Практика: корень

Анатомическое строение корня. Зоны корня. Корень на своем протяжении имеет неодинаковое строение. Он состоит из четырех участков, или зон, которые отличаются анатомическими особенностями и выполняют различные физиологические функции: 1) зона делящихся клеток; 2) зона роста, или растяжения; 3) зона специализации, или всасывания;, 4) зона проведения, или боковых корней (рис.).

Зона делящихся клеток. Эта зона находится на кончике корня и состоит из клеток первичной меристемы, образую­щих конус нарастания. В отличие от конуса нарастания стебля верхушечная меристема корня образует новые клетки в двух на­правлениях— с наружи от кончика корня и внутрь от него. Из наружных клеток, формируется корневой чехлик, защищающий нежную образовательную ткань от повреждений при внедрении в почву. Клетки чехлика часто содержат крахмальные зерна и об­ладают высоким тургором, а также способны ослизняться, благодаря чему они раздвигают частицы почвы и этим способствуют продвижению корня.

Рис. Зоны корня:

/ — зона долящихся клеток; //— зона роста; /// - зона специализации; IV — зона проведении; 1 — корневой чехлик; 2 — калиптроген; 3 – корневые волоски; 4 – заложение бокового корня

Клетки корневого чехлика легко отстают одна от дру­гой вследствие разрушения межклеточного вещества и шелушатся под воздействием механических факторов. Чехлик постоянно нара­стает за счет верхушечной меристемы корня. У однодольных расте­ний имеется специальный калиптрогенный слой, обра­зующий чехлик. У водных расте­ний корневой чехлик обычно отсут­ствует. В результате деления и первоначальной дифференциации клеток первичной меристемы в этой зоне обособляются дермат o г e н, периблема и пле­ром а, которые дают начало всем постоянным тканям корня. Зона делящихся клеток имеет длину 2-3 мм и хорошо видна невоору­женным глазом, так как отлича­ется от следующей зоны желтова­тым оттенком и большей плотно­стью. Клетки ее заполнены густой зернистой цитоплазмой и почти не имеют вакуолей.

Зона роста, или растяж е и и я. Здесь деление клеток первичной меристемы прекраща­ется, они вытягиваются по длине корня и в них появляются ваку­оли. В этой зоне осуществляется удлинение корня. Протяженность ее составляет несколько миллимет­ров.

3 о н а специализации,или всасывания.В этой зоне клетки первичной меристе­мы специализируются и дают на­чало различным тканям - покров­ной, проводящей, основной, ха­рактерным для первичного строении корня. Эпиблема образует здесь корневые волоски, всасывающие из почвы воду с минераль­ными веществами. Корневые волоски функционируют недолго(10...20 дней) и, вскоре отмирают. Вместо них формируются новые
корневые волоски на молодом участке корня, выросшем за это время
из первичной меристемы конуса нарастания. Таким образом, зона
специализации все время занимает одинаковый по длине участок,
почти на одном и том же расстоянии от копчика корня. Она обычно
имеет длину в несколько сантиметров.

Рис. Первичное строение корня (поперечный разрез в зоне всасы­вания):

/ — первичная кора; // — центральный цилиндр; / — эпиблема; 2 — экзодерма; 3 — мезодерма; 4 — эндодерма; 5 — пе­рицикл; 6 — флоэма; 7 — ксилема; 8 — пропускная клетка

Зона проведения, или боковых корней. Эта зона занимает всю остальную часть корня — от зоны специализа­ции до корневой шейки — и имеет наибольшую протяженность, до­стигая у некоторых растений нескольких метров длины. По ней вода с минеральными веществами поступает ко всем органам расте­ния. В зоне проведения у двудольных растений формируются ткани, характерные для вторичного строения корня, образуются боковые корни; здесь в основном корень укрепляется в почве.

Первичное строение корня. В первичном строении, которое формируется в зоне спе­циализации (всасывания) корня, выделяют эпиблему, первичную кору и центральный цилиндр.

Эпиблема. Начало эпиблеме дает наружный слой клеток конуса нарастания, т. е. дерма­тоген. Строение клеток эпиблемы тесно связано с выполняемой ко­рнем в этой зоне функцией всасы­вания. Оболочки их тонкие, легко проницаемые для воды, не имеют кутикулы. В эпиблеме отсутству­ют устьица. Клетки ее обладают способностью образовывать корне­вые волоски; исключение состав­ляет эпиблема водных растений, у которых корневые волоски или полностью отсутствуют, или обра­зуются в небольшом количестве.

