Корневые волоски образуются из клеток. Корневая система

Как глубоко залегают в земле корневые системы растений? Глубина залегания корневых систем зависит от среды обитания растения. В лесной зоне на подзолистых, плохо аэрируемых почвах корневая система на 90 процентов сосредоточена в поверхностном слое (10–15 сантиметров). В

Корень — основной орган высшего растения. В зависимости от типа растения корневая система может быть разной длины. Независимо от физического размера растения, корни выполняют три основные функции:

1 — поглощение воды и питательных веществ,
2 — хранение «строительных материалов» растения,
3 — физическая поддержка растения над землей.

Через корень растения поглощают из почвы воду, ионы минеральных солей, которые взаимодействуют с притекающими из листьев продуктами фотосинтеза, образуя ряд органических соединений — продуктов первичного и вторичного метаболизма. Под действием корневого давления и транспирации ионы и органические молекулы передвигаются по сосудам ксилемы в стебель и листья. В корнях осуществляется также биосинтез ряда вторичных метаболитов, в частности алкалоидов. Отсюда же из корня движутся некоторые гормоны (особенно цитокинины и гиббереллины), синтезированные в меристематических зонах корней и необходимые для роста и развития надземных частей растений.

Помимо главнейших, корень нередко приобретает и другие функции, так как способен к метаморфозам. Иногда корень выполняет роль дыхательного органа, взаимодействует с корнями других растений, микроорганизмами и грибами, находящимися в почве.

Корень — осевой орган, имеющий более или менее цилиндрическую форму и обладающий радиальной симметрией. Он способен к росту до тех пор, пока сохраняется апикальная (верхушечная) меристема. Морфологически корень отличается от побега тем, что на нем никогда не возникают листья, а апикальная меристема покрыта так называемым корневым чехликом.
Подобно побегу, корень способен к ветвлению. В результате образуется корневая система , под которой понимают совокупность корней одного растения.

Первый корень семенного растения развивается из зародышевого корешка. Он называется главным. У двудольных и голосеменных от главного корня отходят боковые корни первого порядка, в свою очередь дающие начало боковым корням второго порядка и т. д. В результате формируется стержневая или ее разновидность — ветвистая корневая система .

У высших споровых растений — плаунов, хвощей, папоротников — главный корень вообще не образуется и с самого начала формируются только придаточные корни.

Корень, как и побег, обладает неограниченным ростом. Растет он меристематической верхушкой, которая защищена корневым чехликом.

{hsimage||center}

Зоны молодого корня . Различные части корня выполняют неодинаковые функции и характеризуются определенными морфологическими особенностями. Эти части получили название зон (см.рисунок). Кончик корня снаружи всегда прикрыт корневым чехликом, защищающим апикальную меристему. Клетки корневого чехлика продуцируют слизь, покрывающую поверхность молодого корня. Благодаря слизи снижается трение о субстрат, и его частицы легко прилипают к корневым окончаниям и корневым волоскам. Корневой чехлик выполняет и другую важную функцию, контролируя, в частности, реакцию корня на гравитацию (положительный геотропизм).

Под чехликом располагается зона деления , представленная меристематической верхушкой корня, его апексом. В результате активности апикальной меристемы формируются все прочие зоны и ткани корня. Делящиеся клетки сосредоточены в зоне деления, имеющей размеры около 1 мм. Эта часть молодого корня заметно отличается от прочих зон своей желтой окраской.

Вслед за зоной деления располагается зона растяжения (роста) . Она также невелика по протяженности (несколько миллиметров), выделяется светлой окраской и как бы прозрачна. Клетки этой зоны практически не делятся, но способны растягиваться в продольном направлении, проталкивая корневое окончание в глубь субстрата. Они характеризуются высоким тургором, что способствует активному раздвиганию частиц почвы. В пределах зоны роста происходит дифференциация первичных проводящих тканей.

