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第四章 根的形态与结构
基本知识体系
根是植物体生长在地下的营养器官，依据根的发生位置可分为定根和不定根。
定根分为主根和侧根。根分布在土壤中形成根系，主要行驶吸收和固着作用。
根的结构包括根尖结构，初生结构,次生结构.
根的形态特征有主根系和须根系之分。
根常常与土壤中的微生物形成共生关系-—根瘤和菌根，有利于根的吸收作用。

基本概念
1. 根的功能
吸收、输导和贮藏；吸收水分、矿质元素（N P K Ca S）CO2 H2O 输导:木质部导管输导水分和无机盐，韧皮部筛管输导有机养料 支持、固着：根系广而深 合成、分泌:合成氨基酸、生物碱、生长激素；分泌黏液和多种物质
根的生长的三向性:向地性、向肥性、向水性及其应用.
2. 根的特殊形态
收缩根：百合科锦枣属,菊科蒲公英属
呼吸根：桑科榕属的支柱根
寄生根：菟丝子、列当
板状根：番龙眼属
攀缘根；常春藤
不定根：许多植物除了能产生定根外，还能从茎，叶，老根或胚轴上生出根来，这些根发生的位置不固定，与胚根无关，某些植物常常因为胚根萌发不久就死亡，而由胚轴上长出的不定根构成.
3. 定根:指发育于植株特定部位的根，由种子中的胚根萌发而形成的根
（１） 主根:由胚根直接发育的根
（２） 侧根：当主根生长到一定长度时，就会从内部侧向生出许多支根
4. 根系：任一植物地下部分的根
（１） 直根系：有明显发达的主根及其各级侧根组成， 双子叶植物 深根系 垂直生长
（２） 须根系：主要由不定根及其侧根所组成 ， 单子叶植物 浅根系 水平生长
依根系在土壤中的分布深度可分为：
（１） 深根系：根系分布于土壤深层的植物
（２） 浅根系：根系多在水平方向朝四周扩展，常分布在土壤的浅中层
5. 根尖:是指从根的顶端到着生根毛的部分。(从分生区到根毛区各区的细胞逐渐分化成熟，形态结构和生理功能各不相同,除根冠外，其他各区的细胞特征逐渐过渡，无严格界限）

分区
外观
细胞特点
功能
根冠
帽状
不规则，外围细胞排列松散，具丰富的线粒体，质体，高尔基体和内质网
保护，向重性
分生区
圆锥状
等径,排列紧密，细胞质浓,细胞器丰富，核大，分裂能力强
分裂补充新细胞
伸长区
圆柱状
远离分生区的细胞体积较大，细胞沿纵轴方向伸长，液泡化明显，分化程度高
细胞生长和分化
成熟区
柱状具毛
细胞分化成熟，形成不同的组织结构，为了适应对水分等的吸收和运输
吸收水分和无机盐

6. 不活动中心：许多植物根尖分生区的前端中央部分，细胞分裂频率低或不分裂，此区域称不活动中心。其细胞内细胞器减少，蛋白质和核酸合成速率降低。有丝分裂活跃的原始细胞位于不活动中心的周围。
7. 初生生长：有根尖顶端分生组经过细胞分裂分化形成各种成熟组织的过程
8. 初生组织：初生生长过程中形成的各种成熟组织
9. 初生结构：有出生生长过程中形成的各种初生组织按照一定方式排列组成的结构
10. 双子叶植物根的初生结构
（１） 表皮：是位于成熟区最外一层生活细胞，由原表皮发育而来。许多表皮细胞的外壁向外突出形成根毛，以扩大吸收面积，有些植物的表皮由长，短两种细胞组成，其中长细胞为一般的表皮细胞，二段细胞含有较浓的细胞质和较大的细胞核,为生毛细胞
（２） 皮层:位于表皮与维管柱之间，由基本分生组织分化而来的多层薄壁细胞组成,在根中占很大比例
a) 外皮层：是多数植物根的最外一层或数层形状较小，排列紧密而整齐的细胞
b) 皮层薄壁细胞:位于外皮层和内皮层之间
c) 内皮层：是皮层最内一层形态结构和功能都比较特殊的细胞
维管柱：由中柱鞘，初生维管束和薄壁组织共同组成：（根的初生木质部为外始式,茎为内始式，初生韧皮部都为外始式）　中柱鞘：位于内皮层之内,一般为一层薄壁细胞,有些植物可有数层细胞组成
初生维管束：为辐射维管束,有位于维管柱正中央的,呈放射状的初生木质部和与之相间排列的出生韧皮部共同构成
原形成层细胞：位于初生木质部和初生韧皮部之间的一致多层薄碧溪
中柱鞘
原生木质部 环纹、螺纹导管
初生木质部 外始式
后生木质部 梯纹、网纹、孔纹导管
维管束(相间排列）
原生韧皮部 筛管 无伴胞
初生韧皮部 外始式
后生韧皮部 筛管 伴胞
薄壁细胞：数层,位于初生木质部与初生韧皮部之间。

