Практикум. Методические указания по проведению лабораторных занятий, вопросы для самоконтроля
 Скачать 24.71 Mb.
|
|
Тема 9 Морфология корня 1 Строение кончика корня 2 Первичное строение корня однодольных растений на примере ириса германского (Iris germanica L.) 3Строение корня двудольных растений на примеретыквы обыкновенной (Cucurbita pepo L.) Основные понятия по теме Корень – вегетативный орган растения, служащий для всасывания воды и минеральных веществ, для прикрепления растения к субстрату, к почве и для отложения питательных веществ. Корень никогда не несет на себе листьев. Его апикальная меристема всегда прикрыта корневым чехликом, нет интеркалярного роста. В зависимости от происхождения различают главный, придаточные и боковые корни. Первичный корень развивается еще в зародыше семени. Из него формируется главный корень, от которого образуются боковые корни, тоже ветвящиеся. Такая корневая система, состоящая из главного корня и боковых, называется стержневой (система главного корня). Она характерна для двудольных растений. У однодольных растений главный корень рано отмирает или не достигает большого развития, а корневая система слагается из корней, которые развиваются из нижней части стебля. Такие корни называются придаточными. Они примерно одинаковы по степени развития и образуют мочковатую корневую систему (система придаточных корней). Систему главного корня с возникающими затем на стебле придаточными корнями часто называют смешанной (у подсолнечника, фасоли и др.). По форме бывают: цилиндрические (тмин, хрен), веретенообразные (морковь), реповидные (редис, репа), клубневидные (георгина). По отношению к субстрату: земляные, воздушные, водные (ряска), корни- присоски (гаустории) растений-паразитов (повилика). Молодой корешок по длине можно разделить на ряд зон: деления и растяжения (роста) клеток, всасывания, зона проведения (ветвления). Верхушечная меристема корня обнаруживает зональное или слоистое расположение клеток. В ней различают три слоя: дерматоген, периблему, плерому. Дифференциация тканей корня происходит в зоне всасывания. По происхождению это первичные ткани, так как они образуются из первичной меристемы конуса нарастания. Поэтому микроскопическое строение корня в зоне всасывания называют первичным. У однодольных растений первичное строение корня сохраняется всю жизнь вследствие того, что у них не образуется вторичная меристема. Поэтому корни однодольных не могут достигать большой толщины. У двудольных растений уже в раннем возрасте в центральном цилиндре корня между ксилемой и флоэмой появляется камбий, деятельность которого приводит ко вторичным изменениям и значительному утолщению. Практическое занятие 9 Цель: изучить морфологическое строение корня, особенности развития главного, боковых и придаточных корней. Изучить зоны корня. Ознакомиться с процессом формирования корневой системы у однодольных и двудольных растений. Материалы и оборудование: постоянные препараты «Корневой чехлик и корневые волоски», «Корень ириса», «Корень тыквы», микроскопы, пинцеты, лезвия, препарировальные иглы, предметные и покровные стекла, чашечки с водой и пипеткой, фильтровальная бумага. Работа 1 Строение кончика корня Ход работы 1 Рассмотреть при малом и большом увеличении микроскопа постоянный препарат «Корневой чехлик и корневые волоски». Найти корневой чехлик, зоны деления и растяжения клеток, всасывания. 2 Зарисовать кончик корня (рисунок 9.1) и обозначить все его зоны. Отметить на рисунке части зоны ветвления. Работа 2 Первичное строение корня однодольных растений на примере ириса германского (Iris germanica L.) Ход работы 1 Рассмотреть постоянный препарат «Корень ириса». На поперечном срезе при малом увеличении видны широкая первичная кора и центральный цилиндр (рисунок 9.2, А). Зарисовать общую схему строения корня, обратив внимание на более сильное развитие коры по сравнению с центральным цилиндром. 