Окончание зоны роста заметно по появлению на эпиблеме многочисленных корневых волосков. Корневые волоски располагаются в зоне всасывания , функция которой понятна из ее названия. На корне она занимает участок от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. В отличие от зоны роста участки этой зоны уже не смещаются относительно частиц субстрата.

Основную массу воды и растворов солей молодые корни усваивают в зоне всасывания с помощью корневых волосков.

Выше зоны всасывания, там, где исчезают корневые волоски, начинается зона проведения . Строение этой зоны на разных ее участках неодинаково. По этой части корня вода и растворы солей, поглощенные корневыми волосками, транспортируются в вышележащие органы растения.

Растения, выращиваемые аэропонически, имеют корни, которые фактически находятся в воздушной среде! Аэропоника учит нас тому, что растения могут нормально расти, даже если его корни находятся на свету, но при условии 100% относительной влажности.

Однако, воздействие света приводит к появлению водорослей. Водоросли появляются в виде зеленой или коричневой слизи на корнях, стенках контейнера и в трубах. Некоторые исследования показали, что растения страдают, когда их корни подвергаются воздействию света, однако это, вероятнее всего, объясняется воздействием на корни появляющихся водорослей. Водоросли являются конкурентом для растений как за воду и питание, так и за кислород. Чтобы предохранить себя от этой неприятности рекомендуется использовать непрозрачные контейнеры, трубы и резервуары для любых гидропонических систем. Темные цвета, такие как темно-зеленый, темно-синий и черный лучше всего при защите от прямого света.

Также следует помнить, что корни растения очень нежные и их очень легко можно повредить, даже дотронувшись рукой. На каком-то этапе вам необходимо будет пересадить вашу рассаду или черенки в ваш гидропонный сад. Будьте очень терпеливы и нежны, корни всегда должны быть увлажнены. Возможно корни при росте могут начать препятствовать нормальному омыванию или дренажу в системе, у вас не будет других вариантов, кроме как поправить их положение — вы можете их случайно повредить, если не будете осторожны.

Крайне важно постоянно поддерживать достаточную влажность корневой системы растения. Низкая влажность может вызвать пересыхание и гибель корней будет неизбежна. Также помните, что нельзя оставлять корни погруженными в стоячую воду, так как они могут погибнуть от недостатка кислорода. Гибель корня можно увидеть, если он высох, сморщен, иногда начинается гниль. Если корни растения погибнут, шанса вернуть их к жизни уже не будет. Если повреждение корней серьезное, вы рискуете потерять урожай.

К атегория: Анатомия растений

Корень

Корень служит для закрепления растения в почве, поглощения из нее воды с растворенными минеральными веществами и передачи их в надземные органы.

В ксилеме корня начинается восходящий ток веществ, во флоэме заканчивается нисходящий ток, по которому в корень из побега поступают органические вещества.

Функцию поглощения выполняет эпиблема, или Р из одер м а,--ткань с корневыми волосками, расположенная на поверхности корня. Опорную роль играют одревесневшие элементы ксилемы, волокна флоэмы, а также механическая ткань, встречающаяся у некоторых растений в центре корня. Центральным расположением механической ткани обусловлено сопротивление корня растяжению. В стебле, подвергающемся изгибу, механическая ткань смещена к периферии.

Корни могут выполнять также функции запаса питательных веществ и выделения продуктов клеточного метаболизма. Нередко запасные вещества откладываются в больших количествах, особенно в сочных «корнеплодах» и корневых шишках. В настоящее время установлена важная роль корня в образовании аминокислот, ферментов, в синтезе ряда специфических веществ, в том числе алкалоидов.

В связи с экологическими особенностями у некоторых растений корни развиваются не в почве, а в воздушной или водной средах (воздушные, ассимилирующие корни эпифитов, пневматофоры водных или болотных растений и т. д.). От типичных корней они отличаются некоторыми анатомическими особенностями приспособительного характера.

