Bài giảng Hình thái - Giải phẫu học thực vật - Chương 3: Cơ quan sinh dưỡng (Rễ)

1HÌNH THÁI - GIẢI PHẪU HỌC THỰC VẬTCHƯƠNG 3. CƠ QUAN SINH DƯỠNG Tiết 9 – 10: 2.1. RỄMỤC TIÊU CƠ QUAN SINH DƯỠNG- Nêu được định nghĩa rễ- Phân tích được hình thái cấu tạo giải phẫu rễ - Nêu được các kiểu cấu tạo chuyển tiếp từ rễ lên thân- Nêu được các dạng biến dạng của rễ- Rèn luyện thao tác tư duy qua phân tích, so sánh cấu tạo, hình thái giữa cây 2 lá mầm và cây một lá mầm- Vận dụng vào giảng dạy phần SH 6MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHÍNH CƠ QUAN SINH DƯỠNG1. Tóm tắt các kiến thức về hình thái và cấu tạo rễ trong một sơ đồ.2. Chứng minh rễ là cơ quan có cấu tạo thích nghi cao với chức năng hấp thụ nước và ion khoáng, neo giữ cây vào đất và dự trữ chất hữu cơ.3. So sánh cấu tạo sơ cấp và cấu tạo thứ cấp của rễ.4. So sánh cấu tạo của rễ cây một lá mầm và rễ cây hai lá mầm.2. Cơ quan sinh dưỡng2.1. Rễ2.1.1. Định nghĩa Rễ là một bộ phận cơ quan sinh dưỡng của cây, thường mọc dưới đất. Chức năng chủ yếu của rễ là hút nước, các ion khoáng. Rễ néo chặt cây vào đất. Một số rễ còn làm chức năng dự trữ chất dinh dưỡng cho cây. Rễ có thể mang chồi nhưng không bao giờ mang lá.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.1. Định nghĩa2.1.2. Hình thái rễ Cấu tạo của rễ rất đa dạng, phù hợp với các chức năng sinh lý, thích nghi với các môi trường sống khác nhau nơi cây sinh trưởng và phát triển.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.1. Định nghĩa2.1.2. Hình thái rễ Rễ thường có hình trụ, đầu hơi nhọn, phân nhánh mang nhiều rễ con, lông hút, làm tăng diện tích tiếp xúc với môi trường.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.1. Định nghĩa2.1.2. Hình thái rễ Trong cấu tạo của một rễ gồm nhiều miền khác nhau.2.1. Rễ2.1.1. Định nghĩa2.1.2. Hình thái rễ2.1.2.1. Các kiểu rễ Có hai kiểu rễ chính: Rễ cọc và rễ chùm. Rễ cọc đặc trưng cho các cây thuộc lớp hai lá mầm, gồm rễ chính và các rễ bên. Rễ chính phát triển từ rễ mầm trong phôi, đâm thẳng xuống đất. Rễ chính còn gọi là rễ cấp 1, phân nhánh thành những rễ bên gọi là rễ cấp 2, từ rễ cấp 2 lại phân thành rễ cấp 3. Sự hình thành các rễ bên theo thứ tự hướng ngọn nghĩa là rễ non nhất phát sinh ở gần đỉnh ngọn, đẩy các rễ già về phía gốc rễ. Tất cả những rễ trên tạo thành hệ rễ trụ. CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.1. Định nghĩa2.1.2. Hình thái rễ2.1.2.1. Các kiểu rễ2.1.2.1.1. Rễ cọc (rễ trụ)CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.1. Định nghĩa2.1.2. Hình thái rễ2.1.2.1. Các kiểu rễ2.1.2.1.1. Rễ cọc (rễ trụ)Một số cây có rễ cọcCƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.1. Định nghĩa2.1.2. Hình thái rễ2.1.2.1. Các kiểu rễ2.1.2.1.1. Rễ cọc (rễ trụ) Những cây gỗ sống lâu năm, có rễ chính rất lớn với nhiều rễ bên (rễ cấp 2,3,4) đâm sâu và lan rộng xuống đất. Chúng có khả năng sinh trưởng thứ cấp, đảm nhận chức năng dẫn truyền, dự trữ và chống đỡ cho cây.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.1. Định nghĩa2.1.2. Hình thái rễ2.1.2.1. Các kiểu rễ2.1.2.1.1. Rễ cọc (rễ trụ)2.1.2.1.2. Rễ chùm Rễ chùm đặc trưng cho các cây trong lớp một lá mầm.