Giáo án Sinh học Lớp 11 - Bài 3: Hình thái, cấu tạo giải phẫu và chức năng của rễ cây

ngoài của nó thường có màng hóa nhày, hoá bần (giảm bớt ma sát khi đâm vào đất). Các tế bào của chóp rễ thường là những tế bào sống, thuộc mô mềm, bên trong thường chứa tinh bột. - Mô phân sinh ngọn: Mô phân sinh ngọn phân hoá cho ra các tế bào của mô rễ. - Mô phân sinh ngọn gồm ba phần: + Ngoài cùng là tầng sinh bì: cho ra biểu bì của rễ. + Giữa là tầng sinh vỏ: sinh ra các tế bào của vỏ sơ cấp. + Trong cùng là tầng sinh trụ: cho ra trụ giữa, chứa mô dẫn, gồm các tế bào hơi kéo dài theo trục. Cả ba tầng trên (sinh bì, sinh vỏ, sinh trụ) cùng xuất phát từ một nhóm tế bào khởi sinh ở đỉnh rễ, nhóm tế bào đó họp lại thành đỉnh sinh trưởng (hay nón sinh trưởng). Các thực vật có mạch chưa tiến hoá như họ cỏ tháp bút (Equisetaceae), Dương xỉ (Polydiaceae)chỉ có một tế bào khởi sinh duy nhất, hình bốn mặt. 2.2. Cấu tạo sơ cấp của rễ (Miền hấp thụ). - Biểu bì: biểu bì của rễ gồm các tế bào kéo dài, có màng mỏng, xếp sát nhau màng có thể hoá cutin hoặc hoá bần (ở loài có biểu bì tồn tại lâu). Biểu bì của rễ gồm các tế bào dài, có màng mỏng, xếp sát nhau. Màng có thể hoá cutin hoặc hoá bần (ở loài có biểu bì tồn tại lâu). Biểu bì của rễ thường chỉ có một lớp tế bào. Ở rễ không khí của nhiều cây họ Lan (Orchidaceae), họ ráy (Araceae) biểu bì có nhiều lớp, gọi là lớp velamen gồm những tế bào có màng dày, khi trời hanh khô, chúng chứa đầy không khí, khi trời mưa, chúng lại chứa đầy nước. Đó là loại mô hấp thụ và dự trữ nước . Trên biểu bì (cách đỉnh một quãng, trừ mô phân sinh và phần trưởng thành của rễ) có các lông hút. Lông hút mọc thêm ở phần non và chết đi ở phần già (theo thứ tự hướng ngọn), nên có độ dài của đoạn rễ mang lông hút là không đổi. - Vỏ sơ cấp: Vỏ sơ cấp của rễ phần nào có cấu tạo tương tự vỏ thân, gồm các tế bào tương đối đồng đều. Ở cây Hạt trần và nhiều cây Hai lá mầm (rễ có sinh trưởng thứ cấp) thì vỏ sơ cấp chỉ có mô mềm và sớm bị bong đi, chứ không có mô cứng như ở cây Một lá mầm (không có sinh trưởng thứ cấp). Từ ngoài vào trong, vỏ rễ gồm có các phần: + Vỏ ngoài: Gồm một hoặc vài lớp tế bào dưới biểu bì, màng thấm chất bần. Tế bào vỏ ngoài đôi khi cũng có đai caspari và có phiến suberin ở phía trong màng sơ cấp. + Mô mềm vỏ: các tế bào có màng mỏng bằng cellulose, sắp xếp đồng đều thành vòng hay thành dãy xuyên tâm. Các rễ cây sống dưới nước, phần mô mềm vỏ ở phía trong xếp thành các vòng đồng tâm, còn phía ngoài có các khoảng gian bào lớn, tác dụng như mô thông khí. Đa số tế bào mô mềm vỏ có thể chứa tinh bột, tế bào đá, hệ thống bài tiết và mô cơ. Mô cơ thường gặp ở cây Một lá mầm, nằm phía ngoài hay phía trong của vỏ. + Vỏ trong: là lớp trong cùng của vỏ sơ cấp, thường có đai caspari. Đai caspari là một khung hoá bần của màng tế bào vỏ trong tại các vách xuyên tâm (đối với cây Hai lá mầm), cả vách xuyên tâm và vách tiếp tuyến phía trong (đối với cây Một lá mầm), do có đai caspari ở vỏ trong của các cây Một lá mầm có hình chữ U.     