营养器官根u本章重点：根尖的结构，根的初生生长与次生本章重点：根尖的结构，根的初生生长与次生生长，初生结构与次生结构。生长，初生结构与次生结构。第一节第一节 根的生理功能和基本形态根的生理功能和基本形态u根（根（root）：植物体）：植物体生长在地面下的营养生长在地面下的营养器官，吸收土壤内的器官，吸收土壤内的水和矿物质。水和矿物质。四数木（四数木科）植物的板根，四数木（四数木科）植物的板根，摄于西双版纳热带植物园摄于西双版纳热带植物园一、根的生理功能一、根的生理功能u植物适应陆地生活形成的植物适应陆地生活形成的器官器官u功能：吸收、固着、输导、功能：吸收、固着、输导、合成、储藏、繁殖合成、储藏、繁殖n吸收土壤中的水、二氧化碳和无机盐等。一、根的生理功能一、根的生理功能n固着和支持一、根的生理功能一、根的生理功能n合成：生长素、细胞分裂素、脱落酸、赤霉素等植物激素，生物碱等，并具有分解和化感作用。一、根的生理功能一、根的生理功能n储藏和繁殖一、根的生理功能一、根的生理功能n经济利用（食用、药用、艺术）二、根的基本形态二、根的基本形态u根据根的发生时间和部位，可分为以下两种根据根的发生时间和部位，可分为以下两种1. 定根：包括由胚根细胞的分裂和伸长所形成的向下垂定根：包括由胚根细胞的分裂和伸长所形成的向下垂直生长的主根，和从主根上产生的各级分支侧根。直生长的主根，和从主根上产生的各级分支侧根。2. 不定根（不定根（adventitious root）：由胚轴、茎、叶或老）：由胚轴、茎、叶或老根等不同部位产生的根，同样也能产生侧根。根等不同部位产生的根，同样也能产生侧根。二、根的基本形态二、根的基本形态u起支撑作用的不定根（玉米，榕树）起支撑作用的不定根（玉米，榕树）第二节第二节 根尖的初生生长与根的初生结构根尖的初生生长与根的初生结构一、根尖及其分区一、根尖及其分区u根尖指根顶端到根毛处根尖指根顶端到根毛处u根尖可依次分为四个区：根尖可依次分为四个区：根冠、分生区、伸长区根冠、分生区、伸长区和成熟区和成熟区根尖根尖一、根尖及其分区一、根尖及其分区 1. 根冠（根冠（root cap）：位于根的先端，由薄壁细胞组成。）：位于根的先端，由薄壁细胞组成。u功能：保护分生区（寄生植物等无；水培可消失），不断功能：保护分生区（寄生植物等无；水培可消失），不断损耗并产生新的根冠细胞替换；对重力反应有反应。损耗并产生新的根冠细胞替换；对重力反应有反应。一、根尖及其分区一、根尖及其分区2.分生区（分生区（meristematic zone）：位于根冠内方的）：位于根冠内方的顶端分生组织。向外产生顶端分生组织。向外产生根冠细胞，向内形成伸长根冠细胞，向内形成伸长区。区。u包括原分生组织（包括原包括原分生组织（包括原始细胞及其最初的衍生细始细胞及其最初的衍生细胞，胞， 基本不分化）和基本不分化）和初生分生组织（可看到原初生分生组织（可看到原表皮、基本分生组织和原表皮、基本分生组织和原形成层的分化形成层的分化 ）一、根尖及其分区一、根尖及其分区3.伸长区（伸长区（elongation zone）：位于分生区后方，）：位于分生区后方，细胞分裂逐渐停止，沿根的细胞分裂逐渐停止，沿根的长轴方向显著伸长。长轴方向显著伸长。