Ρίζα Flashcards
Δομή και Ανάπτυξη
πρώτη δομή που εμφανίζεται στο φυτό, ποιες οι λειτουργίες
Η πρώτη δομή που εμφανίζεται κατά τη φύτρωση του σπέρματος είναι η ρίζα, που εξασφαλίζει τη στήριξη του νεαρού φυτού στο έδαφος και την απορρόφηση νερού.
Αυτό αντανακλά δύο πρωταρχικές λειτουργίες της ρίζας:
1) Τη στερέωση ή αγκυροβόλησε
2) Την απορρόφηση
- Οι άλλες δυο λειτουργίες που σχετίζονται με τις ρίζες είναι:
3) Αποθήκευση
4) Μεταφορά
Για την αποθήκευση
- Οι περισσότερες ρίζες αποτελούν σημαντικά όργανα αποθήκευσης και σε μερικά, όπως του καρότου, του σακχαρότευτλου και της γλυκοπατάτας είναι ειδικά κατασκευασμένες για την αποθήκευση θρεπτικών συστατικών.
Οι τροφές παράγονται επάνω από την επιφάνεια του εδάφους, στα μέρη του φυτού που φωτοσυνθέτουν και στη συνέχεια μεταφέρονται μέσω του φλοιώματος, στους αποθηκευτικούς ιστούς της ρίζας. Αυτές οι τροφές πιθανόν να χρησιμοποιηθούν για τις ανάγκες της ίδιας της ρίζας, αλλά πιο συχνά οι αποθηκευμένες τροφές αποκοδομούνται και τα προϊόντα μεταφέρονται πάλι μέσω του φλοιώματος στα υπέργεια τμήματα του φυτού.
Στα 2ετή φυτά, όπως το καρότο και το σακχαρότευτλο, των οποίων ο κύκλος ζωής διαρκεί 2 έτη, μεγάλες ποσότητες θρεπτικών συστατικών συσσωρεύονται στους αποθήκευτικούς ιστούς της ρίζας κατά το πρώτο έτος. Αυτά τα συστατικά, στη συνέχεια, χρησιμοποιούνται κατά το δεύτερο έτος, για την ανάπτυξη των ανθέων, καρπών και σπερμάτων.
Συνοπτικά μεταφορά: νερού κ ιόντων, ορμονών, δευτερογενών μεταβολικών
1) Το νερό & τα ανόργανα ιόντα, που απορροφώνται από τις ρίζες, μεταφέρονται μέσω του ξυλώματος στα εναέρια τμήματα του φυτού
2) Οι ορμόνες (και δη κυτοκινίνες και γιββερελλίνες) που συντίθεται στα μεριστώματα της ρίζας, μεταφέρονται προς τα επάνω μέσω του ξηλώματος, στα εναέρια μέρη του φυτού, όπου και διεγείρουν μηχανισμούς ανάπτυξης του φυτού.
* Οι ρίζες συνθέτουν επίσης και μια μεγάλη ποικιλία δευτερογενών μεταβολικών, όπως η νικοτίνη, που μεταφέρεται στα φύλλα.
Όργανα Κλωνικής Αναγέννησης
Οι ρίζες λειτουργούν ως όργανα κλωνικής αναγέννησης του φυτού, καθώς οι ρίζες ορισμένων ευδικοτυλήδονων παράγουν οφθαλμούς, από τους οποίους μπορούν να αναπτυχθούν νέοι βλαστοί.
Ανακατανομή νερού
Επιπλέον, οι ρίζες επιφέρουν ανακατανομή του νερού μέσα στο έδαφος και εκκρίνουν μεγάλο αριθμό συστατικών στη ριζόσφαιρα, που είναι το χώμα που βρίσκεται γύρω από τις ζωντανές ρίζες του φυτού και επηρεάζεται από τις δραστηριότητες τους.
Ριζικά συστήματα - πασσαλώδης
Η πρώτη ρίζα του φυτού προέρχεται από το έμβρυο και συνήθως αποκαλείται πρωτογενής ρίζα.
