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  1. 1. 3/21/2010 Functions • absorption of  water and  minerals  • transport of  water and  minerals ROOTS • anchorage of the  h f h plant to the soil • holds soil  particles in place • storage of food Types of root systems Origin of ROOTS 1. taproot/ primary root‐ from the radicle • e.g.  gymnosperms and dicots,  • Ultimate lateral branches  Origin of ROOTS 10 state of growth  2. lateral roots/branch roots – absorption of water  from the pericycle feeder roots‐‐remain short  • secondary root – from  pericycle of  and fragile and short‐lived main/tap/primary root / / • tertiary root‐ from pericycle 3. adventitious roots‐ roots that  of secondary root arise from unusual places • quaternary root‐ from  pericycle of tertiary root   1
  2. 2. 3/21/2010 Primary State PRIMARY STATE • Root cap 1. ROOT CAP • Epidermis • Protects the root meristem • Exodermis • assists the root in the  • Cortex penetration of soil during its  • Endodermis growth • Pericycle • With mucilage • Vascular  • Consists of living parenchyma  Cylinder cells containing starch and  are believed to be involved in  gravity perception PRIMARY STATE Velamen 2. EPIDERMIS • multiseriate (in Orchids);  • closely packed elongated cells with thin walls,  uncutinized • during dry weather, the cells are filled with air;  • If it persists, may become cutinized or suberized,  during rain, they become filled with water;  or lignified or lignified • f functions: mechanical protection and  i h i l i d • typically uniseriate prevention of excessive loss of water from the  • with root hairs which are typically short‐lived cortex 3. Cortex • Degree of differentiation is  related to the longevity of  the cortex • With schizogenous intercellular spaces a. Exodermis • Differentiated as a  protective tissue  • May have casparian strip    suberin lamella   cellulose  layers and be lignified 2
  3. 3. 3/21/2010 b. Endodermis • Universally present in roots • With casparian strip • Casparian strip is part of the primary wall;  composed of lignin or suberin or both; • In the 2nd stage  • In the third stage, suberin lamella covers the entire wall on the  a thick cellulose layer is  inside of the cell  deposited over the  casparian strip is separated from the  suberin lamella cytoplasm • The thick wall+ original  wall (with casparian strip) may become lignified 4. Pericycle • Consists of thin‐walled parenchyma • Concerned with meristematic activities • Origin of lateral roots and phellogen • Origin of part of the vascular cambium • The wall modifications The wall modifications  appear first on the face of the phloem  strand and then spread toward the xylem • Passage cells  opposite the xylem allow a limited transfer of  material between the cortex and the vascular  cylinder 3
  4. 4. 3/21/2010 • In monocots may undergo sclerification in  Vascular System older roots • Typically has an exarch • In gymnosperms typically multiseriate xylem • Typically differentiation of  5. Vascular cylinder—(+assoc. parenchyma) phloem is centripetal  • More clearly delimited from cortex than the More clearly delimited from cortex than the  (p (protophloem pole near  p p shoot: the periphery of pericycle) a. Not interrupted by leaf gaps b. This tissue is surrounded by the pericycle Pith consists of parenchyma,  c. Endodermis surrounds the pericycle may become sclerified Development Roots without 20 growth MONOCOTS– completion of 10 growth  • Sclerification of parenchyma cells associated  with the vascular elements • Development of thick 20 walls in the  endodermis d d i • Differentiation of exodermis • Cortex is retained and no periderm develops • The protective tissues are the epidermis and  the exodermis(replaces epidermis if former is  destroyed) Roots with 20 growth • Vascular cambium develops partly between 10 xylem and 10 phloem • Partly, vascular cambium develops from the  y, p pericycle • Pericycle divides periclinally and the  outermost gives rise to the phellogen 4
