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    概念

    根是維管植物體軸的地下部分,主要起固著和吸收作用,同時還有合成和貯藏有機物,以及進行營養繁殖的功能。根上不生長葉和花,它雖然和莖一樣有分枝,但分枝(側根)來源不同。藻類和苔蘚植物沒有根,蕨類植物中最原始的松葉蕨、梅西蕨和古代最早的陸生化石萊尼蕨也沒有真正的根,只在地下的根狀莖上有具吸收功能的假根;大多數現存的蕨類植物、裸子植物和被子植物才有真正根的結構。根是陸生植物從土壤中吸收水分和無機鹽的器官,也是固定地上植物體的器官。

    植物學名詞,指一般植物在地下的部位。主要功能為固持植物體,吸收水分和溶於水中的礦物質,將水與礦物質輸導到莖,以及儲藏養分。許多植物的地下構造本質上為特化的莖(如球莖、塊莖),根與之不同處主要在於缺少葉痕與芽,具有根冠,分枝由內部組織產生而非由芽形成。

    胚根是種子萌芽後首先出現的器官,它向下生長深入土壤而固持幼苗。裸子植物與雙子葉植物的胚根日後發育成主根;主根向下長,側根或次生根則側出,這型別的根系稱為主根系統。有些植物(如胡蘿蔔與蕪菁)的主根為貯藏器官,因內含食料而膨大。禾草類與其他單子葉植物則具有鬚根系統,其特徵是一群根的直徑大約相等;此根絡非由主根分枝生成,而是包含從莖的基部長出且大量分枝的根。

    根僅自末端增長,根尖處並有針箍形根冠保護。根冠後方為頂端分生組織(一群分裂旺盛的細胞),該組織所產生的細胞小部分加於根冠,大部分則加入分生區上方的延長區(根的增長在此發生);延長區上方為成熟區(根的初生組織在此成熟,源於分生區上部的細胞分化過程在此完成)。根的初生組織由外而內依序為表皮、皮層與維管柱。表皮由薄壁細胞組成,通常僅一層細胞厚。水分及溶於水的礦物質由表皮吸收,大部分陸生植物均具根毛(表皮細胞壁向外突起的細管狀物,僅見於成熟區)致吸收作用大為增強。水分的吸收主要靠滲透作用,滲透作用的發生是因為(1)土壤中水分濃度較表皮細胞者為高(因為後者含有鹽類、糖類及其他溶解的有機物質),(2)表皮細胞膜只允許水分而不允許溶於細胞液內的許多其他物質滲透。這種情況造成了滲透壓差,使水分得以流入表皮細胞。此流動產生的壓力稱為根壓,可使水分在根內流動。根壓雖對水分在植物體內上升負有部分責任,但無法單獨解釋水分如何運輸到大喬木頂。

    皮層負責將水分與溶於水的礦物質由表皮橫向輸送到維管柱,再由維管柱轉運至植物體其他部位。皮層還貯存由葉子經維管組織向下運送來的食物。其最內層通常是一層排列緊密的細胞,稱作內皮層,可調節皮層與維管組織間物質的流動。

    維管柱位於內皮層內側,為中柱鞘(一層可長出側根的細胞)所包圍。維管柱的輸導組織通常排成星狀。木質部負責輸導水分及溶於水中的礦物質,組成星狀體的核心;韌皮部負責輸導養分,在星狀體各芒間形成小群。

    木本植物較老的根會生成次生組織使根加粗,次生組織是由維管形成層與木栓形成層所生。維管形成層源於木質部與韌皮部間的分生細胞,發育成一環,圍繞初生維管柱;經細胞分裂向內產生次生木質部,向外產生次生韌皮部。次生維管組織的生長將中柱鞘外推,致撕裂皮層與表皮。中柱鞘於是成了木栓形成層,產生木栓細胞(外樹皮)以取代皮層與表皮。

    有些根源於根以外的組織(通常為莖,有時為葉),尤多見於地下莖,稱為不定根。許多植物因能形成不定根,故可藉莖插或葉插行營養繁殖。根不一定都長在地下,若從莖部長出,透過一段距離才著地,或一直懸在空中,則稱為氣根;常見於玉米、露兜樹及榕樹,最後有助於固持植株。