Корневой волосок представля­ет собой вырост клетки эпиблемы и имеет форму замкнутой на конце трубочки длиной от 0,15 до 1 см и несколько микрометров в поперечнике. В конец корневого волоска переходит клеточное ядро и большая часть цитоплазмы.

Обычно у травянистых растений корневые волоски длиннее, чем у древесных. У некоторых злаков длина их достигает 2 мм. Количество корневых волосков на 1 мм² у разных растений раз­лично и в среднем составляет у кукурузы 425, у яблони — около 300, у гороха — 230. Общая длина корневых волосков у сеянца яблони достигает 3000 м. Количество и длина корневых волосков зависят от условий внешней среды: чем суше почва, тем более ин­тенсивно идет их развитие, в воде корневые волоски, как правило, не образуются.

Оболочка корневых волосков у некоторых растений может утол­щаться и древеснеть, сохраняя при этом способность всасывать

Рис. Образование корневых волосков: / — волосок; 2 —ядро; 3 — клетки эпиблемы

воду. Такие волоски функционируют значительно дольше (иногда до двух лет).

Поверхность корневых волосков покрыта слоем слизистого вещества, склеивающего их с частицами почвы, поэтому на вынутых из почвы корнях всегда остаются ее частицы.

Первичная кора. Эта часть корня формируется из пери­блемы— среднего слоя меристематических клеток конуса нараста­ния и представляет собой комплекс нескольких специализирован­ных тканей: экзодермы, мезодермы и эндодермы.

Экзодерма — самый наружный участок первичной коры, расположенный непосредственно за эпидермисом. Она может со­стоять из одного или нескольких слоев плотно сомкнутых клеток, оболочки которых не­сколько утолщены и при от­мирании эпиблемы обычно подвергаются опробковению. Экзодерма является времен­ным (до образования пробки) защитным слоем корня.

Мезодерма состоит из рыхло расположенных, тонкостенных клеток погло­щающей паренхимы и пред­ставляет собой основную массу первмчной коры корня.

По клеткам поглощающей па­ренхимы вода с минеральными веществами, извлеченными из почвы корневыми полосками, подается в сосуды центрального цилиндра корня, в клетках мезодермы могут накапливаться большие запасы питательных веществ.

Эндодерма является внутренним слоем первичной коры корня и окружает центральный цилиндр. Обычно эндодерма со­стоит из одного слоя плотно сомкнутых клеток. Оболочки клеток эндодермы, за исключением участка, обращенного к эпиблеме, утолщаются и пробковеют, содержимое клеток отмирает. В кольце эндодермы против лучей ксилемы находятся специальные про­пускные клетки с топкими целлюлозными оболочками и живым содержимым, через которые иногда проникает и центральный цилиндр. Обмен веществ между первичной корон и центральным цилиндром совершается только через пропускные клетки эндодермы.

Центральный цилиндр. Эта часть корня формируется из плеромы — внутреннего слоя клеток конуса нарастания. Наруж­ный слой центрального цилиндра перицикл. У большинства ра­стений он состоит из одного слоя живых тонкостенных клеток и представляет собой образовательную ткань с периодической дея­тельностью. Перицикл является корнеродным слоем, так как в нем закладываются боковые корни. Перицикл дает также начало камбию при переходе ко вторичному строению корня, а иногда пробко­вому камбию и придаточным почкам, которые могут развиться в корневую поросль.

Рис. Развитие корня у двудольных и однодольных растений:

а — первичное строение; б — вторичное строение; / — зона делящихся клеток; // — зона роста; /// - зона специализации; IV — зона проведения; /—дерматоген; 2 — периблема; 3 — плерома; 4 — первичная меристема; 5 — первичная ксилема; 6 — первичная флоэма; 7 — первичная кора; 8 — камбий; 9 — вторичная ксилема; 10 — вторичная флоэма; 11 —вторичная кора

Проводящая система в корне первичного строения представ­лена радиальным пучком. В зависимости от числа лучей ксилемы

Рис. 62. Переход ко вторичному строения корня (наложение камбиального кольца):

1 — внутренние слои первичной коры; 2 — эндо­дерма; 3 — перицикл; 4 — камбий; 5 — первичная флоэма; 6 — первичная ксилема

и числа чередующихся с ними участков флоэмы различают пучки однолучевые, двухлучевые, трехлучевые и т. д. Если число лучей ксилемы более 4, то пучок называется многолучевым. Радиальный пучок всегда закрытый, следовательно, особенностью первичного строения корня является отсутствие камбия. В центре корня может находиться крупный сосуд или клетки древесинной паренхимы, в которых иногда накапливаются питательные вещества.

