心智圖資源庫 根的形成、結構及生長發育
最全筆記系列：植物學第五章，必備複習資料分享，複習用、預習用，提高學習效率，希望對大家準備有幫助。
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根的形成、結構及生長發育
根的生理功能與經濟價值
根的生理功能
功能
固定和支持
不能動
抵抗外界的風雨侵襲
吸收和輸導
根毛吸收營養物質
輸導組織運輸到地面部分
合成
胺基酸
植物體和土壤微生物的養分和能源
植物激素
生長素
細胞分類素
赤黴素
多醣、酚類
抵抗土壤重金屬離子的毒害
向上生長時
根冠脫落物及分泌物
影響周圍植物的營養狀態
儲藏和繁殖
儲藏大量營養物質
蘿蔔
繁殖
甘藷用塊根繁殖
感受土壤中的營養條件
產生化學訊號傳遞到植物的地上部分
調控地上部份的生長
葉片的伸展、氣孔的開閉等
經濟價值
可食用、藥用及作工業原料
如蘿蔔、胡蘿蔔等植物的根可食用，也可當飼料
人參、大黃、當歸等植物的根可供藥用
甜菜的根為製糖原料
甘藷的根可製澱粉和酒精
棗子、葡萄、青風藤等植物的根可製作工藝美術品
根和根系
植物吸收水分和養分的主要營養器官
根的類型
發生位置不同
定根
起源於固定的位置
包括
主根
來源
胚根中的頂端分生組織
如何形成？
分裂分化形成
側根
主根內部側向產生
生成到一定長度
產生次一級的側根
不定跟
生長位置不固定
一般生長在
葉柄、老莖的基部、老根的上面
應用
扦插、壓條（老莖老根可以產生不定根）
根系的分類
根據組成特點
直根系
組成
主根及其側根
特點
主根發達，入土深
側根從上到下依序變短
形態
陀螺狀
大多數雙子葉植物
鬚根系
不定根及其側根
主根不發達或退化
叢生或鬍鬚狀
單子葉
根據根系的深度和廣度
深根系
主根發達
向下垂直生長
例子
大豆、棉花
淺根系
主根不發達
不定根和側根較主根發達
水平方向擴展，佔有面積大
分佈在土壤的淺中層
玉米稻小麥
根據根系的深淺來決定施肥的深淺
進行作物的輪作或套作
吸收土壤中不同深度的水分和營養
本固枝榮，根深葉茂
根尖的結構和發育
根尖及其分區
根尖
位置
從根的最頂端到著生根毛的部分長約0.1-1cm左右
根尖是根生命活動中最活躍的部分
根部進行吸收、合成及分泌等作用的主要部位
根據細胞的活動特點
自下而上可依序分
根冠
位於根的最先端，似帽狀結構，套在生長點外
細胞特點
由多層排列疏鬆的薄壁細胞組成
保護、分泌和感受重力
根冠是如何感受重力性的呢?
根冠感受重力的生物學基礎是冠根細胞中 澱粉粒(平衡石)的存在。
分生區
根冠上方，長約1-2 mm，被根冠包圍
細胞特徵
細胞近似方形，壁薄，核大
液泡化程度低，具有旺盛的分裂能力
分裂產生新細胞保持根冠的完整性
保持自己的體積大小
分化形成根的其它組織結構
不活動中心
在根尖分生區前端的中央部分一些細胞的分裂非常微弱或停止了有絲分裂，這些細胞形成的半圓形區域稱為不活動中心
意義
不活動中心是不斷變動的,可以隨著發育進程出現、增大和變小,是一群不斷更新的細胞群,同時還是激素合成的場所。
伸長區
位於分生區上方，長2-10mm
由分生區細胞分裂衍生的細胞組成
細胞逐漸停止分裂並沿縱軸方向迅速伸長
細胞液泡化
細胞快速伸長
是根伸長和入士的主要動力
成熟區（根毛）
伸長區上方
分細胞停止伸長並分化成熟形成各種組織，表面密被根毛
有成熟的中央大液泡，將細胞核擠到一邊
中央可以看到輸導組織、導管篩管
根毛
產生
表皮細胞
what?