    根系

    當種子萌發時,胚根發育成幼根突破種皮,與地面垂直向下生長為主根。當主根生長到一定程度時,從其內部生出許多支根,稱側根。除了主根和側根外,在莖、葉或老根上生出的根,叫做不定根。反覆多次分支,形成整個植物的根系。

    直根系的主要特點是主根明顯比側根粗而長,從主根上生出側根,主次分明;鬚根系的主要特點是主根和側根無明顯區別。

    根的結構組成

    根分為根尖結構、初生結構和次生結構三部分。根尖是主根或側根尖端,是根的最幼嫩、生命活動最旺盛的部分,也是根的生長、延長及吸收水分的主要部分。根尖分成根冠、分生區、伸長區和成熟區。根生長最快的部位是伸長區。伸長區的細胞來自分生區。由根尖頂端分生組織經過細胞分裂、生長和分化形成了根的成熟結構,這種生長過程為初生生長。在初生生長過程中形成的各種成熟組織屬初生組織,由它們構成根的結構,就是根的初生結構。若從根尖成熟區作一橫切面可觀察到根的全部初生結構,從外至內分為表皮、皮層和維管柱三部分。有形成層細胞分裂形成的結構與根尖、莖尖生長椎分生組織細胞分裂形成的初生結構相區別,稱它們為次生結構。

    功能

    根是在長期進化過程中適應陸地生活發展起來的器官,它的功能有:

    ◇吸收水分和無機鹽

    根系從土壤中吸收水分的最活躍部位,是根端的根毛區。通常僅由根系的活動而引起的吸水現象,稱為主動吸水,而把由地上部分的蒸騰作用所產生的吸水過程,稱被動吸水。根系從土壤中吸收礦物質是一個主動的生理過程,它與水分的吸收之間,各自保持著相對的獨立性。根部吸收礦質元素最活躍的區域是根冠與頂端分生組織,以及根毛髮生區。土壤中的各種離子先吸附在根表面,然後經能量轉換與的作用,透過細胞膜進入細胞中,再由細胞間的離子交換、進入維管柱的木質部導管。

    ◇固著和支援作用

    根系將植物的地上部分牢固地固著在土壤中。

    ◇合成能力

    根部能進行一系列有機化合物的合成轉化。其中包括有組成蛋白質的氨基酸,如穀氨酸、天門冬氨酸和脯氨酸等;各類植物激素,如乙酸、細胞分裂素類,以及少量的乙烯等。

    ◇貯藏功能

    根的薄壁組織發達,是貯藏物質的場所。

    ◇輸導功能

    輸導功能是由根尖以上的部位來完成的。由根毛和表皮細胞吸收的水和無機鹽透過根的維管組織輸送給莖和葉的,而葉所製造的有機物也透過莖送到根,由根的維管組織輸送到根的各部分,維持根的生長和生活。

    ◇菌根和根瘤

    許多植物的根系與土壤中的微生物建立了共生關係,在植物體上形成菌根或根瘤。某些種子植物的根與土壤真菌共生所形成的共生體,稱為菌根。根據真菌對寄主皮層細胞浸染的情況,又分為兩種型別:外生菌根,真菌形成一鞘層,即菌絲罩,整個包裹著幼根的外部,只有少數菌絲侵入到根皮層的細胞間隙中,如松樹、櫟樹等。內生菌根,真菌形成不明顯的罩子,而大部分菌絲均侵入到根部皮層的細胞內部,如蘭屬、草莓等。菌根真菌的菌絲如同根毛一樣,起吸收水分與礦質營養的作用。還能將土壤中的礦質鹽和有機物質,轉變為易於寄主吸收的營養物質,以及可製造維生素等,供給根系。而寄主植物分泌的糖類、氨基酸及其它有機物質又可供真菌生活,因此兩者為共生關係。豆科植物與根瘤細菌的共生體,即為根瘤。根瘤的維管束與根的維管柱連線,兩者可互通營養,一方面豆科植物將水分及營養物質供給根瘤細菌的生長;另一方面根瘤細菌也將固定合成的銨態氮,透過輸導組織運送給寄主植物。

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