Nhờ có đai caspari mà các chất do lông hút hút vào qua phần mô mềm, chỉ được tiếp tục dẫn vào theo một chiều nhất định. Tại những tế bào có đai caspari hình chữ U, việc dẫn truyền chất dinh dưỡng từ ngoài vào trong không được thực hiện. Trong trường hợp này, xen giữa các tế bào có khung hoá bần, thỉnh thoảng lại có những tế bào màng mỏng và không hoá bần: đó là những tế bào hút. Chúng thực hiện chức năng dẫn các chất hút từ ngoài vào. Tế bào hút thường nằm đối diện với các bó gỗ. + Trụ giữa : là phần giữa của rễ, gồm:       * Vỏ trụ : nằm phía ngoài cùng của trụ giữa, ngay sát vỏ trong. Ở rễ non, vỏ trong gồm các tế bào mô mềm có màng mỏng. Vỏ trụ của các cây Hạt trần và Hạt kín Hai lá mầm có khả năng phân chia : nó có thể tạo thành rễ bên, tham gia hình thành tầng sinh trụ và có khi cả tầng sinh vỏ nữa. Các cây có mạch khác (như dương xỉ) không có đặc tính này. Vỏ trụ có thể hoá cứng từng phần hay toàn bộ (ở rễ già các cây Một lá mầm). Ở cây Hạt trần, vỏ trụ có nhiều lớp, còn các cây Hạt kín , vỏ trụ chỉ có một vài lớp.      * Hệ thống dẫn: gồm các bó gỗ và các bó libe riêng biệt, xếp xen kẻ nhau, nằm dưới trụ và xếp thành vòng quanh trụ giữa. Cũng có khi gỗ chiếm vị trí trung tâm và hình thành những dải lồi ra phía ngoài. Nếu libe trong xuất hiện ở thân thì ở rễ cũng có libe trong. Gỗ sơ cấp của rễ thường phân hoá hướng tâm, nghĩa là gỗ trước xuất hiện đầu tiên nằm dưới vỏ trụ, còn gỗ sau lại nằm ở gần giữa. Libe cũng phân hoá hướng tâm như gỗ. Ở một số cây Một lá mầm toàn bộ phần giữa của rễ chỉ có một bó mạch lớn duy nhất (hành, tỏi). Nói chung, trên lát cắt ngang ta thấy các thành phần gỗ ở phía trong có đường kính lớn hơn các thành phần gỗ ở phía ngoài, nhưng khó phân biệt ranh giới giữa gỗ trước và gỗ sau. Libe trước nằm ở phía ngoài, không có tế bào kèm, còn libe sau nằm ở phía trong và có tế bào kèm bên cạnh mạch rây, ngoài ra còn có cả mô mềm và sợi libe (tuy nhiên ở libe sơ cấp, sợi libe chỉ gặp ở một số cây như :họ Đậu, họ Na, họ Bông) Cuối cùng, ở các cây Hạt trần, libe ở rễ mới chỉ có các tế bào rây, chứ chưa có ống rây. Phần ruột gồm các tế bào mô mềm. Ở rễ trưởng thành, các tế bào mô mềm của các yếu tố dẫn thường biến thành các tế bào đá. 2.3. Cấu tạo thứ cấp của rễ (miền trưởng thành). Ở đa số cây Một lá mầm và một số cây Hai lá mầm, cấu tạo sơ cấp của rễ tồn tại tới cuối  đời của cây. Còn ở các cây Hai lá mầm sống lâu năm, rễ tăng thêm kích thước về đường kính nhờ có cấu tạo thư cấp. Cấu tạo thứ cấp của rễ có ở miền trưởng thành. Nó bắt đầu từ tầng sinh trụ, tức mô phân sinh bên (mô phân sinh thứ cấp). Các tế bào của tầng sinh trụ (hình thành từ tầng trước phát sinh hay mô mềm ở dưới libe sau) dài ra, phân chia theo hướng tiếp tuyến, uốn cong về hai phía của libe (sơ cấp), rồi tiếp xúc với vỏ trụ, chúng nối với nhau và tạo thành một vòng phát sinh liên tục, lúc đầu còn có dạng lượn sóng, sau đó tròn dần lại. Tầng phát sinh này hoạt động hình thành nên libe thứ cấp ở phía ngoài và gỗ thứ cấp ở phía trong. Ngoài ra, nó còn hình thành nên các tia gỗ và tia libe thứ cấp. Chúng chứa các chất dự trữ (hydrat cacbon), thực hiện chức năng trao đổi khí và trao đổi chất giữa các lớp bên trong và bên ngoài. - Vỏ thứ cấp: vỏ sơ cấp có giới hạn trong cùng là lớp vỏ trong, còn vỏ thứ cấp là toàn bộ phần tách ra khỏi gỗ, nó có giới hạn trong cùng là tầng sinh trụ. Do đó, vỏ thứ cấp ở đây không có nghĩa tương đồng với vỏ sơ cấp. Libe thứ cấp là thành phần chủ yếu của vỏ thứ cấp, trong đó khối lượng chính là mô mềm.Các tế bào mềm libe có kích thước lớn, tích luỹ tinh bột, insulin, tinh thể Ngoài ra, trong libe thứ cấp còn có các sợi. Tầng sinh bần của vỏ rễ (do vỏ trụ sinh ra) hoạt động hình thành lớp bần ở phía ngoài