Вопрос 32 Корень. Корневые системы. морфологические строение и функции корня

ВОПРОС 70 ПРОРАСТАНИЕ СЕМЯН. МОРФОЛОГИЯ ПРОРОСТКОВ

Прорастание семян — переход семян растений от покоя к активной жизнедеятельности, начальный этап онтогенеза растений, на котором образуется росток. Происходит при обеспеченности влагой и кислородом, подходящем температурном и световом режиме. В процессе прорастания повышается обмен веществ в зародыше и эндосперме; семена набухают в воде, крахмал, жиры и белки распадаются на сахар, жирные кислоты и аминокислоты. Обычно первым прорастает корешок, далее — гипокотиль или эпикотиль (у разных растений).

В случае недостатка кислорода накапливаются вредные для зародыша вещества — этиловый спирт, молочная кислота, аммиак; при недостатке температуры снижается поступление воды в семена и активация обмена веществ, нарушается соотношение различных регуляторов роста. Некоторые из семян не прорастают, находясь в подходящих условиях, из-за твёрдости покровов и не выхода из состояния покоя; в этом случае возможно механическое повреждение покровов

Список использованных источников

1. Барбанов Е. И. Ботаника: учебник для вузов/ Е. И. Барабанов, С. Г. Зайчикова. – 3-е изд. – М.: Академия, 2010.

2. Демина М. И., Соловьев А.В., Чечеткина Н. В, Ботаника (цитология, гистология): учеб. пособие. – М., 2009.

3. Демина М. И., Соловьев А.В., Чечеткина Н. В, Гербанизация растительного материала: учеб. пособие. – М., 2009.

 

вопрос 32 Корень. Корневые системы. морфологические строение и функции корня

Корень - подземный осевой вегетативный орган растения, обладающий радиальной симметрией и верхушечным ростом.

По происхождению различают три типа корней: главный, боковые и прида­точные.

Главный образуется в результате развития зародышевого корешка.

Боковые - в результате ветвления главного. Придаточные - не корневого происхождения, образуются на стеблях, корневищах и листьях.

Растение обычно имеет не один корень, а целую корневую систему (совокупность всех корней растения).

Различают три типа корневых систем:

1. Стержневая - сильно развит главный корень - не ограничен в росте, да­ет боковые первого, второго, третьего и т.д. порядков; придаточные корни - от нижней части стебля. Характерна для двудольных растений.

2. Мочковатая - главный корень не развит, ограничен в росте; основная масса - придаточные корни, развивающиеся из зародышевых придаточных корешков, из любой другой части. Харак­терна для однодольных растений.

3. Смешанная - развиты и функционируют в равной степени главный и при­даточный корни (травянистые однолетние двудольные).

В зависимости от условий обитания и биологии растений форма и строение корней отлича­ются.

У растений пустынь и полупустынь корни значительно углубляются в почву, образуется даже несколько ярусов. У верблюжьей колючки -15-20м. У древес­ных пород корни углубляются в среднем на 10-15 м (пример с сосной и елью).

Функции:

1. Механическая

2. Поглощающая и проводящая

3. Синтетическая (азотсодержащие - витамины В₁, В₆, фитогормоны - цитокинин, никотин и др.).

4. Выделительная - выделяет в почву органические вещества (ферменты), стимулирующие развитие полезных почвенных микроорганизмов.

5. Запасающая - корнеплоды.

Корень - орган вегетативного размножения.

Происхождение и эволюция корня. Специфические образования у растений, при помощи которых они прикре­плялись к субстрату, возникли еще до выхода их на сушу, когда питательные вещества поглощались всей поверхностью тела. Это ризоиды (пример с ла­минарией), которые выполняют только механическую функцию. С выходом на сушу ассимилирующая часть лишилась возможности поглощать воду и органические вещества, и жизнь растения стала зависеть от органов в почве. На первых порах это были одноклеточные выросты - ризоиды, постепенно начина­ется специализация клеток к выполнению функций поглощения воды и мине­ральных солей и передача их другим частям растения, перераспределение ор­ганоидов и т.д. Таким образом, функция поглощения воды и минеральных веществ и механизм этих процессов возникли задолго до расчленения тела растения на органы. При функциональной специализации органов и тканей все клетки сохраняют способность самостоятельно поглощать воду и мине­ральные вещества.

Принцип внекорневой подкормки (питательный раствор наносят на по­верхность стебля и листа (картофель, сахарная свекла) используется и сейчас.

Анатомия корня. В молодом корне выделяют 4 зоны: деления, растяжения, всасы­вания, укрепления.

Зона деления прикрыта корневым чехликом. Клетки его слущиваются, от­мирают, слабо соединены между собой, находятся в тур - горном состоянии, что облегчает механическое соприкосновение с частицами почвы. Образуется из меристемы корневого чехлика калиптрогена у однодольных; у двудоль­ных и голосеменных - из меристемы кончика корня. В нем синтезируются гормоны, стимулирующие рост корня.

На кончике корня имеются инициальные клетки.

У папоротника одна инициальная клетка, у голо- и покрытосеменных – группа.

