生物学2e

根の成長と解剖学

根の成長は、種子の発芽から始まる。 植物の胚が種子から出現すると、胚の根粒が根系を形成する。 根の先端は根冠という根だけの構造で、他のどの植物の構造とも異なり、保護されている。 この根冠は、根が土を押し分ける際に傷つきやすいため、常に交換されている。 根の先端は、細胞分裂領域、伸長領域、成熟・分化領域の3つの領域に分けられる((図))。 細胞分裂帯は、根の先端に最も近く、根の分裂が盛んな細胞で構成される。 伸長領域は、新しく形成された細胞の長さが増加し、根が長くなる領域である。 最初の根毛から始まる細胞成熟帯では、根の細胞が特殊な細胞型に分化し始める。 769>

根の縦断面を見ると、細胞分裂、伸長、および成熟のゾーンが明らかになる。 細胞分裂は頂端分裂組織で起こる。

根には表皮という細胞の外層があり、地上組織と血管組織の領域を取り囲んでいる。 表皮は保護と吸収を助けている。 根の表皮細胞の延長である根毛は、根の表面積を増やし、水やミネラルの吸収に大きく寄与している

根の内部では、地上組織は皮質と髄の2つの領域を形成している((図))。 茎に比べると、根は皮質が多く、髄が少ない。 どちらの領域にも、光合成産物を貯蔵する細胞がある。 皮質は表皮と維管束組織の間にあり、髄は維管束組織と根の中心の間にある。

小麦(Triticum)の根の断面の光学顕微鏡写真で、異なる種類の細胞が写っている。 外皮の扁平上皮細胞と木部細胞は赤く、篩骨細胞は青く染色される。 その他の細胞は黒く染まっている。 内皮の内側にあるのがステイル(血管組織)である(緑色のリングで示す)。 表皮の外側には根毛が見える。 (credit: scale-bar data from Matt Russell)

根の中の血管組織は、根の内側のステイルと呼ばれる部分に配置されています((図))。 根の内皮と呼ばれる細胞の層が、根の外側の地上の組織と茎を分けている。 内皮は根にのみ存在し、根の血管系に入る物質のチェックポイントの役割を担っている。 内皮細胞の壁には、スベリンというワックス状の物質が存在する。 このワックス状の部分はカスパーストリップと呼ばれ、水や溶質が細胞間をすり抜けるのではなく、内皮細胞の細胞膜を通過するよう強制している。 これにより、根が必要とする物質のみが内皮を通過し、有害物質や病原体は一般に排除される。 根の維管束組織の最外層の細胞層は周皮で、側根を生じさせることができる領域である。 双子葉植物の根では、茎の木部と篩部が交互にX字型に並んでいるが、単子葉植物の根では、維管束組織が髄を中心にリング状に並んでいる。

(左)典型的な双子葉植物では、維管束組織は根の中央でX字を形成している。 (右)典型的な単子葉植物では、篩骨細胞と大きな木部細胞が中央の髄の周囲に特徴的なリングを形成する。

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