2 При большом увеличении микроскопа (рисунок 9.2, Б) рассмотреть и зарисовать центральный цилиндр с прилегающим участком первичной коры. Обозначить: центральный цилиндр, состоящий из радиального проводящего пучка (ксилема, флоэма) и перицикла; первичную кору, состоящую из эндодермы с пропускными клетками, паренхимы первичной коры и экзодермы; эпиблему с корневыми волосками. Рисунок 9.1 – Строение молодого корня тыквы (Сucurbita pepo): А – корневой чехлик, Б – зона роста, В – зона всасывания, Г – зона ветвления: 1 – дерматоген, 2 – периблема, 3 – плерома, 4 – меристематические зачатки боковых корней, 5 – корневой волосок, 6 – эпиблема, 7 – кора, 8 – центральный цилиндр, 9 – экзодерма, 10 – эндодерма, 11 – перицикл, 12 – первичная флоэма, 13 – первичная ксилема, 14 – боковой корень (из Н. С. Киселева, Н. В. Шелухин, 1969) Б Рисунок 9.2 – А – схема поперечного среза (а – первичная кора, б – центральный цилиндр); Б – первичное строение корня ириса (Iris germanica): 1 – остатки периблемы, 2 – экзодерма, 3 – основная паренхима, 4 – эндодерма, 5 – пропускная клетка эндодермы, 6 – перицикл, 7 – луч ксилемы, 8 – участок флоэмы (2-5 – первичная кора, 6–8 – центральный цилиндр) (из Г. А. Бавтуто, Л. М. Ерей, 2002) Работа 3 Строение корня двудольных растений на примеретыквы обыкновенной (Cucurbita pepo L.) Ход работы 1 Рассмотреть постоянный препарат «Корень тыквы» при малом и большом увеличении. В центре корня удается обнаружить крупный сосуд метаксилемы, от которого 3-5 лучами отходят узкопросветные элементы протоксилемы. Между этими лучами первичной ксилемы располагаются крупные открытые коллатеральные пучки. Внутрь их обращены элементы вторичной ксилемы. К ней примыкает камбиальная зона, отграничивающая вторичную флоэму. Снаружи ко вторичной флоэме примыкают мелкие деформированные тонкостенные клетки первичной флоэмы. Снаружи корень покрыт перидермой. 2 Зарисовать схему перехода от первичного строения ко вторичному (рисунок 9.3). Отметить первичную и вторичную флоэму, первичную и вторичную ксилему, камбий. Рисунок 9.3 – Схема перехода от первичного строения корня ко вторичному у двудольных растений: А – первичное строение корня, Б – появление камбия между первичной флоэмой и первичной ксилемой, В – образование камбием вторичной флоэмы и вторичной ксилемы, Г – вторичное строение корня: 1 – первичная флоэма, 2 –вторичная флоэма, 3 – камбий, 4 – вторичная ксилема, 5 – первичная ксилема (из Н. С. Киселева, Н. В. Шелухин, 1969) Вопросы для самоконтроля 1 Каково происхождение главного корня, придаточного и бокового? 2 Какие бывают типы корневых систем по происхождению и по форме? 3 Из каких зон состоит корень? 4 Какую функцию выполняет каждая из зон корня и каково их строение? Литература 1 Ботаника : Морфология и анатомия растений : учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по биолог. и хим. спец. / А. Е. Васильев [и др.] ; – 2-е изд., перераб. – М. : Просвещение, 1988. – С. 119 – 123. 2 Бавтуто, Г. А. Ботаника. Морфология и анатомия растений / Г. А. Бавтуто, В. М. Еремин. – Мн. : Высшая школа, 1997. – С. 162 – 172. 3 Бавтуто, Г. А. Практикум по анатомии и морфологии растений : учеб. пособие / Г. А. Бавтуто, Л. М. Ерей. – Мн. : Новое знание, 2002. – С. 128 – 140. Тема 10 Специализация и метаморфоз корня 1 Строение корнеплодов. Корнеплод моркови посевной (Daucus sativus (Hoffm.) Roechl.) 2 Корнеплод редьки посевной (Raphanus sativus L.) 3 Корнеплод свеклы обыкновенной (Beta vulgaris L.) 4 Бактериальные клубеньки на корнях бобовых 5 Микоризные корни Основные понятия по теме Часто корни выполняют особые, не свойственные им функции, в связи с чем меняется их строение. В этом случае говорят о метаморфозе корней (резком наследственно закрепленном видоизменении органа, вызванном сменой функции.) Если же корни изменяются незначительно и их мор- фологическая природа легко устанавливается, то имеет место их специализация. Из наиболее распространенных видоизменений корней следует отметить ходульные корни у деревьев и кустарников мангровых зарослей, произрастающих по берегам тропических морей. У некоторых мангровых деревьев, а также у деревьев, растущих в тропиках на болотистой почве, образуются дыхательные корни. Они направлены вертикально вверх, у них хорошо развита паренхима. У ряда эпифитных тропических орхидей развиваются воздушные корни, способные улавливать атмосферную влагу. Известны столбовидные корни – корни-подпорки, поддерживающие крону дерева, например, у индийского фикуса-баньяна; корни-прицепки, помогающие растению прикрепляться к опоре (у плюща); зеленые фотосинтезирующие корни (у водяного ореха) и т. д. Для многих растений характерны запасающие корни, в которых накап- ливаются питательные вещества (крахмал, инулин, сахара), в результате чего они превращаются в корнеплоды. Этот процесс может осу- ществляться при участии главного корня, эпи- и гипокотиля. Так, у сахарной