Внутреннее строение корня.
На поперечном срезе корня, полученном на уровне зоны всасывания, под микроскопом можно увидеть следующие ткани. По периферии корня идет один слой живых клеток всасывающей ткани, или эпиблемы. Многие клетки этой ткани образуют выросты — волоски. Под эпиблемой находится первичная кора корня. Ее наружные, плотно сомкнутые клетки образуют экзодерму; внутрь от нее расположена основная паренхима, клетки которой более или менее тонкостенные и соединены друг с другом так, что между ними образуются заполненные воздухом полости — межклетники. Особенно крупные межклетники образуются у растений, произрастающих на почвах плотных и переувлажненных, где растения испытывают недостаток воздуха. Это способствует развитию в корнях воздухоносной ткани. В клетках паренхимы коры осуществляется синтез жизненно важных для растения органических веществ. В коре откладываются запасные вещества. В радиальном направлении через паренхиму коры передвигаются поглощенные из внешней среды вода и минеральные соли к проводящим тканям, центрального цилиндра.
Внутренний слой клеток коры носит название эндодермы. Клетки эндодермы плотно сомкнуты и характеризуются своеобразием оболочек. Радиальные стенки этих клеток, а также поперечные, верхняя и нижняя, подвергаются химическому изменению. При этом изменяется оболочка не по всей поверхности, а образуется опробковевшая и часто одревесневшая более или менее узкая полоска, получившая название пояска Каспари. Предполагают, что пояски Каспари являются своеобразным барьером, задерживающим движение растворов питательных веществ через клеточную стенку, и раствор проходит через цитоплазму, которая обладает избирательной проницаемостью.
В корнях, лишенных камбия и, следовательно, неспособных ко вторичному утолщению (что характерно для однодольных растений), клетки эндодермы претерпевают более глубокие изменения. Происходят суберинизация и последующее утолщение оболочки благодаря наложению на радиальные и внутреннюю стенку клетки (стенку, обращенную в сторону центрального цилиндра) более или менее толстого слоя клетчатки. Утолщенная оболочка может одревесневать. Описанным изменениям не подвергаются одиночные клетки, находящиеся против водопроводящих элементов древесины центрального цилиндра корня. Они получили название пропускных клеток, через которые осуществляется связь между паренхимой коры и тканями центрального цилиндра.
Центральный цилиндр корня, окруженный корой, в основном сложен собранными в радиальный пучок проводящими тканями. В пучке число лучей ксилемы равно числу чередующихся с ними по кругу лучей флоэмы, и оно больше у однодольных и меньше (2—5) у двудольных растений. Радиальный проводящий пучок окружен перициклом, представленным одним, реже двумя-тремя слоями мелких тонкостенных живых клеток.
Описанное выше внутреннее, анатомическое, строение корня называют первичным, так как клетки постоянных тканей - дифференцировались из производных клеток первичной верхушечной меристемы.
У растений из класса однодольных первичное строение корня сохраняется в течение всей жизни. У двудольных растений паренхимные клетки радиального пучка, находящиеся между проводящими элементами флоэмы и ксилемы, начинают делиться и дают начало камбию — вторичной образовательной ткани. В начале своего возникновения клетки камбия на поперечном срезе располагаются в виде дуг (камбиальные дужки). Выпуклый участок каждой дужки направлен к центру пучка, а концы дужек ориентированы к периферии, в сторону перицикла. Клетки перицикла на участке между концами двух соседних дужек (над лучами первичной ксилемы) делятся и откладывают внутрь клетки, которые преобразуются в камбий. Камбиальные участки перициклического происхождения соединяют отдельные камбиальные дужки пучка в непрерывный слой. Возникший камбий, клетки которого делятся перегородками, параллельными поверхности корня, дает начало клеткам, дифференцируемым в элементы флоэмы и ксилемы. Флоэму и ксилему, начало которым дала вторичная образовательная ткань (камбий), называют вторичными. Участок камбия перициклического происхождения продуцирует клетки, которые дифференцируются в паренхиму сердцевинных лучей. В начале работы только что возникшего камбия интенсивно делятся его клетки на стороне дужек, и на этом участке к центру, в сторону формирующейся вторичной древесины, откладывается больше клеток, чем на участке камбия, дающего начало сердцевинным лучам. В результате такой деятельности камбия извилистый на поперечном сечении корня слой меристемы принимает форму окружности. Против вторичной ксилемы, к периферии от камбия, из его производных дифференцируются клетки вторичной флоэмы. Благодаря работе камбия разрастается в диаметре центральный цилиндр. Окружающая его кора при растяжении слагающих ее клеток может сохраняться более или менее длительное время, которое определяется прежде всего интенсивностью разрастания центрального цилиндра. При значительном увеличении его диаметра кора растрескивается и сшелушивается. Но к этому времени клетки перицикла делятся и дают начало вторичной меристеме — феллогену, или пробковому камбию. Из производных клеток феллогена, отчлененных к периферии, дифференцируется пробка — собственно защитная ткань. Клетки защитной ткани плотно примыкают друг к другу, имеют опробковевшие (суберинизированные) оболочки. Внутреннее содержимое этих клеток отмирает.