Рост корня в длину, как и рост побега, осуществляется деятельностью верхушечной (апикальной) меристемы, расположенной на конце корня. Меристема, составляющая апекс корня, снаружи прикрыта защитным приспособлением - корневым чехликом.

Особенности строения кончика корня и последовательную дифференцировку меристематических клеток в клетки постоянных тканей удобнее всего изучать на молодых корнях проростков хлебных злаков (пшеница, рожь, овес, просо и др.).

Молодой корень пшеницы мягкой (Triticum aestivum L.)

Для изучения строения окончания корня пригодны тонкие живые корни всходов, которые можно рассматривать на тотальных препаратах, т. е. целиком.

Зерновки проращивают в чашках Петри. На дно чашки кладут два-три слоя фильтровальной бумаги, обильно смоченной водой, и раскладывают на ней зерновки. Затем чашку покрывают крышкой, также выстланной изнутри фильтровальной увлажненной бумагой, и ставят в теплое место. Через два - четыре дня зерновки образуют корни длиной до 1,5-2 см. Отрезанный скальпелем корень кладут в большую каплю воды на предметное < стекло и осторожно, чтобы не раздавить, накрывают покровным стеклом. Корни можно положить также в каплю хлоралгидрата, жавелевой воды или водного раствора едкого кали, которые просветляют объект.

Уже невооруженным глазом видно, что самый кончик корпя гладкий, заостренный. В отличие от стебля на нем нет зачатков листьев. Корневые волоски в виде маленьких бугорков или сосочков заметны на расстоянии 1 - 2 мм от кончика. К основанию корня длина волосков постепенно возрастает.

При малом увеличении микроскопа можно видеть, что на кончике корня находится корневой чехлик длиной около 0,2 мм. Он имеет вид колпачка, в основание которого погружена тупозакругленной вершиной апикальная меристема. Корневой чехлик представляет собой приспособление к подземному существованию и к росту в плотной среде. Он возникает на ранних стадиях развития корня и сохраняется в течение всей его жизни, защищая меристему от механических повреждений почвенными частицами и облегчая продвижение кончика корня в почве. Кроме того, он обладает геотропической реакцией. Чехлик состоит из живых паренхимных клеток, которые содержат цитоплазму, ядро, амилопласты с крахмальными зернами, имеют тонкие, легко ослизняю-щиеся оболочки. Клетки чехлика неодинаковы по величине и форме. Самые внутренние клетки - мелкие, изо-диаметричеекие, периферические-более крупные, продолговатые. Оболочки и содержимое самых наружных клеток постепенно ослизняются, клетки разъединяются. При трении о частицы почвы эти клетки легко отделяются от поверхности чехлика, образуя «мягкую подстилку» на пути растущего корня.

Отделяющиеся наружные клетки чехлика хорошо видны на препарате. Они имеют тонкий почтенный слой цитоплазмы, ядро и крупные вакуоли.

Апикальная меристема, составляющая зону деления корня, сложена мелкими изодиаметрическими тонкостенными клетками, заполненными обильной цитоплазмой без заметных вакуолей. Клетки располагаются продольными рядами (колонками). Такую меристему обычно называют колончатой.

Рис. 1. Корень проростка пшеницы (тотальный препарат). А-схема строения корня; Б - периферические клетки отдельных зон при большом увеличении: к. чх. - корневой чехлик, кл - калиптроген, з. д. - зона деления, Р - зона растяжения, з. пг. - зона поглощения, з. п. - зона проведения, к. в. - корневые волоски

В апикальной меристеме вблизи корневого чехлика можно выделить группу инициальных клеток, расположенных в три яруса. Клетки нижнего (наружного) яруса дают начало калиптрогену, который на препаратах имеет вид узкой светлой зоны. Калиптроген, характерный для злаков и осок, образует новые клетки чехлика, замещающие утраченные. Производные клеток среднего яруса дифференцируются в ткани первичной коры. Клетки, возникающие из внутренних инициалей, составляют центральный цилиндр.

