植物形态学教程——第四章：根

2021年5月10日星期一
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维管柱 皮层 表皮
原形成层 基本分生组织 原表 皮
表皮和皮层具共同的原始细胞 表皮与根冠具共同的原始细胞
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三、根的发育
㈠ 顶端分生组织
2．不活动中心：（一般了解）
在根的顶端组织的研究中（包括根的正常发育、各种手术处
溶质进入维管柱内有限制作用。凯氏带形成后，内皮层的质
膜与凯氏带间紧密连接，水分和离子必须经过质膜的选择，
才能进入维管柱。
▪ 皮层薄壁组织：外皮层和内皮层之间的多层薄壁细胞。是由 大型薄壁细胞构成的典型的薄壁组织，行使贮藏功能。
功能：保护作用、贮藏作用和横向运输功能。
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范围：根冠后方具有分裂相的区域（根冠与伸长区之间）。
特征：即原分生组织和初生分生组织的特征。
变化：原分生组织细胞分裂后经初步分化后成为初生分生组 织；初生分生组织细胞分裂后进入生长和分化阶段（即进入 伸长区）。
作用：与顶端分生组织相同。
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三、根的发育
功能：主要为吸收作用，其次为保护作用。
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四、根的初生结构
㈠ 双子叶植物根的初生结构
2．皮层
位置、来源：位于表皮以内、维管柱的中柱鞘以外。来源于 初生分生组织中的基本分生组织。
结构特征：在大部分植物根的初生结构中，皮层占据最大的 空间，由多层细胞组成。皮层一般由三个结构层次。
第 基本概念 一 一、根的生理功能 节 二、根的形态
根 三、根的发育
四、根的初生结构
南 刘阳 宗师
五、侧根的形成
六、根的次生生长和次生结构
才范
20 01
学 院 生
年 秋
Байду номын сангаас
物 系
七、根瘤和菌根 本节小结 本节作业
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第植
种 子 植
三 章
物 形 态 学
物 的 营 养 器 官
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四、根的初生结构
㈠ 双子叶植物根的初生结构
1．表皮
位置、来源：来自初生分生组织中的原表皮，位于根的外表。
结构特征：多由一层细胞构成。表皮细胞近似长方形，其长 轴和根的纵轴平行，排列整齐紧密，和茎、叶等地上部分表 皮相似。
▪ 根表皮的独特性：细胞壁薄，角质层极薄，不具气孔，部分 表皮细胞的外壁向外凸起，延伸形成根毛（四大特征）。
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三、根的发育
（一） 顶端分生组织
1.顶端分生组织的结构和类型 2.不活动中心
（二） 根尖的结构和发展
定义 1.根冠 2.分生区 3.伸长区 4.成熟区
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三、根的发育
㈠ 顶端分生组织
1．顶端分生组织的结构和类型（组织原学说）：
第一种类型：成熟根中的各区——维管柱、皮层和根冠都有 各自的原始细胞。其中又有两种情况：
▪ 分化：成熟区各种成熟组织都是在此区分化的。在伸长区末 端接近成熟区处，最早的筛管和环纹导管已经出现。
作用：一是水分的吸收；二是产生推动力，使根尖向前生长。
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三、根的发育
㈡ 根尖的结构和发展
4．成熟区（根毛区）
范围：具有根毛的区域。
特征：各种细胞止伸长，多已分化成熟，故称成熟区。因该 区表皮产生根毛，又称根毛区。其特征主要表现在两个方面：
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四、根的初生结构
㈠ 双子叶植物根的初生结构
2．皮层
▪ 内皮层特征：一层排列整齐的薄壁细胞，其细胞的两个横向
壁和两个径向壁上，有栓化和木质化增厚成带状的壁结构环
绕，成一整圈，称凯氏带。在横切面上，只能在两个径向壁
上看到其横切的形象，称为凯氏点。凯氏带在根内对水分和
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二、根的形态
㈠ 根的概念及类型
1. 根的概念
