Struktura a funkce kořene – Biologie. 6. třída. Kostikov

Kořen je jedním z hlavních vegetativních orgánů ovocné rostliny. Hlavní funkce kořene jsou následující: absorpce vody a rozpuštěných minerálů z půdy; ukotvení rostliny v půdě; akumulace živin; účast na primární syntéze některých organických látek. U rostlin s vlastním kořenem je kořen reprodukčním orgánem.

Rozlišují se následující typy kořenů:

— hlavní (primární) se nacházejí pouze u sazenic, u kterých vznikají z primárního kořene semenného zárodku;

— boční – kořeny různého řádu větvení, vycházející z hlavního kořene;

— vedlejší kořeny se netvoří z primárního kořene zárodku ani z kořenů hlavního kořenového systému, ale z jakýchkoli jiných rostlinných orgánů: stonků, listů, hlíz atd. U ovocných rostlin se vedlejší kořeny vyvíjejí hlavně ze stonku (angrešt, rybíz atd.).

Kořeny se dělí na následující typy podle tloušťky, délky a větvení:

— kosterní – nejtlustší a nejdelší, kořeny nultého řádu větvení;

— polokostrové – kratší a tenčí než první, obvykle se jedná o kořeny druhého a třetího řádu větvení. Kosterní a polokostrové zahrnují kořeny od 30 cm do několika metrů délky, s průměrem od 3 mm do několika desítek centimetrů.

Hlavní funkce kosterních a polokosterních kořenů jsou: vedení vody a látek v ní rozpuštěných z kořenových laloků do listů a produktů fotosyntézy z listů do periferních kořenů; ukládání rezervních živin; u mnoha druhů (třešeň, malina, rakytník atd.) plnění funkce rozmnožování díky tvorbě kořenových výhonků (odnoží) z náhodných (náhodných) pupenů přítomných na horizontálních kořenech.

— vláknité (o průměru až 1–3 cm) a krátké (délky až 30 cm), často čtvrtého a následujících řádů větvení. Malé, silně rozvětvené vláknité kořeny se nazývají kořenová vlákna. Hlavní funkce vláknitých kořenů (kořenových vláken): absorpce vody a minerálních látek a v ní rozpuštěného oxidu uhličitého, přeměna anorganických forem dusíku na jednoduché organické formy.

Podle jejich polohy v prostoru existují dvě skupiny kořenů: horizontální a vertikální. Horizontální kořeny jsou umístěny víceméně rovnoběžně s povrchem a jejich hlavní hmotnost leží ve vrstvě půdy do hloubky 50–80 cm. Vertikální kořeny rostou téměř svisle dolů a pronikají do hloubky 6–10 m i více u velkých stromů.

Na základě anatomické struktury a vykonávaných funkcí (obrázek 1.9) se rozlišuje mezi vodivými kořeny (sekundární struktura) a aktivními, růstovými a absorpčními kořeny (primární struktura).

1-růst; 2-sání; 3-přechod; 4-vedení

Obrázek 1.9 – Anatomická struktura kořene

Primární růstové kořeny jsou dlouhé až několik centimetrů, bílé barvy a mají schopnost absorbovat vodu a živiny.

Sací kořeny jsou také primární struktury, bílé barvy, malé (délka od zlomků milimetru do 3–4 mm, tloušťka 0,3–1,0 mm) a krátkodobé (odumírají po 15–25 dnech).

Jejich hlavní funkcí je absorbovat vodu a živiny.

Vodivé kořeny sekundární struktury jsou světle nebo tmavě hnědé barvy, jejich délka je od 1–2 mm do několika metrů, průměr je od zlomků milimetru do několika centimetrů. Většina malých vodivých kořenů je jasně viditelná pouhým okem.

Přechodné kořeny jsou růstové a absorpční kořeny, které zahájily proces restrukturalizace na vodivé. To je doprovázeno ztrátou absorpčních funkcí a navenek se projevuje hnědnutím primární kůry v prvním období a jejím odumíráním na konci přechodu kořenů k sekundární struktuře.

Kořenový systém se dělí na tři typy podle jeho umístění v prostoru:

— kůlový kořen – silně vyjádřený osový kořen a slabé boční kořeny;

— rozvětvený – kůlový kořen se neliší délkou a tloušťkou od mnoha postranních kořenů (u většiny sazenic domácích jabloní, peckovin a keřů);

— vláknité – převládají tenké, silně rozvětvené kořeny (jahody, vegetativní odnože).

Podle typu kořenového systému se rozlišují rostliny s vlastním kořenem (pěstované ze sazenic, získané z řízků, vrstev, sazenic) a roubované rostliny (získané roubováním na podnože).

Existují různé metody pro komplexní studium kořenového systému ovocných plodin:

— metoda skeletu umožňuje získat dostatečně podrobná a vizuální data o umístění horizontálních a vertikálních kosterních a polokosterních kořenů rostliny. Za tímto účelem se vykopává celý kořenový systém nebo pouze jeho část podél kořenů.

