植物学第四章 根 论述题

第四章根
1.比较双子叶和单子叶植物根初生结构的主要异同点。

如表所示。

2.试述根的次生生长过程及次生结构。

解：根的次生生长是指由根次生分生组织（维管形成层和木栓形成层）细胞分裂、分化产生次生组织的过程。

（1）维管形成层的产生及活动过程：
1）根在増粗生长前，初生木质部与初生韧皮部之间的薄壁组织恢复分裂能力产生维管形成层，形成层开始是在每一韧皮部内方产生，是片段状的。

随后，各段形成层向两侧扩展至木质部辐射角，同时，与木质部辐射角正对的中柱鞘细胞也恢复分裂能力形成部分形成层，与前面各形成层片段连接成一个闭合的波状环。

2）由于初生韧皮部内方的形成层产生最早，分裂也较快，因此在初生韧皮部内侧形成的次生组织多，而在初生木质部辐射角处的形成层活动较晚，形成的次生组织较少。

这样，初生韧皮部被新形成的次生组织推向外方，波状的形成层也逐渐变成圆环状，然后形成层继续分裂活动，向外产生次生韧皮部，向内产生次生木质部。

（2）木栓形成层的产生及活动过程：
1）根中第一次木栓形成层的产生是由中柱鞘细胞恢复分裂能力产生的，木栓形成层产生后，进行平周分裂向外产生多层木栓层细胞，向内产生少量栓内层细胞，由木栓层、木栓形成层和栓内层共同构成周皮。

由于根的不断加粗,先形成的周皮被撑破，在周皮内侧再形成新的周皮。

2）根中第二次之后的周皮产生于韧皮部的薄壁细胞，这些细胞恢复分生能力形成新的木栓形成层，由新的木栓形成层产生新的周皮。

新周皮的产生位置随根的不断加粗而逐渐内移。

（3）根的次生结构：根的次生结构由外向内依次为：
1）周皮:包括木栓层、木栓形成层和栓内层。

2）韧皮部（包括少量初生韧皮部和次生韧皮部）：在双子叶植物中由筛管、伴胞、韧皮纤维和韧皮薄壁细胞组成。

3）韧皮射线:分布于次生韧皮部内的径向排列的薄壁细胞。

4）维管形成层:一层次生分生组织细胞，位于次生韧皮部和次生木质部之间。

5）次生木质部:位于维管形成层之内，占据根次生结构的大部分，在双子叶植物中由导管、管胞、木纤维和木薄壁细胞等共同组成。

6）木射线:分布于次生木质部内的径向排列的薄壁细胞。

7）初生木质部:位于根次生结构中央，呈放射状分布。

3.根的表皮和其他器官的表皮在结构功能上存在哪些差异？
解：根表皮畑胞壁薄，由纤维素和果胶组成，外壁通常无或只有一薄层角质层，无气孔分布。

一部分表皮细胞的外壁向外延伸形成细管状的根毛，扩大了根表皮与土壤接触的面积，从而扩大了整个表皮的吸收面积,因此，对于根表皮的功能而言,其吸收作用比保护作用更为重要。

4.内皮层的加厚有何特点？它与水分和物质吸收有何关系？
解：植物根内皮层细胞壁加厚有三种形式:凯氏带加厚、马蹄形加厚和全面加厚。

1）凯氏带状加厚是指内皮层细胞的径向壁（两侧的细胞壁）和横向壁（上下的细胞壁）有一条栓质化的帯；状加厚。

在电子显微镜下，凯氏带加厚是栓质沉积在初生壁及胞间层中，形成一连续的环带，并且与质膜无孔隙地紧紧附着在一起。

凯氏带的这种特殊结构对根内水分和物质运输起着控制作用，使得由皮层进入维管柱的水分和矿质离子被凯氏带阻隔，不能通过细胞间隙、细胞壁或质膜之间进入，而必须经过内皮层的质膜及原生质体才能进入维管柱,起到选择通透作用。

同时也减少了溶质的散失，维持维管柱内一定浓度的溶液，保证水分源源不断进入导管。

2）马蹄形加厚指大多数单子叶植物和少数双子叶植物根内皮层细胞的上下横壁、径向壁和内切向壁五个面全面加厚，只有外切向壁加厚。

在横切面上加厚的细胞壁呈“马蹄形”，也有全部细胞壁都加厚的，这种情况下，内皮层细胞的内切向壁上有纹孔和胞间连丝存在，使通过质膜的溶质能穿过增厚的内皮层进入维管柱内。

