Лекция 1 Тема лекции: Корень и корневая система

Лекция 1 Тема лекции: Корень и корневая система План лекции: -1. Органография. Вегетативные и генеративные органы растения. Существенные черты организации тела высших растений. -2. Определение корня, функции корня. -3. Филогенез и онтогенез корня. - 4. Виды корней и типы корневых систем. - 5. Микроскопическое строение корня: а) зоны молодого корня; б) апикальное нарастание корня; в) первичное анатомическое строение корня.

1. Органография. Вегетативные и генеративные органы растения. Существенные черты организации тела высших растений. Органография (греч. organon - орган, инструмент, орудие и grapho – пишу) – раздел ботаники, изучающий внешнее и внутреннее строение органов высших растений. Это макроморфология или эктоморфология. Орган – это часть растения определенного строения, выполняющая определенные функции. Низшие растения –это слоевищные растения, это Thallophyta. Высшие растения – это побеговые растения, это Cormophyta.

Существенные черты организации тела высших растений: 1. Полярность. 2. Симметрия. 3. Метамерность (модулярность). 4. Тело растения постоянно меняет свое положение в пространстве и во времени. • 5. В процессе эволюции вегетативные органы претерпевали видоизменения (метаморфозы), обусловливая приспособление растений к различным условиям обитания • • .

2. Определение корня, функции корня. Определение корня Корень – один из двух основных вегетативных органов высших растений, это осевой, более или менее цилиндрической формы, полисимметричный, большей частью подземный (реже воздушный), неопределенно долго нарастающий в длину благодаря деятельности • апикальной меристеме, защищенный корневым чехликом, никогда не несущий (в отличие от побега) листьев, пазушных почек (у корнеотпрысковых растений есть придаточные почки, • или адвентивные); обладающий положительным • геотропизмом, ветвление и заложение почек на корне • происходит эндогенно (внутриродно). • •

Функции корня: 1. Закрепляет ( «заякоривает» ) растение в почве, делает возможным вертикальный рост и вынесение побега вверх, обладает огромной прочностью на разрыв (опорная функция). 2. Поглощение и доставка растению воды с минеральными веществами (поглощающая и проводящая функция). 3. В корнях происходит синтез различных веществ (аминокислот, алкалоидов, гормонов и др. ), т. е. секреторная функция, это орган наружной и внутренней секреции: - корни растений выделяют в почву различные органические вещества – сахара, кислоты. Благодаря корневым выделениям вокруг растения создается определенная зона – ризосфера – наиболее благоприятная для развития различных микроорганизмов, деятельность которых имеет большое значение в питании растений; корни принимают участие в почвообразовательном процессе; - в меристематической зоне корня образуются гормоны (цитокинины и гиббереллины), необходимые для роста и развития надземных частей растения. 4. Корни служат органом запаса, а нередко преобразуются в запасающий орган (свекла, морковь, редька). 5. Корни осуществляют взаимосвязь с другими организмами, населяющими почву (бактериями и грибами), с корнями других растений. 6. С помощью корней или их частей растения могут вегетативно размножаться. Нет корней у некоторых водных растений (вольфия бескорневая, пузырчатка) и у взрослых паразитических растений (омела, повилика).

3. Филогенез и онтогенез корня • Филогенетически корень возник позже, чем стебель и, вероятно, произошел от корнеподобных образований первых наземных растений – риниофитов. Настоящие корни появились впервые у плауновидных и папоротниковидных • Онтогенетически корень появляется первым через разрывы кожуры или микропилярное отверстие. Зародышевый корешок внедряется в почву и потребляет из нее воду и минеральные вещества. Корень также закрепляет проросток в почве.

4. Виды корней и типы корневых систем. Способы ветвления корней: • • • 1. Дихотомическое (вильчатое) – у плаунов. 2. Боковое. Боковые корни закладываются эндогенно в перицикле напротив лучей ксилемы. • Виды корней: 1. Главный корень. Имеется у голосеменных и покрытосеменных – двудольных. Образуется из зародышевого корешка. 2. Боковой корень. Образуется эндогенно из клеток перицикла (у папоротников – в эндодерме). 3. Придаточные корни. Закладываются эндогенно на стеблях, листьях, корнях. Образуются из разных тканей – апикальной меристемы, камбия, сердцевинных лучей, феллогена и др. У двудольных участок перехода стебля в корень называют корневой шейкой.

Корневая система – это совокупность всех корней одного растения. • Принципы классификации • корневых систем: • 1. Генетический принцип (происхождение). • 2. Морфологический принцип (форма и характер ветвления). • 3. Экологический принцип (отношение к субстрату).

По генетическому принципу различают: • 1. Первично гоморизную (у высших споровых растений); состоит из придаточных корней. • 2. Аллоризную (у двудольных); • это система главного корня и придаточных корней с боковыми ответвлениями. • 3. Вторично гоморизную • (у однодольных и некоторых двудольных); система придаточных корней.

