水稻根的形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)分析

摘 要：水稻的根系是水稻重要的營(yíng)養(yǎng)器官，水稻根系除了有固定植株、吸收水分養(yǎng)分、向根基分泌氧氣等主要功能外，還有合成氨基酸和細(xì)胞分裂素等作用[1]。水稻根的切片能微觀觀察水稻的內(nèi)部形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)水稻的性狀差異，是研究水稻非常重要的手段之一。即使在分子生物學(xué)研究技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，植物制片技術(shù)仍然是不可或缺的[2]。本文以石蠟制片技術(shù)為契機(jī)，介紹水稻幼根、老根、側(cè)根的形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)，以其對(duì)水稻根的進(jìn)一步研究提供參考。

關(guān)鍵詞：水稻;幼根;老根側(cè)根;石蠟制片

1.材料與方法

水稻種子在一定的水分、適宜的溫度和充足的氧氣條件下，吸漲吸水開(kāi)始萌動(dòng)，胚根突破種皮從種孔向外生長(zhǎng)形成種子根（種子根只有一條，在幼苗期具有吸收作用，以后枯死），隨即在莖基部根原基處長(zhǎng)出不定根。不定根又分化出各級(jí)側(cè)根，形成了水稻龐大的須根系。根據(jù)研究目的，選取新鮮的有代表性的根尖或根段。

1.1取樣、固定。用單面刀片切取長(zhǎng)度分別為8mm的白色根尖、白色幼根、黃色老根、黃色側(cè)根4種。為了保持水稻根原有的形態(tài)，應(yīng)將切取的根立即投入盛有F.A.A固定液（甲醛5ml：乙酸6ml：50%乙醇87ml[3]）的樣品瓶中。為防止材料漂浮而沒(méi)有完全沉沒(méi)在固定液中，材料必須抽氣，抽氣時(shí)間一般為30分鐘。抽氣完成后，加適量的固定液使材料完全浸沒(méi)24小時(shí)后再轉(zhuǎn)入70%的酒精中備用。

1.2材料處理包埋。含水的材料與石蠟不能直接粘合，必須通過(guò)脫水、透蠟、浸蠟過(guò)程才能將材料包埋在石蠟中。常用酒精等脫水劑逐步取代材料中水分。材料中含水，而水跟透明劑（氯仿、二甲苯）、包埋劑（石蠟）都不相溶，所以必須經(jīng)過(guò)酒精脫水以除去材料中的水分才能包埋。脫水透明過(guò)程及包埋步驟如下表所示[4]。

1.3切片、粘片。將包有材料的蠟塊經(jīng)分割修整，固定在Leica CM2235石蠟切片機(jī)上切成蠟帶，仍后將合格的蠟帶粘貼在載玻片上烘干。切片厚度：12μm。

1.4 脫蠟、染色。載玻片上的蠟帶，用有機(jī)溶劑二甲苯去除石蠟。為了更清楚地顯示出細(xì)胞或組織差別，要對(duì)載玻片上的材料進(jìn)行染色處理。水稻根尖縱切采用愛(ài)氏蘇木精整染法，幼根老根與側(cè)根切片，采用番紅固綠雙重染色法[5]。

1.5 封藏、觀察。選擇合格的切片用中性樹(shù)膠封藏并烘干后，可長(zhǎng)期保存。用在Olympus BX61正置顯微鏡，Olympus PD74 CCD觀察并顯微攝影[6]。

2.結(jié)果與分析

2.1水稻幼根結(jié)構(gòu)

水稻是單子葉植物，它的根沒(méi)有次生結(jié)構(gòu)，只有幼根與老根，水稻幼根一般呈白色。從水稻幼根橫切片可以看到水稻幼根的結(jié)構(gòu)分為表皮、皮層、中柱三部分[7]。如圖1所示。

（1）表皮。表皮是根的最外一層薄壁細(xì)胞，無(wú)氣孔分布，大部分表皮細(xì)胞向外突出形成根毛，故根表皮屬吸收組織。

（2）皮層。皮層在表皮以內(nèi)，中柱以外，皮層在根中占較大比例。皮層又可分為外皮層、皮層薄壁組織和內(nèi)皮層。外皮層細(xì)胞常排列緊密，細(xì)胞壁增厚可行保護(hù)作用。皮層薄壁細(xì)胞一般較大，排列疏松，含大液泡，是皮層的主要部分。內(nèi)皮層只有一層細(xì)胞，細(xì)胞壁大部分五面加厚，橫切片看呈馬蹄形加厚，內(nèi)皮層未加厚的細(xì)胞稱為通道細(xì)胞。

