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Forstbotanik (Subject) / Die Wurzel - Radix (Lesson)
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- Funktion der Wurzel • Teil der höheren Pflanze,• der in der Regel zur Befestigung im Boden dient• der mineralische Nährstoffaufnahme vermittelt• der Wasseraufnahme vermittelt• der Transport von Wasser und Mineralien inoberirdische Pflanzenteile vermittelt• der Speicherfunktion haben kann• der niemals Blätter entwickelt
- Wurzelhaarzone Wurzelhaare bilden sich in der Zone der Differenzierung der übrigen Wurzelgewebe (Gliederungdes Wurzelkörpers in Rinde und Zentralkörper) aus. Wurzelhaare sind kurzlebig. Wenn sie zugrunde gehen, wird die Rhizodermis durch Exodermis ersetzt.Exodermiszellen haben verkorkte Zellwände.
- Typische Wurzelsysteme für Gymno-/Angiosperme Typisch für die meistenDikotyledonen undGymnospermen: Hauptwurzelmit Seitenwurzeln Typisch für Monokotyledonen:Büschelwurzelsystem
- Wurzelsysteme Funktion • Bei Weizen kann die Länge aller Wurzeln 70km umfassen• Bei Bäumen kann das Wurzelsystem demUmfang von der Krone entsprechen oder nochgrösser sein• Funktionen:– Oberflächenvergrösserung zur Aufnahme vonNährstoffen– bessere Verankerung im Boden
- "Erst-"Funktion der Wurzel Verankerung des Keimlings und vor allem Aufnahme von Wasser und Nährsalzen für weiteres Wachstum
- Wurzelhaube Funktion Kalyptra Funktion: • Bedeckt den Wurzelscheitel (Schutzfunktion!)• Äußerste Zellen verschleimen• Zellen sterben schnell ab und werden durch neueersetzt• Erleichtert Eindringen zwischen Bodenteilchen• Organ der Perzeption des Schwerkraftreizes– Wird Kalyptra entfernt, geht gravitrope Reaktion verloren– Durch Verlagerung der Statolithen im Cytoplasma wirdErdbeschleunigung wahrgenommen• Statolithen: schwere in Cytoplasma vorhandene Teilchen• Sind vermutlich Amyloplasten (stärkespeichernde Organellen)• Columella: zentral gelegener Bereich der Wurzelhaube, derenZellen die Richtung der Erdanziehung wahrnehmen können
- Wurzelscheitel • Bei Pteridophyten (Farnen,Schachtelhalme, Bärlappe) ist meisttetraedrische Scheitelzelle(vierschneidige Scheitelzelle)vorhanden, die Teilungen unterläuft• Nach außen abgegebene Zellen bildendurch weitere Teilungen Wurzelhaubeauf • Bei Gymnospermen findet sich keine apikale Scheitelzelle• Gymnospermen besitzen zwei Gruppen vonInitialzellen• Äußere Gruppe bildet Rindengewebe undKalyptra• Innere Gruppe bildet durch abwechselndeantikline und perikline Teilungen die Hauptmasse des Wurzelkörpers • Bei Angiospermen findet sich keine einzelne apikale Scheitelzelle• Innere Gruppe von Initialzellen ist beiAngiospermen oft ein aus mehrerenunabhängigen Initialengruppenzusammengesetztes, geschichtetesBildungszentrum, aus dem dieverschiedenen Dauergewebe hervorgehen
- Geschlossene und offene Wurzelscheitel • Geschlossene Wurzelscheitel mit echten„Histogenen“ erhalten die Stockwerke vonInitialmeristemen, die für Produktionspezifischer Gewebe verantwortlich sind• Offene Wurzelscheitel nennt man solche, beidenen die ursprüngliche Meristemabgrenzungaufgehoben wird zugunsten eines sekundärungeordneten Initialzellenkomplexes, der demprimären von Gymnospermen entspricht
- Aufbau der jungen Wurzel: Differenzierungszone Differenzierungszone:Festlegung spezifischer Zellfunktionen (oberer Teil der Wurzel)
- Aufbau der jungen Wurzel: Streckungszone Streckungszone (etwa 5-10 mm lang):Zellen strecken sich (mittlerer Teil der Wurzel / Überlappt mit Differenzierungszone und Teilungszone)
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- Aufbau der jungen Wurzel: Teilungszone Teilungszone oder Wachstumszone:vermehrte Zellteilungen (unterster Teil der W.)
- Primäres Abschlußgewebe in Wurzel • Primäres: Rhizodermis (Wurzel-Epidermis)• Geht aus Protoderm hervor• Keine Kutikula!• Bildet Wurzelhaare aus, die für Wasser- undNährstoffaufnahme aus Boden sorgen– Wurzelhaare zeigen Spitzenwachstum und könnendadurch gut zwischen Bodenteilchen vordringen– Eine ausgewachsene Roggenpflanze besitzt ca10 Milliarden Wurzelhaare mit Gesamtlänge von10000 km und Gesamtoberfläche von 20m2,entspricht dem 50fachen der gesamtenoberirdischen Oberfläche (Spross und alle Blätter)
- Bildung von Wurzelhaaren Bei vielen Pflanzenteilen sichProtodermzelleninäqual. Nur dieTrichoblastenzellewächst zu Wurzelhaaraus. Die verbleibendeAtrichoblastenzellekann sich weiter teilen.