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.1. Định nghĩa2.1.2. Hình thái rễ2.1.2.1. Các kiểu rễ2.1.2.1.1. Rễ cọc (rễ trụ)2.1.2.1.2. Rễ chùm Rễ chùm không có rễ chính, gồm nhiều rễ con có hình dạng, kích thước tương đối đồng đều, không có khả năng sinh trưởng thứ cấp, cùng phát sinh từ gốc thân sau khi rễ mầm chết sớm. Tất cả tạo thành hệ rễ chùm. Những cây có rễ chùm tuy không có một rễ chính đâm sâu xuống đất nhưng lại có rất nhiều rễ con mọc lan trên tầng trên của đất, giúp cây vừa bám chặt vào đất, vừa hấp thụ được các chất dinh dưỡng.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.1. Định nghĩa2.1.2. Hình thái rễ2.1.2.1. Các kiểu rễ2.1.2.1.1. Rễ cọc (rễ trụ)2.1.2.1.2. Rễ chùmMỘT SỐ CÂY CÓ RỄ CHÙMCƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.1. Định nghĩa2.1.2. Hình thái rễ2.1.2.1. Các kiểu rễ2.1.2.2. Các miền của rễ Rễ cây gồm có 4 miền, mỗi miền đảm nhận các chức năng sinh lý khác nhau.CƠ QUAN SINH DƯỠNGCác miền của rễChức năng chính của từng miền1. Miền trưởng thànhDẫn truyền2. Miền hútHấp thụ nước và ion khoáng3. Miền sinh trưởngLàm cho rễ dài ra4. Miền chóp rễChe chở cho đầu rễCƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.1. Định nghĩa2.1.2. Hình thái rễ2.1.2.1. Các kiểu rễ2.1.2.2. Các miền của rễ2.1.2.2.1. Miền chóp rễ Miền chóp rễ có màu sẫm hơn các miền khác, gồm các tế bào có vách ngoài hóa nhầy che chở cho mô phân sinh tận cùng của rễ khỏi bị hư hại và xây xát khi rễ cây đâm vào đất. Thực vật thủy sinh (bèo tấm, bèo tây) có bao đầu rễ thay cho chóp rễ chính thức.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.1. Định nghĩa2.1.2. Hình thái rễ2.1.2.1. Các kiểu rễ2.1.2.2. Các miền của rễ2.1.2.2.2. Miền sinh trưởng Nằm ngay trên chóp rễ, là nhóm tế bào mô phân sinh, phân chia liên tục làm cho rễ dài ra. Khi miền sinh trưởng bị gãy thì rễ không dài ra nữa, tại đó mọc ra nhiều rễ con. Có thể làm thí nghiệm dùng mực đánh dấu rễ mầm để xác định vị trí miền sinh trưởng. Sau một thời gian ngắn, nơi nào khoảng cách giữa hai vạch mực xa nhau thì đó là miền sinh trưởng.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.1. Định nghĩa2.1.2. Hình thái rễ2.1.2.1. Các kiểu rễ2.1.2.2. Các miền của rễ2.1.2.2.3. Miền hút (miền hấp thụ, miền lông hút) Miền hút là miền quan trọng nhất của rễ, có chức năng hút nước và các ion khoáng, miền hút có độ dài không đổi đối với mỗi loài. Miền hút mang nhiều lông hút, sống và hoạt động trong một thời gian nhất định, sau đó già, chết rồi rụng đi. Miền hút ngày càng chuyển dần về phía chóp rễ làm cho các lông hút mới xuất hiện được tiếp xúc với vùng đất mới.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.1. Định nghĩa2.1.2. Hình thái rễ2.1.2.1. Các kiểu rễ2.1.2.2. Các miền của rễ2.1.2.2.4. Miền trưởng thành (miền bần, miền phân nhánh) Miền trưởng thành có lớp tế bào biểu bì bao ngoài hóa bần, trong trụ có các mạch dẫn làm chức năng dẫn truyền.