（3）中柱。中柱由中柱鞘、木質(zhì)部、韌皮部以及位于木質(zhì)部和韌皮部之間的薄壁細(xì)胞構(gòu)成。中柱鞘是中柱最外的一層或數(shù)層薄壁細(xì)胞。中柱鞘以內(nèi)，先分化成熟的是口徑較小的原生木質(zhì)部導(dǎo)管;后分化成熟的是口徑較大的后生木質(zhì)部導(dǎo)管[8]。

2.2水稻老根結(jié)構(gòu)

水稻老根一般呈黃褐色。水稻是單子葉植物，它的老根并沒(méi)有木栓次生結(jié)構(gòu)。水稻老根較幼根沒(méi)有明顯的增粗，其基本結(jié)構(gòu)也與幼根相似。不同的是，水稻老根外皮層細(xì)胞壁增厚，泌氧能力下降，三價(jià)鐵沉淀在根上，成為黃褐色鐵膜。這層鐵膜有保護(hù)的作用，可防止有毒物質(zhì)侵入根的內(nèi)部。老根的皮層薄壁細(xì)胞為了適應(yīng)水生生長(zhǎng)而形成了通氣結(jié)構(gòu)并相連成大氣腔，中柱內(nèi)的薄壁細(xì)胞壁幾乎全部木化增厚，如圖2所示。

2.3水稻側(cè)根結(jié)構(gòu)

水稻側(cè)根一般都起源于根中柱鞘。中柱鞘細(xì)胞經(jīng)過(guò)平周分裂，形成了向外排列的幾層細(xì)胞，稱為側(cè)根原基，由此分化成為側(cè)根的根尖。隨著側(cè)根伸長(zhǎng)區(qū)的生長(zhǎng)和輸導(dǎo)組織的分化，側(cè)根根冠和生長(zhǎng)點(diǎn)穿過(guò)根的皮層而生長(zhǎng)為側(cè)根。水稻能產(chǎn)生多級(jí)側(cè)根。各級(jí)側(cè)根的維管束級(jí)級(jí)相連，其基本結(jié)構(gòu)也相同，如圖3所示。

3討論與總結(jié)

水稻根生長(zhǎng)的好壞，直接影響到水稻的產(chǎn)量。除對(duì)根進(jìn)行形態(tài)解剖觀察外，生產(chǎn)上還可以根據(jù)根的外部顏色進(jìn)行判別。水稻

根的顏色有白色、黃褐色、黑色、灰色等，不同的顏色表示根系的不同活力。白根的活力最強(qiáng)，黃褐色根活力下降，而黑根已基本失去活力，灰黑色根是已腐爛的根。通過(guò)栽培管理，保持根系活力，減少黑根的發(fā)生，是獲得水稻高產(chǎn)的重要保障。所謂“白根有勁、黃根保命、黑根生病、灰根要命。[9]”

當(dāng)前對(duì)水稻根系的研究仍在不斷深入，不僅運(yùn)用在水稻高產(chǎn)高效栽培上，在育種上通過(guò)根系育種來(lái)改良水稻品種成為未來(lái)研究的趨勢(shì)之一，比如水稻抗旱、抗倒、耐鹽、抗逆等研究，都與根系性狀有較大關(guān)系。因此一張好的水稻根石蠟制片，能及時(shí)確認(rèn)水稻根的內(nèi)部形態(tài)，獲得滿意的科研成果[10]。

[參考文獻(xiàn)]

[1]劉新紅.水稻的多用途利用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議.湖南農(nóng)業(yè)科學(xué).2018：5.

[2]馮燕妮.植物顯微技術(shù)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].生物學(xué)雜志，2008（12）：76-78.

[3]封克.不同水分條件下水稻根解剖結(jié)構(gòu)的比較分析.植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)2006，12（3）：346-351.

[4]李和平.植物顯微技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2009：9-39.

[5]王灶安.植物顯微技術(shù).北京：農(nóng)業(yè)出版社，1990.

[6]馮燕妮，龍鴻.數(shù)字化生物實(shí)體圖采集技巧[J].Asia-Pacific Journal of Life Science 2020; 1（2）： 5-8.

[7]強(qiáng)勝.植物學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2003.

[8]姚家玲.煙草植物學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2017，42-53.

[9]李益峰.水稻根的生長(zhǎng).種子生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)，7-10.

[10]馮燕妮，李和平.植物顯微圖解[M].北京：科學(xué)出版社，2013，167.

（作者單位：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢430070）