根
  植物学名词,根是植物的营养器官,通常位于地表下面,负责吸收土壤里面的水分及溶解其中的离子,并且具有支持、贮存合成有机物质的作用。  

概念

  根:植物学名词,指一般植物在地下的部位。主要功能为固持植物体,吸收水分和溶于水中的矿物质,将水与矿物质输导到,以及储藏养分。许多植物的地下构造本质上为特化的茎(如球茎、块茎),根与之不同处主要在于缺少叶痕与芽,具有根冠,分枝由内部组织产生而非由芽形成。   
  胚根是种子萌芽後首先出现的器官,它向下生长深入土壤而固持幼苗。裸子植物与双子叶植物的胚根日後发育成主根;主根向下长,侧根或次生根则侧出,这类型的根系称为主根系统。有些植物(如胡萝卜芜菁)的主根为贮藏器官,因内含食料而膨大。禾草类与其他单子叶植物则具有须根系统,其特征是一群根的直径大约相等;此根络非由主根分枝生成,而是包含从茎的基部长出且大量分枝的根。
  根仅自末端增长,根尖处并有针箍形根冠保护。根冠後方为顶端分生组织(一群分裂旺盛的细胞),该组织所产生的细胞小部分加于根冠,大部分则加入分生区上方的延长区(根的增长在此发生);延长区上方为成熟区(根的初生组织在此成熟,源于分生区上部的细胞分化过程在此完成)。根的初生组织由外而内依序为表皮、皮层与维管柱。表皮由薄壁细胞组成,通常仅一层细胞厚。水分及溶于水的矿物质由表皮吸收,大部分陆生植物均具根毛(表皮细胞壁向外突起的细管状物,仅见于成熟区)致吸收作用大为增强。水分的吸收主要靠渗透作用,渗透作用的发生是因为
  (1)土壤中水分浓度较表皮细胞者为高(因为後者含有盐类、糖类及其他溶解的有机物质),
  (2)表皮细胞膜只允许水分而不允许溶于细胞液内的许多其他物质渗透。这种情况造成了渗透压差,使水分得以流入表皮细胞。此流动产生的压力称为根压,可使水分在根内流动。根压虽对水分在植物体内上升负有部分责任,但无法单独解释水分如何运输到大乔木顶。     
  皮层负责将水分与溶于水的矿物质由表皮横向输送到维管柱,再由维管柱转运至植物体其他部位。皮层还贮存由叶子经维管组织向下运送来的食物。其最内层通常是一层排列紧密的细胞,称作内皮层,可调节皮层与维管组织间物质的流动。
  维管柱位于内皮层内侧,为中柱鞘(一层可长出侧根的细胞)所包围。维管柱的输导组织通常排成星状。木质部负责输导水分及溶于水中的矿物质,组成星状体的核心;韧皮部负责输导养分,在星状体各芒间形成小群。
根
  木本植物较老的根会生成次生组织使根加粗,次生组织是由维管形成层与木栓形成层所生。维管形成层源于木质部与韧皮部间的分生细胞,发育成一环,围绕初生维管柱;经细胞分裂向内产生次生木质部,向外产生次生韧皮部。次生维管组织的生长将中柱鞘外推,致撕裂皮层与表皮。中柱鞘于是成了木栓形成层,产生木栓细胞(外树皮)以取代皮层与表皮。
   有些根源于根以外的组织(通常为茎,有时为),尤多见于地下茎,称为不定根。许多植物因能形成不定根,故可藉茎插或叶插行营养繁殖。根不一定都长在地下,若从茎部长出,通过一段距离才著地,或一直悬在空中,则称为气根;常见于玉米露兜树榕树,最後有助于固持植株。

组成

  根由薄壁组织,维管组织,保护组织,机械组织和分生组织细胞组成。

结构

·根的纵切面

  根的纵切面可分为四个区,最顶端的是帽状结构--根冠,以上是分生区和伸长区,再上则是带根毛的根毛区。
  根冠位于根顶端分生组织的外面。外层细胞壁的高度粘液化可以减少根在往下生长过程中与土壤接触的摩擦力,起到保护作用。同时细胞中的造粉体还可保证根的向地生长,即保证其向地性(Gravitropism)。
  分生区与根冠接壤处有一分生组织区,不断产生细胞补充根冠的磨损。上方是静止中心,细胞分裂活动停止,其作用是感受重力,控制细胞分裂,使根保持竖直向下生长。而在其纵切面上可划分三种分生组织,即表皮原,皮层原和中柱原。它们分裂分化后分别形成根部的表皮层,皮质和中柱。
  伸长区的细胞由分生区细胞发展而来,分裂能力已减弱,细胞延长轴伸长。伸长活动会导致原生韧皮部和初生木质部损坏,使之出现缺层(Lacuna)。
  根毛区细胞已是成熟的细胞。根毛由表皮中的毛细胞(Trichoblast)生成,可有效地增大植物根部的吸收区域。树木根部的吸收面积可达400M?。

