Pflanzenwurzeln

Das Wurzelsystem einer Pflanze versorgt die Stängel und Blätter ständig mit Wasser und gelösten Mineralien. Um dies zu erreichen, müssen die Wurzeln in neue Regionen des Bodens wachsen. Das Wachstum und der Stoffwechsel des Pflanzenwurzelsystems werden durch den Prozess der Photosynthese in den Blättern unterstützt. Photosynthese aus den Blättern wird über das Phloem zum Wurzelsystem transportiert. Die Wurzelstruktur hilft bei diesem Prozess. In diesem Abschnitt werden die verschiedenen Arten von Wurzelsystemen untersucht, einige spezialisierte Wurzeln betrachtet und die Anatomie der Wurzeln in monokotylen und dikotylen Wurzeln beschrieben.

Wurzelsysteme:

Pfahlwurzelsystem:
Gekennzeichnet durch eine Hauptwurzel (die Pfahlwurzel), aus der kleinere Verzweigungswurzeln hervorgehen. Wenn ein Samen keimt, ist die erste Wurzel, die auftaucht, der Radikel oder die primäre Wurzel. In Nadelbäumen und den meisten Dicots entwickelt sich dieser Radikel zur Pfahlwurzel. Pfahlwurzeln können für die Lagerung modifiziert werden (normalerweise Kohlenhydrate), wie sie in Zuckerrüben oder Karotten vorkommen. Pfahlwurzeln sind auch wichtige Anpassungen für die Suche nach Wasser, wie diese langen Pfahlwurzeln in Mesquite und Poison Ivy gefunden.
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Faseriges Wurzelsystem:
Gekennzeichnet durch eine Masse ähnlich großer Wurzeln. In diesem Fall ist der Radikel aus einem keimenden Samen kurzlebig und wird durch Adventivwurzeln ersetzt. Adventivwurzeln sind Wurzeln, die sich an anderen Pflanzenorganen als Wurzeln bilden. Die meisten Monokotten haben faserige Wurzelsysteme. Einige faserige Wurzeln werden als Lagerung verwendet; Zum Beispiel bilden sich Süßkartoffeln auf faserigen Wurzeln. Pflanzen mit faserigen Wurzelsystemen eignen sich hervorragend für den Erosionsschutz, da die Masse der Wurzeln an Bodenpartikeln haftet.
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Wurzelstrukturen und ihre Funktionen:

