第四章根1.比較雙子葉和單子葉植物根初生結(jié)構(gòu)的主要異同點。如表所示。雙子葉植物根單子葉植物根不同點夕卜皮層當(dāng)根毛枯死時起臨時保護作用表皮脫落后起終身保護作用內(nèi)皮層凱氏帶狀加厚五面馬蹄形加厚維管柱初生木質(zhì)部一般是六原型以下初生木質(zhì)部多原型髓多無髓多有髓相同點均由表皮、皮層和維管柱三部分組成，表皮上有根毛，均有內(nèi)外皮層的分化，維管柱由中柱鞘、初生木質(zhì)部和初生韌皮部組成.均為輻射維管束。試述根的次生生長過程及次生結(jié)構(gòu)。解：根的次生生長是指由根次生分生組織（維管形成層和木栓形成層）細(xì)胞分裂、分化產(chǎn)生次生組織的過程。（1） 維管形成層的產(chǎn)生及活動過程：1） 根在增粗生長前，初生木質(zhì)部與初生韌皮部之間的薄壁組織恢復(fù)分裂能力產(chǎn)生維管形成層，形成層開始是在每一韌皮部內(nèi)方產(chǎn)生，是片段狀的。隨后，各段形成層向兩側(cè)擴展全木質(zhì)部輻射角，同時，與木質(zhì)部輻射角正對的中柱鞘細(xì)胞也恢復(fù)分裂能力形成部分形成層，與前面各形成層片段連接成一個閉合的波狀環(huán)。2） 由于初生韌皮部內(nèi)方的形成層產(chǎn)生最早，分裂也較快，因此在初生韌皮部內(nèi)側(cè)形成的次生組織多，而在初生木質(zhì)部輻射角處的形成層活動較晚，形成的次生組織較少。這樣，初生韌皮部被新形成的次生組織推向外方,波狀的形成層也逐漸變成圓環(huán)犬然后形成層繼續(xù)分裂活動向外產(chǎn)生次生韌皮部，向內(nèi)產(chǎn)生次生木質(zhì)部。（2）木栓形成層的產(chǎn)生及活動過程：1） 根中第一次木栓形成層的產(chǎn)生是由中柱鞘細(xì)胞恢復(fù)分裂能力產(chǎn)生的，木栓形成層產(chǎn)生后，進行平周分裂向外產(chǎn)生多層木栓層細(xì)胞，向內(nèi)產(chǎn)生少量栓內(nèi)層細(xì)胞，由木栓層、木栓形成層和栓內(nèi)層共同構(gòu)成周皮。由于根的不斷加粗，先形成的周皮被撐破，在周皮內(nèi)側(cè)再形成新的周皮。2） 根中第二次之后的周皮產(chǎn)生于韌皮部的薄壁細(xì)胞，這些細(xì)胞恢復(fù)分生能力形成新的木栓形成層由新的木栓形成層產(chǎn)生新的周成新周皮的產(chǎn)生位置隨根的不斷加粗而逐漸內(nèi)移。（3）根的次生結(jié)構(gòu)：根的次生結(jié)構(gòu)由外向內(nèi)依次為：1） 周皮:包括木栓層、木栓形成層和栓內(nèi)層。2） 韌皮部（包括少量初生韌皮部和次生韌皮部）：在雙子葉植物中由篩管、伴胞、韌皮纖維和韌皮薄壁細(xì)胞組成。3） 韌皮射線:分布于次生韌皮部內(nèi)的徑向排列的薄壁細(xì)胞。4） 維管形成層:一層次生分生組織細(xì)胞，位于次生韌皮部和次生木質(zhì)部之間。5） 次生木質(zhì)部:位于維管形成層之內(nèi)，占據(jù)根次生結(jié)構(gòu)的大部分，在雙子葉植物中由導(dǎo)管、管胞、木纖維和木薄壁細(xì)胞等共同組成。6） 木射線:分布于次生木質(zhì)部內(nèi)的徑向排列的薄壁細(xì)胞。7） 初生木質(zhì)部:位于根次生結(jié)構(gòu)中央，呈放射狀分布。根的表皮和其他器官的表皮在結(jié)構(gòu)功能上存在哪些差異？解：根表皮！0胞壁薄，由纖維素和果膠組成，外壁通常無或只有一薄層角質(zhì)層，無氣孔分布。一部分表皮細(xì)胞的外壁向外延伸形成細(xì)管狀的根毛，擴大了根表皮與土壤接觸的面積，從而擴大了整個表皮的吸收面積，因此，對于根表皮的功能而言，其吸收作用比保護作用更為重要。內(nèi)皮層的加厚有何特點？它與水分和物質(zhì)吸收有何關(guān)系？解：植物根內(nèi)皮層細(xì)胞壁加厚有三種形式:凱氏帶加厚、馬蹄形加厚和全面加厚。1）凱氏帶狀加厚是指內(nèi)皮層細(xì)胞的徑向壁（兩側(cè)的細(xì)胞壁）和橫向壁（上下的細(xì)胞壁）有一條栓質(zhì)化的帶；狀加厚。在電子顯微鏡下，凱氏帶加厚是栓質(zhì)沉積在初生壁及胞間層中，形成一連續(xù)的環(huán)帶，并且與質(zhì)膜無孔隙地緊緊附著在一起。凱氏帶的這種特殊結(jié)構(gòu)對根內(nèi)水分和物質(zhì)運輸起著控制作用，使得由皮層進入維管柱的水分和礦質(zhì)離子被凱氏帶阻隔，不能通過細(xì)胞間隙、細(xì)胞壁或質(zhì)膜之間進入，而必須經(jīng)過內(nèi)皮層的質(zhì)膜及原生質(zhì)體才能進入維管柱，起到選擇通透作用。同時也減少了溶質(zhì)的散失，維持維管柱內(nèi)一定濃度的溶液，保證水分源源不斷進入導(dǎo)管。