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实验八 单、双子叶植物根的初生构造
作者:生科院植…    文章来源:西北农林科技大学    点击数:14639    更新时间:2010/7/13
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一、目的和要求

    1.了解根尖外部形态和内部结构。

    2.掌握单、双子叶植物根初生构造的基本特点。

    3.掌握单、双子叶植物根初生构造的异同点。

二、仪器和材料

    显微镜,放大镜,镊子,载玻片,盖玻片,蒸馏水;小麦刚萌发的幼根,大麦根尖纵切制片,蚕豆、棉花根初生结构横切制片,鸢尾、小麦根结构横切制片。

三、实验内容和方法

    (一) 根尖外形和分区

取小麦刚萌发、生长良好而直的幼根,截取端部1cm,放在干净载玻片上,用肉眼或放大镜观察它的外形和分区。幼根上有一区域密布白色绒毛,即根毛,这一部分即根毛区或称成熟区。根最先端略为透明的部分是根冠,呈帽状,罩在略带黄色的分生区外。位于根毛区和分生区之间的一小段是伸长区,洁白而光滑。

    (二) 根尖内部构造

    取大麦根尖纵切制片,在显微镜下观察 (图3—22),由根尖逐渐向上辨认以下各区,注意各区内部的细胞特点。

    1.根冠:位于根尖最前端,略呈三角形,由一群薄壁细胞组成,套在生长点之外,排列疏松,不规则。当外部有些细胞从根冠表面脱落时,根冠内部贴近生长点的一些细胞,是特殊的分生组织,形小而质浓,能为根冠不断的产生新细胞。

    2.分生区:根冠之内,长仅1~2mm,由排列紧密的小型多面体细胞组成。细胞壁薄、核大、质浓,属顶端分生组织,细胞分裂能力很强,在此区常可见到有丝分裂的分裂相。

    3.伸长区:位于分生区上方,由分生区细胞分裂而来,长约2~5mm。此区细胞一方面沿长轴方向迅速伸长,另一方面逐步分化成不同的组织,向成熟区过渡。一般细胞内均有明显的液泡,有的切片中能见到一种特别宽大的成串细胞,是正在分化中的幼嫩的导管细胞。

    4.根毛区(成熟区):伸长区上方,细胞伸长已基本停止,并已分化成各种成熟组织,表面密生根毛。注意根毛不是一个完整细胞,而是一种表皮细胞外壁的突起物,根毛含有细胞质和细胞核,壁很薄。此区是根的主要吸收部位。

    由于上述各区是逐渐变化并不断向前推进的,因此各区之间没有明显的界限。

    (三) 根的初生构造

    1.双子叶植物根的初生构造

    取棉花或蚕豆幼根横切制片,置显微镜下观察(图3—23)。可清楚看到根的初生构造,自外向内包括表皮、皮层和维管柱三大部分,注意各部分所占的比例,然后换高倍物镜仔细观察各部分的细胞特点。

    (1)表皮:幼根最外层细胞,常染成绿色,由排列整齐而紧密的薄壁细胞组成,外壁一般较薄。表皮上有向外突出形成的根毛,但多数在制片过程中损坏成为根毛残体。


图3—22 大麦根尖纵切面

    (2)皮层:表皮以内为皮层,占幼根横切面的大部分,由多层薄壁细胞组成。皮层由外向内可分为外皮层(1~2层细胞)、皮层薄壁细胞(多层细胞)和内皮层(一层细胞)三部分,由基本组织构成,具有较大的细胞间隙,均被染成绿色。表皮之下,皮层最外的1~2层细胞一般形状较小,排列紧密,为外皮层,当根毛枯死后,它们的细胞壁常栓质化,起暂时的保护作用。皮层最内的一层为内皮层,细胞排列整齐,壁比较特殊,其径向壁和上、下横壁常局部增厚并拴质化,连成环带状,叫凯氏带,但在横切面上仅见其径向壁上有很小的增厚部分——凯氏点,被染成红色。这种结构对水分和物质的吸收起限制作用。

    (3)维管柱(中柱):内皮层以内就是维管柱,一般细胞较小而密集,由中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部和薄壁细胞构成。

