高中生物競(jìng)賽輔導(dǎo)植物對(duì)水分和礦質(zhì)元素的吸收—根的形態(tài)解剖

1、 植物對(duì)水和礦物質(zhì)的攝取植物對(duì)水和礦物質(zhì)的攝取 植物的無機(jī)營(yíng)養(yǎng)植物的無機(jī)營(yíng)養(yǎng)根是種子植物的營(yíng)養(yǎng)器官一般生活在土壤之中根是植物體中比較保守的器官1、 根和根系由種子中胚根發(fā)育形成的根：主根上生出的分枝：由主根和側(cè)根以外的部分如莖、葉、胚軸或老根上產(chǎn)生的根植物根的總和：（大多數(shù)雙子葉植物的根系）（大多數(shù)雙子葉植物的根系）大多數(shù)裸子植物和雙子葉植物的主根繼續(xù)大多數(shù)裸子植物和雙子葉植物的主根繼續(xù)生長(zhǎng)，明顯而發(fā)達(dá)。由主根及各級(jí)側(cè)根生長(zhǎng)，明顯而發(fā)達(dá)。由主根及各級(jí)側(cè)根組成的根系，稱為組成的根系，稱為直根系直根系。（特點(diǎn)：有明顯的主根和側(cè)根之分）（特點(diǎn)：有明顯的主根和側(cè)根之分）如：棉花如：棉花（大多數(shù)單子葉植

2、物的根系） 單子葉植物的主根在生長(zhǎng)一個(gè)短時(shí)期后，單子葉植物的主根在生長(zhǎng)一個(gè)短時(shí)期后，即停止生長(zhǎng)而枯萎，并由莖基部節(jié)上產(chǎn)即停止生長(zhǎng)而枯萎，并由莖基部節(jié)上產(chǎn)生大量生大量不定根不定根，這些不定根也能繼續(xù)發(fā)，這些不定根也能繼續(xù)發(fā)育，形成分枝，整個(gè)根系形如須狀，故育，形成分枝，整個(gè)根系形如須狀，故稱稱須根系須根系。 大多數(shù)蕨類植物的根系，也是由不定根大多數(shù)蕨類植物的根系，也是由不定根所組成，這些不定根從莖、根狀莖發(fā)育所組成，這些不定根從莖、根狀莖發(fā)育而來。而來。 (特點(diǎn)：所有根的粗細(xì)相近，沒有明顯主根特點(diǎn)：所有根的粗細(xì)相近，沒有明顯主根)如：小麥、水稻、玉米如：小麥、水稻、玉米根的生長(zhǎng)特性向水性向化性根

3、的生長(zhǎng)范圍根系在土壤中伸展的范圍及根量的多少，根系在土壤中伸展的范圍及根量的多少，與植物種類和外界環(huán)境，如土壤的結(jié)構(gòu)、與植物種類和外界環(huán)境，如土壤的結(jié)構(gòu)、通氣程度以及水分狀況等有關(guān)。通氣程度以及水分狀況等有關(guān)。一般直根系伸入土壤的深度，大于須根一般直根系伸入土壤的深度，大于須根系。系。大多數(shù)木本植物的主根深達(dá)大多數(shù)木本植物的主根深達(dá)10-20米，某米，某些生長(zhǎng)在干旱沙漠地區(qū)的植物，如駱駝些生長(zhǎng)在干旱沙漠地區(qū)的植物，如駱駝刺的根系可伸入土層達(dá)刺的根系可伸入土層達(dá)20米左右。禾本米左右。禾本科植物的須根系入土較淺，一般僅科植物的須根系入土較淺，一般僅20-30厘米。木本植物根系在土壤中的伸延范厘米

4、。木本植物根系在土壤中的伸延范圍，直徑可達(dá)圍，直徑可達(dá)10-18米，常超過樹冠的好米，常超過樹冠的好幾倍幾倍草本植物如南瓜為草本植物如南瓜為6-8米米禾谷類禾谷類植物僅植物僅40-60厘米。厘米。 俗話說的俗話說的“根深葉茂根深葉茂”，“本固枝本固枝榮榮”等，都說明植物地下部分的根等，都說明植物地下部分的根系，與地上部分的莖、葉等器官的系，與地上部分的莖、葉等器官的生長(zhǎng)密切相關(guān)。生長(zhǎng)密切相關(guān)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，常用控制水、肥及在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，常用控制水、肥及光照強(qiáng)度來調(diào)整作物的光照強(qiáng)度來調(diào)整作物的根冠比根冠比，即，即根系的干重或鮮重與地上部分的干根系的干重或鮮重與地上部分的干重或鮮重之比，以達(dá)到作物