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.1. Định nghĩa2.1.2. Hình thái rễ2.1.3. Biến dạng của rễ Trong thực tế, rễ không chỉ thực hiện chức năng hút nước và các ion khoáng, ở một số cây rễ còn có các chức năng khác làm cho hình dạng, cấu tạo của rễ thay đổi, biến dạng đi. Có 7 loại rễ biến dạng: - Rễ củ - Rễ móc (rễ bám) - Rễ thở - Rễ giác mút - Rễ chống - Rễ cột - Rễ khí sinhCƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ Muốn quan sát cấu tạo giải phẫu của rễ, người ta làm tiêu bản hiển vi lát cắt ngang và lát cắt dọc qua các miền của rễ, nhuộm kép rồi quan sát trên kính hiển vi.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.1. Chóp rễ Chóp rễ là phần tận cùng của rễ. Phù hợp với chức năng bảo vệ mô phân sinh ngọn, các tế bào ở phía ngòai thường có vách hóa nhầy, hóa bần có tác dụng giảm bớt ma sát khi rễ đâm vào đất.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.1. Chóp rễ Mô phân sinh ngọn của rễ có khả năng phân chia theo cả hai phía: phía trục và phía đối diện. Về phía trục chúng tạo thành các mô phân sinh sơ cấp, về phía đối diện tạo thành chóp rễ.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.1. Chóp rễ2.1.4.2. Miền sinh trưởng Tiếp nối miền chóp rễ là miền sinh trưởng. Mô phân sinh ngọn rễ nằm trong miền sinh trưởng, phân hóa cho ra ba loại mô phân sinh sơ cấp của rễ: - Ngoài cùng là tầng sinh bì (mô nguyên bì): cho ra biểu bì của rễ. - Giữa là tầng sinh vỏ (mô phân sinh cơ bản): sinh ra các tế bào của vỏ sơ cấp và vỏ trong. - Trong cùng là tầng sinh trụ (mô trước phát sinh): cho ra trụ giữa chứa mô dẫn, tầng phát sinh và vỏ trụ. Mô phân sinh ngọn rễChóp rễBiểu bì Vỏ vàvỏ trong Trụ giữa chứa mô dẫn Tầng sinh trụ Vỏ trụTầng sinh bì Tầng sinh vỏ Mô trước phát sinhCƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.3. Cấu tạo sơ cấp của rễ (miền hút, miền hấp thụ)2.1.4.3.1. Biểu bì Biểu bì của rễ thường gồm một lớp tế bào có vách mỏng, xếp sát nhau. Tế bào thường không có tầng cuticun phủ bên ngoài. Trên biểu bì có các lông hút.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.3. Cấu tạo sơ cấp của rễ (miền hút, miền hấp thụ)2.1.4.3.1. Biểu bì Lông hút là tế bào biểu bì trên miền hút của rễ kéo dài ra, được hình thành như sau:CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.3. Cấu tạo sơ cấp của rễ (miền hút, miền hấp thụ)2.1.4.3.1. Biểu bì2.1.4.3.2. Vỏ sơ cấp (vỏ cấp 1) Vỏ sơ cấp của rễ do tầng sinh vỏ của mô phân sinh ngọn rễ sinh ra, gồm các tế bào có vách mỏng bằng cellulose, cấu tạo tương đối đồng đều.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.3. Cấu tạo sơ cấp của rễ (miền hút, miền hấp thụ)2.1.4.3.1. Biểu bì2.1.4.3.2. Vỏ sơ cấp (vỏ cấp 1)Cấu tạo vỏ sơ cấp gồm: - Vỏ ngoài (ngoại bì) - Mô mềm vỏ - Vỏ trong (nội bì)2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.3. Cấu tạo sơ cấp của rễ (miền hút, miền hấp thụ)2.1.4.3.1. Biểu bì2.1.4.3.2. Vỏ sơ cấp (vỏ cấp 1) - Vỏ ngoài (ngoại bì): Gồm một lớp hay nhiều lớp tế bào nằm dưới biểu bì. Vỏ ngoài có chức năng như là một mô che chở nên vách tế bào có thể hóa bần (subêrin) hoặc hóa gỗ ít nhiều.