Виды корней и корневых систем. виды и типы корней

Симбиоз

Азот является наиболее часто ограничивающим питательным веществом для растений. Бобовые используют азотфиксирующие бактерии, в частности, симбиотические бактерии ризобий, внутри своих корневых клубеньков, чтобы противостоять ограничению. Бактерии ризобий превращают газообразный азот (N ₂ ) в аммиак (NH ₃ ) в процессе, называемом азотфиксацией . Затем аммиак ассимилируется в нуклеотиды , аминокислоты , витамины и флавоны, которые необходимы для роста растений. Клетки корня растений преобразуют сахар в органические кислоты, которые затем поставляют ризобиям взамен, отсюда симбиотические отношения между ризобиями и бобовыми.

Бобовое семейство

К растениям, способствующим фиксации азота, относится семейство бобовых — Fabaceae  — с такими таксонами, как кудзу , клевер , соя , люцерна , люпин , арахис и ройбуш . Они содержат в клубеньках симбиотические бактерии, называемые ризобиями , которые производят соединения азота, которые помогают растению расти и конкурировать с другими растениями. Когда растение умирает, фиксированный азот высвобождается, делая его доступным для других растений, что помогает удобрять почву . Подавляющее большинство бобовых культур имеют эту ассоциацию, но несколько родов (например, Styphnolobium ) нет. Во многих традиционных методах земледелия поля чередуются с выращиванием различных культур, которые обычно включают в себя растение, состоящее в основном или полностью из клевера, чтобы воспользоваться этим.

Не зернобобовые

Хотя на сегодняшний день большинство растений, способных образовывать азотфиксирующие корневые клубеньки, относятся к семейству бобовых Fabaceae , есть несколько исключений:

• Parasponia , тропический род Cannabaceae, также способный взаимодействовать с ризобиями и образовывать азотфиксирующие клубеньки.
• Актиноризные растения, такие как ольха и малина, также могут образовывать узелки, фиксирующие азот, благодаря симбиотической ассоциации с бактериями Frankia . Эти растения принадлежат к 25 родам, распределенным среди 8 семейств растений.

Способность фиксировать азот у этих семейств присутствует далеко не повсеместно. Например, из 122 родов Rosaceae только 4 рода способны фиксировать азот. Все эти семейства принадлежат к отрядам Cucurbitales , Fagales и Rosales , которые вместе с Fabales образуют кладу евроидов . В этой кладе Fabales были первой ветвью ветви; таким образом, способность фиксировать азот может быть плезиоморфной и впоследствии потеряна у большинства потомков исходного азотфиксирующего растения; однако может оказаться, что основные генетические и физиологические потребности в начальной стадии присутствовали у последних общих предков всех этих растений, но развились до полноценной функции только у некоторых из них:

Проблемы и как с ними бороться

Усыхание

Причины усыхания:

• Нехватка влаги. Воздушные корни получают меньше влаги, чем находящиеся в грунте, поэтому они усыхают.
• Травма. Травма, нанесенная во время пересадки или перевозки, так же приводит к их усыханию.
• Ожог. Слишком большие дозы удобрений или плохая вода для полива могут сжечь корневую систему.
• Сухой воздух в помещении приводит к сморщиванию и высыханию воздушных корней.
• Грибок. Грибковые заболевания сначала уничтожают листья и корни в вазоне, а затем и воздушные корни.

В случае высыхания воздушных корней их необходимо незамедлительно срезать и обработать места срезов антисептиком.

Гниение

Если корни начали гнить – орхидея нуждается в пересадке, для этого нужно:

извлечь растение из вазона;
промыть корни в теплой воде и смыть с них остатки грунта;
удалить все поврежденные участки, после чего продезинфицировать срезы;
уложить на дно нового вазона подготовленную кору сосны или другой дренаж;
осторожно поместить орхидею в горшок и присыпать землей не уплотняя ее.