由根的生毛細胞的外壁向外突出延伸形成我的管狀結構
生毛細胞和非生毛細胞
生毛細胞可以產生根毛
根毛形成以後
子主題
根毛的數量和壽命
數目多，生長快，但壽命短，一般幾天，最長10-20天
失去根毛的成熟區，逐漸分化，形成次生結構,主要起輸導和支持的功能
根的初生結構
根的初生生長與初生結構
初生生長
根尖分生區，即頂端分生組織的細胞經過分裂、生長、分化形成成熟組織的過程，稱為初生生長
初生結構
初生生長所產生的各種成熟組織所組成的結構
雙子葉植物的初生結構
橫切面
表皮
來源:由原表皮細胞發育而來
位置:位於根的最外層
特點:一般由一層近似長方體形的生活 細胞組成,排列整齊緊密,細胞壁薄, 角質層薄或無,無氣孔,有根毛
皮層
位置:表皮與中柱之間
來源:由基本分生組織發育而來
特點:由多層薄壁細胞組成,內含澱粉。
可分為
外皮層
保護
皮層薄壁組織
貯藏澱粉
內皮層
結構
內皮層細胞的上、下向壁和 徑向壁上常形成木質化和栓質化的 帶狀增厚(凱氏帶)。在橫切面上, 其徑向壁上則形成點狀增厚--凱氏點
凱氏帶
超微結構
不含質壁分離
阻斷了皮層與中柱間的質外體 運輸途徑,使根對水分及其溶 解其中物質的吸收具有選擇性
中柱
位置:
是內皮層以內所有組織的統稱
來源:
是由原形成層分化而來
中質鞘
位置:緊靠近內皮層細胞的內側
特點:由一層薄壁細胞組成,分化程度低
功能:可脫分化形成維管形成層一部份、木栓形成層和側根等
初生木質部
位於根的中央,具有幾個木質部束, 在橫切面上呈放射狀,與初生韌皮 部相間排列
外始式發育
初生韌皮部
位於兩個木質部放射稜之間,與初生 木質部相間排列
薄壁細胞
位於初生木質部與初生韌皮部之間, 一層未分化的原形成層細胞。在雙子葉 植物的根進行次生生長時,這層細胞 進行分裂,成為維管形成層的大部分
雙子葉植物根初生結構模式圖
皮層佔了很大的比例
中柱外有中柱鞘保護
初生木質部和初生韌皮部相間排列,都是外始式發育
單子葉植物根的結構
於雙子葉植物幼根的結構基本上相似
發育的早期為凱氏帶形式,以後進一步發育形成五面加厚的細胞,其中未加厚的細胞薄壁通道細胞,在水分的運輸中起著重要的作用
中柱鞘:
後期細胞壁增厚木質化,變成厚壁組織起支持作用
木質部和韌皮部:
輸導作用,木質部束數為多重原型(>5)
髓:
位於根的最中央部分
後期分化為厚壁組織(支持)
根的分支－測根原基及側根的形成
側根的發育
起源於中柱鞘細胞
由於不同的植物的木質部數量不同
側根起源的位置不同
側根原基的發生
起源方式
內起源
起源位置
根內部的中柱鞘細胞
不定根的發生與功能
成為鬚根系的主體
參與直根系的組成
作為正常根系外的輔助根群
組成再生根系或形成替代根
根的次生生長與次生結構
維管形成層的發生及其活動
發生
當根在初生生長之後開始進行次生生長時，位於初生韌皮部內方薄壁細胞中的原形成層，首先發生分裂形成片段狀的形成層;接著片段狀的形成層向左右兩側擴展，與正對原生木質部的中柱鞘細胞相連接，此時，正對著原生木質部的中柱鞘細胞也恢復分生能力轉變為形成層的一部分，把片狀的形成層連接成波狀的維管形成層環