Σε όλα τα σπερματόφυτα, εκτός από τα μονοκοτυλήδονα, η πρωτογενής ρίζα αναφέρεται ως πασσαλώδης ρίζα = αναπτύσσεται άμεσα προς τα κάτω και από αυτή διακλάδίζονται άλλες ρίζες ή αλλιώς πλάγιες ρίζες. Οι παλαιότερες πλάγιες ρίζες εντοπίζονται πιο κοντά στη βάση της ρίζας (σημείο σύνδεσης βλαστού - ρίζας), ενώ οι νεότερες εντοπίζονται πλησιέστερα στην άκρη της ρίζας. Αυτός ο τύπος ρίζας, που σχηματίζεται από μια ισχυρή πρωτογενή ρίζα και τις διακλαδώσεις της αναφέρεται ως ΠΑΣΣΑΛΩΔΕΣ ΣΥΣΤΗΜΑ
Ριζικό σύστημα - θυσανώδες
Στα μονοκοτυλήδονα, η πρωτογενής ρίζα συνήθως διατηρείται για μικρό χρονικό διάστημα και στη θέση της, το κύριο ριζικό σύστημα αναπτύσσεται από το βλαστό.
Αυτές οι ρίζες που προέρχονται από το βλαστό = επιγενείς ή βλαστογενείς ρίζες, ενώ από τις πλάγιες ρίζες αναπτύσσεται το θυσανώδες ριζικό σύστημα, όπου καμία ρίζα δε φαίνεται περισσότερο κυρίαρχη από τις άλλες
Φυτά με βαθιές ρίζες
- Το ρεκόρ για τις βαθύτερες ρίζες πιθανόν κατέχει ένα δένδρο Boscia albitrunca (Capparidaceae), 68μ στην κεντρική έρημο καλαχάρι
- Οι ρίζες επίσης ενός ερημικού θάμνου Prosopis juliflora βρέθηκαν να αναπτύσσονται σε βάθος 53 μ, σε ένα ανοιχτό ορυχείο σε μια πολη στην Αριζόνα.
Χωροταξική διάταξη ριζών
Η χωροταξική διάταξη των ριζών ενός ριζικού συστήματος, μπορεί να εμφανίσει διαφορές ακόμα και στα διάφορα τμήματα του ίδιου ριζικού συστήματος.
Οι αναπτυσσόμενες ρίζες είναι πάρα πολύ ευαίσθητες σε ένα ευρύ φάσμα παραμέτρων, όπως:
1) Στη βαρύτητα
2) Στο φως
3) Στη διαβάθμιση της υγρασίας
4) Στη θερμοκρασία
5) Στα θρεπτικά συστατικά του εδάφους
Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα της προσαρμοστικότητας του ριζικού συστήματος πολλών ειδών, είναι η αντίδραση του στην ανομοιόμορφη κατανομή αζώτου και ανόργανου φωσφόρου, με προτιμότερη, τη γρήγορη ανάπτυξη πλάγιων ριζών προς ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά συστατικά.
Έκταση ριζικού
Η έκταση ενός ριζικού συστήματος, δλδ το βαθος στο οποίο φτάνει στο έδαφος, αλλά και η πλάγια επέκταση του εξαρτώνται από έναν αριθμό παραγόντων, συμπεριλαμβανομένων και των περιβαλλοντικών, όπως :
1) Βαρύτητα
2) Φως
3) Διαβάθμιση της υγρασίας
4) Θερμοκρασία
5) Θρεπτικά συστατικά του εδάφους
Τα πασσαλώδη ριζικά φθάνουν σε μεγαλύτερα βάθη από ότι τα θυσανώδη.
– Το αβαθές των θυσανωδών ριζικών συστημάτων και η τάση που έχουν να προσκολλώνται στα σωματίδια του χώματος, καθιστούν τα φυτά ιδιαίτερα χρήσιμα για εδαφοκάλυψη και προστασία από τη διάβρωση. Τα περισσότερα δένδρα, έχουν εντυπωσιακά ρηχά ριζικά συστήματα, με το 90% ή και περισσότερο να εντοπίζεται σε βάθος 60 εκατοστών.