Строение корня, возникшее в результате деятельности камбия и феллогена или только камбия, получило название вторичного строения, хотя наряду с тканями вторичного происхождения в корне сохраняются и некоторые первичные ткани.
Ветвление корня. Боковые и придаточные корни. Корень способен ветвиться, что обеспечивает более надежное закрепление растения в почве и приводит к увеличению его всасывающей поверхности. У корней имеются два типа ветвления: верхушечный и боковой. В первом случае происходит раздвоение верхушечной меристемы корня и возникают два новых конуса, дающих начало двум корням, появившимся на верхушке материнского. Такое ветвление корня называют дихотомическим, или вильчатым, Этот тип ветвления сравнительно редок и встречается у некоторых высших споровых растений, например у плаунов. При боковом ветвлении новый меристе-матический конус возникает сбоку на оси материнского корня. Из него развивается боковой корень. Начало боковому корню дают клетки перицикла. Так как перицикл — это внутренняя ткань корня, то заложение боковых корней внутреннее. Сформировавшийся в результате меристематической деятельности перицикла зачаток бокового корня проходит через кору материнского корня и выступает во внешнюю среду уже, будучи прикрытый чехликом. Возникновение новых боковых корней вполне закономерно, и наиболее молодые из них появляются ближе к верхушке материнского корня.
Ризосфера. Одной из основных функций корня является поглощение питательных веществ и воды из почвы. Но через корни происходит не только поглощение элементов питания, но и выделение в почву некоторых веществ из растения. В прикорневой зоне, богатой корневыми выделениями и отмершими тканями (сшелушиваются клетки чехлика, отмирают клетки эпиблемы и т. д.), массами поселяются микроорганизмы, которых в сотни и тысячи раз больше вблизи корней, чем на некотором отдалении от них. Прикорневую зону, богатую микроорганизмами, привлекаемыми корневыми выделениями, называют ризосферой. Микроорганизмы обеспечивают минерализацию органических веществ и перевод элементов питания, труднодоступных для высших растений, в усвояемую форму.
Клубеньки на корнях растений. Клубеньковые бактерии проникают внутрь корня, живут и размножаются в его тканях и стимулируют их разрастание. На корнях образуются разной формы выросты — клубеньки. Необходимый для нормальной жизнедеятельности азот высшие растения получают из почвы
в связанной форме — в форме анионов и катиона . Клубеньковые бактерии, проникнув в клетки корня, приобретают способность усваивать молекулярный азот воздуха и переводить его в связанное состояние.. Связанного бактериями азота достаточно не только для самих бактерий, но азотистыми соединениями снабжается и высшее растение, на корнях которого они поселились. Кроме того, клубеньковые бактерии синтезируют физиологически активные вещества, оказывающие благоприятное воздействие на высшее растение. Сами бактерии пользуются углеводами, синтезируемыми зелеными растениями. Симбиоз с клубеньковыми бактериями характерен для представителей из семейства мотыльковых.
Образование клубеньков на корнях высших растений (ольха, лох и др.) может быть результатом симбиоза их с актиномицетами - группой микроскопических организмов, соединяющих в себе черты бактерий и грибов.
В настоящее время клубеньки обнаружены на корнях ряда видов растений, но природа микроорганизмов не всегда достаточно ясна: являются ли они актиномицетами или бактериями. Так, например, по данным одних авторов, на корнях облепихи поселяются клубеньковые бактерии, а по данным других авторов — это представители порядка актиномицетов.
Микориза. Значительно более распространен в природе симбиоз корней высших растений с почвенными грибами. Грибные нити — г и ф ы, составляющие тело гриба, оплетают молодые боковые и придаточные корни снаружи и могут частично проникать внутрь корня, располагаясь между клетками (наружная микориза). Возможно внедрение гиф внутрь клеток корня (внутренняя микориза). Если гриб развивается снаружи корня и частично проникает в его клетки, принято различать наружно-внутреннюю микоризу. Возможно, что этот тип микоризы преобладает в природе.
Грибные нити, сплошным чехлом покрывающие корешки, заменяют отсутствующие в таком случае корневые волоски и обеспечивают поступление в зеленое растение воды и минеральных веществ. Кроме того, грибы в процессе своей жизнедеятельности обеспечивают минерализацию растительных остатков, находящихся в почве. Продуцируемые грибами витамины группы В активизируют рост корней; выделяемые грибами ферменты вызывают гидролиз запасных питательных веществ в корнях хозяина, доводя их до форм, легкоусвояемых высшими растениями. Если гриб относится к азотфиксирующим формам, то он обеспечивает зеленое растение азотным питанием при связывании атмосферного азота. В свою очередь, микоризный гриб использует для питания углеводы, синтезируемые высшим растением. Микоризный гриб или может поселяться только на корнях определенных высших растений (грибы подберезовики, подосиновики, масленок лиственничный и др.), или способен находиться в симбиозе с разными видами высших растений (мухомор)