·根的横切面

  可分为三种结构,由外往内分别为表皮(又称根被皮),皮质和中柱。
  最外围的是保护组织--根被皮(Rhizodermis)。而在老根中,根被皮通常会脱落。这时则有次生保护组织木栓行使保护功能。
  往内是皮质,皮质又可以分为外皮,薄壁组织和内皮。
  内皮细胞之间有加厚,称为凯氏带。外界的水分可以很容易的通过自由空间(即质外体)扩散穿过表皮和皮质,但不能自由穿过凯氏带。因此凯氏带起到调节水分吸收的作用。同时在根压的形成中,凯氏带也是一个重要角色。在内皮细胞当中,在原生木质部脊半径方向上,存在着通道细胞。它们壁薄,对水分具有通透性,使得水分能快速进入木质部。
  皮质包绕中央柱。中央柱有中柱鞘,木质部,韧皮部,薄壁组织或厚壁组织。根的维管组织与茎不一样。茎的维管束木质部韧皮部呈束状排列在同一半径上。而在根部,两者以同心圆的方式相间排列。木质部韧皮部相间排列,外抵中柱鞘。而此两者都来源于中柱周鞘。这种由外向内发生方式被称为外始式,这也有别于茎内木质部外始式而韧皮部内始式的发生。
  而在双子叶和单子叶植物的排列又有所区别。
  中柱周鞘是初生分生组织。它是侧根,木栓的发源。同时,根的次级生长,主要是维管束的次级生长,也是中柱周鞘运动的结果。
  在双子叶植物中,木质部成星芒状,各个木质部射线在根中央相交,形成实心的中央。而韧皮部位于两束木质部之间,中间又少量薄壁细胞填充。
  在单子叶植物中,中柱的中心常由薄壁组织(玉米)或厚壁组织(铃兰)填充,被称为髓。根据木质部形成的脊的数目,可以把植物分为二原,三原,四原,五原和超过五个以上的多原。单子叶植物统书比双子叶植物有更多的脊(14左右)。
  根与茎的横切面很相似,区别是在茎内,在木质部之前分布有木射线。

根的生长

  根的生长分为初级生长(primary growth)和次生生长(secondary growth)。

·初生生长

  根来源于胚胎的胚根。种子萌发的时候,幼根向下生长,这是根顶端分生组织活动的结果。顶端分生组织一方面向下分化根冠组织,替换被磨损的根冠部分。另一方面向上分化细胞,中柱原,皮质原和表皮原将会分生出中柱(包括中柱鞘,维管束和填充的薄壁组织。中柱鞘是顶端分生组织分裂出来的,具有分生能力的组织。维管组织和薄壁组织则是被分化出来的具有特定功能的组织),皮质和根表皮。这就是根的初生生长。

·次生生长

  后来,根的维管形成层开始活动,向内不断产生次生木质部,向外分化出次生韧皮部,并不断把韧皮部的相对位置往外推。两者此时的关系已不是相间排列,而是初生韧质部在最外,往内是后分化的次生韧皮部,中间间以维管形成层,再往内接次生木质部,此三者成束状。束内有次生射线。而初生木质部则不在这个束状结构里,而是与之在根的横切面上呈同心圆相间排列。维管形成层的活动使得根的直径不断增大。而表皮部分木栓开始形成,形成更厚的木质化的保护组织替代衰老的、在根的生长过程中被磨损的表皮。这就是根的次级生长。

侧根

  侧根是由中柱鞘细胞发生而来的。在侧根发生的部位,中柱鞘细胞突破皮层细胞向外生长,侧根顶端有顶端分生组织。根据主根与侧根的关系,可将植物的根划分为直根系和须根系两大根系。