2）馬蹄形加厚指大多數(shù)單子葉植物和少數(shù)雙子葉植物根內(nèi)皮層細(xì)胞的上下橫壁、徑向壁和內(nèi)切向壁五個面全面加厚，只有外切向壁加厚。在橫切面上加厚的細(xì)胞壁呈“馬蹄形”，也有全部細(xì)胞壁都加厚的，這種情況下，內(nèi)皮層細(xì)胞的內(nèi)切向壁上有紋孔和胞間連絲存在，使通過質(zhì)膜的溶質(zhì)能穿過增厚的內(nèi)皮層進入維管柱內(nèi)。另外，少數(shù)正對原生木質(zhì)部處的內(nèi)皮層細(xì)胞仍保持初期發(fā)育階段的結(jié)構(gòu)，薄壁不再增厚，這種薄壁細(xì)胞稱為通道細(xì)胞，是控制物質(zhì)轉(zhuǎn)移的通道。試述根的初生結(jié)構(gòu)與其生理功能的相互適應(yīng)關(guān)系。解：植物根的初生結(jié)構(gòu)由外到里依次分為表皮、皮層和維管柱三部分。1）表皮：表皮細(xì)胞壁薄，由纖維素和果膠組成，有利于水分和溶質(zhì)滲透和吸收。外壁通常無或僅有一層角質(zhì)層，無氣孔分布。部分表皮細(xì)胞外壁向外延伸形成細(xì)管狀的根毛，擴大了吸收面積。就根的表皮而言，吸收作用顯然比保護作用更為重要。2）皮層:皮層的最外面一層或數(shù)層細(xì)胞形狀較小，無胞間隙,稱為外皮層。在根毛枯死，表皮破壞后，其細(xì)胞壁增厚并栓化，起到臨時保護作用。皮層中間有多層薄壁細(xì)胞組成，在幼根中占很大比例。這些細(xì)胞體積大，排列疏松，有明顯的細(xì)間隙，常貯藏著許多后含物。皮層除了有貯藏營養(yǎng)物質(zhì)的功能外，還具有橫向運輸水分和礦物質(zhì)全維管柱的作用。皮層最內(nèi)-層細(xì)胞排列緊密，無細(xì)胞間隙，稱為內(nèi)皮層。該層細(xì)胞常呈不同程度加厚，對根內(nèi)水分和物質(zhì)的運輸起到控制作用。3）維管柱：由中柱鞘、初生木質(zhì)部、初生韌皮部和薄壁組織組成。中柱鞘細(xì)胞分裂可以產(chǎn)生側(cè)根、不定根、乳汁管和樹脂道等，根的增粗生長中維管形成層的-部分也發(fā)生于中柱鞘。根的初生木質(zhì)部位于跟中央，主要輸導(dǎo)水分。初生木質(zhì)部是由外向內(nèi)進行發(fā)育成熟的，原生木質(zhì)部由口徑較小的環(huán)紋和螺紋導(dǎo)管組成，靠近中柱鞘和內(nèi)皮層，縮短了水分橫向輸導(dǎo)的距離，而后生木質(zhì)部由管腔較大的梯紋、網(wǎng)紋和孔紋導(dǎo)管組成，提高了輸導(dǎo)效率，更能適應(yīng)植株生長對水分的需要。初生韌皮部位于初生木質(zhì)部輻射角之間，也是由外向內(nèi)發(fā)育成熟，主要輸導(dǎo)有機質(zhì)。初生韌皮部的這種發(fā)育方式同樣對有機質(zhì)在根中的輸導(dǎo)相適應(yīng)。而薄壁組織位于初生韌皮部和木質(zhì)部之間，將來發(fā)育成形成層的一部分，是植物根部加粗生長的基礎(chǔ)。側(cè)根發(fā)生的生物學(xué)意義如何？解：側(cè)根起源于中柱鞘，與主根的維管組織緊密靠在一起，這樣，側(cè)根的維管組織和主根的維管組織相聯(lián)結(jié)，形成一個整體，利于輸導(dǎo)功能的實現(xiàn)。同時，側(cè)根在成熟區(qū)發(fā)生，但伸出母根已在成熟區(qū)以上，所以側(cè)根的發(fā)生不會破壞根毛，因而不影響根的吸收作用。側(cè)根的形成擴大了根的吸收面積，也使根的固著作用加強了。何謂共生現(xiàn)象？根瘤和菌根的形成在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐上有何重要意義？解共生指的是生物之間的互利關(guān)系。植物的根與土壤中的微生物形成的共生關(guān)系為：微生物從植物根組織里得到營養(yǎng)，植物也由于微生物的作用而得到它生活中所需要的物質(zhì)。被子植物的根和微生物形成的共生關(guān)系常見的有根瘤和菌根兩種。根瘤是豆科植物與根瘤細(xì)菌之間的共生體。根瘤菌一方面從根皮層中吸取生活所需的水分和養(yǎng)料，另一方面根瘤菌能夠通過固氮作用把空氣中的游離氮轉(zhuǎn)變?yōu)楹衔铮@種含氮化合物可以被植物吸收，合成自身所需要的營養(yǎng)物質(zhì)。根瘤菌可以通過植物根將含氮化合物分泌到土壤中去或者在根瘤中直接脫落到土壤中，增加了土壤中的氮月巴為其他作物吸收利用。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，利用豆科植物與其他作物輪作、間作，可以減少施肥，不僅降低生產(chǎn)成本，還可以增加單位面積的產(chǎn)量。菌根指的是高等植物和土壤中的真菌形成的共生體。真菌菌絲可以像根毛-樣從土壤中吸收水分和無