và lớp vỏ lục ở phía trong (đôi khi lớp này không chứa các hạt diệp lục) làm thành chu bì (hay vỏ ngoài). Ở đa số cây Một lá mầm, rễ không có cấu tạo thứ cấp. Chỉ ở một vài cây như huyết giác (Dracaena) mới có cấu tạo thứ cấp (tương tự như thân). Lúc đầu, một lớp tế bào của mô mềm vỏ có khả năng phân chia (tương tự như một mô phân sinh) phân hoá thành một vòng bao quanh phần giữa của rễ; từ đó, các bó mạch riêng biệt được tạo thành. Sau đó, vòng mô phân sinh thứ hai được hình thành ở phía ngoài và lại tiếp tục phân hoá như vậy. - Gỗ thứ cấp: Gỗ thứ cấp của rễ gồm các yếu tố mạch, quản bào (yếu tố dẫn), sợi gỗ và mô mềm gỗ. So với thân, gỗ ở rễ có số lượng mạch nhiều hơn, khoang mạch rộng hơn, vách mỏng hơn. Các yếu tố mô mềm phát triển nhiều hơn các yếu tố cơ học và chúng chứa nhiều chất dự trữ. Gỗ thứ cấp, nó thực hiện chức năng dẫn truyền, chức năng chống đỡ và dự trữ các chất dinh dưỡng. 2.4. Rễ bên. Rễ bên được sinh ra từ vỏ trụ hay vỏ trong  (cây dương xỉ). Ở cây Hạt kín, tế bào vỏ trụ (nơi sinh ra rễ bên) phân chia nhiều lần, tạo thành một mầm rễ bên, rồi phát triển, xuyên qua vỏ ra ngoài. Hệ thống dẫn của rễ chính và rễ bên sau này nối lại với nhau. Rễ phụ cũng có nguồn gốc như vậy. III. HƯỚNG DẪN VÀ THỰC HÀNH. 1. Hình thái ngoài của rễ.     Quan sát các loại rễ: Rễ chính, rễ bên, rễ phụ ở cây Hai lá mầm. Rễ chùm ở cây Một lá mầm                          Rễ chùm cây lúa (Oryza sativa).                           Rễ củ cà rốt.                           Rễ khí Phong Lan. 2. Cấu tạo sơ cấp của rễ cây.  Quan sát cấu tạo sơ cấp của rễ cây Long tu (Aloe vera), rễ chuối (Musa paradisiaca), Đậu xanh (Phaseulus aureus).     - Vật liệu: Rễ cây Long Tu (Aloe vera).     - Hoá chất: Dùng để nhuộm kép.     - Làm lát cắt ngang rễ cây Long tu, nhuộm kép, quan sát bằng một giọt nước. Quan sát tổng quát và chi tiết phân biệt từ ngoài vào trong. + Lớp biểu bì có lông hút (nếu cắt ngang rễ không đúng miền lông hút sẽ không thấy lông hút ở biểu bì). + Lớp ngoại bì: nằm sát lớp tế bào biểu bì thường chỉ có một lớp tế bào ngoại bì mà thôi. + Các lớp mô mềm vỏ: là những tế bào xếp cạnh nhau chỉ chừa những khoảng trong gian bào ở giữa. + Lớp nội bì (vỏ trong ): là một lớp tế bào dày lên và hoá bần ở ba mặt, xen kẽ có những tế bào hút nước màng mỏng và lớn hơn tế bào nội bì. + Lớp trụ bì (vỏ trụ): gồm một lớp tế bào màng mỏng nằm sát với nội bì. + Các bó gỗ và libe xếp xen kẻ nhau trên một vòng tròn. + Các bó gỗ gồm những mạch ngoài nhỏ và ở trong lớn, bắt màu xanh của phẩm nhuộm xanh methylen hay lục iode. + Các bó libe gồm những mạch bắt màu hồng của phẩm nhuộm carmin. + Mô mềm tuỷ (mô mềm ruột ): gồm những tế bào xếp cạnh nhau có chừa những khoảng trống gian bào.  - Hoá chất: Nhuộm kép. - Chọn những rễ già bí ngô làm lát cắt ngang, nhuộm kép lên kính bằng một giọt nước. - Quan sát tổng quát và chi tiết  nhận thấy: + Có 4 bó libe gỗ xếp chồng chất, tầng phát sinh libe gỗ (TPS trụ) là những tế bào hình chữ nhật nằm giữa libe và gỗ. + Các bó gỗ sơ cấp (4 bó) rất nhỏ nằm xen giữa các bó mạch lớn ở gần trung tâm, có khi khó phân biệt với các tia tuỷ. + Ngoài cùng là những lớp tế bào bần do tầng phát sinh vỏ (TPS bần lục bì) tạo thành. IV. CÂU HỎI NGHIÊN CỨU. 1. Phân tích cấu tạo đặc trưng của các tế bào nội bì. 2. Phân tích đặc trưng của bó mạch ở rễ sơ cấp. 3. So sánh cấu tạo rễ sơ cấp và rễ thứ cấp