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.3. Cấu tạo sơ cấp của rễ (miền hút, miền hấp thụ)2.1.4.3.1. Biểu bì2.1.4.3.2. Vỏ sơ cấp (vỏ cấp 1) - Mô mềm vỏ: Gồm các tế bào có vách mỏng bằng cellulose sắp xếp đồng đều thành dãy xuyên tâm hay thành vòng. Tế bào thường chứa chất dự trữ, không chứa diệp lục, chỉ ở rễ khí sinh như phong lan tế bào mới có diệp lục.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.3. Cấu tạo sơ cấp của rễ (miền hút, miền hấp thụ)2.1.4.3.1. Biểu bì2.1.4.3.2. Vỏ sơ cấp (vỏ cấp 1) Ở các cây thủy sinh, mô mềm vỏ ở phía ngoài có các khoảng gian bào lớn làm chức năng trao đổi khí. CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.3. Cấu tạo sơ cấp của rễ (miền hút, miền hấp thụ)2.1.4.3.1. Biểu bì2.1.4.3.2. Vỏ sơ cấp (vỏ cấp 1) - Vỏ trong (nội bì): là lớp trong cùng của vỏ sơ cấp. Chức năng chính của vỏ trong là làm giảm bớt sự xâm nhập của nước vào trụ giữa. Chức năng này được thực hiện nhờ đai caspari.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.3. Cấu tạo sơ cấp của rễ (miền hút, miền hấp thụ)2.1.4.3.1. Biểu bì2.1.4.3.2. Vỏ sơ cấp (vỏ cấp 1) Đối với cây hai lá mầm, đai caspari là một khung hóa bần tại các vách xuyên tâm của tế bào vỏ trong; còn đối với cây một lá mầm, khung hóa bần có hình chữ U do vách tế bào vỏ trong dày lên đáng kể ở cả ba phía.CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.3. Cấu tạo sơ cấp của rễ (miền hút, miền hấp thụ)2.1.4.3.1. Biểu bì2.1.4.3.2. Vỏ sơ cấp (vỏ cấp 1) Như vậy, nhờ có đai caspari mà nước và các ion khoáng do lông hút hút vào rễ, qua phần mô mềm, chỉ được dẫn vào theo một chiều nhất định. Đối với những cây một lá mầm, có đai caspari hình chữ U, xen giữa các tế bào có khung hóa bần là những tế bào hút với vách mỏng bằng cellulose. Chúng thức hiện chức năng dẫn các chất hút từ ngoài vào. CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.3. Cấu tạo sơ cấp của rễ (miền hút, miền hấp thụ)2.1.4.3.1. Biểu bì2.1.4.3.2. Vỏ sơ cấp (vỏ cấp 1)2.1.4.3.3. Trụ giữa (trung trụ) Trụ giữa (trung trụ) nằm ở trung tâm của rễ, gồm có: vỏ trụ và hệ thống dẫn (gỗ và libe). - Vỏ trụ: Nằm phía ngoài cùng của trụ giữa, ngay sát vỏ trong, gồm các tế bào có vách mỏng xếp luân phiên với các tế bào vỏ trong. - Hệ thống dẫn: gồm các bó gỗ và bó libe riêng biệt, xếp xen kẽ nhau, nằm dưới vỏ trụ xếp thành vòng quanh trụ giữa. CƠ QUAN SINH DƯỠNG2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.3. Cấu tạo sơ cấp của rễ (miền hút, miền hấp thụ)2.1.4.4. Cấu tạo thứ cấp của rễ CƠ QUAN SINH DƯỠNG Cấu tạo thứ cấp của rễ chỉ có ở các cây hạt trần và các cây hai lá mầm sống lâu năm. Khi trên thân những lá đầu tiên xuất hiện thì ở rễ xuất hiện cấu tạo thứ cấp. 2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.3. Cấu tạo sơ cấp của rễ (miền hút, miền hấp thụ)2.1.4.4. Cấu tạo thứ cấp của rễ CƠ QUAN SINH DƯỠNG Cấu tạo thứ cấp của rễ do sự hoạt động của hai tầng phát sinh: Tầng sinh vỏ và tầng sinh trụ. - Tầng sinh vỏ sinh ra phía ngoài một lớp bần và phía trong một lớp tế bào vỏ lục. Sự hoạt động của lớp bần