u是根在土壤中推进的主要动是根在土壤中推进的主要动力力u细胞加速分化，出现筛管和细胞加速分化，出现筛管和导管导管u少量吸收功能少量吸收功能一、根尖及其分区一、根尖及其分区 4.成熟区（成熟区（maturation zone）（根毛区）：细胞停止伸长并分（根毛区）：细胞停止伸长并分化成熟，表皮常产生根毛。化成熟，表皮常产生根毛。u根毛：表皮细胞外壁延伸而成，根毛：表皮细胞外壁延伸而成，管状不分枝。管状不分枝。u寿命较短；伸长区向前延伸不断寿命较短；伸长区向前延伸不断产生新的根毛区。产生新的根毛区。u吸收的主要场所吸收的主要场所二、根的初生结构二、根的初生结构u初生生长（初生生长（primary growth）：直接来自顶端分生组）：直接来自顶端分生组织的衍生细胞的增生和成熟（根尖顶端分生组织织的衍生细胞的增生和成熟（根尖顶端分生组织 成成熟区）。初生生长过程中产生的成熟组织称为初生组织熟区）。初生生长过程中产生的成熟组织称为初生组织（成熟区中的各组织），它们共同组成根的初生结构（成熟区中的各组织），它们共同组成根的初生结构（primary structure）。）。（一）双子叶植物根的初（一）双子叶植物根的初 生结构（即成熟区的结生结构（即成熟区的结 构）：表皮、皮层和中柱构）：表皮、皮层和中柱二、根的初生结构二、根的初生结构1. 表皮表皮u一般为一层特化的吸收组织细胞组成，无气孔，细胞壁一般为一层特化的吸收组织细胞组成，无气孔，细胞壁和角质层薄，部分向外延伸成根毛。和角质层薄，部分向外延伸成根毛。二、根的初生结构二、根的初生结构2. 皮层：位于表皮之内，含多层薄壁细胞，排列往往较疏松皮层：位于表皮之内，含多层薄壁细胞，排列往往较疏松（ ）。）。u外皮层：皮层最外一层，排列紧密，表皮破坏后起保护作外皮层：皮层最外一层，排列紧密，表皮破坏后起保护作用（用（ ）。）。二、根的初生结构二、根的初生结构u内皮层（内皮层（endodermis）：皮层最内一层，排列紧密。）：皮层最内一层，排列紧密。径向壁和横向壁带状加厚，形成凯氏带（可多面增厚径向壁和横向壁带状加厚，形成凯氏带（可多面增厚 ）。壁不加厚的内皮层细胞称为通道细胞（）。壁不加厚的内皮层细胞称为通道细胞（ ）。）。u功能：控制物质必须经原生质体才能进入中柱功能：控制物质必须经原生质体才能进入中柱二、根的初生结构二、根的初生结构u内皮层与凯氏带（毛茛，示细胞多面加厚）内皮层与凯氏带（毛茛，示细胞多面加厚）二、根的初生结构二、根的初生结构3. 中柱（中柱（stele）：内皮层以内的部分，包括中柱鞘和初生维）：内皮层以内的部分，包括中柱鞘和初生维管组织（木质部和韧皮部），有些还有髓（薄壁细胞）。管组织（木质部和韧皮部），有些还有髓（薄壁细胞）。u中柱鞘（中柱鞘（pericycle）：维管柱的外层，紧贴内皮层。一至）：维管柱的外层，紧贴内皮层。一至多层薄壁细胞，具有潜在分生能力（未来产生形成层、木栓多层薄壁细胞，具有潜在分生能力（未来产生形成层、木栓形成层、不定芽、侧根、不定根等）。形成层、不定芽、侧根、不定根等）。二、根的初生结构二、根的初生结构u初生维管组织：包括初生木质部（初生维管组织：包括初生木质部（ ）和初生韧皮部）和初生韧皮部（ ）；二者各自成束相间排列。）；二者各自成束相间排列。