Определение корня и его функций. Классификация корневых систем по происхождению и строению.

Корень (лат. radix) — осевой орган, обладающий радиальной симметрией и нарастающий в длину до тех пор, пока сохраняется апикальная меристема. От стебля корень морфологически отличается тем, что на нем никогда не возникают листья, а апикальная меристема, как наперстком, прикрыта корневым чехликом. Ветвление и заложение придаточных почек у корнеотпрысковых растений происходит эндогенно (внутриродно) в результате деятельности перицикла (первичной латеральной меристемы).

Функции корня.

1. Корень поглощает из почвы воду с растворенными в ней минеральными веществами;

2. выполняет якорную роль, закрепляя растение в почве;

3. служит вместилищем питательных веществ;

4. принимает участие в первичном синтезе некоторых органических веществ;

5. у корнеотпрысковых растений выполняет функцию вегетативного размножения.

Классификация корней:

I. По происхождению корни делят на главный, придаточные и боковые.

Главный корень развивается из зародышевого корешка семени.

Придаточные корни или адвентивные корни (от лат adventicius — пришлый) образуются на других органах растений (стебле, листе, цветке). Роль придаточных корней в жизни травянистых покрытосеменных огромна, так как у взрослых растений (как однодольных, так и многих двудольных) корневая система в основном (или только) состоит из придаточных корней. Наличие придаточных корней на базальной части побегов дает возможность легко размножать растения искусственно — делением их на отдельные побеги или группы побегов с придаточными корнями.

Боковые корни образуются на главном и придаточном корнях. В результате их дальнейшего ветвления появляются боковые корни более высоких порядков. Чаще всего ветвление происходит до четвертого-пятого порядков.

Главный корень обладает положительным геотропизмом; под влиянием земного притяжения он углубляется в почву вертикально вниз; для крупных боковых корней характерен поперечный геотропизм, т. е. под действием той же силы они растут почти горизонтально или под углом к поверхности почвы; тонкие (всасывающие) корни геотропичностью не обладают и растут во всех направлениях. Рост корней в длину идет периодически — обычно весной и осенью, в толщину — начинается весной и заканчивается осенью.

Отмирание верхушки главного, бокового или придаточного корня иногда вызывает развитие бокового, растущего в том же направлении (в виде его продолжения).

II. По отношению к субстрату, или среде обитания, в которой развиваются корни, они бывают следующих типов: земляные (у 70 % современных семенных растений, в том числе у водных, если их корни располагаются в илистом грунте) — развиваются в почве; водные, или плавающие (у плавающих водных растений), — находятся в воде; воздушные (у эпифитов — растений, поселяющихся на стволах, сучьях и листьях других растений), — находятся в воздушной среде; чужеядные, или корни-присоски (у растений-паразитов), — находятся в тканях растения-хозяина.

III. По форме корни также весьма разнообразны. Форму отдельного корня называют цилиндрической, если на протяжении почти всей длины он имеет одинаковый диаметр. При этом он может быть толстым (пион, мак); ишуровидным, или струновидным (лук, тюльпан), и нитевидным (пшеница). Кроме того, выделяют узловатые корни — с неровными утолщениями в виде узлов (таволга) и четковидные — c равномерно чередующимися утолщениями и тонкими участками (заячья капуста). Запасающие корни могут быть коническими, реповидными, шаровидными, веретеновидными и др.

Корневая система.

Совокупность всех корней одного растения называется корневой системой.

Классификация корневых систем по происхождению:

система главного корня развивается из зародышевого корешка и представлена главным корнем (первого порядка) с боковыми корнями второго и последующих порядков. Только система главного корня развивается у многих деревьев и кустарников и у однолетних и некоторых многолетних травянистых двудольных;

система придаточных корней развивается на стеблях, листьях, иногда на цветках. Адвентивное происхождение корней рассматривается как более примитивное, так как оно свойственно высшим споровым, у которых имеется только система придаточных корней. Система придаточных корней у покрытосеменных формируется, по-видимому, у орхидных, из семени которых развивается протокорм (зародышевый клубень), а на нем впоследствии — придаточные корни;

смешанная корневая система широко распространена как среди двудольных, так и однодольных. У растения, выросшего из семени, сначала развивается система главного корня, но рост ее продолжается недолго — часто прекращается уже к осени первого периода вегетации. К этому времени последовательно развивается система придаточных корней на гипокотиле, эпикотиле и последующих метамерах главного побега, а впоследствии на базальной части боковых побегов. В зависимости от вида растений они закладываются и развиваются в определенных частях метамеров (в узлах, под и над узлами, на междоузлиях) или по всей их длине.

У растений со смешанной корневой системой обычно уже осенью первого года жизни система главного корня составляет незначительную часть всей корневой системы. Впоследствии (на второй и в по­следующие годы) придаточные корни возникают на базальной части побегов второго, третьего и последующих порядков, а система главного корня через два-три года отмирает, и у растения остается только система придаточных корней. Таким образом, в течение жизни тип корневой системы изменяется: система главного корня — смешанная корневая система — система придаточных корней.

Классификация корневых систем по форме.