中国大百科全书对根的定义：根是维管植物体轴的地下部分， 主要起固着、吸收作用，同时还有合成和贮藏有机物质，以 及进行营养繁殖的功能。根上不生长叶和花，它虽然和芽一 样有分枝，但分枝（侧根）来源不同。
▪ 以此定义，只有维管植物才有根，也就是说，所谓真根，必 需有相当的组织分化，最关键的是有维管组织分化。无维管 组织的“根”只能是“假根”。
变化：生长速度较快，但细胞寿命较短，几天或10－20天。 随分生区衍生细胞的不断增大和分化，以及伸长区细胞不断 向前延伸，根毛区也就随着根的生长，向前推移，进入新的 土壤区域，这对于根的吸收是极为有利的。
作用：
▪ 吸收作用：因根毛外壁具粘液和果胶质而与土壤颗粒密切结 合，有利于根毛的吸收作用。
▪ 输导作用：根毛区输导组织已经分化成熟，可以行使正常的 输导功能。其中的木质部将根毛吸收的水分和无机盐向上运 输；同时，韧皮部将地上绿色组织合成的有机物质运向根部， 供其生长发育需要。
▪ 外皮层：位于皮层的最外方，紧贴表皮，由一层或几层细胞 组成。其特点为细胞体积较小，壁较厚（但非厚壁细胞）， 排列紧密，无间隙，成为连续的一层或几层。这就是外皮层。 当根毛枯死，表皮破坏后，外皮层的细胞增厚并栓化，能代 替表皮保护作用。
▪ 内皮层：皮层最内、紧贴中柱鞘的一层细胞。排列整齐紧密， 无胞间隙。此即为内皮层。
按发育的来源来定义：由胚根发育而来的植物体体轴的地下 部分。
▪ 这个定义忽略了一个问题，那就是，“不定根”未包含在内。 如玉米的支柱根不是从胚胎发育而来，但它肯定也是根。
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二、根的形态
㈠ 根的概念及类型
2. 根的类型
主根:种子萌发时胚根突破种皮，直接产生的根。 定根:由植物体固定位
理，以及DNA合成的标记示踪）。发现普遍存在的现象：根
本体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。
▪ 不活动中心并不包括根冠原始细胞。在根以后的生长中，旺 盛的有丝分裂活动并不在此中心，而是在这个中心以外的部 分进行。
㈡ 根尖的结构和发展
3．伸长区
范围：位于分生区之后，根毛区之前。从细胞停止分裂的位 置开始，到开始出现根毛的位置。
特征：伸长区从前到后，细胞明显长于分生区，且越来越长。 变化：
▪ 生长：细胞分裂停止，体积扩大，显著地沿根的长轴方向延 伸，伸长区由此得名。根的伸长是分生区细胞分裂、长大和 伸长区细胞延伸的共同结果，分生区细胞延伸所起的作用更 显著。
深根系和浅根系（据根系在土壤中分布的深度）
▪ 深根系：主根发达，向下垂直生长，深入土层达3—5米，甚 至10米以上的根系。多数直根系都为深根系。
▪ 浅根系：侧根或不定根较主根发达，并向四周扩展，多分布 于土壤表层的根系，即为浅根系。多数须根系为浅根系。
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直根系和须根系
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二、根的形态
㈡ 根系及类型
根系：一株植物地下部分根的总和。
直根系和须根系（据所构成根系的根的类型）
▪ 直根系：具明显、发达的主根，主根和侧根区别明显，主要 由主根和侧根构成的根系，也称主根系。双子叶植物多为直 根系。
▪ 须根系：主根不发达，主、侧根无明显区分的根系；或全部 由不定根与其分枝组成，粗细相近，无主次之分的须状根系。
定义：从根的最尖端到着生根毛的部分（包括所有根毛所在的 区域）由根冠、分生区、伸长区和成熟区构成。 知识点：
各区的范围界定（识别）、 特征 变化 功能
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三、根的发育
㈡ 根尖的结构和发展
1．根冠：根特有的结构。
范围：位于分生区外方，从根尖最顶端到分裂相出现的位置 （根尖最先端无分裂相的区域）。
输导作用：根吸收的水分和无机盐，通过其维管组织输送到地上 部分，叶制造的有机养料由茎到根，再经根的维管组织输送到其 各部分，以维持根的生长和生活的需要。
合成功能：根能合成各种激素、植物碱、氨基酸，氨基酸。
贮藏功能：根内有较发达的薄壁组织，主要行使贮藏功能。
繁殖功能：主要以形成不定芽的方式进行。
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作用：对分生区起保护作用；具重力反应，以保持根尖向下 生长。
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三、根的发育
㈡ 根尖的结构和发展