Типы корневых систем по происхождению: система главного корня (тыква); система придаточных корней (пшеница); смешанная корневая система (фасоль).

. . Типы корневых систем по генетическому принципу.

По морфологическому принципу: • 1. В зависимости от морфоструктуры – цилиндрический, веретенообразный, реповидный, клубневидный, древовидный. • 2. По конститенции – мясистые, травянистые, одревесневающие. • 3. От распределения массы корней по горизонтам почвы – поверхностные (20 -50 см), глубинные (2 -10 м), универсальные. • 4. По степени разветвленности и охвата почвы корнями – экстенсивная (далеко простирающиеся боковые корни охватывают большой объем почвы); интенсивная (боковые корни густо пронизывают сравнительно небольшой объем почвы). • В пределах одной корневой системы корни бывают: скелетные, ростовые, сосущие, запасающие, микоризные. • По длительности жизни – долговечные и эфемерные.

По экологическому принципу: • 1. Подземные корни – у 70% высших растений. • 2. Водяные корни. • 3. Воздушные корни • (у эпифитов). • 4. Корни-присоски – гаустории – у паразитических растений.

Методы изучения корневых систем: • 1. Метод откапывания. • 2. Метод почвенных проб. • 3. Выращивание опытных растений в специальных ящиках. • 4. Откапывание растений в разные сроки для изучения сезонных и возрастных изменений в корневых системах • 5. Выращивание растений в специальных стеклянных сосудах на питательных растворах (гидропоника).

- 5. Микроскопическое строение корня а) зоны молодого корня • Строение корня проростка пшеницы (Triticum aestivum): • А - схема строения корня; • Б - дифференциация клеток ризодермы и экзодермы. • 1 - зона проведения, • 2 - зона всасывания, • 3 - зона растяжения, • 4 - зона деления, • 5 - корневой волосок, • 6 - корневой чехлик.

Образование корневого волоска: • Локальное размягчение наружной клеточной стенки и активная везикулярная секреция в этом участке плазмалеммы→встраивание мембран везикул в плазмалемму→возникновение выступа, смещение в него ядра→удлинение выступа за счет верхушечного роста. • Размеры корневых систем овса в полевых условиях произрастания: общая длина корней в м (без учета корневых волосков) – 65; • общее количество корневых волосков (в млн) - 9; общая длина корневых волосков (в км) – 12; • общая поверхность корневых волосков (в м 2) – 0, 5.

Образование корневого волоска

Образование боковых корней из перицикла

Акропетальное заложение боковых корешков в перицикле материнского корня сусака (Butomus): Пц — перицикл; Эн — эндодерма

Этапы образования боковых корней: Активация клеток перицикла→деление клеток перицикла (в радиальном и тангенциальном направлении)→образование меристематического бугорка – корневого примордия→параллельно идет деление клеток эндодермы, расположенной с наружной стороны бугорка→расширение эндодермального пояска→образование корневого кармашка, под которым образуются все структуры кончика корня, включая корневой чехлик→рост бокового корня, прохождение его через паренхиму первичной коры за счет эндодермального корневого кармашка (или раздвигает клетки коры или выделяет вещества, растворяющие паренхиму коры)→соединение гистологических элементов в кончике образовавшегося бокового корня с соответствующими элементами главного корня: ксилема соединяется с ксилемой, флоэма – с флоэмой, паренхима с паренхимой и т. д.

• б)апикальное • нарастание корня

ДВУДОЛЬНЫЕ ОДНОДОЛЬНЫЕ

в) первичное анатомическое строение корня • Поперечный срез корня ириса (Iris germanica): • 1 - ризодерма, 2 - экзодерма, • 3 - основная паренхима (мезодерма), 4 - эндодерма, • 5 - пропускная клетка эндодермы, 6 - перицикл, • 7 - луч первичной ксилемы, • 8 - участок первичной флоэмы (2 -5 - первичная кора, • 6 -8 - центральный цилиндр). •

Первичное анатомическое строение корня лука репчатого (Allium cepa)

Первичное анатомическое строение корня лука репчатого (Allium cepa)

Стадии развития клеток эндодермы: а) появление на антиклинальных стенках клеток эндодермы поясков Каспари; б) отложение изнутри суберина (опробковение); в) отложение лигнина (одревеснение) (у однодольных растений).

Развитие проводящих тканей в корне

Типы радиального проводящего пучка корня: Внутреннюю часть центрального цилиндра у большинства корней занимает радиальный сосудисто-волокнистый проводящий пучок (монархный, диархный, триархный, тетрархный и полиархный – у однодольных растений). Ксилема формируется позже флоэмы. Ксилема и флоэма в корне закладываются экзархно, развитие их идет центростремительно, но ксилема обгоняет флоэму и оказывается в центре корня.