植物的根的結構及其功能的觀察實驗

一、實驗目的
1．了解根尖的內部構造。
2．了解根的初生結構、初次生結構。
3．掌握被子植物根尖的吸收分泌功能。

二、實驗原理
從根的頂端到著生根毛的部位，叫做根尖，主根、側根和不定根都具有根尖。根尖是根中生命活動最活躍的部分，根的生長和根內組織的形成都是在根尖進行的。根尖一般分為根冠、分生區、伸長區和成熟區四個部分。經過根尖頂端分生組織的分裂、生長和分化，植物體發育出成熟的根結構，這種由頂端分生組織及其衍生細胞的增生和成熟所引起的生長過程，稱為初生生長。初生生長形成的各種成熟組織都屬于初生組織，它們共同組成的器官結構稱為初生結構。從根的成熟區作一橫切或縱切，就能清楚地看到根的初生結構由外至內分別為表皮、皮層和維管柱(圖5-1)。
←圖5-1 根橫切面的一部分，示初生結構
A．近外方的組織； B．維管柱
l．表皮；2.皮層；3.內皮層；4.中柱鞘；5.原生木質部；6.后生木質部； 7.初生韌皮部
大多數雙子葉植物和裸子植物的根在初生結構成熟后，要繼續進行次生生長，形成次生結構，包括次生維管組織和周皮，但有些草本雙子葉植物和多數單子葉植物的根通常不再進行次生生長。根的次生維管組織是維管形成層活動的結果。維管形成層最早源于初生木質部與初生韌皮部之間原形成層細胞的分裂，后來與原生木質部相對的中柱鞘細胞也進行分裂，并向兩側擴展，其內側的子細胞參與維管形成層的組成，于是形成了環繞在初生木質部外側的連續的維管形成層。由維管形成層分裂產生的新細胞，一部分向內分化，形成次生木質部，另一部分向外形成次生韌皮部，從而使根加粗。在有些植物的根中，由中柱鞘細胞衍生的形成層細胞往往分裂以后形成寬的射線，而其他部位形成的維管射線較窄。由于次生生長，每年在根的內部增加許多新的次生維管組織，使根不斷加粗。因此，維管柱外圍的表皮和皮層在根加粗過程中常被拉、擠，最后被撐破。通常在皮層組織未破壞之前，根的中柱鞘細胞恢復分裂活動，形成木栓形成層。木栓形成層進行切向分裂，向外產生木栓層，向內產生栓內層。木栓層、木栓形成層和栓內層共同構成周皮，代替表皮起保護作用。周皮發生后，包括內皮層在內的皮層組織和表皮與根的其他部分分離，并且由于給養斷絕而死亡、脫落。根具有固著、吸收、輸導和合成的功能。植物根系對礦質元素的吸收具有選擇性。根系對離子的吸收不與溶液中的離子的數量成比例，根系對同一種鹽類的陰離子與陽離子的吸收量的差異，使鹽溶液的pH 值發生改變，從而證明植物根系對離子吸收具有選擇特性。植物根系能合成氨基酸、蛋白質、糖類等生命活動所必需的物質，同時根還能將一些物質排出體外，如氨基酸、糖類、淀粉酶等，改變根際周圍的微生物環境，促進根系的吸收。

三、實驗用品
（一）材料 載玻片、蓋玻片、洋忽根尖縱切片、玉米根尖縱切片、蠶豆根和毛茛根橫切片、小麥根或鳶尾根橫切片、大麥或玉米萌發新鮮材料
（二）器材 顯微鏡、滴管、吸水紙、擦鏡紙、pH 計或pH 試紙、濾紙、 試劑 瓶、培養皿
（三） 試劑 蒸餾水、I2-KI 水溶液

四、實驗操作
（一）根尖的結構
取洋忽根尖縱切片或玉米根尖縱切片，在顯微鏡下依次觀察下列各部：
1．根冠：在根尖頂端，由數層排列疏松的薄壁細胞組成形如帽狀，有保護生長維的功能。
2．生長錐（分生區）：在根冠之內，由排列緊密的小型多面體細胞組成，細胞質濃、核大，屬分生組織，具有強熱的分裂能力
3．伸長區：位于生長錐的上方，由生長錐細胞分裂而來，其細胞一方面迅速長大，另一方面逐步分化成不同組織。
4．根毛區（成熟區）：在伸長區的上方，細胞的處長生長已停止，并已分化成各種成熟組織，其表皮層細胞的外壁向外突起形成根毛，這是根的主要吸收工具。