根毛 表皮 外皮层
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成熟区 （根毛区）
伸长区
生长点 （分生区）
根冠
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三、根的发育
㈡ 根尖的结构和发展
2. 分生区
置发育而来 侧根:根产生的各级分枝。可分一级至多级侧根。
根
不定根：由茎、叶、老根或胚轴等不固定位置上发生的根，不定根 上也 可发育出侧根。
初生根和次生根 ：
▪ 植物学上，凡属胚根直接产生（主根）或间接产生（侧根） 的根均称初生根，所有不定根均属次生根；
▪ 栽培学上，定根及胚轴上产生的不定根均称初生根；除此之 外的其他所有不定根均称次生根。
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四、根的初生结构
㈠ 双子叶植物根的初生结构
双子叶植物根初生结构照片
外皮层 皮层薄壁组织
表皮 皮层
内皮层
维管柱
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▪ 具根毛：表皮细胞的外壁向外凸出延伸形成根毛，根毛是根 的特有结构，一般呈不分枝管状，细胞核转移其中，角质层 极薄或无，长约0.08-1.5mm，数目因植物种类而异。
▪ 初生结构形成：根毛区内部分化为初生结构。
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三、根的发育
㈡ 根尖的结构和发展
4．成熟区（根毛区）
▪ 不活动中心体积的变化和根的大小有密切联系，即在大的根 中存在也较大，在小的根中就较小或不存在。
▪ 不活动中心的功能：有待研究。用辐射或手术处理使根受损 伤、除去根冠或冷冻诱导引起休眠后，再恢复时，都能使其 重新进行细胞分裂。
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三、根的发育
㈡ 根尖的结构和发展
▪ 表皮是从皮层的最外层分化出来的（表皮与皮层具共同 的原始细胞）
▪ 表皮与根冠起源于同一层原始细胞。
第二种类型：所有各区，或者至少是皮层和根冠，集中在一 群横向排列的细胞中，和第一种类型具三个原始细胞层不同， 它们具有共同的原始细胞，这种类型在系统发育上较为原始。
▪ 原始细胞：经过不断更新始终保留在分生组织中具分生 能力的细胞。根的其他所有细胞都是由原始细胞产生的。
基本概念
初生生长：初生分生组织细胞经分裂、生长、分化，产生初生 成熟组织并形成初生结构的过程即为初生生长。
初生结构：由初生分生组织产生经初生生长产生的各种成熟组 织即为初生成熟组织（亦称初生组织）。由初生组织构成的结 构称为初生成熟结构（简称初生结构）。
初生结构的位置：成熟区内的结构就是成熟结构，因此，在成 熟区做横切面，就可观察根的初生结构。
特征：多呈圆锥形，由排列不规则的薄壁细胞组成，像一顶 帽子套在分生区外方，故称根冠。其细胞具淀粉，分化程度 小，靠近分生区的细胞较小，外方细胞较大。细胞排列紧密， 无间隙。
变化：随根尖的不断向下生长，遇到砂砾和土壤颗粒，容易 脱落遭受伤害，使根冠外层细胞减少，同时分生区衍生细胞 不断补充到根冠中去，使始终保持一定的形状和厚度。
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四、根的初生结构
基本概念 （一）双子叶植物根
的初生结构
表皮 皮层
维管柱
位置 来源 结构特征
中柱鞘
（二）单子叶植物 根的结构
小结
结构
功能
表皮 皮层 维管柱 髓
结构特点
初生维管组织
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四、根的初生结构
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基本概念
器官：由多种组织组成，具有显著形态特征和特定功能、易于 区分的结构，称为器官（organ） 营养器官：担负植物体营养生长的器官统称为营养器官 （vegetative organ）。
器官由营养器官和繁殖器官二大类，营养器官包括根、茎和 叶三类；繁殖器官由花、果实和种子三类。
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一、根的生理功能
吸收作用：吸收土壤中的水、二氧化碳和无机盐类。植物体内所 需要的无机营养，除极少部分由叶和细嫩的茎自空气中吸收外， 绝大部分都是由根自土壤中取得。
固着、支持作用：植物体有反复分枝、深入土壤的庞大根系，以 及根内牢固的机械组织和维管组织的共同作用，足以固着和支持 地上的枝叶系统。