二、根的初生结构二、根的初生结构初生木质部：包含导管和管胞、木纤维和薄壁细胞初生木质部：包含导管和管胞、木纤维和薄壁细胞u外始式发育（先出现外方的导管外始式发育（先出现外方的导管原生木质部，孔径较原生木质部，孔径较小；再出现内方的导管小；再出现内方的导管后生木质部，孔径较大）（与后生木质部，孔径较大）（与茎不同）茎不同）二、根的初生结构二、根的初生结构u初生韧皮部：包含筛管和筛胞、薄壁组织和韧皮纤维，初生韧皮部：包含筛管和筛胞、薄壁组织和韧皮纤维，同样为外始式发育。同样为外始式发育。u初生木质部与初生韧皮部之间具薄壁组织。初生木质部与初生韧皮部之间具薄壁组织。二、根的初生结构二、根的初生结构u木质部脊及其数目木质部脊及其数目二、根的初生结构二、根的初生结构u水分和矿物质在根中的吸收运输途径（共质体途径和质水分和矿物质在根中的吸收运输途径（共质体途径和质外体途径，下图为共质体途径）外体途径，下图为共质体途径）二、根的初生结构二、根的初生结构（二）禾本科等单子叶植物根的结构（二）禾本科等单子叶植物根的结构u同样具有表皮、皮层和中柱三部分同样具有表皮、皮层和中柱三部分u内皮层细胞上的凯氏带成马蹄型内皮层细胞上的凯氏带成马蹄型二、根的初生结构二、根的初生结构u木质部和韧皮部之间无薄壁细胞，不出现形成层，无次木质部和韧皮部之间无薄壁细胞，不出现形成层，无次生生长（左图，右图为双子叶植物，有形成层）生生长（左图，右图为双子叶植物，有形成层）第三节第三节 侧根的发生侧根的发生u侧根在主根或不定根上侧根在主根或不定根上均可发生，侧根上还可以均可发生，侧根上还可以产生各级侧根（作用？）产生各级侧根（作用？）u通常起源于中柱鞘：通常起源于中柱鞘：中柱鞘细胞分裂，层数增加 产生向外突起，形成根原基 形成生长点和根冠 突破于母根之外第三节第三节 侧根的发生侧根的发生u侧根发生于根毛区，在根毛区以上露出母根（视频侧根发生于根毛区，在根毛区以上露出母根（视频2-10）u侧根形成的位置与维管柱的关系：正对初生木质部或正侧根形成的位置与维管柱的关系：正对初生木质部或正对韧皮部对韧皮部第四节第四节 双子叶植物根的次生生长和次生结构双子叶植物根的次生生长和次生结构u根的次生生长（根的次生生长（secondary growth）：在初生结构成熟）：在初生结构成熟之后，在初生木质部和初生韧之后，在初生木质部和初生韧皮部之间产生侧生分生组织皮部之间产生侧生分生组织（维管）形成层。其活动使根（维管）形成层。其活动使根的维管组织数量增加，根不断的维管组织数量增加，根不断加粗，即为根的次生生长。加粗，即为根的次生生长。u根的次生生长还包括木栓形成根的次生生长还包括木栓形成层产生次生保护组织层产生次生保护组织周皮。周皮。u次生生长形成根的次生结构次生生长形成根的次生结构（secondary structure）一、维管形成层的发生与次生维管组织的形成：一、维管形成层的发生与次生维管组织的形成：形成层片段出现形成层片段出现第四节第四节 双子叶植物根的次生生长和次生结构双子叶植物根的次生生长和次生结构形成层与部分中柱鞘相连形成层与部分中柱鞘相连第四节第四节 双子叶植物根的次生生长和次生结构双子叶植物根的次生生长和次生结构形成层呈波浪状环形形成层呈波浪状环形第四节第四节 双子叶植物根的次生生长和次生结构双子叶植物根的次生生长和次生结构形成层圆环状，表皮和皮层破毁形成层圆环状，表皮和皮层破毁第四节第四节 双子叶植物根的次生生长和次生结构双子叶植物根的次生生长和次生结构第四节第四节 双子叶植物根的次生生长和次生结构双子叶植物根的次生生长和次生结构次生木质部次生木质部次生韧皮部次生韧皮部周皮周皮皮层皮层形成层形成层中柱鞘中柱鞘二、木栓形成层的发生与周皮的形成二、木栓形成层的发生与周皮的形成u中柱鞘细胞恢复分裂能力，形成木栓形成层。