根是植物为适应陆地上的生活而在进化中逐渐形成的营养器官。高大的树木有着反复分枝的庞大根系,低矮的小草也有着比地上部分大好几倍的复杂根系。有些植物的根因各类不同和外界环境的影响,在形态、结构和生理功能上,都发生了很大的变化,这种变化称为变态。变态是长期适应环境的结果,这种特性形成后,相继遗传,成为稳定的遗传性状。常见的变态根有下列几种。
根体肥大多汁,形状多样,贮藏大量养分,贮藏的有机物,有的为淀粉,有的为糖分或油料。这些物质多半贮存在髓部、皮层以及木质部和韧皮部的基本组织中。有些植物经过栽植驯化后根部特别发达,往往膨大变成贮存营养物质的场所,在结构上有发达的贮藏组织,多见于二年生或多年生的草本植物中,根据发生来源不同,可以分为肉质直根和块根两类。一种是肉质直根,如萝卜、胡萝卜、甜菜和人参等植物都有一个肥大的肉质直根,其突出的功能是储藏养分、躲避不良环境,条件适宜时繁衍自身。肉质直根上部来自下胚轴和主根基部共同发育而成。肉质直根上部来自下胚轴,所以没有侧根,下部主体部分来自主根,所以具有多列侧根。肉质直根肥厚多汁,根内薄壁组织发达,细胞内储藏着大量的营养物质。还有一种是块根,和肉质直根不同,它主要由不定根或侧根经过增粗生长发育而来,因此在一株植物上可以形成许多块根。块根的主要功能是储藏养分和繁殖,如甘露、木薯的根主要储藏淀粉,大丽花的根主要储藏菊糖等。
根体肥大多汁,形状多样,贮藏大量养分,贮藏的有机物,有的为淀粉,有的为糖分或油料。这些物质多半贮存在髓部、皮层以及木质部和韧皮部的基本组织中。有些植物经过栽植驯化后根部特别发达,往往膨大变成贮存营养物质的场所,在结构上有发达的贮藏组织,多见于二年生或多年生的草本植物中,根据发生来源不同,可以分为肉质直根和块根两类。
一种是肉质直根,如萝卜、胡萝卜、甜菜和人参等植物都有一个肥大的肉质直根,其突出的功能是储藏养分、躲避不良环境,条件适宜时繁衍自身。肉质直根上部来自下胚轴和主根基部共同发育而成。肉质直根上部来自下胚轴,所以没有侧根,下部主体部分来自主根,所以具有多列侧根。肉质直根肥厚多汁,根内薄壁组织发达,细胞内储藏着大量的营养物质。
还有一种是块根,和肉质直根不同,它主要由不定根或侧根经过增粗生长发育而来,因此在一株植物上可以形成许多块根。块根的主要功能是储藏养分和繁殖,如甘露、木薯的根主要储藏淀粉,大丽花的根主要储藏菊糖等。
支柱根也叫支持根,是由茎节上长出的一种具有支持作用的变态根。如甘蔗和玉米茎基部的节上生长出许多不定根,伸入土壤中有支持作用,可防止倒伏。又如我国南方的榕树,其树枝上常生长出许多须状的不定根,垂直向下,到达地面后即插入土壤中,形成强壮的木质支柱,犹如树干,起支持和吸收作用。一棵老榕树可以长出很多这样的根,粗的根俨然如一棵大树,与原来的母树聚生在一个面积不小的范围内,形成“独木成林”的有趣景象。
通常植物的根总是向泥土里生长的,但一些生长在湖沼或热带海滩地带的植物,泥土里缺少氧气,要维持生命就必须解决缺氧的问题,因而有部分根垂直向上伸出地面,暴露于空气之中,便于进行呼吸。例如落羽杉,这种树木主干周围的地面上会长出许多类似竹笋的东西,就是它的呼吸根。具有呼吸根的植物,还有海桑。因为海桑生长在福建、广东海边的红树林中,常为潮水浸没,水多而氧气少,它的根就生出呼吸根了。这都是环境使植物产生的适应现象。水松和海桑,前者属裸子植物,后者属被子植物,它们的亲缘关系很远,却同有呼吸根,这说明相类似的水环境,使它们用相类似的办法(产生呼吸根)以解决缺氧问题,植物学家称这种现象为“同功”现象。