5、豐產(chǎn)的重或鮮重之比，以達(dá)到作物豐產(chǎn)的目的。目的。2、根的結(jié)構(gòu)（1）根尖及其分區(qū)：指從根的頂端到著生根毛的部分根尖分區(qū)：根尖的分區(qū)（4個(gè)部分）：根冠根冠：薄壁細(xì)胞組成薄壁細(xì)胞組成，細(xì)胞壁粘液化細(xì)胞壁粘液化，外層細(xì)胞不斷死亡脫落外層細(xì)胞不斷死亡脫落，內(nèi)側(cè)頂端內(nèi)側(cè)頂端分生組織不斷分裂出的細(xì)胞分生組織不斷分裂出的細(xì)胞分生區(qū)分生區(qū)：又叫生長(zhǎng)錐又叫生長(zhǎng)錐，頂端分生組織頂端分生組織細(xì)胞組成細(xì)胞組成，細(xì)胞分裂能力強(qiáng)細(xì)胞分裂能力強(qiáng)伸長(zhǎng)區(qū)伸長(zhǎng)區(qū)：細(xì)胞停止分裂細(xì)胞停止分裂、體積增大，體積增大，使根尖縱向生長(zhǎng)和延伸使根尖縱向生長(zhǎng)和延伸，細(xì)胞初步細(xì)胞初步分化形成未成熟的木質(zhì)部導(dǎo)管和未分化形成未成熟的木質(zhì)部導(dǎo)管和未成熟的

6、韌皮部篩管成熟的韌皮部篩管成熟區(qū)成熟區(qū)：又稱為根毛區(qū)又稱為根毛區(qū)，各種細(xì)胞已各種細(xì)胞已經(jīng)分化成熟，形成各種成熟的組織經(jīng)分化成熟，形成各種成熟的組織（2）根的初生生長(zhǎng)和初生結(jié)構(gòu)從根尖的根毛區(qū)作橫切面，可觀察根的初生結(jié)構(gòu)。由外至內(nèi)可分為：有根毛，是吸收表皮有根毛，是吸收表皮：內(nèi)皮層細(xì)胞有木質(zhì)和栓質(zhì)加厚的：內(nèi)皮層細(xì)胞有木質(zhì)和栓質(zhì)加厚的 凱氏帶凱氏帶，可控制水分進(jìn)出維管柱，可控制水分進(jìn)出維管柱 單子葉植物內(nèi)皮層細(xì)胞成熟是為單子葉植物內(nèi)皮層細(xì)胞成熟是為五面加厚五面加厚：位于根的中央，由中柱鞘和維管組織構(gòu)成：位于根的中央，由中柱鞘和維管組織構(gòu)成中柱鞘中柱鞘 1層薄壁細(xì)胞，分化程度低，可脫分化層薄壁細(xì)胞，分

7、化程度低，可脫分化恢復(fù)分裂能力。與形成層、木栓形成層、側(cè)根恢復(fù)分裂能力。與形成層、木栓形成層、側(cè)根的發(fā)生有關(guān)。的發(fā)生有關(guān)。初生維管組織初生維管組織 由初生木質(zhì)部和初生韌皮部構(gòu)由初生木質(zhì)部和初生韌皮部構(gòu)成。成。根毛的發(fā)生過程根毛的發(fā)生過程初生木質(zhì)部初生木質(zhì)部位于根的最中央，細(xì)胞組成位于根的最中央，細(xì)胞組成主要為導(dǎo)管、管胞，少有木纖維和木薄主要為導(dǎo)管、管胞，少有木纖維和木薄壁細(xì)胞。外側(cè)的導(dǎo)管孔徑小，多為環(huán)紋、壁細(xì)胞。外側(cè)的導(dǎo)管孔徑小，多為環(huán)紋、螺紋導(dǎo)管，是先發(fā)育的螺紋導(dǎo)管，是先發(fā)育的原生木質(zhì)部原生木質(zhì)部；中；中央的導(dǎo)管孔徑大，多為梯紋、網(wǎng)紋和孔央的導(dǎo)管孔徑大，多為梯紋、網(wǎng)紋和孔紋導(dǎo)管紋導(dǎo)管，是后發(fā)

8、育的是后發(fā)育的后生木質(zhì)部后生木質(zhì)部。這種。這種初生木質(zhì)部分子由外向內(nèi)漸次成熟的發(fā)初生木質(zhì)部分子由外向內(nèi)漸次成熟的發(fā)育方式為育方式為外始式外始式（3）、側(cè)根的發(fā)生）、側(cè)根的發(fā)生種子植物的根起源與中柱鞘種子植物的根起源與中柱鞘內(nèi)起源內(nèi)起源2、根的次生生長(zhǎng)和次生結(jié)構(gòu) （1）、維管形成層的產(chǎn)生與活動(dòng)A、：初生木質(zhì)部和初生韌皮部之間保留的原形成層的細(xì)胞恢復(fù)分裂能力，進(jìn)行平周分裂；以及位于木質(zhì)部脊的中柱鞘細(xì)胞脫分化，恢復(fù)分裂能力，參與形成層的形成，共同構(gòu)成形成層環(huán)形成層環(huán)。B、：維管形成層出現(xiàn)后，主要進(jìn)行平周分裂。向內(nèi)分裂形成次生木質(zhì)部，加在初生木質(zhì)部外方，向外分裂產(chǎn)生次生韌皮部，加在初生韌皮部的內(nèi)方，兩