  5. 5. 3/21/2010 Protective tissue: Development of lateral roots • Persisting thick‐walled epidermis (Ranunculus) • In gymnosperms and angiosperms, originate  • Exodermis (Compositae) from the pericycle • Dead and collapsed but persisting cortex  • Endodermis may participate in the initial  (Linaria, Polygonum) growth of the branch root • Subdivided and suberized endodermis Subdivided and suberized endodermis  • The derivatives of the endodermis combined The derivatives of the endodermis combined  (Gentiana) with those of the cortex may form a rootcap‐ • Polyderm (Potentilla) like structure called pocket  • Periderm of deep seated origin (Saxifragaceae) • In lower vascular plants Development of Adventitious roots the branch roots originate from the  endodermis • Most of them arise endogenously • If parent plant has more than 2 xylem poles,  • Plants with adventitious roots: lateral roots emerge opposite the xylem or  p phloem lower vascular – main root system • if diarch,  monocots in between X and P dicots –propagated by means of rhizomes  or runners; water plants • Most of them arise endogenously • In young stems, adventitious roots derived  from interfascicular parenchyma, phloem, in  perivascular position position  • In older stems from the vascular ray;  sometimes from the cambial zone • parenchyma  vascular elements 5
  6. 6. 3/21/2010 Little water enters the rootcap and the apical meristem 10 roots or roots with limited 20 growth  cortex Maximum rates of absorption of water  10xylem is mature and endodermis has casparian with 20 growth  strip parenchymatic and some sclerenchymatic cells of X  and P Maximum accumulation of salts  close to the apical meristem The hypocotyls and base of the taproot is fleshy  Root hairs (Daucus, Beta)    Formation of many branches in the branched type of  root system Many adventitious roots in fibrous root system  (penetrate the soil less deeply but binds the soil more  ( t t  th   il l  d l  b t bi d  th   il    tightly) Root hairs play a part in binding the soil The leaf primordia arise directly from the apical  meristem of the shoot and the branches more or less  directly; and both are exogenous Apical meristem of the root is  subterminal because it is covered  by the root cap Apical meristem of the shoot is  terminal i l The epidermis of the root has  more varied ontogenetic origin  than that of the shoot  (dermatogen;  dermatocalyptrogen; protoderm) 6
  7. 7. 3/21/2010 The lateral roots arise independently of the apical  Vascular system of the shoot differentiates largely or  meristem and are endogenous entirely in relation to the leaves The vascular system of the root develops as an axial  structure independent of the lateral organs Leaf gaps and pith are characteristic of the vascular  The relation between the regions of the primary body  system of stems except in certain lower vascular plants and the apical initials is often more precise in the root  than in the shoot; There are no leaf gaps in the root and frequently no  pith The 10 vascular tissues of the shoot  more or less  SHOOT 10 xylem differentiation is centrifugal in the  discrete bundles (units combining xylem and phloem)  shoot (endarch xylem)  while in the  ROOT  centripetal in the root (exarch xylem)  Root  the xylem alternates with the phloem lower vascular  the 10 xylem is exarch in both root  and stem,  in ferns  commonly mesarch in the stem 7
  8. 8. 3/21/2010 The boundaries between the tissue systems are quite  precise in the root. Endodermis and pericycle are universally present in  roots The root has shorter elongation region than the shoot  and frequently develops no extensible types of  protoxylem elements (with annular and helical 20 t l l t  ( ith  l   d h li l  walls) Roots have a lower percentage of the area of the bark  occupied by fibers Roots have smaller number of fibers in the xylem Differences are quantitative rather than qualitative The 20 vascular tissues of the root higher proportion  of living to non living cells  Roots have higher bark to wood ratio Larger vessels of more uniform size although  sometimes fewer in number A poor differentiation of growth increments 8
  9. 9. 3/21/2010 First periderm arises in the pericycle while in the stem  A larger ratio of area of living cells to area of nonliving  in the peripheral layers of the axis cells in both the phloem and the xylem More starch and less tannic substances region of the plant axis where some features are  intermediate or transitional between those of the  shoot and the root 9