植物的根的结构及其功能的观察实验

一、实验目的
1．了解根尖的内部构造。
2．了解根的初生结构、初次生结构。
3．掌握被子植物根尖的吸收分泌功能。

二、实验原理
从根的顶端到着生根毛的部位，叫做根尖，主根、侧根和不定根都具有根尖。根尖是根中生命活动最活跃的部分，根的生长和根内组织的形成都是在根尖进行的。根尖一般分为根冠、分生区、伸长区和成熟区四个部分。经过根尖顶端分生组织的分裂、生长和分化，植物体发育出成熟的根结构，这种由顶端分生组织及其衍生细胞的增生和成熟所引起的生长过程，称为初生生长。初生生长形成的各种成熟组织都属于初生组织，它们共同组成的器官结构称为初生结构。从根的成熟区作一横切或纵切，就能清楚地看到根的初生结构由外至内分别为表皮、皮层和维管柱(图5-1)。
←图5-1 根横切面的一部分，示初生结构
A．近外方的组织； B．维管柱
l．表皮；2.皮层；3.内皮层；4.中柱鞘；5.原生木质部；6.后生木质部； 7.初生韧皮部
大多数双子叶植物和裸子植物的根在初生结构成熟后，要继续进行次生生长，形成次生结构，包括次生维管组织和周皮，但有些草本双子叶植物和多数单子叶植物的根通常不再进行次生生长。根的次生维管组织是维管形成层活动的结果。维管形成层最早源于初生木质部与初生韧皮部之间原形成层细胞的分裂，后来与原生木质部相对的中柱鞘细胞也进行分裂，并向两侧扩展，其内侧的子细胞参与维管形成层的组成，于是形成了环绕在初生木质部外侧的连续的维管形成层。由维管形成层分裂产生的新细胞，一部分向内分化，形成次生木质部，另一部分向外形成次生韧皮部，从而使根加粗。在有些植物的根中，由中柱鞘细胞衍生的形成层细胞往往分裂以后形成宽的射线，而其他部位形成的维管射线较窄。由于次生生长，每年在根的内部增加许多新的次生维管组织，使根不断加粗。因此，维管柱外围的表皮和皮层在根加粗过程中常被拉、挤，最后被撑破。通常在皮层组织未破坏之前，根的中柱鞘细胞恢复分裂活动，形成木栓形成层。木栓形成层进行切向分裂，向外产生木栓层，向内产生栓内层。木栓层、木栓形成层和栓内层共同构成周皮，代替表皮起保护作用。周皮发生后，包括内皮层在内的皮层组织和表皮与根的其他部分分离，并且由于给养断绝而死亡、脱落。根具有固着、吸收、输导和合成的功能。植物根系对矿质元素的吸收具有选择性。根系对离子的吸收不与溶液中的离子的数量成比例，根系对同一种盐类的阴离子与阳离子的吸收量的差异，使盐溶液的pH 值发生改变，从而证明植物根系对离子吸收具有选择特性。植物根系能合成氨基酸、蛋白质、糖类等生命活动所必需的物质，同时根还能将一些物质排出体外，如氨基酸、糖类、淀粉酶等，改变根际周围的微生物环境，促进根系的吸收。

三、实验用品
（一）材料 载玻片、盖玻片、洋忽根尖纵切片、玉米根尖纵切片、蚕豆根和毛茛根横切片、小麦根或鸢尾根横切片、大麦或玉米萌发新鲜材料
（二）器材 显微镜、滴管、吸水纸、擦镜纸、pH 计或pH 试纸、滤纸、 试剂 瓶、培养皿
（三） 试剂 蒸馏水、I2-KI 水溶液

四、实验操作
（一）根尖的结构
取洋忽根尖纵切片或玉米根尖纵切片，在显微镜下依次观察下列各部：
1．根冠：在根尖顶端，由数层排列疏松的薄壁细胞组成形如帽状，有保护生长维的功能。
2．生长锥（分生区）：在根冠之内，由排列紧密的小型多面体细胞组成，细胞质浓、核大，属分生组织，具有强热的分裂能力
3．伸长区：位于生长锥的上方，由生长锥细胞分裂而来，其细胞一方面迅速长大，另一方面逐步分化成不同组织。
4．根毛区（成熟区）：在伸长区的上方，细胞的处长生长已停止，并已分化成各种成熟组织，其表皮层细胞的外壁向外突起形成根毛，这是根的主要吸收工具。