5.5: Корінь
- Page ID
- 6598
Корінь - це останнє еволюційне нововведення в анатомії вегетативних рослин. Багато «примітивних» рослин (всі мохи і навіть деякі папороті, такі як Psilotum) не мають коренів; деякі квітучі водні рослини, такі як ряска без коренів (Wolffia) або хвостик (Ceratophyllum), також зменшили коріння. Однак великі гомооводні рослини потребують постійного запасу води і мінералів, і на цей еволюційний виклик відповів появою кореневої системи.
Корінь в осьовому органі рослини з геотропним ростом. Однією з кореневих функцій є забезпечення кріплення рослинного тіла в грунті або на різних поверхнях. Інші функції включають поглинання та транспортування води та мінералів, зберігання їжі та зв'язок з іншими рослинами.
Морфологія кореня
Існує два типи кореневих систем. Перша - це волокниста коренева система, яка має безліч великих коренів, які розгалужуються і утворюють щільну масу, яка не має видимого первинного кореня («травоподібного»). Інша - стрижнева коренева система, яка має один основний корінь, який розгалужується на бічні коріння («морковноподібні»).
Поряд з наявністю різних систем існують різні типи коренів: первинний корінь походить від кореня саджанця, вторинні (бічні) коріння беруть початок від первинних коренів, і додаткові коріння походять на стеблах (іноді також на листках), прикладом є опорні коріння гвинтової сосни (Pandanus).
Коріння використовують безліч різних модифікацій, які допомагають захищати, взаємодіяти та зберігати. Наприклад, коріння паразитичних рослин модифікуються на гаусторії, які занурюються в судинну тканину рослини-господаря і живуть за рахунок води та поживних речовин рослини-господаря.
Коріння мангрових заростей (рослини, що ростуть в океанських прибережних болотах) часто модифікуються на підтримуючі повітряні коріння («ноги»). Оскільки цим болотним рослинам потрібен кисень, щоб дозволити клітинному диханню в підземних ділянках, існують пневматофори, спеціалізовані коріння, які ростуть вгору (!) і пасивно вловлювати повітря через множинні пори. Рослини, які ростуть на піску (псаммофіти, див. Вище) мають іншу проблему: їх субстрат постійно зникає. Щоб уникнути цього, рослини розвинули скоротливі коріння, які можуть вкоротити і втягувати тіло рослини глибше в пісок.
Деякі коріння орхідеї зелені і фотосинтезирующие (рис.\(\PageIndex{3}\))! Однак, як правило, корінь є гетеротрофним органом, тому що кореневі клітини не мають доступу до світла.
Кореневі бульби присутні на коренях азотфіксуючих рослин, в них містяться бактерії, здатні розкислювати атмосферний азот в аміак: N\(_2\)\(\rightarrow\) NH\(_3\). Кореневі вузлики містять також гемоглобіноподібні білки, які полегшують фіксацію азоту, підтримуючи низьку концентрацію кисню. Азотофіксуючі рослини особливо часто зустрічаються серед фабоїдних росидів: бобові (сімейство Leguminosae) і багато інших пологів (наприклад, вільха, Alnus, або Shepherdia, буйвол) мають кореневі бульби з бактеріями. Деякі інші рослини (папороть комарів, рослина Азолла і динозавр, Гуннера) використовують ціанобактерії з тією ж метою.
Мікориза - це модифікація коренів, що починається, коли грибок проникає в корінь і робить його більш ефективним у поглинанні мінералів та води: він обмінює їх на органічні сполуки. Крім мікоризних грибів, ендофітні гриби населяють і інші органи і тканини рослин.
Анатомія Кореня
На поздовжньому розрізі молодого зростаючого кореня розташовані різні горизонтальні шари, зони: зона поділу кореневого покриву, зона подовження, зона поглинання і зона дозрівання (рис.\(\PageIndex{4}\)). Коренева капелюшок захищає кореневу верхівкову меристему (ОЗУ), яка являє собою групу дрібних клітин правильної форми. Невелика, центрально розташована частина оперативної пам'яті є спокійним центром, де початкові клітини діляться і виробляють всі інші клітини кореня. Коренева шапка відповідає за геотропний ріст, якщо кінчик кореня зіткнеться з бар'єром, кореневий капелюшок відчує його і буде рости в іншому напрямку, щоб обійти його.
