2.3: Анатомія кореня

Last updated
Save as PDF

Page ID: 4119

Daniela Dutra Elliott & Paula Mejia Velasquez
Leeward Community College

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Основна функція коренів - поглинання води і розчинених поживних речовин. Щоб зрозуміти, як вода рухається від грунту до кореня і звідти до стебел і листя, потрібно подивитися на різні внутрішні шари (тканини), які знаходяться всередині кореня. Якщо взяти корінь моркви і викласти його рівно на обробну дошку, то нарізати його тонкими скибочками, в кожному скибочці ви зможете побачити різні концентричні ділянки або тканини (рис.\(\PageIndex{1}\)). Тканина визначається як група спеціалізованих клітин, які мають загальну функцію. Цей тип зрізу в ботаніці називається поперечним перерізом, і він дозволяє нам мати вид зверху на тканини всередині рослини; в цьому випадку вид зверху на тканини кореня.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Поперечні перерізи коренів моркви різних сортів. За DutraElliott ліцензується відповідно до CC BY-NC-SA 4.0 через Flickr.

Починаючи з самого зовнішнього шару в корені, перше, що ми знаходимо, - це кутикула, яка не є тканиною, а восковою речовиною, яка покриває всі зовнішні частини рослини. Його основна функція полягає в захисті рослини від втрати води і бактеріальної або грибкової інфекції. У коренях кутикула тонка, щоб забезпечити поглинання води. Після кутикули ми знаходимо справжні тканини кореня, починаючи з зовнішньої частини поперечного перерізу всередину, ми знаходимо: епідерміс, кору, ендодерміс з каспаріанськими смужками, і стелу або судинний циліндр, який складається з перицикла, ксилема і флоем (рис.\(\PageIndex{2}\)).

Малюнок\(\PageIndex{2}\): Світла мікрофотографія поперечного перерізу кореня пшениці (*Triticum*). Клітини склеренхіми клітин екзодерми і ксилеми забарвлюються в червоний колір, а клітини флоем забарвлюються в синій колір. Інші типи клітин фарбують чорним кольором. Стела, або судинна тканина, - це область всередині ендодермісу (позначена зеленим кільцем). Кореневі волоски видно зовні епідермісу. Біологія 2e від Openstax ліцензується відповідно до CC BY 4.0.

Кореневі тканини

Епідерміс (epi = зовні; дерма = шкіра) буквально перекладається як зовнішня шкіра, і вона розмежовує корінь, захищаючи внутрішні тканини від зовнішнього середовища та фізичних пошкоджень. Зазвичай це один клітинний шар товщиною.

Кора - це тканина під епідермісом, і це кілька клітинних шарів товщиною. Функція кори полягає в зберіганні їжі і води.

Ендодерміс (ендо = внутрішній; деміс = шкіра) буквально означає внутрішню шкіру. Він розмежовує внутрішній циліндр кореня і являє собою один єдиний шар клітин. Клітини ендодермісу товщі, ніж у корі, оскільки клітинні стінки ендодермальних клітин мають лігнін та суберін (структурні рослинні сполуки), які утворюють смуги, звані каспарійськими тріпами. Ці водонепроникні смужки відіграють важливу роль у поглинанні води в коренях, не дозволяючи воді та розчиненим речовинам проходити через пористу клітинну стінку ендодермальних клітин, а замість цього змушуючи воду рухатися всередину ендодермальної клітини, щоб бути перенесені звідти в судинний циліндр. Ми розглянемо це більш детально в розділі нижче: Поглинання води і розчинених речовин.

Перицикл - це тканина, що знаходиться безпосередньо всередині ендодермісу, зазвичай одна клітина товщиною, і це перша, знайдена на стелі або судинному циліндрі. Основна його функція - отримання бічних коренів.

Ксилема - це тканина в середині кореня, як правило, виглядає як Х у молодих евдикотів, і розташована в кільці навколо центрального яма в монокотах (рис.\(\PageIndex{3}\)). Ксилема відповідає за транспортування води та розчинених поживних речовин. Він транспортує воду вгору від коренів до листя.

Флоем - це тканина, яка транспортує вуглеводи (цукру), що утворюються в фотосинтезі по всій рослині. У коренях він зазвичай знаходиться між ксилемою в судинному циліндрі.

Малюнок\(\PageIndex{3}\): У типових евдикотів судинна тканина утворює X форму в центрі кореня (зліва). У типових монокотів клітини флоеми і більші клітини ксилеми утворюють характерне кільце навколо центрального отвору (праворуч). Open Stax Biology 2e ліцензується відповідно до CC BY 4.0.

У біології всі транспортні тканини називаються судинними тканинами. Наприклад, коли ми говоримо про судинні захворювання у людини, ми маємо на увазі захворювання, яке вражає наші судинні тканини: артерії і вени. У рослині ми також використовуємо термін судинний, коли йдеться про систему транспортування рослин. Замість артерій і вен рослини мають ксилему і флоема. Як ми тільки що дізналися, коріння мають судинний циліндр, який простою мовою являє собою циліндр посередині коренів, який має ксилему і флоем. Ці дві тканини знаходяться у всіх органах рослин: коріння, стебла, листя та репродуктивні органи.

Поглинання води і розчинених поживних речовин

Рослини потребують води для декількох фізіологічних процесів, необхідних для їх виживання, таких як фотосинтез і транспірація. Вода в грунті поглинається корінням і переноситься в ксилему для транспортування в інші частини рослини. Вода рухається з грунту до кореневих волосків за допомогою процесу, званого осмосом. В осмосі вода рухається через плазмову мембрану з місця з більшою кількістю води до місця з меншою кількістю води. Через наявність солей та інших мінералів всередині кореневих волосків вода менш рясна всередині клітин, ніж зовні в грунті, де менше солей і мінералів: тому вода, присутня в грунті, рухається всередину кореневих волосків. Якщо ви пам'ятаєте, вода транспортується ксилемою. Ви пам'ятаєте, де знаходиться ксилема в корені? Це найпотаємніша тканина, виявлена в середині судинного циліндра. Це означає, що воду, яка поглинається кореневими волосками, повинна переміщатися через кожну тканину кореня, поки вона нарешті не досягне ксилеми, де вона буде транспортуватися вгору до рослини. Після того, як вода поглинається кореневими волосками, вона може рухатися через кореневі тканини двома різними шляхами: між пористими клітинними стінками клітин (апопластичний транспорт) або безпосередньо від клітини до клітини (симпластичний транспорт), через крихітні пори, які приєднуються до клітин, званих плазмодезмами. Ми можемо простежити рух води від кореневих волосків до кори, а потім до ендодермісу. Але тут вода знаходить непроникний бар'єр, каспаріанські смуги, які перешкоджають переміщенню води та розчинених речовин між клітинними стінками, змушуючи їх заходити всередину клітини. Завдяки цьому процесу рослини здатні контролювати, які розчинені речовини будуть передані в судинний циліндр для подальшого транспортування.

У процесі поглинання води коріння також поглинають інші речовини, такі як мінерали та поживні речовини, які розчиняються у воді. Як і будь-який інший організм, рослинам потрібні певні поживні речовини, щоб мати можливість рости і вижити. Ми можемо розділити їх на макро- і мікроелементи. Макроелементи (макро = великі) є необхідними компонентами рослин, і вони доступні у великій кількості. Прикладами макроелементів є фосфор (P), азот (N) і калій (K). Мікроелементи також необхідні рослинам, але вони випускаються в невеликих кількостях. Прикладами мікроелементів є залізо (Fe), мідь (Cu) і марганець (Mn).