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实验九 双子叶植物根的次生构造及变态根
作者:生科院植…    文章来源:西北农林科技大学    点击数:10569    更新时间:2010/7/13
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一、目的和要求

    1.掌握双子叶植物根维管形成层和木栓形成层发生位置及活动规律。

    2.掌握双子叶植物根次生结构特征。

    3.了解侧根发生的过程及规律。

    4.了解变态根的来源、结构和功能。

二、仪器和材料

    显微镜;棉花根次生结构横切制片,蚕豆根结构横切制片(示形成层发生),蚕豆或向日葵根结构横切制片(示侧根的发生),甘薯块根横切制片,萝卜直根横切制片;萝卜,胡萝卜,甘薯根的标本。

三、实验内容和方法

    (一) 双子叶植物根维管形成层产生的过程


    蚕豆根横切片(示形成层),在显微镜下观察,找出中柱部位的初生韧皮部与初生木质部之间的薄壁细胞,可见其中部分细胞已恢复分生能力,这是一部分形成层,称为束中形成层;另外在原生木质部顶端所对中柱鞘细胞的部分亦分裂出新细胞,这是另一部分形成层,称为束间形成层;二者逐渐再分裂,向两端延伸,连成弯曲的环形,开始时呈波浪形,随着形成层细胞的进一步分裂,逐渐发育形成圆环形,即形成层(图3—25)。形成层产生初期,随着植物中柱类型的不同,形成层所形成环的形状亦不同。例如三原型中柱的根,其形成层环为三角形;四原型中柱的根,其形成层环为十字型;多原型中柱根的形成层为波浪形。


图3—25 蚕豆根中柱横切面,示维管形成层的发生
1.内皮层; 2.中柱鞘; 3.维管形成层; 4.初生韧皮部; 5.初生木质部

    (二) 双子叶植物根木栓形成层产生的过程

    观察棉花根横切片,在根的最外层是周皮,它由中柱鞘细胞演化形成的木栓形成层向内、向外分裂分别形成栓内层和木栓层构成。木栓层细胞排列紧密,细胞壁木栓化,被染成红色,它是水、电、热的不良导体,可有效保护根不受外界侵害。木栓形成层是由中柱鞘细胞演化形成的分生组织。栓内层由薄壁组织构成。

    (三) 双子叶植物根的次生结构

    取棉花老根横切片置显微镜下观察,先用低倍物镜观察,由外向内分别为周皮、次生韧皮部(包括韧皮射线)、形成层、次生木质部(包括木射线)、初生木质部(图3—26)。其中形成层已变成圆形,分别向内侧和外侧进行细胞分裂产生次生木质部和次生韧皮部。而中柱鞘细胞则分化形成木栓形成层,分别向内侧和外侧进行细胞分裂产生栓内层和木栓层,三者共同构成周皮。换高倍物镜仔细观察,可看到以下构造:


图3—26 棉花根的次生结构
1.周皮; 2.韧皮纤维; 3.韧皮部; 4.韧皮射线; 5.木射线; 6.维管射线; 7.形成层;
8.次生木质部; 9.初生木质部

    1.周皮:位于棉花老根的最外部,由多层细胞构成。最外面的几层细胞呈扁平状,被染成红色,这就是由死细胞所构成的木栓层。木栓层内方为一层活的、排列整齐的细胞,即木栓形成层。木栓形成层以内还有一到几层细胞,呈薄壁细胞性质,即栓内层。

    2.韧皮部和韧皮射线:周皮内被染成绿色的部分为韧皮部,由筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞构成。在韧皮部中还分布着由薄壁组织构成的呈漏斗状的结构,即韧皮射线,它是根内外物质交流的通道。

    3.维管形成层:由几层形状小、排列整齐、紧密的细胞构成。

    4.次生木质部和木射线:位于形成层之内,由染成红色的、孔径较大的细胞及其它小细胞构成,口径较大者是导管,较小者是木纤维和木薄壁组织。次生木质部导管一般有3~5个细胞大小,很容易区分。导管之间还可见到一些切向排列的整齐薄壁细胞,由内向外呈射线状,这就是木射线。

    5.初生木质部:初生木质部呈放射状排列,同样被染成红色,初生木质部与次生木质部的不同在于初生木质部导管比较小,另外,初生木质部中也没有木射线。

    (四) 侧根发生的部位

    取蚕豆或向日葵根横切片(示侧根)置显微镜下观察,可见根中中柱鞘局部分裂,向外隆起成圆锥状(即侧根生长锥),侧根生长锥进一步细胞分裂,生长锥伸长,依次突破内皮层、中皮层、外皮层、表皮,伸出根外。

    侧根发生常有一定的规律,如二原型根,侧根发生于初生木质部与初生韧皮部之间;三原型、四原型根,侧根正对着初生木质部发生;多原型根,侧根正对着初生韧皮部发生。注意蚕豆是几原型? 侧根发生于什么部位?

    (五) 变态根的观察

    1.肉质直根:观察萝卜、胡萝卜的染色切块,可看到木质部被染成红色。萝卜的主要食用部分被染成了红色,染成红色的木质部外是呈绿色的韧皮部和周皮(图3—27A)。胡萝卜黄色的芯被染成了红色,黄色的芯就是它的木质部,外部呈红色的部位是韧皮部和周皮(图3—27B)。观察萝卜幼根横切片,可看到它的根木质部为二原型,占据根大比例的部分是它的木质部,在次生木质部中木薄壁细胞一部分恢复分生能力,形成了三生分生组织——副形成层,由此形成层再分裂产生三生木质部和三生韧皮部(图3—27C)。


图3—27 变态根的结构

A.萝卜根横切面; B.胡萝卜根横切面; C.萝卜根横切面的一部分,示三生结构;
D.甘薯块根横切面的一部分,示副形成层
1.周皮;2.皮层;3.形成层;4.初生木质部;5.初生韧皮部;6.次生木质部;7.次生韧皮部;
8.射线;9.副形成层;10.三生韧皮部;11.三生木质部;12.韧皮部;13.额外形成层

    2.块根:块根由侧根或不定根发育形成。观察甘薯块根横切片,薄壁组织很发达,木质部导管常被薄壁组织隔开,因而形成无数导管群和单独的导管,随着甘薯的次生生长,各导管群和单独的导管之间的薄壁细胞形成三生分生组织(副形成层),由它产生三生木质部和三生韧皮部,使甘薯块根增粗(图3—27D)。

四、课堂作业

    1.绘蚕豆根形成层产生的理论图,并注明各部分名称。

    2.绘棉花老根局部实际图,并注明各部分名称。

五、思考题

    1.双子叶植物根形成层是怎样产生的? 其功能是什么?

    2.多年生双子叶植物的根,从外到内包括哪些部分?

    3.简述植物侧根的发生规律。

    4.肥大直根和块根能迅速增粗的原因及特点是什么?

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