После пересадки необходимо следить за режимом полива и температурой помещения.

Предлагаем вам посмотреть видео о пересадке орхидеи с гнилыми корнями:

Корневые клубеньки у других видов растений[править | править код]

Разрезанный корневой клубенёк ольхи.

Целый корневой клубенёк ольхи.

Корневые клубеньки, которые встречаются у представителей других семейств, таких как параспония — симбиоз с бактериями рода Rhizobium, и те, которые возникают в результате симбиотических взаимодействий с Actinobacteria Frankia, например, у ольхи, значительно отличаются от форм клубеньков, образующихся у бобовых. В симбиозах такого типа бактерии никогда не выходят из инфекционных нитей. Actinobacteria Frankia образует симбиотические отношения со следующими таксонами (семейство указано в скобках): Тыквоцветные (Кориария и Датиска), Букоцветные (Берёзовые, Казуариновые и Восковницевые), Розоцветные (Крушиновые, Лоховые и Розовые). Актиноризальные симбиозы и ризобиальные симбиозы сходны по эффективности фиксации азота. Все эти порядки, включая Fabales, формируют единый азотфиксирующий таксон с более широким таксоном Розиды.

Некоторые грибы формируют клубнеобразные структуры, известные как бугорчатые микоризы, на корнях растений-хозяев. Например, Suillus tomentosus образует такие структуры с сосновой лиственницей (Pinus contorta var. Latifolia). Было показано, что в этих структурах содержатся бактерии, которые способны фиксировать азот. Они фиксируют большой объём азота и позволяют соснам заселять новые территории с бедными почвами.

Видоизменения корня

Видоизменения корня, вследствие обретения новых функций органы способны видоизменяться.

Корнеплод

Корнеплод – утолщение главного корня, связанное с отложением в нем запаса питательных веществ (морковь, свекла, редис и т. п.).

Корневые клубни (корнеклубни)

Корневые клубни (корнеклубни) – утолщение боковых или дополнительных корней, связанное с отложением запаса питательных веществ (батат, георгин и т. п.).

Корни-присоски

Корни-присоски характерны для растений паразитов или полупаразитов. Такие корни проникают в толщу стебля других растений и потребляют их соки. Повилика – это бесхлорофилльное растение — паразит, которое питается благодаря сокам растения хозяина. Омела – полупаразит. Это зеленое растение, способное к самостоятельному питанию (фотосинтезу), но водные растворы солей она образует от растения, на котором живет.

Дыхательные корни (пневматофоры)

Дыхательные корни (пневматофоры) – это боковые корни, которые растут вверх и поднимаются над поверхностью воды, почвы. Формируются у растений (мангровые деревья), которые растут на чрезмерно увлажненных почвах, болотах, с низким содержанием кислорода. Поэтому растения с помощью таких корней получают кислород непосредственно из воздуха. Дыхательные корни богаты аэренхимой.

Корни-прицепки

Корни-прицепки – это дополнительные короткие корни, которые развиваются на растениях с вьющимся стеблем (плющ, фикус цепкий и т. п.), которые плетутся вверх. Корни растут на стебле. С их помощью растение цепляется за трещины, опоры и поднимаемся выше.

Ходульные корни

Ходульные корни образуются на надземных побегах. Они закрепляются в почве и помогают растению (баньян, кукуруза и т. п.) удерживаться.

Воздушные корни

Воздушные корни развиваются у растений (орхидея), которые поселяются на деревьях, но не паразитируют. Воду и минеральные соли они получают из воздуха с помощью корней, которые свисают в воздухе.

Опорные корни

Опорные корни встречаются у больших деревьев (вяз, бук, тополь, тропические и т. п.). Представляют собой боковые корни. На боковых корнях, которые проходят возле поверхности почвы, развиваются плоские треугольные и прилегающие к стволу вертикальные надземные отростки, которые напоминают доски, прислоненные к деревьям.

