Строение корня растения. Зоны деления и растяжения, дифференцировки

Корневой чехлик. Если вооружиться лупой или микроскопом, легко заметить, что самый кончик корня как бы одет маленьким колпачком - корневым чехликом (рис. 2.1, А). Его клетки более прочные, к тому же они выделяют слизь, помогающую корню проникать вглубь почвы. На пути корня часто попадаются твердые частички, которые могли бы поранить его нежные клетки, если бы не защитный корневой чехлик.

Рис. 2.1. Строение молодого корня. А - внешнее строение. Б - внутреннее (анатомическое) строение. I - зона деления и корневой чехлик, II - зона растяжения, III - зона дифференцировки, IV - зона проведения. Условные обозначения: кчех - корневой чехлик, мер - меристема кончика корня, эпид - эпидермис, квс - корневые волоски, кк - кора корня, цц - центральный цилиндр, пров - проводящие ткани (ксилема и флоэма), збок - зачатки боковых корней

Клетки в корневом чехлике постоянно «пропадают»: они отрываются и погибают. Взглянем на корень взрослого растения. У него такой же корневой чехлик, как и у проростка. Значит, в корневой чехлик откуда-то поступают клетки! Чтобы понять, как это происходит, разрежем кончик корня и рассмотрим в микроскоп, что же спрятано под корневым чехликом.

Меристема. Под чехликом (рис. 2.1, Б) мы увидим клетки, которые активно делятся. Это можно определить по относительно мелким размерам клеток и по многочисленным картинам митозов: в клетках видны хромосомы. Зону активно делящихся клеток называют меристемой.

Деления клеток в меристеме кончика корня происходят строго определенным образом. Клетки, которые оказываются снизу от делящихся, постепенно превращаются в клетки корневого чехлика. Постепенно они оттесняются делящимися клетками все дальше и дальше, пока не окажутся на поверхности корневого чехлика. Их дальнейшую судьбу вы уже знаете: они «слущиваются» с чехлика и погибают.

Клетки вытесняются из меристемы не только вниз, но и вверх. У «верхних» клеток совершенно иное предназначение. Именно из них построены все остальные части корня.

Зоны деления и растяжения. Наверное, каждый в детстве развлекался с мыльной пеной. Опустишь трубочку в стакан с мыльным раствором и дуешь в нее. Пена быстро заполняет стакан. Чем выше находится мыльный пузырь в стакане, тем он старше. А предсказать исход еще проще: «Лопнул, как мыльный пузырь!» И, разумеется, первыми лопаются верхние, самые старые.

В стакане перед вами - вся жизнь воздушного шарика в мыльной оболочке. Сначала (внизу стакана) пузыри мелкие, и бесцветные, выше они становятся крупнее, появляются радужные разводы. И на самом верху стакана - крупные пузыри с бесцветными пятнами. Когда этих пятен становится достаточно много, пузырь лопается.

Корень в чем-то похож на стакан с мыльной пеной. Внизу находится меристема, которая все время образует новые клетки (трубочка и мыльный раствор). Правда, клетки, в отличие от пузырей, образуются путем митоза, а не выдуванием через трубочку.

Выше меристемы клетки еще некоторое время продолжают делиться, но уже не так интенсивно. Этот отрезок корня называют зоной деления клеток (рис. 2.1, А, Б; I).

Затем клетки перестают делиться и начинают расти. Они вытягиваются вдоль корня, в них появляются вакуоли. Отрезок корня, в котором происходит увеличение размеров клеток, называется зоной растяжения (рис. 2.1, А, Б; II).

Зона растяжения очень важна для жизни корня. Именно она наиболее активно проталкивает корень сквозь почву. Чтобы корень рос вертикально вниз, нужно, чтобы все клетки в зоне растяжения растягивались с одинаковой скоростью.

Если повернуть корень так, чтобы он был расположен в горизонтальном направлении, то скорость растяжения окажется неодинаковой. Оказавшиеся сверху клетки будут растягиваться быстрее, а нижележащие - медленнее. В результате кончик корня повернется вниз.

Но не всегда корень растет вниз. Растению важно найти в почве воду и минеральные соли. Ради этого корень часто отклоняется от «намеченного» пути, изменяя скорость растяжения клеток на разных сторонах.

У некоторых растений кончик корня, натолкнувшись на препятствие, начинает ввинчиваться! Интересно узнать, какая часть корня вращает кончик. Как это сделать? Ученые наклеили маленькие частички сажи на поверхность корня в разных зонах. В начале опыта частички разместили одну под другой, на прямой линии. В конце опыта все частички, которые оказались выше или ниже зоны растяжения, по-прежнему лежали друг под другом. А в зоне растяжения они расположились по спирали (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Опыт по доказательству вращения кончика корня за счет работы зоны растяжения. 1 - корень с частичками сажи в начале опыта, 2 - он же в конце опыта (кружочки и пуктир изображают точки и соединяющую их линию на обратной стороне корня)

Так стало ясно, что именно зона растяжения «ввинчивает» кончик корня в твердую почву. Более того: оказалось, что направление вращения кончика корня время от времени меняется, и в опыте линия из частичек сажи в зоне растяжения становится зигзагообразной: петля вправо - петля влево.

Зона растяжения выполняет в корне несколько функций (иначе говоря - служит для нескольких целей): 1) в ней клетки растут и готовятся стать «взрослыми», чтобы «исполнять свои обязанности» по поглощению и передаче питательных веществ; 2) зона растяжения «управляет» направлением роста корня.

Зона дифференцировки. Каждый из вас, наверное, думал о том, кем стать после окончания школы. Кто-то любит рисовать, и, возможно, будет художником. А кто-то мечтает стать врачом, водителем, коммерсантом или даже биологом. Пока вы еще не приобрели профессию. Если вам сегодня поручить, к примеру, сделать операцию (вырезать аппендицит), то вы не справитесь, даже если твердо решили стать врачом.

Клетки зоны растяжения в чем-то на вас похожи. У них есть определенные «задатки», но «профессии» пока нет. Среди ученых принято говорить, что эти клетки еще не дифференцированы (от латинского «дифференция» - «различие»).

Выше зоны растяжения в корне лежит зона дифференцировки (рис. 2.1, А, Б; III). В этой зоне клетки «приобретают профессию», то есть, выражаясь научно, дифференцируются.

Клетки, лежащие у поверхности корня, отращивают корневые волоски, помогающие им всасывать минеральные вещества и воду из почвы. Наружный слой клеток называется эпидермисом.

Под эпидермисом корня, снабженным корневыми волосками, лежит слой клеток, который называют корой. Но эта кора состоит из живых клеток и не имеет ничего общего с мертвой коркой, которой покрыты стволы и старые ветви деревьев. Внутренняя часть корня (под корой) называется центральным (осевым) цилиндром корня. По клеткам центрального цилиндра всосанные корнем вещества двигаются наверх, в надземную часть растения.