свеклы (рисунок 10.1) корнеплод формируется из главного корня, у кормовой свеклы и моркови – из корня и гипокотиля, у столовой свеклы, репы, редиса – в основном из гипокотиля. К концу первого года развития корнеплода свеклы обыкновенной или моркови посевной в нем можно различить «головку», представляющую собой разросшийся и несущий листья эпикотиль, «шейку», образовавшуюся из гипокотиля, и собственно корень с многочисленными вертикальными боковыми корнями. В зависимости от расположения разрастающейся паренхимы различают три типа корнеплодов: корнеплоды, в которых запасающая паренхима локализуется во вторичной ксилеме (у редьки, репы, редиса); корнеплоды, запасающая паренхима которых располагается во вторичной флоэме (у петрушки, моркови), и корнеплоды с запасающей паренхимой, образовавшейся вследствие деятельности нескольких добавочных колец камбия, сформированных перициклом (у свеклы). Камбий, наряду со вторичными проводящими пучками, образует и запасающую паренхиму. Корни высших растений могут вступать в симбиотические взаи- моотношения с бактериями и грибами, т.е. во взаимовыгодное «со- жительство», называемое соответственно бактериоризой и микоризой. Такие отношения вызывают изменения строения корня. Примером могут служить растения, главным образом из семейства бобовых, в корни которых внедряются бактерии из рода Rhizobium, способные фиксировать азот атмосферы. Они вызывают усиленный, рост паренхимной ткани, в результате чего на корнях образуются выпячивания – клубеньки. Они попадают в корень через корневой волосок, после чего проникают в коровую паренхиму, где вызывают локальный лизис клеточных стенок и усиленное разрастание окружающей ткани. В результате образуется опухоль, состоящая из паренхимных клеток, заполненных бактериями. Вначале бактерии паразитируют на растении, но затем сами начинают вырабатывать органические азотистые соединения, потребляя, как и растение-хозяин, азот воздуха. Это дает бобовым дополнительный источник азотного питания. На корнях многих травянистых и древесных растений часто поселяются грибы – формируется микориза. Она может быть эктотрофной (гифы гриба располагаются на поверхности коротких ответвлений корня), экто- эндотрофной (гифы частично проникают в клетки корня) и эндотрофной (клубки гиф залегают в клетках внутренней части коры корня). У растений-паразитов (повилика, заразиха) формируются корни, которые внедряются в проводящую систему растения-хозяина и по- глощают из нее питательные вещества. Практическое занятие 10 Цель: изучить морфологическое и анатомическое строение корнепло- дов, особенности внешнего строения корневых шишек у многолетних травянистых растений, клубеньки на корнях бобовых растений, микоризу у растений. Материалы и оборудование: корнеплоды моркови посевной, свеклы обыкновенной, редьки посевной; корневые системы растений из семейства бобовых; постоянный микропрепарат «Корни любки двулистной»; слабый раствор метиленового синего; микроскопы, пинцеты, лезвия, препарировальные иглы, предметные и покровные стекла, чашечки с водой и пипеткой, фильтровальная бумага. Работа 1 Строение корнеплодов. Корнеплод моркови посевной (Daucus sativus (Hoffm.) Roechl.) Ход работы 1 Рассмотреть внешнее строение корнеплода моркови. Зарисовать верхнюю стеблевую часть корнеплода, листья, отметив «головку», «шейку», «корень» (главный и боковые). 2 Сделать поперечные срезы корня моркови. Зарисовать схему поперечного среза корнеплода моркови, отметив на ней соотношение ширины зон вторичных ксилемы и флоэмы (рисунок 10.1, А, II), паренхимную зону, вторичную флоэму, камбий, первичную и вторичную ксилему, первичные и вторичные радиальные лучи, флоэмную паренхиму, эфиромасличные каналы. Работа 2 Корнеплод редьки посевной (Raphanus sativus L.) Ход работы Корнеплод редьки (и других крестоцветных) представлен в основном вторичной ксилемой; питательные вещества у него откладываются в древесинной паренхиме. 1 Рассмотреть внешнее строение корнеплода редьки, зарисовать его, сделать соответствующие обозначения (рисунок 10.1, Б, I). 2 Изготовить микропрепарат. С этой целью небольшой корень редьки тщательно вымыть и на расстоянии 2 – 3 см от его кончика сделать несколько срезов. 3 Зарисовать схему поперечного среза корнеплода редьки, отметив соотношение ширины зон вторичных ксилемы и флоэмы (рисунок 10.1 Б, II). Работа 3 Корнеплод свеклы обыкновенной (Beta vulgaris L.) Ход работы Корнеплод свеклы формируется из корня и частично из стебля. Запасные вещества (в основном сахара) откладываются в его парен- химе, образованной несколькими дополнительными слоями камбия. 