Корневые клубеньки

Разница между стволовым клубнем и корневым клубнем

Определение

Клубеньковый стебель относится к короткому мясистому обычно подземному стеблю с мелкими чешуйчатыми листьями, каждый из которых имеет почку в своей пазухе и потенциально способен производить новое растение, в то время как корневые клубни относятся к клубневому корню или корню-хранилищу, который является модифицированной боковой частью. корень, увеличенный, чтобы функционировать как орган хранения.

Место хранения

В стеблевом клубне может храниться больше крахмала, в то время как в корневом клубне может храниться сравнительно меньшее количество крахмала.

Углеводный Состав

В стеблевом клубне в основном хранятся сложные углеводы, такие как крахмал, а в корневых клубнях — простые углеводы, такие как глюкоза.

Развитие хлорофилла

Клубни стебля вырабатывают хлорофилл под воздействием солнечного света, в то время как корневые клубни могут не вырабатывать хлорофилл.

Чешуйчатые листья и вспомогательные почки

Клубни стебля имеют чешуйчатые листья и вспомогательные почки, в то время как корневые клубни не имеют чешуйчатых листьев и вспомогательных почек.

Генерация новых растений

Каждая часть стеблевого клубня может вырасти в новое растение, когда клубень разрезается на части, в то время как части корневого клубня не могут развиваться в новые растения.

Заключение

Клубни стебля — это опухшие стебли, а клубни корня — опухшие корни. Клубни стебля обладают несколькими глазами, которые развиваются в новые растения. Основное различие между стеблевым клубнем и корневым клубнем — это часть растения, которая подвергается набуханию.

Классификация[править | править код]

Недетерминированные корневые клубеньки, растущие на корнях Люцерны итальянской

На данный момент выделяют два основных типа корневых клубеньков: детерминированные и индетерминированные.

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.

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.

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:

Домашние клубневые растения

Клубневые растения есть и среди горшечных культур. При их выращивании следует помнить, что корневая система требует просторной емкости, что напрямую влияет на скорость роста. Такая ботаническая особенность позволяет проводить размножение делением корневища, а также упрощает режим полива.

Гемантус

Немногочисленный род цветковых растений семейства Амариллисовые. Некоторые разновидности используются в качестве комнатной и оранжерейной культуры. Название образовано от греческих слов «кровь» и «цветок», что обусловлено окрасом бутонов. Корневая система имеет форму грушевидного клубня, может немного выступать над поверхностью грунта.

Ремневидные листья очень короткие, мясистые. Цветки собраны в мощное зонтичное соцветие, которое окружено яйцевидным прицветником. В домашних условиях можно добиться формирования плода в форме округлой ягоды с черными семенами внутри. В продаже обычно встречаются только гибридные формы гемантуса, но в питомниках выращивают и классические виды. Самые популярные из них:

• белоцветковый;
• Катарина;
• гранатный;
• тигровый;
• шарлаховый.

Растение не подходит для новичков. Требует тщательного соблюдения режима полива, влажности и освещения. Гемантус чувствителен к температурным условиям, составу грунта.

Амариллис

Многолетнее цветущее растение, род включает только один вид – амариллис белладонна. Первое описание этой культуре дал К. Линней в 1753 году, сегодня выведено множество сортов и гибридов для выращивания в квартире. Формирует одиночную клубнелуковицу диаметром до 12 см. Линейные листья вырастают до 60 см в длину, имеют повышенную чувствительность к влажности.

В теплое время года на растении образуется 1-2 цветоноса, на котором располагаются воронкообразные бутоны. Они могут быть окрашены в белый, красный, розовый или фиолетовый оттенок. Особенно декоративно смотрятся гибриды с махровыми многоцветными лепестками. Амариллис можно выращивать в отдельном горшке, так и в групповой композиции в ящике.