Зона подовження - це місце, де клітини починають подовжуватися, надаючи їй довжину. Зона поглинання, де розвивається тканина ризодермісу (кореневі волоски) і де вода та поживні речовини поглинаються та заносяться в рослину. В межах зони дозрівання кореневі волоски деградують, багато клітин починають обзаводитися вторинними стінками і розвиваються бічні коріння (рис.\(\PageIndex{4}\)).
На поперечному перерізі кореня, зробленому в зоні поглинання, першою тканиною є ризодерміс, який також відомий як кореневий епідерміс, потім кора, яка відокремлює зовнішні екзодерми і внутрішній ендодерміс одноклітинні шари, і судинний циліндр (рис. \(\PageIndex{5}\)). Як правило, коріння не мають ямки. У деяких випадках (наприклад, у орхідей) кора може давати багатошаровий веламен (див. Вище), іншу абсорбційну тканину.
Судинний циліндр розташований в центрі кореня, він містить перицикл, який складається переважно з паренхіми і межує з ендодермісом. Клітини перицикла можуть використовуватися для зберігання, вони сприяють судинному камбію, і ініціюють розвиток бічних коренів. Отже, бічні коріння розвиваються ендогенно і ламають тканини, розташовані зовні, як інопланетяни в знаменитому фільмі. Коренева флоема влаштована в
кілька ниток, тоді як ксилема зазвичай має радіальну, іноді зіркоподібну структуру з невеликою кількістю променів (рис.\(\PageIndex{6}\)). В останньому випадку флоемні пасма розташовуються між променями ксилеми.
Кореневі тканини розвиваються подібно до стовбурових, оперативна пам'ять породила наземну меристему, прокамбій і протодерму, які, в свою чергу, роблять всі первинні тканини, згадані вище. Пізніше перицикл розвивається в бічні коріння або судинний камбій, який, в свою чергу, виробляється у вторинну ксилему і флоему. Вторинний корінь схожий на вторинний стебло (див. Нижче).
Транспортування води та цукру на заводах
Рослинам потрібна вода для подачі фотосинтезу (кисень - з води!) , Щоб охолонути за допомогою транспірації, і утилізувати розведені мікроелементи. Мертвий веламен (схожий на папір), ризоїди (схожі на волосся) та живий ризодерміс (ризодерма) відповідають за поглинання води.
У ризодерміс кореневі волоски збільшують площу поверхні, де рослина повинна поглинати поживні речовини та воду. Щоб взяти воду, клітини волосся збільшують концентрацію органічних хімічних речовин (процес якого потребує АТФ), а потім використовують осмос. Є два шляхи, якими може піти водний транспорт: апопластичний або симпластичний. Апопластичний транспорт переміщує воду через клітинні стінки кори: від ризодермісу до ендодермісу. Клітинні стінки ендодермісу несуть каспарійські смужки (багаті гідрофобним суберином і лігніном), які перешкоджають проходженню води через клітинну стінку і змушують симпластичний транспорт (рис.\(\PageIndex{7}\)) через цитоплазми і плазмодезмати. Симпластичний транспорт там спрямований лише до центру кореня і вимагає проведення АТФ.
Накачуючи воду всередину судинного циліндра і не відпускаючи її назад, клітини ендодермісу створюють силу тиску кореня, зроблену виключно корінням (рис.\(\PageIndex{8}\)). Спостерігати за високими трав'янистими рослинами, зрізаними біля землі, нескладно: на живці відразу з'являться краплі води. Усередині трахеарних елементів ксилеми вода рухається з кореневим тиском, капілярною силою і тиском смоктання транспірації. Останнє означає, що товща води не хоче розриватися і якщо вода зникне зверху (продихи на листках), то вона буде переміщати воду всередину рослини. Основний напрямок руху води - від коренів до листя, тобто вгору.
Продукти фотосинтезу (цукри) рухаються всередині живих клітин флоеми; ці клітини (ситові трубки) використовують тільки симпластичний транспорт для розподілу глюкози та інших органічних сполук між усіма органами рослин. Насправді флоем транспортує ці компоненти у всіх напрямках: до квіток (зазвичай вгору), і в той же час до коренів (зазвичай вниз).