11. 单子叶植物根的初生结构
12. 凯氏带:存在于根初生结构内皮层细胞的上下横向壁和左右径向壁上的一种木质化和酸质化的带状加厚
13. 次生生长:由次生分生组织（包括维管形成层和木栓形成层细胞）分裂，分化形成各种成熟组织的过程
14. 次生组织：次生生长过程中形成的各种成熟组织，包括次生维管组织和周皮
15. 次生结构：次生生长过程中产生的次生维管组织的结构
16. 根的次生结构及其产生过程：
（１） 根的次生结构由外向内可分为以下几个部分
a) 周皮：位于根次生结构最外则，分木栓层（多层木栓细胞），木栓形成层（一层分生组织）和栓内层（数层薄壁细胞)
b) 次生韧皮部：位于周皮之内,在双子叶植物中又筛管,伴胞,韧皮纤维和韧皮薄壁细胞组成
c) 韧皮射线：分布于次生韧皮部内的径向排列的薄壁细胞
d) 维管形成层：在根中，由初生结构中保留下来的一部分原形成层和一部分中柱鞘细胞恢复分裂能力而产生的细胞共同组成.（初生木质部和初生韧皮部之间的一种侧生分生组织，包括束中形成层和束间形成层。)
e) 次生木质部：位于维管形成层之内，占据根次生结构的大部分，在双子叶植物中由导管，管胞，木纤维和木薄壁细胞等共同组成
f) 木射线：分布于次生木质部内的径向排列的薄壁细胞
g) 初生木质部：位于根次生结构的中央
（２） 根次生结构的产生过程
17. 内起源：侧根起源于根尖成熟区表皮，皮层组织之内中柱鞘的一定部位
18. 根瘤:豆科植物根上，常形成的各种形状的瘤状突起,是根与土壤中的根瘤细菌的共生体。只要是指有根瘤细胞等入侵宿主根部后形成的共生结构。
19. 菌根:有些植物根常与土壤中的真菌结合在一起,形成一种真菌于根的共生体。分为内生菌根，外生菌根和内外生菌根三种类型。
20. 副形成层：一些变态器官,如肉质根，除正常形成层外，由中柱鞘或木薄壁细胞恢复分生能力产生的一类次生形成层，也成为三生分生组织。
21. 三生维管束：有副形成层向内,向外分别产生的三生木质部和三生韧皮部共同构成的维管束
22. 异常结构：相对于正常结构而言，变态器官由于形态，功能发生了可遗传的变化，结构生也出现不同于正常结构的变化
23. 营养器官变态：植物营养器官由于长期适应环境条件，在形态，结构和功能生所发生的，可以稳定遗传的变异，称为变态

双子叶根的初生结构图

维管形成层的发生过程及活动图
比较根和茎初生结构异同
根和茎的初生构造均可从各自的成熟区横切面上观察到，双子叶植物根、茎初生结构的异同主要是： (1）相同之处:均由表皮、皮层、维管柱三部分组成，各部分的细胞类型在根、茎中也基本相同+根、茎中初生韧皮部发育顺序均为外始式． (2)不同之处：a．根表皮具根毛、无气孔，茎表皮无根毛而往往具气孔。 b．根中有内皮层，内皮层细胞具凯氏带，维管柱有中柱鞘；而大多数双子叶植物茎中无显著的内皮层，更谈不上具凯氏带，茎维管柱也无中柱鞘。 c.根中初生木质部和初生韧皮都相间排列,各自成束，而茎中初生木质部与初生韧皮部内外并列排列,共同组成束状结构。 d．根初生木质部发育顺序是外始式，而茎中初生木质部发育顺序是内始式。 e．根中无髓射线，有些双子叶植物根无髓,茎中央为髓，维管束间具髓射线。 根与茎的这些差异是由二者所执行的功能和所处的环境条件不同决定的.

原生木质部，后生木质部，初生木质部，次生木质部关系
后生木质部：是在中柱鞘内的，在初生木质部之内的并且发育时间比其更晚的木质部。
也就是说后生木质部比初生木质部更迟向下延伸。
初生木质部：在茎尖或根尖的初生分生组织中原始形成层分化，向内分化为木质部，向外分化为韧皮部，其最初的部分分别称为原生木质部、原生韧皮部，进一步分化而继续形成的部分称为后生木质部和后生韧皮部,它们又分别称为初生木质部和初生韧皮部。这是以后由形成层活动形成的次生木质部和次生韧皮部的对应词。
次生木质部：即第二次木质部。由于形成层的切向分裂，在其内侧形成的木质部。次生木质部是由形成层纺锤形原始细胞形成的纵向组织(导管、管胞、木纤维、木薄壁组织)和由射线组织原始细胞产生的次生射线组织构成的。裸子植物和木本双子叶植物的木材大部分由次生木质部构成，通常前者次生木质部缺少导管，后者则有导管,一般情况下其构成因素也是多样的。与初生木质部难于区分，但一般在次生木质部的细胞是沿辐射方向作规整的排列。

双子叶棉根次生生长与次生结构图

初生结构与次生结构小节——这是一个难点
初生结构:由初生分生组织分裂、分化形成的结构就称为初生结构。根的初生结构具体包括:表皮、皮层、中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部(没有髓射线、一般没有髓)。产生初生结构使植物实现伸长生长。任何植物都具有初生结构。
次生结构:由次生分生组织（即：形成层、木栓形成层）分裂、分化形成的结构就称为次生结构.根的次生结构具体包括：由形成层衍生的次生木质部、次生韧皮部、维管射线；由木栓形成层衍生的周皮（木栓层、木栓形成层、栓内层）。产生次生结构使植物实现增粗生长。单子叶植物一般不具有次生结构.

单子叶植物根解剖结构的特点图