Wurzelspitze: Das Ende 1 cm einer Wurzel enthält junges Gewebe, das in die Wurzelkappe, das ruhende Zentrum und die subapikale Region unterteilt ist.
Wurzelkappe: Wurzelspitzen werden durch die Wurzelkappe abgedeckt und geschützt. Die Wurzelkappenzellen werden vom Wurzelkappenmeristem abgeleitet, das die Zellen nach vorne in die Kappenregion drückt. Wurzelkappenzellen differenzieren zuerst in Columellazellen. Columella-Zellen enthalten Amylopasten, die für die Erkennung der Schwerkraft verantwortlich sind. Diese Zellen können auch auf Licht und Druck von Bodenpartikeln reagieren. Sobald Columella-Zellen an die Peripherie der Wurzelkappe gedrückt werden, differenzieren sie sich in periphere Zellen. Diese Zellen sezernieren Mucigel, ein hydratisiertes Polysaccharid, das in den Dictyosomen gebildet wird und Zucker, organische Säuren, Vitamine, Enzyme und Aminosäuren enthält. Mucigel hilft beim Schutz der Wurzel, indem es Austrocknung verhindert. In einigen Pflanzen enthält das Mucigel Inhibitoren, die das Wachstum von Wurzeln konkurrierender Pflanzen verhindern. Mucigel schmiert auch die Wurzel, so dass sie leicht in den Boden eindringen kann. Mucigel hilft auch bei der Wasser- und Nährstoffaufnahme, indem es den Boden-Wurzel-Kontakt erhöht. Mucigel kann als Chelator wirken und Ionen freisetzen, die von der Wurzel absorbiert werden können. Nährstoffe in Mucigel können bei der Etablierung von Mykorrhizen und symbiotischen Bakterien helfen.
Ruhezentrum: Hinter der Wurzelkappe befindet sich das Ruhezentrum, eine Region inaktiver Zellen. Sie ersetzen die meristematischen Zellen des Rootcap-Meristems. Das ruhende Zentrum ist auch wichtig, um die Muster des Primärwachstums in der Wurzel zu organisieren.
Subapikale Region: Diese Region hinter dem Ruhezentrum ist in drei Zonen unterteilt. Zone der Zellteilung – dies ist der Ort des apikalen Meristems (~ 0,5 -1,5 mm hinter der Wurzelspitze). Zellen, die aus dem apikalen Meristem stammen, tragen zum primären Wachstum der Wurzel bei. Zone der zellulären Dehnung – die aus dem apikalen Meristem abgeleiteten Zellen nehmen in dieser Region an Länge zu. Die Dehnung erfolgt durch Wasseraufnahme in die Vakuolen. Dieser Verlängerungsprozess schiebt die Wurzelspitze in den Boden. Zone der zellulären Reifung – die Zellen beginnen Differenzierung. In dieser Region findet man Wurzelhaare, die die Wasser- und Nährstoffaufnahme erhöhen. In dieser Region differenzieren sich die Xylemzellen als erste der Gefäßgewebe.
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Reife Wurzel: Die primären Gewebe der Wurzel beginnen sich innerhalb oder direkt hinter der Zone der Zellreifung in der Wurzelspitze zu bilden. Das Wurzel-apikale Meristem führt zu drei primären Meristemen: Protoderm, Bodenmeristem und Procambium.
Epidermis: die Epidermis leitet sich vom Protoderm ab und umgibt die junge Wurzel eine Zellschicht dick. Epidermiszellen sind nicht von Nagelhaut bedeckt, so dass sie Wasser und Mineralstoffe aufnehmen können. Wenn die Wurzeln reifen, wird die Epidermis durch das Periderm ersetzt.Cortex: Im Inneren der Epidermis befindet sich der Cortex, der vom Bodenmeristem abgeleitet ist. Der Kortex ist in drei Schichten unterteilt: die Hypodermis, die Parenchymzellen und die Endodermis. Die Hypodermis ist die suberinisierte Schutzschicht von Zellen direkt unter der Epidermis. Das Suberin in diesen Zellen hilft bei der Wasserretention. Speicherparenchymzellen sind dünnwandig und speichern oft Stärke. Die Endodermis ist die innerste Schicht des Kortex. Endodermale Zellen sind dicht gepackt und haben keine interzellulären Räume. Ihre radialen und transversalen Wände sind mit Lignin und Suberin imprägniert, um die Struktur zu bilden, die als Kaspar-Streifen bezeichnet wird. Der kasparische Streifen zwingt Wasser und gelöste Nährstoffe, durch den Symplast (lebenden Teil der Zelle) zu gelangen, wodurch die Zellmembran die Absorption durch die Wurzel kontrollieren kann. Stele: Alle Gewebe innerhalb der Endodermis bilden die Stele. Die Stele umfasst die äußerste Schicht, den Perizyklus und das Gefäßgewebe. Der Perizyklus ist eine meristematische Schicht, die für die Produktion von Astwurzeln wichtig ist. Das Gefäßgewebe besteht aus Xylem und Phloem. Bei Dikotylen befindet sich das Xylem als Sternform in der Mitte der Wurzel, wobei sich das Phloem zwischen den Armen des Xylemsterns befindet. Neues Xylem und Phloem wird durch das vaskuläre Kambium zwischen Xylem und Phloem hinzugefügt. Bei Monokotylen bilden Xylem und Phloem in einem Ring mit s den zentralen Teil der Wurzel, der aus einem parenchymatösen Mark besteht.
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