第四章根1.比較雙子葉和單子葉植物根初生結構的主要異同點。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皮層凱氏帶狀加厚五面馬蹄形加厚維管柱初生木質部一般是六原型以下初生木質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，均有內外皮層的分化，維管柱由中柱鞘、初生木質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構。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）細胞分裂、分化產生次生組織的過程。（1） 維管形成層的產生及活動過程：1） 根在增粗生長前，初生木質部與初生韌皮部之間的薄壁組織恢復分裂能力產生維管形成層，形成層開始是在每一韌皮部內方產生，是片段狀的。隨后，各段形成層向兩側擴展全木質部輻射角，同時，與木質部輻射角正對的中柱鞘細胞也恢復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。2） 由于初生韌皮部內方的形成層產生最早，分裂也較快，因此在初生韌皮部內側形成的次生組織多，而在初生木質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犬然后形成層繼續分裂活動向外產生次生韌皮部，向內產生次生木質部。（2）木栓形成層的產生及活動過程：1） 根中第一次木栓形成層的產生是由中柱鞘細胞恢復分裂能力產生的，木栓形成層產生后，進行平周分裂向外產生多層木栓層細胞，向內產生少量栓內層細胞，由木栓層、木栓形成層和栓內層共同構成周皮。由于根的不斷加粗，先形成的周皮被撐破，在周皮內側再形成新的周皮。2） 根中第二次之后的周皮產生于韌皮部的薄壁細胞，這些細胞恢復分生能力形成新的木栓形成層由新的木栓形成層產生新的周成新周皮的產生位置隨根的不斷加粗而逐漸內移。（3）根的次生結構：根的次生結構由外向內依次為：1） 周皮:包括木栓層、木栓形成層和栓內層。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胞組成。3） 韌皮射線:分布于次生韌皮部內的徑向排列的薄壁細胞。4） 維管形成層:一層次生分生組織細胞，位于次生韌皮部和次生木質部之間。5） 次生木質部:位于維管形成層之內，占據根次生結構的大部分，在雙子葉植物中由導管、管胞、木纖維和木薄壁細胞等共同組成。6） 木射線:分布于次生木質部內的徑向排列的薄壁細胞。7） 初生木質部:位于根次生結構中央，呈放射狀分布。根的表皮和其他器官的表皮在結構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層，無氣孔分布。一部分表皮細胞的外壁向外延伸形成細管狀的根毛，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。內皮層的加厚有何特點？它與水分和物質吸收有何關系？解：植物根內皮層細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皮層細胞的徑向壁（兩側的細胞壁）和橫向壁（上下的細胞壁）有一條栓質化的帶；狀加厚。在電子顯微鏡下，凱氏帶加厚是栓質沉積在初生壁及胞間層中，形成一連續的環帶，并且與質膜無孔隙地緊緊附著在一起。凱氏帶的這種特殊結構對根內水分和物質運輸起著控制作用，使得由皮層進入維管柱的水分和礦質離子被凱氏帶阻隔，不能通過細胞間隙、細胞壁或質膜之間進入，而必須經過內皮層的質膜及原生質體才能進入維管柱，起到選擇通透作用。同時也減少了溶質的散失，維持維管柱內一定濃度的溶液，保證水分源源不斷進入導管。2）馬蹄形加厚指大多數單子葉植物和少數雙子葉植物根內皮層細胞的上下橫壁、徑向壁和內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胞壁呈“馬蹄形”，也有全部細胞壁都加厚的，這種情況下，內皮層細胞的內切向壁上有紋孔和胞間連絲存在，使通過質膜的溶質能穿過增厚的內皮層進入維管柱內。另外，少數正對原生木質部處的內皮層細胞仍保持初期發育階段的結構，薄壁不再增厚，這種薄壁細胞稱為通道細胞，是控制物質轉移的通道。試述根的初生結構與其生理功能的相互適應關系。解：植物根的初生結構由外到里依次分為表皮、皮層和維管柱三部分。1）表皮：表皮細胞壁薄，由纖維素和果膠組成，有利于水分和溶質滲透和吸收。外壁通常無或僅有一層角質層，無氣孔分布。部分表皮細胞外壁向外延伸形成細管狀的根毛，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層細胞形狀較小，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胞組成，在幼根中占很大比例。這些細胞體積大，排列疏松，有明顯的細間隙，常貯藏著許多后含物。皮層除了有貯藏營養物質的功能外，還具有橫向運輸水分和礦物質全維管柱的作用。皮層最內-層細胞排列緊密，無細胞間隙，稱為內皮層。該層細胞常呈不同程度加厚，對根內水分和物質的運輸起到控制作用。3）維管柱：由中柱鞘、初生木質部、初生韌皮部和薄壁組織組成。中柱鞘細胞分裂可以產生側根、不定根、乳汁管和樹脂道等，根的增粗生長中維管形成層的-部分也發生于中柱鞘。根的初生木質部位于跟中央，主要輸導水分。初生木質部是由外向內進行發育成熟的，原生木質部由口徑較小的環紋和螺紋導管組成，靠近中柱鞘和內皮層，縮短了水分橫向輸導的距離，而后生木質部由管腔較大的梯紋、網紋和孔紋導管組成，提高了輸導效率，更能適應植株生長對水分的需要。初生韌皮部位于初生木質部輻射角之間，也是由外向內發育成熟，主要輸導有機質。初生韌皮部的這種發育方式同樣對有機質在根中的輸導相適應。而薄壁組織位于初生韌皮部和木質部之間，將來發育成形成層的一部分，是植物根部加粗生長的基礎。側根發生的生物學意義如何？解：側根起源于中柱鞘，與主根的維管組織緊密靠在一起，這樣，側根的維管組織和主根的維管組織相聯結，形成一個整體，利于輸導功能的實現。同時，側根在成熟區發生，但伸出母根已在成熟區以上，所以側根的發生不會破壞根毛，因而不影響根的吸收作用。側根的形成擴大了根的吸收面積，也使根的固著作用加強了。何謂共生現象？根瘤和菌根的形成在農業生產實踐上有何重要意義？解共生指的是生物之間的互利關系。植物的根與土壤中的微生物形成的共生關系為：微生物從植物根組織里得到營養，植物也由于微生物的作用而得到它生活中所需要的物質。被子植物的根和微生物形成的共生關系常見的有根瘤和菌根兩種。根瘤是豆科植物與根瘤細菌之間的共生體。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變為含氮化合物，這種含氮化合物可以被植物吸收，合成自身所需要的營養物質。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，在農業生產中，利用豆科植物與其他作物輪作、間作，可以減少施肥，不僅降低生產成本，還可以增加單位面積的產量。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