根系

  根系一株植物全部根的总称。胚胎的胚根形成的根是植物的主根。后来当植物发育到一定阶段,中柱的中柱鞘活动产生侧根。按其形态,可分为轴根系(tap root system)和须根系(fibrous root system)。 植物的生存环境,如土壤情况和水分分步,和气候状况,如湿度和温度,影响着根系的形态。一般来说,轴根系的深入土壤的深度大于须根系。一般木本植物的根深达10-12米。而生活在沙漠地区的骆驼刺可深入地下20米,以吸收地下水。单子叶植物,如禾本科的植物,其须根入土只有20-30厘米。论伸展的直径,本科植物可达10-18米,超过其树冠直径。禾本科植物只有40-60厘米。木本科植物的根吸收面积可达400平方米。

·轴根系

  轴根系存在于双子叶植物中,特点是主根明显而发达,并且方向为竖直向下,侧根呈葡萄状分布于主根周围。

·须根系

  存在于蕨类和单子叶植物中,主根生长到一定阶段后即停止生长,因此主根不明显。茎基部产生大量的不定根,这些不定根不断长长。所有的根呈须状分布。

不定根

  不定根指的是由植物其他营养器官长出来的根,如茎和叶就可以长出假根。

假根

  较原始的陆生植物(如苔藓)没有维管组织,只有由单细胞或多细胞组成的假根,用以吸收水分和固定植物体。

菌根

  菌根指的是高等植物与真菌类生物的共生现象,发生于植物的根部。可分为两类:内生菌根和外生菌根。

·内生菌根

  微生物通过根毛到表皮皮层间隙,在皮层中繁殖,皮层细胞受刺激而分裂。真菌菌丝起到根毛的作用,吸收土壤中水分,矿物质和有机物质,并将之分解成更有利于宿主吸收的形式。真菌还能合成维生素供给宿主。而宿主则会提供氨基酸等物质供应真菌。

·外生菌根

  真菌在植物根部外形成以鞘层,成为菌丝罩,菌丝外露。只有少部分的真菌进入到根的皮层。

变态根

·支柱根

  有些植物能从茎干上长出一些柱状的不定根,向下伸如土中,以 加强支持植物体,称为支柱根。如榕树,玉蜀黍,某些红树和露兜树和浮萍等。

·板根

  由于热带雨林的树木非常巨大,所以一般的幼小的根不能支撑,所以就将根中分出板根一类。 一些高大植物能在树干基部向四周围生长出板状的突起物,伸入里,以巩固地面的高大部分,称为板根。如木棉,木麻黄,凤凰木,银叶树等。

·气生根

  有些植物的茎能长出不定根,暴露于空气中,称为气生根。它除了吸收空气中的水分之外,还能攀缘在其他的物体上。如榕树、玉米等 。

·附生根

  有些植物的主根柔弱,必须从茎节上长出不定根攀附在其他的物体上,称为附生根。具有此类附生根的植物有胡椒,常春藤等。

·贮藏根

  贮藏根的外形肥大,有时又被称作块根或球根。内含丰富的养料和水分,以便在不良季节时能被植物利用。它们有些是由主根膨大而成,如罗卜,胡萝卜;有些则从侧面跟或不定根膨大而成,如木薯,番薯等。

·呼吸根

  生长在沼泽或者近海地带的植物,由于不能从土壤中获得充足的氧气,支根暴露出泥沼表面,以协助植物体进行呼吸,称为呼吸根,如某些落羽松、海茄苳等红树林植物。

·寄生根

  某些植物例如槲寄生、菟丝子等能寄生与其他植物体上,并以根部吮吸寄生的营养物质。这类的根属于寄生根。

经济用途

  根还有多种经济用途,它可以食用、药用和做工业原料。甘薯木薯、胡萝卜、萝卜甜菜等皆可食用,部分可作饲料。人参(Panax ginseng)、大黄(Rheum officinale)、当归(Angelica sinensis)、甘草(Glucurryhiga uralensis)、柴胡(Bupleurum chinese)、龙胆(Gentiana scabra)等可供药用。甜菜可作制糖原料,甘薯可制淀粉和酒精。某些禾本科或藤本植物的老根,可雕制成工艺美术品。在自然界,根有保护坡地、堤岸和涵养水源、防止水土流失的作用。
棉花老根次生结构
棉花老根次生结构