Втяжные или контрактильные корни

Втяжные или контрактильные корни у некоторых растений происходит резкое сокращение корня в продольном направлении у его основания (например, у растений, которые имеют луковицы). Втяжные корни распространены у покрытосеменных растений. Они обусловливают плотное прилягание к земле розеток (например, у подорожника, одуванчика и т. п.), подземное положение корневой шейки и вертикального корневища, обеспечивают некоторое углубление клубней. Таким образом, втяжные корни помогают побегам находить наилучшую глубину залегания в почве. Втяжные корни в Арктике обеспечивают переживание неблагоприятного зимнего периода цветочными почками.

Корневые системы способны улучшать свое питание благодаря взаимодействию с микроорганизмами – грибами, бактериями, водорослями. Симбиоз корней цветочных растений с грибами называется микоризой, с бактериями – бактериоризой. Почвенный слой толщиной 2-3 мм вокруг корней растений образует ризосферу. Корни выделяют в ризосферу вещества, которые привлекают микроорганизмы.

В клетках корней некоторых растений (бобовые, березовые и т. п.) поселяются клубеньковые бактерии, которые своими выделениями вызывают разрастание паренхимы и образование клубеньков на корнях. Клубеньковые бактерии способны фиксировать атмосферный азот в виде соединений, которые могут усваиваться растениями (нитратов, нитритов). Часть азотных соединений усваивается растением, а часть остается в почве. Бобовые растения используют в сельском хозяйстве для обогащения почв азотистыми соединениями.

Классификация

Недетерминированные корневые клубеньки, растущие на корнях Люцерны итальянской

На данный момент выделяют два основных типа корневых клубеньков: детерминированные и индетерминированные.Ошибка в сносках?: Неправильный вызов: ключ не был указан

Детерминированные корневые клубеньки встречаются у определенных таксонов тропических бобовых, таких как род Glycine (соя), Phaseolus (бобы) и Vigna, а также у некоторых Lotus. Такие корневые клубеньки утрачивают меристематическую активность вскоре после образования, поэтому рост обусловлен лишь увеличением размеров клеток. Это приводит к образованию зрелых клубеньков шаровидной формы. Другие типы детерминированных корневых клубеньков встречаются у многих трав, кустарников и деревьев (например, у арахиса). Они всегда ассоциированы с пазухами боковых или придаточных корней и образуются в результате заражения через повреждения (например, через трещины), в которых образуются эти корни. Корневые волоски при этом в процессе не задействованы. Их внутренняя структура отлична от таковой у соевых бобов.Ошибка в сносках?: Неправильный вызов: ключ не был указан

Недетерминированные корневые клубеньки встречаются в большинстве бобовых всех трёх подсемейств как в тропиках, так и в умеренных широтах. Их можно обнаружить у папилиоиноидных бобовых, таких как Pisum (горох), Medicago (люцерна), Trifolium (клевер) и Vicia (вика), а также у всех мимозоидных бобовых, таких как акация, и у цезальпиниоидов. Эти клубеньки получили название «недетерминированных» из-за того, что они их апикальная меристема активна, что приводит к росту клубенька на протяжении всей его жизни. В результате чего формируется клубенёк, имеющий цилиндрическую, иногда разветвлённую форму. Из-за того что они активно растут, можно выделить зоны, которые разграничивают различные стадии развития и симбиоза:

Диаграмма, иллюстрирующая различные зоны недетерминированного корневого клубенька (см. текст).

 Зона I – активная меристема. Здесь формируются новые ткани клубенька, которые затем дифференцируются в другие зоны.

Зона II – зона инфицирования. Эта зона пронизана инфекционными нитями, состоящими из бактерий. Растительные клетки здесь крупнее, чем в предыдущей зоне, деление клеток останавливается.

Интерзона II–III – вход бактерий в растительные клетки, содержащие амилопласты. Клетки удлиняются и начинают окончательно дифференцироваться в симбиотические, несущие азотфиксирующие бактерии. 