Первичное строение корня у однодольных растений наблю­дается не только в зоне специализации (всасывания), но и в зоне проведения, вслед­ствие чего корни их неспо­собны к вторичному утол­щению.

Вторичное строение. Для двудольных рас­тений в зоне проведения
характерно вторичное строение корня, обеспечи­вающее рост его в тол­щину.

Переход ко вторичному строению начинается с об­разования вторичной мери­стемы — камбия. Начало камбию дают перицикл и клетки основной ткани корня, в результате чего образуется сплошной кам­биальный слой, имеющий вначале неправильную форму. Камбий заклады­вается таким образом, что первичная ксилема ока­зывается от него к центру, а первичная флоэма — к поверхности корня. В промежутках между лучами первичной ксилемы (под первичной флоэмой) камбий снаружи образует вторичную флоэму и внутрь - вторичную ксилему, расположенные коллатерально. Над лучами первичной ксилемы камбий формирует паренхимные клетки радиальных лучей. Ввиду того, что элементов вто­ричной ксилемы образуется гораздо больше, чем элементов вторич­ной флоэмы, камбий постепенно приобретает форму правильной окружности. При этом первичная флоэма под давлением вторичных элементов сплющивается и постепенно рассасывается. Первичная ксилема сохраняется в центре корня, непосредственно соединяясь со вторичной ксилемой.

В процессе развития вторичного строения корня из перицикла возникает пробковый камбий, который образует пробковую ткань, примыкающую к эндодерме. Состоящая из отмерших клеток пробка

Рис. 63. Вторичное строение корня тыквы:

/ — первичная ксилема; 2 — вторичная ксилема; 3 — камбий; 4 — вторичная флоэма; 5 — радиальный луч; 6 — парен­хима вторичной коры; 7 — пробка

изолирует первичную кору от внутренних тканей корня, что вызы­вает ее отмирание и сбрасывание. Этот процесс в практике часто на­зывают линькой корня. Первичная кора заменяется вторичной, которая образуется благодаря деятельности камбия.

Строение корнеплодов. Корнеплоды выполняют функцию накопления питательных веществ ив связи с этим отли­чаются некоторыми анатомичес­кими особенностями. Различают 3 типа строения корнеплодов: редь­ки, моркови и свеклы.

Тип редьки. У корне­плодов типа редьки (репа, редька, брюква, турнепс) накопление питательных веществ происходит в ксилемной паренхиме, в резуль­тате чего большую часть корне­плода занимает ксилема. Флоэма развита слабо и представлена уз­ким периферическим слоем. Меж­ду флоэмой и ксилемой располо­жено кольцо камбия.

Тип моркови. У корне­плодов типа моркови (петрушка, морковь, пастернак) накопление питательных веществ происходит во флоэмной паренхиме. Поэтому флоэма развита очень сильно и значительно преобладает над кси­лемой. Камбий находится гораздо ближе к центру, чем у корнепло­дов типа редьки.

Тип свеклы. Особеннос­тью строения корнеплода свеклы является наличие нескольких одновременно функционирующих камбиальных колец, возникающих из перицикла и клеток основ­ной ткани. В результате их деятельности образуются изолирован­ные проводящие пучки, окруженные запасающей паренхимой, и которой происходит накопление питательных веществ. На попе­речном разрезе корнеплода столовой свеклы хорошо видно чередо­вание более светлых колец (камбий и образованные им проводящие пучки) с более темными (запасающая паренхима). Число камби­альных колец у некоторых сортов свеклы может достигать 8... 10 и даже более. Благодаря наличию нескольких слоев камбия такое строение получило название третичног о в отличие от в т о р и ч н о г о, для которого характерно только одно камбиальное кольцо. Третичное строение корня встречается довольно редко, поэтому его часто называют аномальным. Кроме свеклы, оно наб­людается у шпината и других растений семейства маревые.

Корнеплоды всех типов строения характеризуются двухлучевым пучком первичной ксилемы и с поверхности покрыты пробко­вой тканью.

Использование корней. Человек широко использует корни для удовлетворения своих потребностей. В пищу он употребляет раз­личные корнеплоды — морковь, репу, свеклу, брюкву, редьку

и др. Используются корнеплоды и на корм. Корнеплоды сахарной свеклы перерабатывают для получения сахара. Корни многих растений (валериана, женьшень, ревень и др.) широко применяются для приготовления различных лекарств. Корни некоторых растений (сельдерей, петрушка и др.) используются в пищу как приправа.

Дата добавления: 2013-12-14