làm cho nội bì và vỏ sơ cấp bị chết đi, bong ra. Lớp chu bì được hình thành và thay thế vào vị trí đó. Tầng sinh vỏ chỉ hoạt động một thời gian rồi ngừng, sau đó xuất hiện một tầng sinh vỏ khác và cứ thế lặp lại. Tập hợp tất cả các mô nằm bên ngoài tầng sinh vỏ mới xuất hiện tạo thành thụ bì.2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.3. Cấu tạo sơ cấp của rễ (miền hút, miền hấp thụ)2.1.4.4. Cấu tạo thứ cấp của rễ CƠ QUAN SINH DƯỠNG - Tầng sinh trụ (mô phân sinh bên, mô phân sinh thứ cấp). Một số tế bào có vách mỏng bằng cellulose, nằm giữa bó libe và gỗ sơ cấp bắt đầu phân chia tạo nên một dải tế bào có khả năng phân sinh. Các tế bào này dài ra, phân chia theo hướng tiếp tuyến về hai phía của libe sơ cấp, rồi nối với tế bào phân sinh của vỏ trụ tạo thành một vòng phát sinh liên tục. Lúc đầu tầng sinh trụ có dạng lượn sóng, sau đó tròn dần lại.2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.3. Cấu tạo sơ cấp của rễ (miền hút, miền hấp thụ)2.1.4.4. Cấu tạo thứ cấp của rễ CƠ QUAN SINH DƯỠNG Tầng sinh trụ hoạt động hình thành nên libe thứ cấp ở phía ngoài và gỗ thứ cấp ở phía trong. Nó còn sinh ra các tia ruột thứ cấp gồm các tế bào có vách mỏng bằng cellulose làm chức năng trao đổi chất và trao đổi khí giữa mô mềm ruột với các tổ chức bên ngoài.2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.3. Cấu tạo sơ cấp của rễ (miền hút, miền hấp thụ)2.1.4.4. Cấu tạo thứ cấp của rễ CƠ QUAN SINH DƯỠNG Quan sát từ ngoài vào trong vi phẫu cắt ngang miền trưởng thành, cấu tạo thứ cấp của rễ gồm: - Vỏ thứ cấp là toàn bộ phần tách ra khỏi gỗ, có giới hạn trong cùng là tầng sinh trụ. Thành phần chủ yếu của vỏ thứ cấp là libe thứ cấp. Các tế bào mô mềm libe có kích thước lớn, tích lũy tinh bột, tinh thể. Ngoài ra, trong libe thứ cấp còn có các sợi. Do sự hoạt động của tầng sinh vỏ mà bên ngoài rễ xuất hiện lớp chu bì hay thụ bì, còn bên trong là lớp vỏ lục.2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.3. Cấu tạo sơ cấp của rễ (miền hút, miền hấp thụ)2.1.4.4. Cấu tạo thứ cấp của rễ CƠ QUAN SINH DƯỠNG - Gỗ thứ cấp: gồm các yếu tố mạch, quản bào (yếu tố dẫn), sợi gỗ và mô mềm gỗ. Các mô mềm gỗ chứa nhiều chất dự trữ, phát triển nhiều hơn các mạch dẫn. Trong rễ thứ cấp chủ yếu là gỗ thứ cấp, nó thực hiện chức năng dẫn truyền, chống đỡ và dự trữ các chất dinh dưỡng.2.1. Rễ2.1.4. Cấu tạo giải phẫu của rễ2.1.4.3. Cấu tạo sơ cấp của rễ (miền hút, miền hấp thụ)2.1.4.4. Cấu tạo thứ cấp của rễ2.1.4.5. Rễ bên (rễ con) CƠ QUAN SINH DƯỠNG Rễ bên được sinh ra từ vỏ trụ trong miền trưởng thành: Một số tế bào vỏ trụ (nơi sinh ra rễ bên) phân chia nhiều lần, tạo thành một mầm rễ bên. Mầm này tiếp tục phân chia tạo ra các tế bào khởi sinh rễ bên. Mầm rễ bên phát triển, đẩy một số tế bào nội bì ra ngoài. Các tế bào này tạo thành một cái mũ, bảo vệ đầu rễ bên cho đến khi xuyên qua vỏ ra ngoài. Khi đó mũ bong đi, rễ bên hình thành chóp rễ và lông hút. Các tế bào vỏ trụ phân hóa thành các yếu tố dẫn, nối trực tiếp với các yếu tố dẫn của rễ chính. Rễ phụ cũng có nguồn gốc như rễ bên.