Зона III – зона фиксации азота. В каждой клетке этой зоны присутствует большая центральная вакуоль и цитоплазма заполнена симбиотическими бактериями фиксирующими азот. Растение наполняет эти клетки легемоглобином, что придаёт им розовый оттенок;

Зона IV – зона старения. Здесь происходит деградация клеток и их эндосимбионтов. Разрушение гема легемоглобина приводит к появлению зелёного оттенка. Это наиболее изученный тип корневых клубеньков, однако детали различны в клубеньках арахиса и родственных ему растений, а также в клубеньках агрокультурных растений, таких, как люпин. Его клубеньки образуются благодаря прямому заражению ризобиями эпидермы, где инфекционные нити не образуются. Клубеньки растут вокруг корня, образуя структуру наподобие кольца. В этих клубеньках, равно как и клубеньках арахиса, центральная инфицированная ткань однородна. У соевых бобов, гороха и клевера наблюдается недостаток неинфицированных клеток в клубеньках.

Виды воздушных корней

Этот орган растения, который встречается во многих разнообразных семействах растений, имеет разные специализации, соответствующие среде обитания растений. В общем виде роста они могут быть технически классифицированы как отрицательно гравитропные (растут вверх и от земли) или положительно гравитропные (растут вниз к земле).

«Душители» (опора корень)

Баньяновые деревья — это пример фига-душителя, который начинает жизнь как эпифит в кроне другого дерева. Их корни растут вниз и вокруг стебля растения-хозяина, и их рост ускоряется по мере достижения земли. Со временем корни срастаются, образуя псевдотруб, который может создавать впечатление, что он душит хозяина.

Еще один душитель, который начинает жизнь как эпифит, — это инжир Мортон-Бей ( Ficus macrophylla ) в тропических и субтропических районах восточной Австралии, у которого мощные нисходящие воздушные корни. В тропических лесах с субтропическим и умеренным климатом на севере Новой Зеландии рата-дерево Metrosideros robusta посылает воздушные корни по нескольким сторонам ствола хозяина. Из этих нисходящих корней растут горизонтальные корни, опоясывающие ствол и сливающиеся с нисходящими корнями. В некоторых случаях «душитель» переживает дерево-хозяин, оставляя в качестве единственного следа полое ядро ​​в массивном псевдостебле раты.

Пневматофоры

Эти специализированные воздушные корни позволяют растениям дышать воздухом в местах обитания с переувлажненной почвой. Корни могут расти вниз от стебля или вверх от обычных корней. Некоторые ботаники классифицируют их как аэрирующие корни, а не как воздушные , если они появляются из почвы. Поверхность этих корней покрыта чечевицами (небольшими порами), которые поглощают воздух в губчатую ткань, которая, в свою очередь, использует осмотические пути для распространения кислорода по растению по мере необходимости. Пневматофоры отличают черные и серые мангровые заросли от других видов мангровых деревьев .

Рыбаки в некоторых районах Юго-Восточной Азии делают пробки для рыболовных сетей, превращая пневматофоры Sonneratia caseolaris (также известные как «Мангровое яблоко») в маленькие поплавки.

Члены подсемейства Taxodioideae образуют древесные надземные структуры, известные как кипарисовые колени , которые выступают вверх от их корней. Первоначально считалось, что эти структуры функционируют как пневматофоры, но недавние эксперименты не смогли найти доказательств этой гипотезы.

Когда почва, на которой растет галофитное растение, содержит большое количество салицина и в значительной степени анаэробная почва, чтобы помочь дыханию, растение выбрасывает пневматофоры

Важно отметить, что даже у других растений газообмен, который происходит в листьях, требует минимальной работы для корней, которые находятся намного дальше. Корни поглощают собственный растворенный кислород из почвы

Однако, поскольку засоленная почва в значительной степени анаэробна, корни не могут осуществлять газообмен через почву и, следовательно, образовывать пневматофоры, которые могут поглощать кислород непосредственно из воздуха.