另外，少数正对原生木质部处的内皮层细胞仍保持初期发育阶段的结构，薄壁不再增厚，这种薄壁细胞称为通道细胞，是控制物质转移的通道。

5.试述根的初生结构与其生理功能的相互适应关系。

解：植物根的初生结构由外到里依次分为表皮、皮层和维管柱三部分。

1）表皮：表皮细胞壁薄，由纤维素和果胶组成，有利于水分和溶质渗透和吸收。

外壁通常无或仅有一层角质层，无气孔分布。

部分表皮细胞外壁向外延伸形成细管状的根毛，扩大了吸收面积。

就根的表皮而言，吸收作用显然比保护作用更为重要。

2）皮层:皮层的最外面一层或数层细胞形状较小，无胞间隙,称为外皮层。

在根毛枯死，表皮破坏后，其细胞壁增厚并栓化，起到临时保护作用。

皮层中间有多层薄壁细胞组成，在幼根中占很大比例。

这些细胞体积大，排列疏松，有明显的细间隙，常贮藏着许多后含物。

皮层除了有贮藏营养物质的功能外，还具有横向运输水分和矿物质至维管柱的作用。

皮层最内-层细胞排列紧密，无细胞间隙，称为内皮层。

该层细胞常呈不同程度加厚，对根内水分和物质的运输
起到控制作用。

3）维管柱：由中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部和薄壁组织组成。

中柱鞘细胞分裂可以产生侧根、不定根、乳汁管和树脂道等，根的增粗生长中维管形成层的-部分也发生于中柱鞘。

根的初生木质部位于跟中央，主要输导水分。

初生木质部是由外向内进行发育成熟的，原生木质部由口径较小的环纹和螺纹导管组成，靠近中柱鞘和内皮层，缩短了水分横向输导的距离，而后生木质部由管腔较大的梯纹、网纹和孔纹导管组成，提高了输导效率，更能适应植株生长对水分的需要。

初生韧皮部位于初生木质部辐射角之间，也是由外向内发育成熟，主要输导有机质。

初生韧皮部的这种发育方式同样对有机质在根中的输导相适应。

而薄壁组织位于初生韧皮部和木质部之间，将来发育成形成层的一部分，是植物根部加粗生长的基础。

6.侧根发生的生物学意义如何？
解：侧根起源于中柱鞘，与主根的维管组织紧密靠在一起，这样，侧根的维管组织和主根的维管组织相联结，形成一个整体，利于输导功能的实现。

同时，侧根在成熟区发生，但伸出母根已在成熟区以上，所以侧根的发生不会破坏根毛，因而不影响根的吸收作用。

侧根的形成扩大了根的吸收面积，也使根的固着作用加强了。

7.何谓共生现象？根瘤和菌根的形成在农业生产实践上有何重要意义？
解共生指的是生物之间的互利关系。

植物的根与土壤中的微生物形成的共生关系为：微生物从植物根组织里得到营养，植物也由于微生物的作用而得到它生活中所需要的物质。

被子植物的根和微生物形成的共生关系常见的有根瘤和菌根两种。

根瘤是豆科植物与根瘤细菌之间的共生体。

根瘤菌一方面从根皮层中吸取生活所需的水分和养料，另一方面根瘤菌能够通过固氮作用把空气中的游离氮转变为含氮化合物，这种含氮化合物可以被植物吸收，合成自身所需要的营养物质。

根瘤菌可以通过植物根将含氮化合物分泌到土壤中去，或者在根瘤中直接脱落到土壤中，增加了土壤中的氮肥，为其他作物吸收利用。

因此，在农业生产中，利用豆科植物与其他作物轮作、间作，可以减少施肥，不仅降低生产成本，还可
以增加単位面积的产量。

菌根指的是高等植物和土壤中的真菌形成的共生体。

真菌菌丝可以像根毛―样从土壤中吸收水分和无机盐供植物利用，促进细胞内贮藏物质的分解，增进吸收作用。

菌丝还能产生激素，尤其是维生素国和B6等生长活跃物质，不仅对根的发育有促进作用，使植物生长良好，还能增加豆科植物固氮和结瘤率;提高药用植物的药用成分含量；提高苗木移栽、扦插成活率等。

因此，在林业上，常用人工方法进行真菌接种，提高抗旱能力，以利于造林成功。