παραδείγματα:
Δένδρα όπως έλατα, οξιές, λεύκες σπάνια αναπτύσσουν βαθιές πασσαλώδεις ρίζες, ενώ βελανιδιές και είδη πεύκου συχνά αναπτύσσονται σε μεγάλο βάθος, καθιστώντας τη μεταφύτευση τους δύσκολη
Λεπτές ρίζες
Η πλειονότητα των λεπτών ριζών ή ρίζες θρέψης, σχετίζονται με την ενεργητική πρόσληψη νερού και ανόργανων θρεπτικών, και εντοπίζονται μέχρι 15 εκ . περίπου, βάθος, όπου το έδαφος είναι πολύ πλούσιο σε θρεπτικά.
Ισορροπία Βλαστού-Ριζικού Συστήματος
Σε ένα αναπτυσσόμενο φυτό, διατηρείται η ισορροπία μεταξύ της συνολικής διαθέσιμης επιφάνειας για παραγωγή θρεπτικών συστατικών (φωτοσυνθετικά επιφάνεια) και της διαθέσιμης επιφάνειας για την απορρόφηση νερού κ ανόργανων θρεπτικών. Αυτή η λειτουργική ισορροπία μεταξύ των λεπτών ριζών και της φυλλικής επιφάνειας, μπορεί να εκφραστεί ως σχέση ρίζας/βλαστού.
Σε αρτίβλαστα, η συνολική επιφάνεια απορρόφησης νερού & ανόργανων θρεπτικών, συνήθως υπερβαίνει κατά πολύ τη φωτοσυνθετικά επιφάνεια. Επομένως, η σχέση ρίζας/βλαστού ελαττώνεται σταδιακά με την ανάπτυξη του φυτού.
Εάν το ριζικό σύστημα υποστεί ζημιά. τότε αυτό έχει ως συνέπεια, τη σημαντική ελάττωση της απορροφητικής επιφάνειας της ρίζας, ενώ η ανάπτυξη του βλαστού μειώνεται όταν υπάρχει έλλειψη νερού, ανόργανων θρεπτικών και ορμονών που παράγονται από τη ρίζα. Με τη σειρά της, περιορίζεται και η ανάπτυξη της ρίζας, εφόσον περιορίζεται και η διαθεσιμότητα σε υδατάνθρακες και ορμόνες που παράγονται από το βλαστό.
Οι λεπτές ρίζες, γενικά διατηρούνται ζωντανές για μικρό χρονικό διάστημα, που διαρκεί κατά μέσο όρο μόνο για 4 μήνες, εάν και μερικές ζουν πολύ περισσότερο. Οι ρίζες των δένδρων με μικρό χρόνο ζωής, συνεχώς νεκρώνονται ενώ ταυτόχρονα νέες αναπτύσσονται προς αναπλήρωση τους, επομένως, η διακύμανση του αριθμού κ της πυκνότητας τους στο έδαφος είναι τόσο δυναμική όσο εκείνη των φύλλων και κλαδίσκων στα εναέρια μέρη του φυτού.