— monolitická metoda podle P. G. Schitta umožňuje získat kvantitativní údaje o rozložení kosterních a přerůstajících kořenů stromu. Vykope se celý kořenový systém, který se rozdělí na čtyři sektory nebo pouze jeho část. V každém monolitu je půda pečlivě a důkladně promyta, čímž se zabrání ztrátě malých kořenů. Sesbírané kořeny se dělí na frakce, jejichž surová hmotnost a délka se určují měřením nebo hmotností.

— metoda řezu (profilu) se používá ke studiu hloubky a hustoty hlavní masy horizontálních kořenů. Ve vzdálenosti několika metrů od kmene, kolmo k poloměru kořenového systému, se vykope jeden nebo více zákopů dlouhých 110–120 cm do hloubky hlavní masy horizontálních kořenů. Stěna zákopů nejblíže kmeni se pečlivě očistí ostrou lopatou, označí se hranice genetických horizontů půdy a provede se jejich popis. Na základě získaných údajů se stanoví celková hustota a hustota jednotlivých skupin kořenů, jakož i jejich hustota podle genetických horizontů.

Zadání: Seznamte se se strukturou kořenového systému ovocných a bobulovinových plodin

Materiály a vybavení: kresby, plakáty, modely, lupy, pravítka, herbář (kořeny ovocných a bobulovin), vzdělávací a referenční literatura.

Průběh:

1) studovat strukturu a klasifikaci kořenů ovocných a bobulovinných plodin, funkce, které vykonávají, metody studia kořenového systému a nakreslit anatomickou strukturu kořene.

2) seznámit se s morfologickými znaky kořenů ovocných a bobulovinových plodin (jabloně, hrušně, švestky, černého rybízu, červeného rybízu, angreštu, maliny, jahody), najít kosterní, polokosterní a přerůstající kořeny.

3) popište morfologické charakteristiky kořenů různých plodin, data zadejte do tabulky 1.8.

Tabulka 1.8 – Morfologický popis kořenů ovocných a bobulovinových plodin

kořen — je axiální podzemní orgán, který roste hluboko do půdy díky vrcholovému útvaru umístěnému na špičce kořene. Hlavní funkcí kořene je ukotvení rostliny v půdě a absorbování vody s rozpuštěnými minerály z ní.

Kořenová struktura. Apikální pletivo kořene (obr. 71) tvoří nové buňky ve dvou směrech: ve směru růstu kořene a směrem k jeho bázi. Buňky uložené ve směru růstu kořene dávají vznik ochranné kořenové čepičce. A ty, které se ukládají v opačném směru, tvoří trvalá pletiva kořenového těla.

Obr. 71. Apikální kořenová tkáň pokrytá kořenovou čepičkou

Od špičky k bázi kořene se rozlišují tyto hlavní zóny: kořenová čepička, zóna dělení, zóna rozšíření, absorpční zóna a vodivá zóna (obr. 72).

Obr. 72. Zóny kořenových špiček

Kořen chrání jemnou špičku kořene během růstu a pohybu mezi částicemi půdy. Buňky umístěné hluboko v kořenové čepičce obsahují velká škrobová zrna. Tato zrna vlivem gravitace padají do spodní části buněčné membrány a pomáhají kořeni „cítit“, kde je nahoře a kde dole. Povrchové buňky kořenové čepičky se neustále odlupují a odumírají. Zároveň vylučují hlen, který usnadňuje pohyb kořene hluboko do půdy. Zevnitř je kořenová čepička obnovována buňkami apikálního vzdělávacího pletiva.

Z buněk apikální formační tkáně v divizní zóna Zbývající buňky tvořící kořen se tvoří. Buňky dělící zóny jsou velmi malé.

В stretch zóna buňky rychle rostou a začínají se transformovat na trvalé tkáňové buňky. V této zóně se kořen intenzivně prodlužuje a protlačuje se dělící zónou mezi částicemi půdy pokrytými kořenovým čepičkem.

Sací zóna (zóna kořenových vlásků) se skládá z buněk, které dokončily proces růstu a nakonec se transformovaly do trvalých tkáňových buněk. Buňky kořenové kůže v této zóně tvoří dlouhé výrůstky – kořenové vlásky (obr. 65, b), dosahující délky 1 cm. Kořenové chloupky přicházejí do těsného kontaktu s půdními částicemi a hrají hlavní roli při absorpci vody a minerálů, protože výrazně zvětšují povrch kořene (obr. 73). Také ukotvují rostlinu v půdě. Odhaduje se, že dospělá rostlina žita má asi 10 miliard kořenových chloupků a jejich celková délka je přibližně 10 tisíc km. Zároveň je jejich celková plocha 20 m², což je přibližně 2krát větší než plocha všech nadzemních orgánů rostliny.

Obr. 73. Kořenové chloupky na hlavním kořeni ředkvičkového klíčku

V zóně kořenových vlásků se kořen již nemůže pohybovat vzhledem k půdním částicím.