1 Рассмотреть внешнее строение корнеплода свеклы и зарисовать его с соответствующими обозначениями (рисунок 10.1 В, I). 2 Поместить более тонкий срез на предметное стекло в каплю воды или глицерина и изучить его строение под микроскопом при малом и большом увеличении (рисунок 10.1 В, II). 3 Сделать схематический рисунок корнеплода свеклы обыкновенной. Отметить перидерму, паренхимную зону, меристематическое кольцо, проводящий пучок, первичную флоэму, камбий, вторичную и первичную ксилему, вторичную флоэму, паренхиму, сосуд. Рисунок 10.1 – Корнеплоды: А – моркови (Daucus sativus); Б – редьки (Raphanus sativus); В – свеклы (Beta vulgaris); I – внешний вид; II – схема поперечного среза; 1 – перидерма; 2 – коровая паренхима; 3 – вторичная флоэма; 4 – камбий; 5 – вторичная ксилема; 6 – первичная ксилема; 7 – первичная флоэма (из Г. А. Бавтуто, Л. М. Ерей, 2002) Работа 4 Бактериальные клубеньки на корнях бобовых Ход работы 1 Изучить структуру корня, несущего корневой клубенек на примере растений – представителей семейства бобовых (рисунок 10.2, А), обратить внимание на форму клубеньков, размер, окраску. Рисунок 10.2 – Клубеньки на корне люпина: А – корневая система люпина; Б – поперечный срез через клубенек; 1 – камбий, 2 – вторичная флоэма, 3 – покровная ткань, 4 – лубяные волокна, 5 – паренхима вторичной флоэмы, 6 – сердцевинный луч, 7 – вторичная ксилема, 8 – проводящий пучок, 9 – бактероидная ткань (из Г. А. Бавтуто, Л. М. Ерей, 2002) 2 Для изучения структуры клубенька можно воспользоваться готовым препаратом или сделатьтонкий срез, окрасить его метиленовым синим и рассмотреть под микроскопом при малом и большом увеличении. 3 Сделать схематический рисунок разреза корня с клубеньком (рисунок 10.2, Б). Отметить на рисунке покровную ткань, лубяные волокна, вторичную флоэму, камбий, первичную и вторичную ксилему, сердцевинные лучи, паренхиму вторичной флоэмы, бактероидную ткань, проводящий пучок. Работа 5 Микоризные корни Ход работы 1 Изучить эндотрофную микоризу корня любки двулистной (Platanthera bifolia (L.) Rich) (постоянный препарат). У любки двулистной корни двоякого рода. Одни из них представляют собой корневые шишки (корневые клубни), запасающие питательные вещества. Причем шишка может быть прошлогодней (более темной и рыхлой) или молодой (более светлой) — в ней накапливаются питательные вещества для следующей весны (рисунок 10.3, А). Другие корни белые тонкие, растут почти горизонтально. В клетках их коровой паренхимы развиваются грибные гифы в виде плотно сплетенных клубков (рисунок 10.3, Б). Они наиболее заметны ранней весной, поскольку к середине лета частично «перевариваются» клетками корня и на срезах слабо различимы. 2 Зарисовать микоризные корни, отобразив на рисунке корневые клубни (прошлого и нынешнего года). 3 На готовом микропрепарате рассмотреть поперечный срез через молодой корень любки и найти элементы структуры корня, клетки, содержащие гифы гриба. Зарисовать схематично участок поперечного среза, отобразив покровную ткань, коровую паренхиму, клетки с грибными гифами, флоэму, ксилему. Рисунок 10.3 – Эндотрофная микориза любки двулистной: А – корневая система (1 – микоризные корни; 2 – старая корневая шишка; 3 – молодая корневая шишка); Б – поперечный срез через молодой корень (4 – покровная ткань; 5 – гифы грибов; 6 – коровая паренхима; 7 – флоэма; 8 – ксилема) (из Г. А. Бавтуто, Л. М. Ерей, 2002) Вопросы для самоконтроля 1 Что собой представляет метаморфоз? Какие типы метаморфоза вы знаете? 2 Какие видоизменения корней Вам известны? 3 Чем отличаются способы утолщения корнеплода свеклы и редьки? 4 Что такое симбиоз? Какие типы симбиоза существуют? 5 Как возникает микориза? Перечислите ее типы. Литература 1 Ботаника : Морфология и анатомия растений : учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по биолог. и хим. спец. / А. Е. Васильев [и др.] ; – 2-е изд., перераб. – М. : Просвещение, 1988. – С. 51 – 59. 2 Бавтуто, Г. А. Ботаника. Морфология и анатомия растений / Г. А. Бавтуто, В. М. Еремин. – Мн. : Высшая школа, 1997. – С. 63 – 69. 3 Бавтуто, Г. А. Практикум по анатомии и морфологии растений : учеб. пособие / Г. А. Бавтуто, Л. М. Ерей. – Мн. : Новое знание, 2002. – С. 158 – 174. |