Έχει υπολογιστεί πως μέχρι και το 33% της παγκόσμιας ετήσιας παραγωγής στα χερσαία οικοσυστήματα, καταναλώνεται για την παραγωγή λεπτών ριζών. Ακόμη κ όταν τα φυτά μεταφυτεύονται με προσοχή, η ισορροπία μεταξύ ριζών και βλαστών πάντοτε διαταράσσεται. Οι περισσότερες από τις λεπτές ρίζες, παραμένουν στο έδαφος κατά το ξερίζωμα του φυτού. Το κλάδεμα του φυτού βοηθά στην αποκατάσταση αυτής της ισορροπίας, μεταξύ του ριζικού συστήματος και του βλαστού, όπως το ίδιο συμβαίνει κ με τη μεταφύτευση ενός φυτού από μια μικρότερη σε μια μεγαλύτερη γλάστρα
Πως γίνεται η ανάπτυξη των ριζών;
Η ανάπτυξη πολλών ριζών φαίνεται να είναι μια συνεχής διαδικασία, που σταματά μόνο κάτω από αντίξοες συνθήκες, όπως η έλλειψη νερού και οι χαμηλές θερμοκρασίες. Κατά την ανάπτυξη μέσα στο έδαφος, οι ρίζες ακολουθούν τη διαδρομή με τη μικρότερη αντίσταση, συχνά αναπτύσσονται στους κενούς χώρους από τις παλαιότερες ρίζες που έχουν νεκρωθεί και υποστεί σήψη.
Από τί καλύπτεται το ακρόρριζο;
Το ακρόρριζο καλύπτεται από την καλύπτρα που παράγει βλέννα
Τί είναι η καλύπτρα;
Η καλύπτρα, έχει τη μορφή δακτυλήθρας και είναι μια μάζα ζωντανών, παρεγχυματικών κυττάρων, που προστατεύει το κορυφαίο μερίστρωμα, το οποίο βρίσκεται πίσω της, ενώ βοηθά και στη διείσδυση της ρίζας στο έδαφος.
Καθώς η ρίζα επιμηκύνεται, η καλύπτρα προωθείται προς τα εμπρός, τα κύτταρα που βρίσκονται στην περιφέρεια της καλύπτρα εκκρίνουν μεγάλες ποσότητες βλέννας (mucilage, ένας πολυσακχαρίτης που συκρατεί μεγάλες ποσότητας νερού), η οποία λιπαίνει τη ρίζα καθώς αυτή διεισδύει στο χώμα.
Η καλύπτρα έχει κεντρικό ρόλο στην αντίληψη της βαρύτητας, το σήμα που κατευθύνει την αύξηση των ριζών προς τα κάτω. Η αύξηση αυτή ονομάζεται βαρυτροπική απόκριση.
Συνοριακά κύτταρα
Η καλύπτρα, έχει τη μορφή δακτυλήθρας και είναι μια μάζα ζωντανών, παρεγχυματικών κυττάρων, που προστατεύει το κορυφαίο μερίστρωμα, το οποίο βρίσκεται πίσω της, ενώ βοηθά και στη διείσδυση της ρίζας στο έδαφος. Η καλύπτρα έχει κεντρικό ρόλο στην αντίληψη της βαρύτητας, το σήμα που κατευθύνει την αύξηση των ριζών προς τα κάτω. Η αύξηση αυτή ονομάζεται βαρυτροπική απόκριση.
Καθώς η ρίζα επιμηκύνεται, η καλύπτρα προωθείται προς τα εμπρός, τα κύτταρα που βρίσκονται στην περιφέρεια της καλύπτρα εκκρίνουν μεγάλες ποσότητες βλέννας (mucilage, ένας πολυσακχαρίτης που συκρατεί μεγάλες ποσότητας νερού), η οποία λιπαίνει τη ρίζα καθώς αυτή διεισδύει στο χώμα. Η βλέννα αυτή εκκρίνεται από τα εκκριτικά περιφερειακά κύτταρα της καλύπτρα. Τελικά, τα περιφερειακά αυτά κύτταρα αποχωρίζονται από το ακρόρριζο. Αυτά τα κύτταρα, που ονομάζεται συνοριακά κύτταρα, είναι προγραμματισμένα να αποχωρίζονται από το ακρόρριζο, αλλά και μεταξύ τους, καθώς πλησιάζουν στην περιφέρεια του ακρόρριζου. Κατά τον αποχωρισμό τους, τα συνοριακά κύτταρα, τα οποία παραμένουν ζωντανά στη ριζόσφαιρα για μερικές εβδομάδες, υπόκεινται σε μετατροβολές ως προς την έκφραση των γονιδίων τους, οι οποίες τα καθιστούν ικανά για την παραγωγή και έκκριση εξειδικευμένων πρωτεϊνών, εντελώς διαφορετικών από εκείνες του ακρόρριζου.
