观察根的形态与结构

观察根的形态与结构_植物与植物生理

    实验实训七　观察根的形态与结构

    一、实训目标与内容

    （一）实训目标

    1.认识根系的不同类型及根尖的形态、结构

    2.了解单、双子叶植物根的初生结构和次生结构

    （二）实训内容

    1.直接观察葱的根系和芹菜的根系（或小麦根系、蚕豆根系）

    2.在显微镜下观察根的初生结构和次生结构

    二、实训材料

    小麦根系，蚕豆根系，葱的根系，芹菜的根系，洋葱根尖纵切片，蚕豆幼根、老根横切片，苹果根横切片，玉米根横切片，蚕豆侧根横切片。

    三、实训仪器

    显微镜。

    四、操作与观察

    （一）根系类型

    根系指一棵植物地下部分所有根的总称。一般分为两类：直根系和须根系。前者指有明显的主根，其上生有各级粗细不等的侧根；后者为主根在发育初期便停止生长，主要由不定根组成。

    取小麦和蚕豆的根系或葱的根系、芹菜的根系，比较观察这两种根系有何不同，各属哪种类型。

    （二）根尖的形态和结构

    取洋葱根尖纵切片，在显微镜下观察并注意区分根尖各区的细胞结构特点。

    

    

    图7-1　洋葱根尖纵切面

    1.根冠；2.分生区；3.伸长区；4.根毛区；5.表皮；6.中柱；7.皮层

    1.根冠

    位于最尖的最先端，略呈三角形，套在生长点之前。是由一群排列不整齐的薄壁细胞构成。其外层有些细胞随着根尖的生长可脱落下来，而在根冠内部贴近生长点的一些体小、质浓的细胞，是特殊的分生组织，能为根冠不断地形成新的细胞。

    2.分生区

    位于根冠内方，由排列紧密的小型多面体细胞组成。细胞壁薄、核大、质浓，属顶端分生组织。细胞分裂能力很强。

    3.伸长区

    位于分生区的上方，该部分细胞一方面迅速伸长，另一方面细胞分裂活动逐渐减弱并逐步分化出不同的组织，向成熟区过渡。一般细胞内均有明显的液泡。

    4.根毛区（成熟区）

    在伸长区的上方，细胞已完成分裂和生长，并已分化成各种成熟组织，表面密被表皮细胞外壁突起而形成的根毛。此区是根的主要吸收部位。

    （三）根的初生结构

    1.双子叶植物根的初生结构

    取蚕豆幼根或毛茛幼根横切片，仔细观察其根初生结构的各组成部分及其细胞特点。

    

    

    图7-2　蚕豆幼根横切（示初生结构）

    1.表皮；2.皮层；3.内皮层；4.中柱鞘；5.初生木质部；6.初生韧皮部；7.薄壁细胞

    （1）表皮：是幼根的最外层细胞，排列整齐紧密。可见表皮上向外突起形成的根毛（多为根毛残体）。

    （2）皮层：在表皮以内，中柱以外，占幼根的大部分，由多层薄壁细胞组成。可进一步分为外皮层（1～2层细胞）、皮层薄壁细胞（多层细胞）和内皮层（一层细胞）三部分。

    （3）中柱：内皮层以内的中轴部分都属于中柱，一般细胞较小而密集，由中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部和薄壁细胞所构成。

    ①中柱鞘：是中柱的最外面1～2层较小的薄壁细胞，排列整齐而紧密。中柱鞘细胞具有潜在的分裂能力，侧根、周皮和维管形成层的一部分都发生于中柱鞘。

    ②初生木质部：中柱内有4～5束呈星芒状排列的初生木质部，其导管被番红染成红色。

    ③初生韧皮部：位于初生木质部的两个辐射角之间，与木质部相间排列，由筛管、伴胞等构成。在蚕豆根韧皮部的外方还有一群染色较深的厚壁细胞——韧皮纤维，这是大多数双子叶植物根所不具有的。

    ④薄壁细胞：分布于初生木质部和初生韧皮部之间，具潜在分裂能力。当根进行次生生长前，它将分化成维管形成层的一部分。在蚕豆幼根的最中心部位，还有一群尚未分化的薄壁细胞，构成髓。但在大多数双子叶植物根中，如毛茛、向日葵等，由于木质部外始式发育的结果，整个根的中心被导管所占据，是没有髓的。

    2.单子叶（禾本科）植物根的初生构造

    单子叶植物的根和茎因没有形成层的产生，所以仅停留在初生生长阶段，仅具初生结构。

    取玉米根横切片观察（图7-3），注意比较与双子叶植物根初生构造的异同。

    

    

    图7-3　玉米根横切（示初生结构）

    1.根毛；2.表皮；3.外皮层；4.皮层；5.内皮层；6.髓；7.中柱鞘；8.韧皮部；9.木质部；10.通道细胞

    （1）表皮：是最外层细胞，排列整齐，外壁无角质化，易脱落，常见有突起的根毛。

    （2）皮层：为基本组织。靠近表皮的1～2层细胞小，排列紧密，称外皮层。在较老的材料中，可看到2～3层厚壁细胞，并木质化与栓质化，可替代表皮起保护作用，常被番红染成红色。外皮层与内皮层之间的皮层细胞略呈圆形，体积大，薄壁，排列疏松，具有大液泡。内皮层细胞体积小，排列紧密且呈五面增厚并栓质化，在横切面上呈马蹄形，仅外切向壁是薄的，但在正对原生木质部处的个别内皮层细胞常不加厚，保持薄壁状态，称为通道细胞。

    （3）中柱：在皮层以内，外有中柱鞘包围，为一层个体较小、排列紧密整齐的薄壁细胞，有形成侧根的功能。中柱鞘以内初生木质部与初生韧皮部相间排列。初生韧皮部不太显著，在中柱中央是薄壁细胞构成的髓，占据了根的中心，为单子叶植物根的典型特征之一。

    （四）根的次生结构

    观察蚕豆老根横切片、苹果根横切片：维管形成层随着不等量地产生次生维管组织，已由波浪式变为圆环形。

    1.次生维管组织

    维管形成层进行分裂活动，向内产生次生木质部，其中导管口径较大，与木纤维一起，常被番红染成红色；向外产生次生韧皮部，常被固绿染成绿色，但韧皮纤维略显红色。细胞均呈纵向排列，是根维管系统的纵向输导系统。

    

    

    图7-4　蚕豆老根横切（示维管形成层的发生）

    

    1.内皮层；2.中柱鞘；3.维管形成层4.初生韧皮部；5.初生木质部

    维管形成层中的射线原始细胞产生维管射线。贯穿在次生木质部中的叫木射线，在韧皮部中的叫韧皮射线，均呈径向排列，形成次生维管系统中的横向输导系统。由于维管形成层产生的次生木质部远比次生韧皮部多，所以次生木质部很发达，占有相当大的面积。

    2.周皮的产生

    由于形成层的活动使根不断加粗，表皮受到破坏而产生了周皮，代替表皮起保护作用。所以周皮属次生保护组织，是由木栓形成层分裂产生的。

    

    

    图7-5　苹果根横切（示次生结构）

    1.初生木质部；2.次生木质部；3.维管形成层；4.次生韧皮部；5.周皮；6.维管射线

    五、作业与思考题

    1.根尖可分几个区？各区的细胞特点与生理功能有何异同？

    2.比较单、双子叶植物根的构造有何异同。