实验教学

 一、实验目的与要求

（1）观察根尖结构，了解根生长锥的细胞特征及组织分化过程。

（2）掌握根初生结构和次生结构的特征，了解其形成和发育情况。

二、实验原理

1．根尖的结构

根尖是指从根的顶端到着生根毛的部分。不论是主根，侧根还是不定根都具有根尖，根尖是根伸长生长，分枝和吸收活动的最重要部分，因此根尖的损伤会影响到根的继续生长和吸收作用的进行，根尖从顶端到着生根毛的区域被分为四个部分：根冠，分生区，伸长区和成熟区，成熟区由于具有根毛又被称为根毛区，各区的细胞形态结构不同，从分生区到根毛区逐渐分化成熟，除根冠外，各区之间并无严格的界限。

根冠  位于根尖的最前端，像帽子一样套在分生区外面，保护其内幼嫩的分生组织细胞，不致于暴露在土壤中。根冠由许多薄壁细胞构成，外层细胞排列疏松，细胞壁常粘液化，在根冠表面形成一层粘液鞘。

分生区 分生区也称生长锥，位于根冠之后，全部由顶端分生组织细胞构成，分裂能力强，在植物的一生中，分生区的细胞始终保持分裂的能力，经分裂产生的细胞一部分补充到根冠，以补充根冠中损伤脱落的细胞。

伸长区 伸长区位于分生区的后方，细胞来源于分生区，细胞多己停止分裂，突出的特点是细胞显著伸长，液泡化程度加强，体积增大并开始分化；细胞伸长的幅度可为原有细胞的数十倍。最早的筛管和环纹导管，往往在伸长区开始出现，是从初生分生组织向成熟区初生结构的过渡。

成熟区 成熟区由伸长区细胞分化形成，位于伸长区的后方，该区的各部分细胞停止伸长，分化出各种成熟组织。表皮通常有根毛产生，因此又称根毛区。

2．根的初生结构

从根尖的根毛区作横切面，可观察根的初生结构。由外至内可分为表皮、皮层和维管柱。

表皮  根最外方的一层细胞。

皮层  有外皮层、内皮层的分化。

维管柱  由维管柱和维管组织组成。维管组织包括初生木质部和初生韧皮部。

3．根的次生结构

根的维管形成层与木栓形成层的活动形成了根的次生结构。主要包括周皮、次生韧皮部、次生木质部、维管形成层和维管射线。在根的次生结构中，最外侧是起保护作用的周皮。周皮的木栓层细胞径向排列十分整齐，木栓形成层之下是栓内层。次生韧皮部呈连续的筒状，其中含有筛管、伴胞、韧皮纤维和韧皮薄壁细胞，较外面的韧皮部只含有纤维和贮藏薄壁细胞，老的筛管已被挤毁。次生木质部具有孔径不同的导管，大多为梯纹、网纹和孔纹导管。除导管外，还可见纤维和薄壁细胞。在韧皮部和木质部中横贯有薄壁细胞的维管射线。

4．侧根的发生

种子植物的侧根，起源于中柱销，内皮层可以不同程度参与侧根的形成，故被称之为内起源。当侧根开始发生时 ，中柱鞘的某些细胞脱分化，细胞质变浓厚，液泡化程度减小，恢复分裂能力开始分裂；最初的几次分裂是平周分裂，使细胞的层数增加并向外突起，以后的分裂是各个方向的，从而使突起进一步增大，形成了根冠和根的生长点，这就是侧根原基，以后生长点的细胞进行分裂、生长和分化，侧根不断向前推进，由于侧根不断生长所产生的机械压力和根冠分泌的物质可以使皮层和表皮细胞溶解，这样侧根穿过皮层和表皮伸出母根外，进入土壤，其维管组织与母根相连接。

三、实验材料

洋葱根尖纵切片，毛茛属幼根横切片，向日葵老根横切片，鸢尾属幼根横切片，蚕豆根横切片(具侧根)。

四、实验内容和方法

1．根尖结构

取洋葱根尖纵切片，在显微镜下，先用低倍镜由下向上观察总体。首先注意观看染色深、细胞小的先端部分，这就是根的生长锥，其前端的帽状薄壁细胞区是根冠，其后部细胞开始长大引长，并已有分化的区域为伸长区，伸长区的后部各种组织分化成熟，明显可以看到根毛和导管的区域就是成熟区。换高倍镜仔细观察以上四部分组成细胞的特点及相互关系。特别注意伸长区的三部分——原表皮、原形成层和基本分生组织。

2．根的初生结构

取鸢尾或毛茛幼根横切片，在显微镜下先分辨出表皮、皮层和维管柱三部分，观察各部分所占比例，然后由外向内逐层观察。

（1）表皮  包围根最外一层细胞，部分细胞外壁向外突出延伸形成根毛。

（2）皮层  由多层薄壁细胞构成。紧接表皮的一层薄壁细胞，排列紧密，称外皮层。最内连接维管柱的一层细胞为内皮层，其上有凯氏带加厚。再看鸢尾根的内皮层，其细胞为马蹄形加厚，并有通道细胞。

（3）维管柱  紧接内皮层的1—2层细胞为中柱鞘。维管柱的中间有被染成红色的木质部，木质部呈星芒状，分辨出原生木质部和后生木质部的位置，放射棱之间被染成绿色的细胞，即韧皮部。在木质部和韧皮部的交界凹陷中，可以看到2—3层扁平的小细胞，即原形成层。由它分裂的细胞分化形成根的次生结构。

3．根的次生结构

取向日葵老根横切片，先在低倍镜下观察各部分存在的位置。最外是周皮，有些切片尚，有内皮层的存在。其内是次生韧皮部，维管形成层是一圈排列整齐，细胞壁薄的扁形细胞，由于它的活动，初生韧皮部被推向外方后被挤压消失，而初生木质部完整地保留在根的中央。在形成层内方是次生木质部，其中有明显的射线细胞。

4．侧根的发生

取蚕豆根的横切片，看到侧根发生的部位与木质部脊相对应。观察侧根的构造，与根尖结构相同。  

五、作业

1．绘洋葱根尖纵切面图，示明各部分。

2．绘向日葵老根横切面图，示明各部分。

六、思考题

1．中柱鞘细胞的特点，它们和根的发育生长有何关系?

2．试总结根的形成层活动规律。

3．解释名词：凯氏带  通道细胞  内始式  外始式  维管射线  内起源