    中柱鞘:紧贴内皮层,是中柱的最外层,由1~2层细胞组成。它们的细胞小而排列紧密。

    初生木质部:在中柱鞘以内呈放射状排列,主要由导管组成,在切片上常被染成红色。蚕豆的初生木质部为4或5束,棉花的初生木质部为4束,它们的初生木质部中靠近中柱鞘的导管最先发育,口径小,着色较深,是一些螺纹和环纹加厚的导管,为原生木质部;靠近中央位置的导管,发育较迟,口径大,着色淡,甚至不显红色,是一些梯纹、网纹或孔纹导管,称为后生木质部,两者无明显界限,合称为初生木质部。这种导管发育顺序的先后,说明根的初生木质部是外始式的,这是根初生构造的特征之一。

    初生韧皮部:位于初生木质部的两个辐射角之间,被染成绿色的部分,与初生木质部相间排列,束的数目与木质部束数相同,由筛管、伴胞等构成,是输送同化产物的组织。细胞较小,壁较薄,多角形,但根的初生韧皮部中筛管与伴胞不易区分。在蚕豆初生韧皮部外方还可见到成堆的厚壁细胞,这是韧皮纤维。

    薄壁细胞:在初生木质部与初生韧皮部之间,为未分化的薄壁细胞,在根进行次生生长前,它将分化成维管形成层的一部分。另外,在蚕豆根的中央为薄壁细胞组成的髓部,但是大多数双子叶植物根中是没有髓部的。


图3—23 棉花幼根横切面

1.根毛; 2.表皮; 3.皮层薄壁细胞; 4.凯氏点; 5.内皮层; 6.中柱鞘; 7.原生木质部; 8.后生木质部;
9.初生木质部; 10.初生韧皮部


    2. 单子叶植物根的初生构造

    单子叶植物根一般没有形成层的产生,因此,根的生长基本上停留在初生生长阶段,不再增粗,所以仅有初生构造。

    取鸢尾、小麦或水稻根横切片(图3—24A),先在低倍物镜下区分出表皮、皮层和维管柱三大部分,再换高倍物镜仔细由外向内逐层观察:

    (1)表皮:位于根的最外层,由排列整齐的薄壁细胞构成,常见有突起的根毛。

    (2)皮层:主要由薄壁细胞组成。靠近表皮的1~2层细胞较小,排列紧密,为外皮层,在较老材料中,可看到外皮层细胞的细胞壁木质化与栓质化,以后可代替表皮起保护作用,常被染成红色。其内皮层细胞多为五面增厚,并栓质化,仅外切向壁是薄的,在横切面上呈“马蹄”形,但有个别在正对原生木质部处的内皮层细胞常不加厚,仍保留薄壁状态,称通道细胞,这是内外物质传递的通道。

    (3)维管柱(中柱):维管柱最外层为中柱鞘,由一层薄壁细胞组成,在较老的根内中柱鞘细胞可以木化增厚。

    初生木质部可多至10束以上。紧接通道细胞内方的原生木质部仅有1~2个小型导管,后生木质部往往为一个大型导管。初生木质部与初生韧皮部相间排列,由数个小型筛管、伴胞组成,在切片中被染成绿色。初生木质部与初生韧皮部之间的薄壁细胞,以及髓部的薄壁细胞,在发育后期,细胞壁增厚,形成厚壁组织。

    水稻根的结构与小麦、鸢尾根相似,不同点是根皮层内有较大的气腔、气道,以适应水生或湿生环境,尤其在成熟老根中更加明显(图3—25B)。


图3—24 禾本科植物的根

A.小麦根横切面; B.水稻根横切面
1.表皮; 2.厚壁组织; 3.皮层薄壁细胞; 4.内皮层; 5. 通道细胞; 6.中柱鞘; 7.原生木质部;8.后生木质部;
9.髓; 10.韧皮部; 11.外皮层; 12.气腔; 13.残余的皮层薄壁细胞; 14.机械组织


四、课堂作业

    1.绘蚕豆或棉花初生根的横断面局部理论图,并注明各部分名称。

    2.绘鸢尾或小麦根横断面局部实际图,并注明各部分名称。

五、思考题

    1.植物根尖可分为哪几个区?各区细胞特点和功能是什么?

    2.比较单、双子叶植物根初生结构的异同点。

    3.双子叶植物根的初生结构包括哪几部分? 各部分的主要功能是什么?

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