藤本植物的茎往往细长柔软,不能直立,它们中有的从茎的一侧产生许多短的不定根,其顶端扁平,且常可分泌黏液,易固着在其他植物的树干、山石或墙壁等的表面攀缘上升,有攀缘吸附作用,故称攀缘根,如爬山虎、常春藤、凌霄等。
在热带森林中,像兰科、天南星科植物生有附生根。附贴在木本植物的树皮上,并从树皮缝隙内吸收蓄存的水分,这种根的外表形成根被,由多层厚壁死细胞组成,可以贮存雨水、露水供内部组织用,干旱时根因失水而为空气所填充。附生根内部的细胞往往含有叶绿素,有一定的光合作用能力。
在热带雨林中,常见某些木本植物的基部,由粗大的侧根发育而来的扁平板状根,外露土面,有时高达数米,例如马来半岛的大甘豆的板状根就高达9米。有些树木的板状根多达十块,对树木有较强的支持作用,并能抵御风雨的侵袭。木板状根的形成需要丰沛的雨量以及高温而均匀的温度。我国云南南部热带森林中,有一种树木叫“四数木”,这种树的主干下部即有巨大的板状根。因为树木高大,树大招风,刮狂风时,树木主干易被刮倒,如果有了这种板状根,树木就稳定了许多,这是植物适应环境的结果。
寄生根也称吸根,是指着生在宿主的组织内部,以吸收宿主组织内水分和养料的根。菟丝子苗期产生的根,生长不久即枯萎,之后从缠绕茎上由不定根变态而形成一些突起的垫状物,并由其中形成吸器,紧贴寄生在多种植物的茎表面,如蓼科,苋科、豆科、菊科和藜科植物等,也常侵害胡麻、苎麻、花生、马铃薯和豆科牧草等旱地作物。吸器顶端的长形菌丝状细胞伸入宿主内部组织,吸取其水分和养料。寄生根构造简单,除少量输导组织外,并无其他复杂构造。还有桑寄生、槲寄生、列当和独脚金等植物也有寄生根。
许多植物的根系与土壤中的微生物建立了共生关系,在植物体上形成菌根或根瘤。某些种子植物的根与土壤真菌共生所形成的共生体,称为菌根。根据真菌对宿主皮层细胞浸染的情况,又分为外生菌根和内生菌根两种类型。外生菌根,真菌形成一鞘层,即菌丝罩,整个包裹着幼根的外部,只有少数菌丝侵入到根皮层的细胞间隙中,如松树、栎树等。内生菌根,真菌形成不明显的罩子,而大部分菌丝均侵入到根部皮层的细胞内部,如兰属、草莓等。菌根真菌的菌丝如同根毛一样,起吸收水分与矿质营养的作用。还能将土壤中的矿质盐和有机物质,转变为易于宿主吸收的营养物质,以及可制造维生素等,供给根系。而宿主植物分泌的糖类、氨基酸及其他有机物质又可供真菌生活,因此两者为共生关系。豆科植物与根瘤细菌的共生体,即为根瘤。根瘤的维管束与根的维管柱连接,两者可互通营养,一方面豆科植物将水分及营养物质供给根瘤细菌的生长,另一方面根瘤细菌也将固定合成的铵态氮,通过输导组织运送给宿主植物。
许多植物的根系与土壤中的微生物建立了共生关系,在植物体上形成菌根或根瘤。某些种子植物的根与土壤真菌共生所形成的共生体,称为菌根。根据真菌对宿主皮层细胞浸染的情况,又分为外生菌根和内生菌根两种类型。
外生菌根,真菌形成一鞘层,即菌丝罩,整个包裹着幼根的外部,只有少数菌丝侵入到根皮层的细胞间隙中,如松树、栎树等。内生菌根,真菌形成不明显的罩子,而大部分菌丝均侵入到根部皮层的细胞内部,如兰属、草莓等。菌根真菌的菌丝如同根毛一样,起吸收水分与矿质营养的作用。还能将土壤中的矿质盐和有机物质,转变为易于宿主吸收的营养物质,以及可制造维生素等,供给根系。而宿主植物分泌的糖类、氨基酸及其他有机物质又可供真菌生活,因此两者为共生关系。
豆科植物与根瘤细菌的共生体,即为根瘤。根瘤的维管束与根的维管柱连接,两者可互通营养,一方面豆科植物将水分及营养物质供给根瘤细菌的生长,另一方面根瘤细菌也将固定合成的铵态氮,通过输导组织运送给宿主植物。
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