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.
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).
Анатомия растений - Корень
Остались вопросы по теме - "Корень", задайте их на