В зоне деления кроме инициальных клеток находятся: один слой дерматогена, 2-3 слоя периблемы и в центре – группа клеток плеромы.

В зоне растяжения дерматоген, периблема, плерома сохраняются.

В зоне всасывания у одно- и двудольных растений – первичное строение, т.к. все ткани образованы из первичных меристем.

Различают три части:

1. покровная ткань,

2. первичная кора,

3. Ц.О.Ц.

1. Эпиблема (ризодерма) - покровно-всасывающая ткань. Клетки живые, с тонкой целлюлозной оболочкой, крупной вакуолью, с повышенной концентра­цией клеточного сока, обеспечивающей всасывание воды.

Выросты - корневые волоски - 0,15-0,8 мм. Ядро в корневом волоске сме­щено в переднюю часть, что обеспечивает более усиленный обмен ионов кол­лоидов цитоплазмы с коллоидами почвенного раствора. Общая поверхность корневых волосков одного растения озимой пшеницы - 4,2 м², всасывающая поверхность увеличивается в 5-10 раз. Продолжительность жизни - 10-20 дней.

2. Первичная кора корня: из трех слоев: экзо-мезо-эндодермы.

Экзодерма - представлена слоями клеток, плотно расположенными по отно­шению друг к другу. Оболочки клеток способны одревесневать и опробковевать. Тогда они не пропускают воду, и она проходит через специальные про­пускные клетки, расположенные напротив корневых волосков. При разруше­нии эпиблемы выполняют покровную функцию.

Мезодерма - представлена живой паренхимой тканью, наиболее широкая часть коры, занимает большую часть объема корня. Может выполнять запа­сающую функцию, а также функцию проведения воды в Ц.О.Ц.

Эндодерма - внутренний слой первичной коры. Состоит из плотно сомк­нутых клеток, оболочки которых частично утолщены и подвергаются частич­ному опробковению, или одревеснению. Обычно однослойная. Клетки жи­вые, на поперечных срезах имеют правильную четырехугольную форму. По форме утолщения оболочек различают два типа эндодермы- с пятнами Каспари и подковообразными утолщениями, что регулирует поступление воды и минеральных веществ в Ц.О.Ц.: апопласт и симпласт.

3. Центральный осевой цилиндр - начинается с живого слоя – перицикла, который, как правило, однослойный, реже многослойный (ива, каштан, злаковые, агава). У водных и паразитирующих отсутствует. В отдель­ных случаях выполняет функцию запасающей ткани или вместилища выделе­ний. У некоторых видов сложноцветных в нем скапливается млечный сок.

Участвует в образовании боковых корней - корнеродный слой. В середине - один радиальный СВП. У двудольных - от одного до 6 лучей ксилемы; у одно­дольных - более 6. Элементы ксилемы формируются из прокамбия от периферии к центру(в центростремительном направлении), поэтому к центру сосуды крупнее. Иногда в центре пучка имеется древесная паренхима. В зоне укреп­ления у однодольных растений ризодерма отмирает и функцию защитной ткани выполняют опробковевшие и частично одревесневшие клетки экзодермы. Других изменений у однодольных не происходит.

Вторичное строение корня. У двудольных растений на границе зоны всасывания и зоны укрепления происходит переход от первичного строения ко вторичному. В центральном цилиндре появляется вторичная меристема - камбий, образовавшийся в резуль­тате деления клеток основной ткани, расположенной между первичной флоэмой и ксилемой. Дуги камбия замыкаются на перицикле, образуя сначала извилистый камби­альный слой. Камбиальные клетки из перицикла образуют паренхимные сердцевинные лучи. Дуги камбия образуют вторичную флоэму (к периферии) и вторичную ксилему - к центру. Таким образом, между лучами первичной кси­лемы внедряются открытые коллатеральные СВП. Первичная флоэма отодви­гаеся к периферии и сплющивается. Ц.О.Ц. увеличивается в объеме, первичная кора растрескивается. В центре лучи первичной ксилемы.

Клетки перицикла дают феллоген и пробку. Образуется перидерма. Первичная кора слущиваются.

Комплекс тканей снаружи от камбия - вторичная кора. В паренхиме коры могут скапливаться запасные питательные вещества (крахмал, инулин) БАВ, формируются млечники и вместилища.

Вторичное строение корня однодольных растений. Встречается очень редко - у древесных однодольных. В ко­ровой части корня из клеток паренхимы коры или перицикла возникает слой образовательной ткани, из которого формируются ряды закрытых концентрических проводящих пучков.

Метаморфозы корней. При выполнении некоторых функций могут быть видоизменения.

1. Корнеплод - из корневой и стеблевой части. У корнеплодов выделяют головку, шейку, корень - свекла - видоизменение главного корня.

2. Корнеклубни (георгин, ятрышник, лобка) - видоизменения придаточных корней.

3. Воздушные корни - у растений с ограниченным доступом воздуха (плотная почва, вода).

4. Корни - подпорки: у растений зоны приливов и отливов.

5. Симбиоз с клубеньковыми бактериями.