Καθώς τα συνοριακά κύτταρα απελευθερώνονται, νέα κύτταρα προστίθενται στο ακρόρριζο. Ο αριθμός των συνοριακών κυττάρων που απελευθερώνονται καθημερινά ποικίλει και εξαρτάται από την οικογένεια του φυτού. Π.χ. σε φυτά της οικογένειας του καπνού Solanaceae μόνο περίπου 10 συνοριακά κύτταρα αποπίπτουν καθημερινά, ενώ στο βαμβάκι (Malvaceae) περίπου 10.000.
Τα συνοριακά κύτταρα και τα προϊόντα τους, μπορει να συνεισφέρουν μέχρι και στο 98% του βάρους των πλούσιων σε άνθρακα συστατικών, που εκκρίνονται στο χώμα ως εκκρίματα ρίζας. Με την αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα και την κλιματική αλλαγή, ο ρόλος του εδάφους στη μείωση του άνθρακα είναι κομβικός.
Αρκετές λειτουργίες έχουν αποδοθεί στα συνοριακά κύτταρα και στα εκκρίματα τους, όπως:
1) Προστασία του κορυφαίου μεριστώματος από μολύνσεις
2) Διατήρηση της στενής επαφής μεταξύ ρίζας-χώματος
3) Κινητοποίηση απαραίτητων στοιχείων για πρόσληψη από τις ρίζες
4) Βραχυπρόθεσμη προστασία από την αποξήρανση
5) Εξειδικευμένη προσέλκυση ή απώθηση βακτηρίων
6) Έχει ακόμα προταθεί πως τα συνοριακά κύτταρα, λειτουργώντας σαν ρουλεμάν ελαττώνουν την αντίσταση λόγω τριβής. στην αναπτυσσόμενη ρίζα.
Από τι συνίσταται το ακρόρριζο;
Τυπικά, από μια στήλη κυττάρων, τη στήλη της καλύπτρας και μια πλάγια περιοχή, την πλευρική καλύπτρα, η οποία περιβάλλει τη στήλη.
Η στήλη της καλύπτρας είναι η περιοχή του ακρόρριζου, η οποία. αντιλαμβάνεται τη βαρύτητα (βαρυτροπισμός), αλλά και τη διαβάθμιση του υδατικού δυναμικού (υδροτροπισμός).
Ακρόρριζο, πως χαρακτηρίζεται; άλλες λειτουργίες;
Το ακρόρριζο έχει πολύ περισσότερες λειτουργίες από το να προστατεύει το ακραίο μερίστωμα κ να βοηθά στη διείσδυση της ρίζας στο έδαφος. Έχει χαρακτηριστεί ως ένας *“πολυλειτουργικός μοριακός επικοινωνιακός σταθμός”, μιας που το ακρόρριζο αντιλαμβάνεται, επεξεργάζεται και μεταδίδει μηνύματα στο μερίστωμα και στη ζώνη επιμήκυνσης της ρίζας και συνεπώς ελέγχει την κατεύθυνση της κίνησης της ρίζας στο έδαφος.**
Εξωτερική δομή ρίζας από κάτω προς τα πάνω
1) Καλύπτρα
2) Ακραίο μερίστωμα
3) Ζώνη επιμήκυνσης
4) Ζώνη ριζικών τριχιδίων
5) Κεντρικός κύλινδρος
Αναπτυξιακές ζώνες ακρόρριζου
1) Καλύπτρα
2) Μεριστωματική ζώνη
3) Ζώνη επιμήκυνσης
4) Ζώνη διαφοροποίησης
Πού εκτείνεται το κορυφαίο μερίστωμα της ρίζας;
Το κορυφαίο μερίστωμα της ρίζας, δλδ η περιοχή των έντονων κυτταρικών διαιρέσεων εκτείνεται για σημαντική απόσταση από την κορυφή προς το παλαιότερο τμήμα της ρίζας
Τί είναι το προμερίστωμα;
Το πλέον εντυπωσιακό χαρακτηριστικό του ακρόρριζου είναι* *η διάταξη των επιμήκων σειρών κυττάρων, που προέρχονται από το κορυφαίο μερίστωμα.**
Το πλέον απομακρυσμένο (πλησιέστερο προς το ακρόρριζο) και λιγότερο διαφοροποιημένο μέρος του κορυφαίου μεριστώματος, ονομάζεται προμερίστωμα και αποτελείται από αρχικά και τα άμεσα παράγωγα του.