Гаусториальные корни

Эти корни встречаются у растений-паразитов , где воздушные корни прикрепляются к растению-хозяину посредством липкого прикрепляющего диска перед тем, как проникнуть в ткани хозяина. Омела — хороший тому пример.

Размножающиеся корни

Придаточные корни обычно развиваются из узлов проростков, образованных горизонтальными надземными стеблями, называемыми столонами , например побеги клубники и паучьи растения .

На некоторых листьях образуются придаточные почки, которые затем образуют придаточные корни, например, у комбинированного растения ( Tolmiea menziesii ) и матери-тысячи ( Kalanchoe daigremontiana ). Придаточные всходы затем отпадают от родительского растения и развиваются как отдельные клоны родительского растения .

Формирование корневого клубенька

Азотфиксирующие клубеньки на корне клевера.

Корни бобовых секретируют вещества флавониды, которые индуцируют выработку nod-факторов у бактерий. Когда этот фактор распознается корнем, происходит целый ряд морфологических и биохимических изменений: инициируются клеточные деления в корне для создания клубенька, а траектория роста корневого волоска изменяется так, что он обволакивает бактерию вплоть до её полной инкапсуляции. Инкапсулированные бактерии несколько раз делятся, образуя микроколонию. Из этой колонии клетки бактерий входят в развивающийся клубенёк с помощью структуры, называемой инфекционной нитью. Она растёт через корневой волосок вплоть до базальной части клетки эпидермиса, а далее к центру корня. Затем клетки бактерий окружаются мембраной клеток корня растения и дифференцируются в бактериоды, способные фиксировать азот.

Нормальное клубнеобразование занимает приблизительно четыре недели после посадки растения. Размер и форма клубеньков зависит от вида растения, которое было посажено. Так, соя или арахис будут иметь более крупные клубеньки, чем у кормовых бобовых (красный клевер, люцерна). При визуальном анализе количества клубеньков, а также их цвета, учёные могут определить эффективность фиксации азота растением.

Образование клубеньков контролируется как внешними процессами (тепло, рН почвы, засуха, уровень нитратов), так и внутренними (авторегуляция клубнеобразования, этилен). Авторегуляция клубнеобразования контролирует число клубеньков в растении посредством процессов, в которых принимают участие листья. Ткань листа ощущает ранние стадии клубнеобразования через неизвестный химический сигнал, а затем ограничивает дальнейшее развитие клубенька в развивающейся ткани корня. В авторегуляции клубнеобразования участвуют
лейцин-богатые повторы (LRR) рецепторных киназ (NARK у соевых бобов (Glycine max); HAR1 у Lotus japonicas, SUNN у Medicago truncatula). Мутации, ведущие к потере функции этих рецепторных киназ ведут к повышенному уровню клубнеобразования. Зачастую аномалии роста корней сопровождаются потерей активности обсуждаемых рецепторных киназ, что указывает на функциональную связь роста клубеньков и корней. Исследование механизмов образований клубеньков показали, что ген ENOD40, кодирующий белок из 12-13 аминокислот, активируется во время клубнеобразования.

Пересадка орхидеи

Пересаживается растение в таких случаях:

1. Орхидея значительно выросла и уже не помещается в горшке, воздушные корни все больше распростерлись на поверхности.
2. В субстрате отложилось большое количество солей в процессе поливов жесткой водой.
3. В горшке есть мох, не позволяющий влаге испаряться полностью. Это приводит к образованию гнили на корневой системе.

Большинство цветоводов искренне удивится, откуда мху там взяться? Полив проводится по правилам, раз в неделю, чтобы дать возможность грунту высохнуть. Причины кроются в том, в каких условиях выращивалось растение в питомнике. Чаще всего для прорастания саженца используется мох сфагнум. После образования полноценной корневой системы цветок пересаживают в кору, мох так и оставляют среди корней. Это все делают для того, чтобы орхидея комфортно себя чувствовала при перевозке из питомника в дом покупателя. Позже сфагнум высыхает и становится плотным, чем начинает провоцировать образование гнили.