向内产生栓中柱鞘细胞恢复分裂能力，形成木栓形成层。向内产生栓内层，向外产生木栓层内层，向外产生木栓层周皮。周皮。u老的周皮逐年死亡，木栓形成层发生逐渐内移，每年形成老的周皮逐年死亡，木栓形成层发生逐渐内移，每年形成新的周皮新的周皮第四节第四节 双子叶植物根的次生生长和次生结构双子叶植物根的次生生长和次生结构u（维管）射线：次生木质（维管）射线：次生木质部和次生韧皮部中的径向部和次生韧皮部中的径向排列的薄壁细胞排列的薄壁细胞u根的次生结构特点根的次生结构特点n次生木质部在内，次生韧皮部在外n形成层不断进行分裂，使根加粗n次生结构中以次生木质部为主，初生木质部也基本保留，韧皮部保留较少第四节第四节 双子叶植物根的次生生长和次生结构双子叶植物根的次生生长和次生结构u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*第四节第四节 双子叶植物根的次生生长和次生结构双子叶植物根的次生生长和次生结构第五节第五节 根瘤和菌根根瘤和菌根u（互利）共生：植物与其他生物之间存在的相互有利的共（互利）共生：植物与其他生物之间存在的相互有利的共居关系居关系u种子植物与土壤中的微生物间的共生关系：根瘤和菌根种子植物与土壤中的微生物间的共生关系：根瘤和菌根一、根瘤：根上的瘤状突起。由土壤中的根瘤菌侵入根的皮一、根瘤：根上的瘤状突起。由土壤中的根瘤菌侵入根的皮层内，使其体积膨大而形成。层内，使其体积膨大而形成。u固氮功能及其在生产上的应用：（固氮功能及其在生产上的应用：（N2 NH3）第五节第五节 根瘤和菌根根瘤和菌根二、菌根：根与真菌共生体，含外生菌根（菌丝包被在幼根二、菌根：根与真菌共生体，含外生菌根（菌丝包被在幼根外面或侵入到皮层细胞间隙中）和内生菌根（菌丝侵入到外面或侵入到皮层细胞间隙中）和内生菌根（菌丝侵入到细胞内）细胞内）功能：代替根毛吸收水分和无机盐等；需要植物提供有机功能：代替根毛吸收水分和无机盐等；需要植物提供有机养料（视频养料（视频5-2053”）生产中的应用：移栽和播种时需考虑生产中的应用：移栽和播种时需考虑第六节第六节 根与农业生产的关系根与农业生产的关系u深根系、浅根系及其应用（如图为间作套种）深根系、浅根系及其应用（如图为间作套种）第六节第六节 根与农业生产的关系根与农业生产的关系n保护坡地、堤岸和防止水土流失复习与作业复习与作业u名词解释：名词解释： 器官器官 初生生长和初生结构初生生长和初生结构 内皮层内皮层 凯氏带凯氏带 中柱鞘中柱鞘 次次生生长和次生结构生生长和次生结构 维管射线维管射线 根瘤和菌根根瘤和菌根 内生菌根和内生菌根和外生菌根外生菌根 u简答题简答题1. 为何植物移栽时需要缓苗？为何植物移栽时需要缓苗？2. 豆科植物为什么能够肥田？豆科植物为什么能够肥田？3. 什么是菌根？有菌根的植物在引种和育苗工作中应注意什么是菌根？有菌根的植物在引种和育苗工作中应注意什么？什么？