Průřez kořenem v této oblasti ukazuje, že pod slupkou se nachází kůra, která se skládá z mnoha vrstev buněk základního pletiva (obr. 74). Přenáší vodu do centrální části kořene, nazývané centrální válec. Kůra také ukládá živiny.

Obr. 74. Vnitřní struktura mladého kořene

Centrální válec obsahuje jediný cévní svazek. Jeho dřevo má v průřezu obvykle tvar hvězdy s několika paprsky (obr. 75). Mezi „paprsky“ dřeva se nachází lýko. Cévní svazek zajišťuje transport látek podél kořene.

Obr. 75. Vodivé tkáně v centrálním válci kořene v příčném řezu

Vodivá zóna Kořen se nachází nad absorpční zónou. Tato zóna je nejdelší. Ve vodivé zóně kořenové chloupky odumírají a absorpce látek prakticky ustává. V této zóně se ve vnějších pletivech centrálního válce (na jeho hranici s kůrou) mohou časem vytvářet růstové body postranních kořenů.

Vodivá zóna Přenáší látky dřevem a lýkem. Ukotvuje rostlinu v půdě díky postranním kořenům a může také ukládat živiny v kůře.

U mnoha rostlin časem vznikají mezi dřevem a lýkem cévního svazku vrstvy buněk laterálního formačního pletiva. Dělení těchto buněk způsobuje ztluštění kořene.

Znalost struktury a vývoje kořenů lidé v zemědělství využívají již dlouho. Při pěstování sazenic (například rajčat) se rostliny po vyklíčení sázejí ve větší vzdálenosti od sebe a zároveň se zaštípne vršek hlavního kořene: to urychlí větvení kořene a pomůže zvýšit počet kořínků s kořenovými chloupky. Při výběru sazenic ovocných stromů je nutné pamatovat na to, že rostliny, které mají mnoho tenkých kořenů, na kterých se rychle objevují nové boční větve, se lépe uchytí než ty s velkým počtem dlouhých starých kořenů.

Závěr

• 1. Všechny části kořene vznikají dělícími se buňkami apikálního formačního pletiva. Nachází se v zóně buněčného dělení kořene.
• 2. Kořenová čepička – speciální část kořenové špičky, která chrání něžnou kořenovou špičku během růstu a usnadňuje její pohyb hluboko do půdy.
• 3. Růst kořene do délky probíhá v zóně expanze jeho buněk.
• 4. Vnitřní struktura kořene v zóně kořenových vlásků zajišťuje absorpci a transport vodných roztoků minerálních látek.
• 5. Nejstarší části kořene tvoří vodivou zónu, která zajišťuje transport vody a látek v ní rozpuštěných a také ukotvuje rostlinu v půdě pomocí postranních kořenů.

PODMÍNKY A POJMY, KTERÉ JE DŮLEŽITÉ ZNÁT

Kořen, kořenový čepiček, kořenový vlásek, dělicí zóna, elongační zóna, absorpční zóna, vodivá zóna.

KONTROLNÍ OTÁZKY

• 1. Jaké jsou hlavní zóny od špičky ke kořeni?
• 2. Ve které zóně dochází k (1) tvorbě nových buněk, (2) prodlužování kořenů, (3) absorpci vody a minerálů?
• 3. S čím je spojena tvorba kořenové čepičky? Jaké jsou její funkce?
• 4. Které tkáně plní základní funkce (1) absorpce vody a minerálů, (2) transportu látek?

ÚKOLY

1. Vyplňte tabulku v sešitu.

Kořenové zóny

Konstrukční prvky

Buňky jsou hustě uspořádány. Některé buňky obsahují velká škrobová zrna. Povrchové buňky odumírají a odlupují se.

Chrání kořenovou špičku, vylučuje hlen a usnadňuje pohyb kořenů v půdě, určuje směr růstu kořenů

2. Vyberte správná tvrzení a opravte ta nesprávná:

• А Kořenové vlásky se nakonec vyvinou v boční kořeny.
• Б Kůra se skládá z mnoha vrstev buněk.
• В Během růstu kořene se délka zóny dělení a prodlužování zvětšuje, zatímco délka vodivé zóny zůstává nezměněna.
• Г V absorpční zóně je kořen pokryt slupkou, která tvoří výrůstky.

PRO ZVEDAVÉ

Jak kořen roste do tloušťky?

U mnoha rostlin časem vzniká mezi dřevem a lýkem cévního svazku laterální formační tkáň – cambium (Obr. 76). Směrem ke středu kořene ukládá další vrstvy dřeva a směrem ven lýko. Díky tomu kořen značně ztlušťuje. Ve vnější vrstvě centrálního válce se objevuje další boční formační pletivo – korkový kambium, přičemž na vnější straně ukládají krycí pletivo – korek. Takto výrazně ztluštělé, korkem pokryté kořenové zóny již neabsorbují vodu a minerály, ale spolehlivě zpevňují rostlinu v půdě. Jsou charakteristické pro dřeviny.

Obr. 76. Vnitřní struktura starého kořene