6. Микориза:

эктотрофная (береза, дуб, клен, липа, просо, лен) – гифы проникают в наружные слои коры;

эндотрофная (грецкий орех, орхидеи, донник, люцерна) – доходят до центра корня;

перитрофная - оплетают корни.

вопрос 44 зарисуйте и опишите вторичное анатомическое строение (на примере липы)

После образования ксилемы и флоэмы формируется пучковый тип строения стебля. После образования камбия будет закладываться вторичная ксилема и флоэма и такие пучки называются открытыми, межпучковый камбий образует клетки паренхимы стебля и образуется эвстела. Если межпучковый камбий формирует ксилему и флоэму, то образуется переходный тип строения стебля, при котором проводящие ткани образуют кольцо неправильной формы.

Для древесных растений характерен непучковый тип строения стебля, когда прокамбий образуется сплошным кольцом, формируя первичную ксилему и флоэму, а затем образуется камбий и происходит вторичный рост стебля.

Под эпидермой закладывается пробковый камбий – феллоген. Он откладывает наружу клетки пробки, а внутрь – клетки феллодермы. Пробка, феллоген и феллодерма образуют общий вторичный покров – перидерму. Под некоторыми устьицами закладываются чечевички. У двух-трехлетней ветви липы под перидермой находятся кора (первичная и вторичная), камбий, древесина и сердцевина.

Под первичной корой находится флоэма (луб) – вторичная кора, содержащая проводящие ткани – ситовидные клетки и ситовидные трубки с клетками спутницами, механические ткани – лубяные волокна и основные ткани – клетки лубяной паренхимы, выполняющие запасающую функцию. Во вторичной коре хорошо просматриваются сердцевинные лучи. На срезах сердцевинные лучи имеют вид светлых треугольников. Они чередуются с трапециевидными участками флоэмы.

Под корой находится камбий, вторичная латеральная меристема. Большая часть стебля образована клетками, возникшими в результате деятельности камбия, располагающегося между вторичной корой и древесиной. Именно благодаря ему происходят вторичные изменения в строении стебля. Обычно в древесину камбий откладывает большее число производных, чем наружу, соотношение 4:1 соответственно. Весной клетки камбия активно делятся, с приближением осени деятельность камбия ослабевает, и зимой он вступает в период покоя.

Древесина. Внутрь от камбия откладываются клетки древесины (вторичной ксилемы), в состав которой входят сосуды, трахеиты, древесная паренхима и древесная склеренхима (волокна). Особенностью ксилемы является одревеснение клеточных стенок (за исключением клеток древесной паренхимы). Вторичная ксилема составляет основную массу (9/10 объема) древесного стебля.

В результате периодической деятельности камбия в древесине образуются годичные кольца – прирост древесины за один вегетационный период. Весной камбий откладывает широкопросветные и тонкостенные сосуды и трахеиты, к которым примыкают клетки древесной паренхимы. Осенью в древесине преобладают узкопросветные и толстостенные сосуды, трахеиты и древесные волокна. Переход от весенней древесины к осенней постепенный, от осенней к весенней всегда резкий. Весенняя древесина более светлая, чем осенняя. Поэтому между годичными кольцами возникает хорошо заметная граница. По годичным кольцам можно определить возраст дерева. Ширина годичных колец неодинакова: в благоприятные годы образуются более широкие кольца, чем в неблагоприятные. У тропических растений, растущих непрерывно в течение года, годичные кольца не образуются.

Сердцевина. В центре стебля находится сердцевина, образованная округлыми паренхимными клетками. Она окружена небольшим количеством сосудов первичной ксилемы.

Транспорт веществ по стеблю. Одна из основных функций стебля – транспорт воды, минеральных и органических веществ. Вода и минеральные вещества поглощаются растением из почвы корнями, поступают в сосуды и трахеиты ксилемы стебля и поднимаются вверх за счет корневого давления и транспирации, нижнего и верхнего концевых двигателей.

Функцию транспорта органических веществ выполняет флоэма, основные элементы которой (ситовидные трубки и клетки-спутницы) образуют единую транспортную систему. Доказательством транспорта органических веществ служат опыты с "кольцеванием" стеблей древесных растений, впервые проведенные в XVII итальянцем Марчелло Мальпиги. Если на фотосинтезирующем дереве срезать кольцо коры, то над ним будет происходить образование утолщения (кора набухает). Это свидетельствует о накоплении продуктов ассимиляции, передвигающихся от листьев вниз по флоэме.

На рисунке 1 представлено вторичное строение стебля липы

 

Рисунок 1 - Внутреннее строение стебля липы
1 — эпидерма; 2 — пробка; 3 — первичная кора; 4 — луб; 5 — сердцевинный луч; 6 — камбий; 7 — осенний сосуд; 8 — весенний сосуд; 9 — первичная древесина; 10 — сердцевина; 11 — чечевичка.

По флоэме растворенные органические вещества перемещаются в двух направлениях – вверх и вниз (в отличие от ксилемы, по которой вода и минеральные вещества транспортируются только вверх). По-видимому, одновременный разнонаправленный ток органических веществ осуществляется по разным ситовидным трубкам. Горизонтальный транспорт органических веществ в клетки сердцевины и обратно осуществляется по сердцевинным лучам.