На некотором расстоянии от корневого чехлика можно различить широкую зону будущих эпиблемы и первичной коры и более узкую зону центрального цилиндра.

Во внутренней части наружной зоны между вертикальными рядами клеток нередко образуются межклетники, заполненные воздухом. На препарате они имеют вид темных продольных полос, начинающихся почти у кончика корня. Зона центрального цилиндра более плотная, без межклетников.

На расстоянии 1,5-2 мм от вершины корня деления клеток постепенно прекращаются. Клетки сильно удлиняются, в них появляются крупные вакуоли. Вследствие вытягивания клеток в продольном направлении осуществляется рост корня в длину и продвижение его в почве. В этой зоне, называемой зоной растяжения или зоной роста, корень более прозрачен, чем в зоне деления. Это позволяет при большом увеличении микроскопа заметить в центре корня удлиненные клетки прокамбия и первые сформированные проводящие элементы флоэмы и ксилемы. На поверхности корня можно видеть начавшие вакуолизироваться вытянутые в длину клетки однослойной эпиблемы с тонкими оболочками без кутикулы, легко проницаемыми для воды и водных растворов.

Выше зоны растяжения примерно в 2-3 мм от кончика корня некоторые клетки эпиблемы образуют небольшие боковые выступы, в которые перемещаются ядра клеток, стимулирующие их верхушечный рост. В каждой клетке на конце, обращенном к кончику корня, воз-пикает по одному выросту. Удлиняясь, они превращаются в цилиндрические корневые волоски с закругленной верхушкой. Волосок не отделяется перегородкой от образовавшей его клетки, а представляет собой часть ее. Он содержит тонкий постенный слой цитоплазмы, более плотной на верхушке волоска, ядро и крупную центральную вакуоль. Тонкая нежная оболочка легко растягивается при росте волоска в длину. На конце она часто ос-лизняется, склеивая волосок с комочком почвы. При большом увеличении микроскопа, раздавив корень, можно найти все последовательные стадии формирования корневых волосков. Они развиваются акропетально. Чем более удален волосок от кончика корня, тем он старше и длиннее.

Зона, несущая корневые волоски, называется зоной поглощения и дифференциации постоянных тканей.

Корневые волоски обычно недолговечны, на более старых частях корня они отмирают. По мере роста корня вблизи его кончика возникают новые волоски. Таким образом, зона поглощения все время удаляется от основания корня.

Хотя зона с корневыми волосками по протяженности мала (1-1,5 см), она представляет собой физиологически очень важную часть корня. Клетки эпиблемы поглощают водные растворы всей поверхностью наружных стенок. Развитие корневых волосков во много раз увеличивает поверхность поглощения.

Поглощенные эпиблемой вода и минеральные соли передвигаются через первичную кору в центральный цилиндр, который на уровне зоны поглощения имеет полностью сформированные проводящие ткани.

Зона поглощения постепенно переходит в зону проведения. На препаратах, просветленных хлоралгидратом, жавелевой водой или едким кали, в центральной части корня можно видеть тяжи проводящих элементов ксилемы со спиральными утолщениями вторичной оболочки или с мелкими окаймленными порами.

Задание.
1. При малом увеличении микроскопа зарисовать схему строения корня, отметив: а) корневойчехлик со слущивающимися клетками и калиптроген; б) вертикальные топографические зоны: деления, растяжения, поглощения, проведения.
2. При большом увеличении микроскопа, раздавив корень, зарисовать несколько клеток эпиблемы с корневыми волосками на разных стадиях развития.

В качестве дополнительного материала могут быть использованы молодые корни кукурузы (Zea mays L.), эпиблема которых состоит из двух типов клеток: мелких, образующих корневые волоски (трихобласты) и более крупных, не несущих волосков (атрихобласты).