Αυτά τα σχετικά μικρά, πολύπλευρα κύτταρα, χαράκτηρίζονται από πυκνό κυτταρόπλασμα και μεγάλους πυρήνες.
Οργάνωση ακρόρριζου κλειστή/ανοιχτή
Στις ρίζες των σπερματόφυτων, έχουν βρεθεί δυο κύριοι τύποι οργάνωσης:
α) Στον πρώτο τύπο : Η καλύπτρα, ο κεντρικός κύλινδρος και ο φλοιός διαθέτουν στο κορυφαίο μερίστωμα ευδιάκριτες σειρές κυττάρων, με την επιδερμίδα να έχει κοινή προέλευση είτε καλύπτρα είτε με το φλοιό. Αυτός ο τύπος οργάνωσης ακρόρριζου = κλειστός και κάθε μια από τις 3 περιοχές : καλύπτρα, κεντρικός κύλινδρος, φλοιός θεωρούνται πως έχουν τα δικά τους αρχικά κύτταρα.
β) Στον δεύτερο τύπο: όλες οι περιοχές ή τουλάχιστον ο φλοιός και η καλύπτρα, προκύπτουν από μια ομάδα αρχικών κυττάρων - Αυτή αναφέρεται ως ανοιχτού τύπου οργάνωση
Κέντρο ηρεμίας
Αν και στα αρχικά στάδια ανάπτυξης της ρίζας στην περιοχή των αρχικών κυττάρων στο κορυφαίο μερίστωμα οι κυτταρικές διαιρέσεις είναι πολύ συχνές, σιγά σιγά κατά την ανάπτυξη της ρίζας ελαττώνονται. Τότε οι περισσότερες κυτταροδιαιρέσεις συμβαίνουν σε μικρή απόσταση, πίσω από τα αρχικά κύτταρα που είναι ανενεργά.
**Η σχετική ανενεργή περιοχή του κορυφαίου μεριστώματος, το οποίο αντιστοιχεί στο προμερίστωμα, αναφέρεται ως Κέντρο Ηρεμίας. Το Κέντρο Ηρεμίας ΔΕΝ περιλαμβάνει κτλ αρχικά κύτταρα της καλύπτρας της ρίζας. **
Στο κέντρο ηρεμίας ΔΕΝ σταματούν εντελώς οι κυτταροδιαιρέσεις, κάτω από κανονικές συνθήκες. Επιπλέον, το Κέντρο Ηρεμίας είναι σε θέση να προμηθεύσει με νέα κύτταρα τις περιβάλλουσες μεριστωματικές περιοχές, σε περίπτωση τραυματισμού. Π.χ. σε μια μελέτη βρέθηκε ότι απομονωμένα κέντρα ηρεμίας από αραβόσιτο, που είχαν αναπτυχθεί σε σηπτικές συνθήκες καλλιέργειας, μπορούσαν να δώσουν ολόκληρες ρίζες, χωρίς πρώτα να δημιουργήσουν κάλλο ή τραυματικό ιστό. Σε άλλη μελέτη ριζών αραβοσίτου, παρατηρήθηκε εντυπωσιακή συσχέτιση μεταξύ του μεγέθους του κέντρου ηρεμίας και της πολυπλοκότητας του σχηματισμό του πρωτογενούς αγγειακού ιστού της ρίζας.