Стержневая корневая система – это корневая система, у которой хорошо развит главный корень, заметно превышающий по длине и толщине боковые.

Мочковатой корневая система называется при сходной величине главного и боковых корней. Обычно она представлена тонкими корнями, хотя у некоторых видов они бывают относительно толстыми.

Смешанная корневая система также может быть стержневой, если главный корень значительно крупнее остальных, мочковатой, если все корни по величине относительно одинаковы. Те же термины применяют и к системе придаточных корней. В пределах одной корневой системы корни нередко выполняют разные функции. Бывают корни скелетные (опорные, прочные, с развитыми механическими тканями), ростовые (быстро растущие, но мало ветвящиеся), сосущие (тонкие, недолговечные, интенсивно ветвящиеся).

2. Зоны молодого корня

Зоны молодого корня — это разные части корня по длине, выполняющие неодинаковые функции и характеризующиеся определенными морфологическими особенностями (рис.).

Апикальная меристема корня защищена, словно живым наперстком, корневым чехликом (калиптрой). Он отсутствует лишь у некоторых водных растений и паразитов. Чехлик состоит из живых клеток и постоянно обновляется. Клетки его продуцируют слизь, покрывающую поверхность молодого корня, благодаря чему снижается его трение о почву. Под чехликом находится зона деления, представленная апикальной меристемой, в результате работы которой формируются все прочие зоны корня. Ее протяженность менее 1 мм.

Выше располагается зона растяжения, или роста. В ней клетки почти не делятся, а сильно растягиваются (растут) вдоль оси корня, проталкивая его кончик в глубь почвы. Протяженность зоны растяжения несколько миллиметров. В пределах этой зоны начинается дифференциация первичных проводящих тканей.

Зона корня, несущая корневые волоски, называется зоной всасывания. Название отражает ее функцию. В более старой части корневые волоски постоянно отмирают, а в молодой — постоянно образуются вновь. Эта зона имеет протяженность от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров.

Выше зоны всасывания, там, где исчезают корневые волоски, начинается зона проведения, которая простирается вдоль всей остальной части корня. По ней вода и растворы солей, поглощенные корнем, транспортируются в вышележащие органы растения. Строение этой зоны на разных ее участках неодинаково.

3. Апикальная меристема корня.

В отличие от апикальной меристемы побега, занимающей терминальное, т.е. концевое положение, апикальная меристема корня субтерминальная, т.к. она всегда прикрыта чехликом, как наперстком. Апикальная меристема корня всегда прикрыта чехликом, как наперстком. Объем меристемы тесно связан с толщиной корня: в толстых корнях он больше, чем в тонких, но сезонным изменениям меристема не подвержена. В образовании зачатков боковых органов апикальная меристема корня не участвует, поэтому ее единственная функция состоит в новообразовании клеток (функция гистогенная), впоследствии дифференцирующихся в клетки постоянных тканей. Т.о., если апикальная меристема побега играет и гистогенную, и органогенную роль, то апикальная меристема корня – только гистогенную. Чехлик – тоже производное этой меристемы.

Для высших растений характерны несколько типов строения апикальной меристемы корня, различающихся, главным образом, наличием и расположением инициальных клеток и происхождением волосконосного слоя - ризодермы.

В корнях хвощей и папоротников единственная инициальная клетка, как и в апексе их побегов, имеет вид трехгранной пирамиды, выпуклое основание которой обращено вниз, к чехлику. Деления этой клетки происходят в четырех плоскостях, параллельных трем боковым сторонам и основанию. В последнем случае образуются клетки, которые, делясь, дают начало корневому чехлику. Из остальных клеток впоследствии развиваются: протодерма, дифференцирующаяся в ризодерму, зона первичной коры, центральный цилиндр.

В корнях голосеменных мелкие инициальные клетки расположены во внутренней части апикальной меристемы, немного отступая от чехлика.

У большинства двудольных покрытосеменных инициальные клетки расположены 3 этажами. Из клеток верхнего этажа, называемыми плеромой в дальнейшем образуется центральный цилиндр, клетки среднего этажа - периблема дают начало первичной коре, а нижнего – клеткам чехлика и протодерме. Этот слой называют дермакалиптрогеном.

У злаков, осок, инициали которых также составляют 3 этажа, клетки нижнего этажа производят только клетки корневого чехлика, поэтому этот слой называют калиптрогеном. Протодерма обособляется от первичной коры – производной среднего этажа инициалей – периблемы. Центральный цилиндр развивается из клеток верхнего этажа – плеромы, как и у двудольных.

Таким образом, разные группы растений различаются происхождением протодермы, впоследствии дифференцирующейся в ризодерму. Только у споровых архегониальных и двудольных она развивается из особого инициального слоя, у голосеменных и однодольных ризодерма оказывается образованной первичной корой.

Очень важная особенность апикальной меристемы корня состоит также в том, что собственно инициальные клетки в нормальных условиях делятся очень редко, составляя покоящийся центр. Объем меристемы увеличивается за счет их производных. Однако, при повреждениях кончика корня, вызванных облучением, воздействием мутагенных факторов и другими причинами, покоящийся центр активизируется, его клетки интенсивно делятся, способствуя регенерации поврежденных тканей.