- Endodermis - Exodermis Exodermis: Nach Absterben der Rhizodermis übernimmt Exodermis Funktion eines Abschußgewebes Endodermis: umgibt Zentralzylinder, trennt ihn von Rindengewebe
- Exodermis: sekundäres Abschlußgewebe Exodermis: subepidermale Außenhaut derWurzel, die nach dem Verlust der primärenWurzelhaut durch die äußersteRindenschicht auf dem Wege derVerkorkung gebildet wird. In Gegensatz zur Wasseraufnahmefähigkeitder Rhizodermiszellen wird damit eineWasserundurchlässigkeit bei der Exodermiserreicht.
- Rhizodermis = ? primäres Abschlussgewebe der Wurzel
- Hypodermis = ? Unterhaut die die Rhizodermis unterstützt (in Funktion als Abschlußgewebe)
- Perizykel = ? Trennschicht zwischen Rinde und Zentralzylinder
- Caspary-Streifen = ? Caspary-Streifen: wasserundurchlässiger, inden radial verlaufenden Wändeneingelagerter Korkstreifen vonosmoregulatorischer Funktion
- Zentralzylinder • fasst Festigungs- und Leitelemente derWurzel zusammen• Zentrale Lage in weniger festen Hülle(Rinde) gewährleistet Biegsamkeit beihoher Zugfestigkeit (Kabelbauweise)und entspricht Verankerungsfunktionder Wurzel
- Xylem und Phloem • In primären Geweben der Höheren Pflanzen nurselten getrennt• In Regel gemeinsam in strangförmigen Verbänden,Leitbündel• In Stengel und Wurzel meist in Richtung vonLängsachse, aber durch Quervernetzungenverbunden zu Leitbündelgewebesystem• Transport erfolgt oft in entgegengesetzter Richtung,z.B. Wasser in Richtung Blatt, Assimilate in RichtungWurzel Xylem: Transport von Wasser und Mineralien Phloem: Transport von Assimilaten
- Typen von Leitbündeln • Nach Anordnung und Ausbildung von Phloemund Xylem werden unterschieden:• Radiale Bündel, typisch für Wurzeln!• Konzentrische Bündel, typisch z.B. fürFarnwurzeln (mit Innenxylem), und Rhizome(unterirdische Sprossachsen; mit Innen- oderAußenxylem)• Kollaterale Bündel finden sich nicht inWurzeln
- Das Perikambium - der Perizykel • Äußerste Zelllage (peri = außen, zykel =Kreis) des Zentralzylinders mitzartwandigen, cytoplasmareichen Zellen,die lange teilungsfähig bleiben (daher„kambium“)• Zellschicht ohne Interzellularen• Xylem reicht bis an Perizykel heran
- Endodermis: inneres abschlußgewebe • Endodermis tritt immer bei Wurzeln auf!– kann aber auch im Sprossachsen undBlättern auftreten• Caspary-Streifen:wasserundurchlässiger, in den radialverlaufenden Wänden derEndodermiszellen eingelagerterKorkstreifen vonosmoregulatorischerFunktion (frei vonPlasmodesmen)
- Veräderung der Zellwände der Endodermis • Caspary-Streifen: Zellwand ist mit Lignin undlipophilen Substanzen inkrustiert undimpermeabel• Sekundärer Zustand der Endodermis: Zellensind bis auf wenige Ausnahmen(Durchlaßzellen) dünn suberinisiert (Suberin-Auflagerung)• Tertiärer Zustand: bis auf Durchlaßzellenerfahren alle Zellen eine massive, oftasymmetrische Wandverdickung
- Endogene Ausbildung von Seitenwurzeln • Seitenwurzeln entstehen endogen (im Innern) an derGrenze zwischen Zentralzylinder und Rinde– Sprossbürtige Wurzeln werden in Sprossrinde angelegt,werden also auch endogen gebildet!• Zellen des Perikambiums bilden durch peri- undantikline Zellteilungen neuen Wurzelvegetationspunkt• Geschieht immer in Wurzelhaarzone!• Das Leitgewebe hat von vorneherein Anschluss anLeitgewebe in Zentralzylinder der Mutterwurzel• Junge Wurzel muss Rindengewebe der Mutterwurzeldurch Wachstum durchbrechen– Folge ist, dass an Austrittsstelle der Seitenwurzel oft einekragenförmige Ausstülpung vorhanden ist
- Ausbildung des tertiären äußeren Abschlussgewebes • Exodermis kann dem Dickenwachstum nichtstandhalten wie auch das Rindengewebe,schließendlich auch die Endodermis• Zellen sterben ab und Gewebe platzen ab• Daher erfolgt Borkenbildung: wird vomPerikambium gebildet, das als geschlossenerGewebering erhalten geblieben ist