Замиокулькас (Долларовое дерево)

Одно из самых популярных декоративно-лиственных растений для озеленения квартиры или офиса. Относится к семейству Ароидные, в дикорастущем виде встречается в тропических лесах Африки. Активная селекция замиокулькаса началась с начала 20 века. Корневая система очень мощная, формирует множество клубней. Стебель растет медленно, побеги мясистые и плотные. Глянцевые листья темно-зеленого цвета, имеют небольшое утолщение у основания.

Цветение в домашних условиях добиться очень сложно, цветок представлен невзрачным початком светло-кремового оттенка. Для выращивания в домашних условиях обычно применяют гибриды, отличающиеся жизнестойкостью и неприхотливостью. Все части долларового дерева ядовиты, сок вызывает раздражение и покраснение кожи.

Глоксиния

Тропическое растение, названное в честь немецкого врача. В род входит всего 4 вида, часть из них подходит для выращивания в комнатных условиях. Это многолетнее клубневое растение, формирующее короткие побеги. Ярко-зеленые листья имеют бархатистую текстуру, отрицательно реагируют на воздействие воды. Цветение возможно практически весь теплый сезон. Колокольчиковидные цветки в зависимости от сорта могут быть простыми или махровыми. Они окрашены в красный, фиолетовый или белый оттенок. Среди цветоводов особенно популярны сорта с двухцветным окрасом лепестков или сложным узором на их поверхности.

Запасающие корни.

В корнях любых растений, как правило, в некоторых количествах откладываются запасные питательные вещества такие, как сахар, крахмал, инулин и т.д. Но встречаются случаи, когда эта запасающая функция гипертрофирована и выходит на первый план. Корни при этом утолщаются и становятся мясистыми.

Такие видоизмененные стержневые корни, которые выполняют функцию запасания назвали «корнеплодами». Наиболее часто такая структура встречается у двулетников. К примеру, это морковь, свекла, репа, редис и т.д. В формировании этих корнеплодов принимает участие также и часть стебля — гипокотиль (или подсемядольное колено).

Корнеплоды

Корнеплоды на рисунке: 1 — брюква; 2 — свёкла египетская; 3 — свёкла сорта Маммут; 4 — морковь; с — семядоли; гп — гипокотиль; гк — главный корень.

У некоторых видов растений встречаются так называемые корневые шишки, которые являются сильно утолщенными придаточными корнями. Это, например, георгина, любка, чистяк и т.д. Между корневыми шишками и «корнеплодами» встречаются многочисленные переходы.

Корневые шишки

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.

Формирование корневого клубенька[править | править код]

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.

Корневая система и видоизменённые корни

Корни появляются у растения в первую очередь. Они закрепляют проросток в почве, снабжают его водой и минералами. Только после начала работы корня развивается побег. Из зародышевого корешка сначала выходит основной (главный) корень, позже на нём появятся боковые. Придаточные корни тоже играют очень важную роль в укреплении и размножении растения. Они способны расти на старых корнях, на листьях и стеблях. Корни одного растения вместе называются корневой системой. У папоротников, хвощей и плаунов корневая система состоит только из придаточных корней. У семенных в зависимости от наличия или отсутствия тех или иных групп корней выделяют морфологические группы корневых систем.

И немного о секретах Автора

Вы когда-нибудь испытывали невыносимые боли в суставах? И Вы не понаслышке знаете, что такое:

• невозможность легко и комфортно передвигаться;
• дискомфорт при подъемах и спусках по лестнице;
• неприятный хруст, щелканье не по собственному желанию;
• боль во время или после физических упражнений;
• воспаление в области суставов и припухлости;
• беспричинные и порой невыносимые ноющие боли в суставах…

А теперь ответьте на вопрос: вас это устраивает? Разве такую боль можно терпеть? А сколько денег вы уже «слили» на неэффективное лечение? Правильно — пора с этим кончать! Согласны? Именно поэтому мы решили опубликовать эксклюзивное интервью Олега Газманова, в котором он раскрыл секреты избавления от болей в суставах, артритов и артрозов.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

Многие экзотические растения и различные сорта орхидей имеют воздушные корни. Это такой же естественный показатель роста и развития растения, как и образующиеся бутоны.