Воздушные корни орхидеи принимают участие в фотосинтезе

Куда деть воздушные корни

Важно! При пересадке орхидеи следует учесть, что процедуру лучше всего выполнять тогда, когда растение находится в состоянии покоя. В противном случае цветы и бутоны опадут

Для работы понадобится подготовить:

• субстрат;
• прозрачную посуду для пересадки орхидеи;
• активированный уголь;
• секатор;
• само растение.

Процесс пересадки должен проходить следующим образом:

1. В горшке необходимо сделать отверстия, чтобы обеспечить слив излишек жидкости.
2. Корни цветка в старом горшке поливаются, чтобы придать им эластичности.
3. Растение вынимается из посудины, и осматривается корневая система.
4. Гнилые и сухие корни удаляются, места срезов обрабатываются сначала водой, затем активированным углем.
5. Корни растения располагают на дне посудины и прикрывают свежим субстратом.
6. Орхидея фиксируется в горшке по центру, при этом следят за тем, чтобы корневая шейка была на поверхности, сами корни не повредились.
7. В завершение растение поливается и выставляется в теплое место.

Многих интересует вопрос: надо ли корешок орхидеи закопать? Воздушные корни орхидеи не стоит закапывать в почвенную смесь. Их нужно распределить по поверхности и заполнить только пустоту между стенками посудины и отростками.

Как пересадить орхидею, когда много корней

Если у растения появилось большое количество отростков, то срезать их ни в коем случае нельзя. В этом случае понадобится горшок большего объема. Ведь наличие большого количества отростков свидетельствует о дискомфорте растения на данном этапе его развития.

В первую очередь нужно помнить о том, что орхидея не любит находиться в зимнее время у радиаторов, поскольку они очень сильно высушивают воздух. Поэтому растение выпускает корни в поисках влаги и питательных веществ. Чтобы исправить эту ситуацию, достаточно перенести цветок в другое место.

Обрезание корней

Большинство неопытных цветоводов, стараясь придать привлекательности орхидеям, обрезает воздушные корни. Это делать ни в коем случае нельзя, ведь именно благодаря им растение питается и, соответственно, живет.

Обрезка делается в том случае, когда корни начинают сохнуть или гниют. Тут приходится реанимировать растение, избавив его от больных частей корневой системы.

Основным компонентом почвенной смечи является сосновая кора

Отличить здоровый корень от больного можно по его внешнему виду. Здоровый корешок имеет зеленый цвет, поскольку он так же, как и листья, принимает участие в фотосинтезе. Мертвый – имеет потемневшую окраску и при окунании в воду не зеленеет.

Важно! Живые корни обрезать нельзя. Эта процедура причиняет боль растению и лишает его возможности питаться

Корни-подпорки

Есть множество удивительных вещей, о которых нам рассказывает наука биология. Виды корней у некоторых растений настолько нелепы и нереальны, что сложно вообразить себе их натуральность.

Например, существуют такие разновидности этих органов, как столбовидные, или корни-подпорки. Их главное назначение – обеспечить растению не только дополнительную опору и устойчивость, но и воздушное питание. Наподобие воздушных, они тоже способны фиксировать из воздуха атмосферный кислород.

Таким образом, получается, что столбовидные видоизменения – это сочетание воздушных и ходульных корней. Растения, для которых характерны такие структуры, это:

• фикус эластика;
• баньяны;
• некоторые тропические деревья.

Особенности формирования таких корней в том, что они возникают от горизонтальных ветвей и затем растут вниз до земли. Достигнув ее, укореняются и становятся надежной дополнительной опорой. А так как находятся над землей, то и вторую функцию – поглощения кислорода – выполняют успешно.