初生韌皮部內側的形成層被新形成的次生組織推向外方，最後使波狀的形成層環變成圓環狀的形成層環
活動
切向分裂
也稱平週分裂
分裂結果
增加內外細胞層次，使器官直徑加大
分化
向內分裂產生的細胞分化形成次生木質部添加於初生木質部的外方
向外分裂產生的細胞分化形成次生韌皮部添加於初生韌皮部內方
部分形成層細胞(木質部與韌皮部之間的)也分裂產生一些徑向排列的薄壁細胞，構成維管射線
作用
橫向運輸水分和養料
貯藏養料
次生木質部
部由導管、管胞、木纖維、木薄壁細胞和木射線組成
次生韌皮部
由篩管、伴胞、韌皮薄壁細胞、韌皮纖維和韌皮射線組成。
木栓層的發生及其活動
形成
在維管形成層分裂活動產生的次生木質部與次生韌皮部使根不斷增粗的過程中，初生韌皮部及以外的組織未破裂之前，中柱鞘細胞恢復分生能力，形成幾層細胞，其外層細胞成為木栓形成層(
與維管形成層的區別
多年生植物根中的維管形成層隨季節進行週期性活動使根不斷增粗。而木栓形成層通常活動一個時期後便失去再分裂的能力而本身分化為木栓細胞。
根的次生結構
如何形成
一些初生結構(表皮、皮層)由於中柱鞘細胞轉化成木栓形成層而產生了不透水、不透氣的木栓層而逐漸死亡、脫落。經維管形成層和木栓形成層活動進行的次生生長產生了新的結構，即根的次生結構(
週皮
由中柱鞘細胞形成木栓形成層，進行切向分裂(平週分裂)，向外產生木栓層，向內產生栓內層而共同組成的結構
木栓層細胞多層，排列緊密。細胞成熟時，壁木栓化，使細胞不透水、不透氣而有保護作用。
位於週皮的內側;維管形成層的活動，使初生韌皮部被擠壓縮小。其中，生活的細胞破裂被吸收，只留下韌皮纖維。
根據韌皮部的大部分，是由維管形成層的分裂活動向外產生的結構。其
形成層
由側生分生組織組成，其分裂活動呈週期性，不斷地向內、向外產生次生木質部和次生韌皮部等新的維管組織。
初生木質部的外方
如何產生
由維管形成層的分裂活動所產生的結構
其中也有徑向排列的薄壁細胞
為木射線
維竹形成層的活動向內產生大量的次生木質部細胞、加在初生木質而的外方
根瘤和菌根
根瘤
豆科植物的根上常長有各種形態的刪狀突起物
豆科植物的根與土中的根瘤菌所形成的共生結構
擬菌體
根瘤內含有根菌的細胞，其細胞質和細胞核被根瘤菌破壞解體
菌根
許多高等植物的根能與土壤中的某些真菌發生共生關係。這些和真菌發生共生的根、稱為菌根
分類
外生菌根
真菌的菌絲包在根尖的外面，形成鞘狀的菌絲體結構，僅有少數菌絲侵入皮質的細胞間隙中
內生菌根
真菌的菌絲侵人根的表皮和皮層細胞的內部
內外生菌根
在根表面、細胞間隙和細胞內均有菌絲
菌根的共生關係表現
真菌對根
菌的菌絲取代了根毛，可增加根部吸收水分和無機物質的作用
菌絲還能產生維生素B(硫胺素)、維生素B。 (吡醇類)，促進根系發育
些真菌能固氮，把不能利用的無機氮變成可吸收的狀態，供根吸收利用
根對真菌
根能供應真菌以碳水化合物、胺基酸、維生素和其他有機物質
根的生長發育與結構形成過程
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