Основная функция воздушных корней орхидеи – это накопление и последующее использование влаги. Эти отростки имеют достаточно пористый и рыхлый верхний слой, который способен поглощать молекулы влаги из окружающего воздуха, создавая тем самым некий резервный запас.

Также с помощью этих корней, растение может ползти и разрастаться, наподобие лиан.

Почему у орхидеи много воздушных корней?

Специалисты говорят, что всю корневую систему орхидей любого сорта можно назвать воздушной. Те, которые разрастаются за пределы горшка, отличаются от укоренившихся в грунт более плотной многослойной поверхностью. Это естественно, когда растение имеет несколько единиц воздушных корневых побегов. Но ответ на вопрос о том, почему у орхидеи много воздушных корней, может быть только один – чрезмерное увлажнение растений. Когда нарушается водный баланс, растение начинает буквально разрастаться в разные стороны корневой системой. В такой ситуации следует немного снизить количество и частоту поливок. Иначе экзот начнет перегнивать и вскоре может совсем погибнуть.

Нужно ли обрезать воздушные корни у орхидеи?

Многие новички в цветоводстве задаются вопросом, нужно ли обрезать воздушные корни у орхидеи? Руководствуясь собственными ощущениями, они начинают собирать «убегающие» в разные стороны отростки в горшок или обрезают их. Всего этого делать не нужно.

Итак, можно ли обрезать воздушные корни у орхидеи? Делать это следует в двух случаях:

• если отростки начали перегнивать из-за обилия влаги;
• если они стали сохнуть из-за недостаточного полива и слишком сухого и жаркого воздуха.

Даже самый опытный флорист часто не сможет отличить здоровые корни от начинающих заболевать. Как же выявить больные корни и обезвредить их? Для этого производят такие действия:

1. Орхидею нужно поставить в емкость с водой и оставить на час. После этого времени здоровые корешки окрасятся в ярко-зеленый свежий цвет, словно нальются влагой.
2. После этой проверки следует срезать заболевшие отростки как можно ближе к корневой системе, стараясь не поранить здоровые ткани растения.

Если у орхидеи нечаянно сломался воздушный корень, то не стоит огорчаться и волноваться за состояние всего растения. Оставшийся отросток можно глубже срезать у корня, чтобы он не начал сохнуть. Любая орхидея очень быстро начинает разрастаться дополнительными корнями.

Тщательный уход и наблюдение за растением позволит своевременно обнаружить какую-либо проблему и устранить ее.

Как быть в разных ситуациях?

Корешков совсем нет

Если вы приобрели растение в магазине, и у него нет воздушных корней, скорее всего, их попросту закопали в субстрат, и позже они проявятся.

Мало корней может быть из-за недостаточного освещения. Орхидеи не любят очень яркое солнце, но и плохую освещённость переносят тяжело.

Поскольку этот цветок – эпифит, полное отсутствие воздушных корней должно заставить задуматься, правильно ли вы ухаживаете за цветком, не заболел ли он.

Остались только такие

Иногда случается так, что обычные корни у орхидеи пропадают. В этом случае можно нарастить их, для этого существуют несколько способов:

• в воде (в неё добавляют препараты для стимуляции роста корней, затем помещают основание цветка и ставят в освещённое место);
• в теплице (цветок устанавливают в парнике из пакетов или бутылок, на дне которого уложены грунт и дренаж);
• в сфагнуме (орхидею помещают в грунт изо мха так, чтобы точка роста оставалась открытой, и опрыскивают водой);
• на коре (зону роста цветка необходимо закрепить, чтобы она соприкасалась с заранее подготовленной корой).

Важно! Какой бы способ восстановления корневой системы вы ни выбрали, нужно тщательно следить за освещённостью, а также за температурой и влажностью воздуха. Укоренение во мхе и коре – самые медленные, но при этом самые действенные методы.