9、者合稱次生維管組織次生維管組織。其結(jié)果是使根加粗。次生木質(zhì)部次生木質(zhì)部的細(xì)胞組成為導(dǎo)管、管胞、木纖維和木薄壁細(xì)胞次生韌皮部次生韌皮部的細(xì)胞組成為篩管和伴胞、韌皮纖維和韌皮薄壁細(xì)胞 維管射線維管射線為徑向排列的薄壁細(xì)胞，在木質(zhì)部的稱木射線木射線；在韌皮部的稱韌皮射線韌皮射線 （2）木栓形成層的產(chǎn)生與活動(dòng) A、：最早形成的木栓形成層起源與中柱鞘細(xì)胞，以后常由次生韌皮部細(xì)胞脫分化，恢復(fù)分裂能力形成。 B、：木栓形成層進(jìn)行平周分裂，向外分裂產(chǎn)生木栓層；向內(nèi)產(chǎn)生栓內(nèi)層，三者共同組成周皮，代替表皮起保護(hù)作用，為次生的保護(hù)組織。3、根瘤與菌根：是土壤中的根瘤菌侵入到根內(nèi)二產(chǎn)生的共生體。：為植物根與土壤中的真

10、菌形成的共生體。 4、根的變態(tài)(1）、）、貯藏根貯藏根 A、（由主根發(fā)育形成）（由主根發(fā)育形成） 胡蘿卜、蘿卜、甜菜、人參胡蘿卜、蘿卜、甜菜、人參 它們是由主根以及胚軸的上端等部分膨它們是由主根以及胚軸的上端等部分膨大形成，在肥大的主根中，薄壁組織細(xì)大形成，在肥大的主根中，薄壁組織細(xì)胞內(nèi)貯存大量養(yǎng)料，可供植物越冬和次胞內(nèi)貯存大量養(yǎng)料，可供植物越冬和次年生長(zhǎng)之用。這部分也是食用的部分。年生長(zhǎng)之用。這部分也是食用的部分。肉質(zhì)根人參多年生草本。主根肉質(zhì)，多年生草本。主根肉質(zhì)，紡錘形或圓柱形。根狀莖紡錘形或圓柱形。根狀莖短，上有莖痕和牙苞。莖短，上有莖痕和牙苞。莖單生，高單生，高40-60cm。掌狀。

11、掌狀復(fù)葉復(fù)葉2-6枚輪生莖頂。傘枚輪生莖頂。傘形花序頂生。漿果紅色。形花序頂生。漿果紅色。孑遺植物。分布于東北地孑遺植物。分布于東北地區(qū)，生于海拔區(qū)，生于海拔400-1000m處的山地林下。朝鮮半島處的山地林下。朝鮮半島和前蘇聯(lián)也有分布。極為和前蘇聯(lián)也有分布。極為名貴的中藥林，被譽(yù)為東名貴的中藥林，被譽(yù)為東北北“三寶三寶”之一。國(guó)家一之一。國(guó)家一級(jí)保護(hù)瀕危種。級(jí)保護(hù)瀕危種。B、（由側(cè)根和不定根發(fā)育形成） 番薯 這種變態(tài)根不象蘿卜等，每株只形成一個(gè)肉質(zhì)根，而是一株可以形成許多膨大的塊根。常見的如甘薯的塊根。（2）、氣生根是生長(zhǎng)在空氣中的一種變態(tài)根，如榕樹的枝干上是生長(zhǎng)在空氣中的一種變態(tài)根，如榕樹

12、的枝干上長(zhǎng)出許多不定根，可以一直垂入到土壤。此種氣長(zhǎng)出許多不定根，可以一直垂入到土壤。此種氣生根沒有根毛和根冠，不能吸收養(yǎng)分，但能吸收生根沒有根毛和根冠，不能吸收養(yǎng)分，但能吸收空氣中的水分，也有呼吸的功能。由于氣生根扎空氣中的水分，也有呼吸的功能。由于氣生根扎入土內(nèi)，起了支持作用，使榕樹樹冠得以發(fā)展，入土內(nèi)，起了支持作用，使榕樹樹冠得以發(fā)展，故有故有“獨(dú)木成林獨(dú)木成林”之感。熱帶森林中的許多蘭科之感。熱帶森林中的許多蘭科植物也有發(fā)達(dá)的氣生根，氣生根因作用不同，又植物也有發(fā)達(dá)的氣生根，氣生根因作用不同，又可分為呼吸根、支柱根、攀緣根和吸器?？煞譃楹粑?、支柱根、攀緣根和吸器。 一些生活在沼澤、海灘的植物，其地下部分一些生活在沼澤、海灘的植物，其地下部分生活在缺氧環(huán)境中，如落羽杉和海桑樹等，在樹生活在缺氧環(huán)境中，如落羽杉和海桑樹等，在樹的主干附