水稻根的形態(tài)解剖結構分析

摘 要：水稻的根系是水稻重要的營養(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胞分裂素等作用[1]。水稻根的切片能微觀觀察水稻的內部形態(tài)解剖結構，及時發(fā)現(xiàn)水稻的性狀差異，是研究水稻非常重要的手段之一。即使在分子生物學研究技術高度發(fā)達的今天，植物制片技術仍然是不可或缺的[2]。本文以石蠟制片技術為契機，介紹水稻幼根、老根、側根的形態(tài)解剖結構，以其對水稻根的進一步研究提供參考。

關鍵詞：水稻;幼根;老根側根;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，吸漲吸水開始萌動，胚根突破種皮從種孔向外生長形成種子根（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出不定根。不定根又分化出各級側根，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。用單面刀片切取長度分別為8mm的白色根尖、白色幼根、黃色老根、黃色側根4種。為了保持水稻根原有的形態(tài)，應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有完全沉沒在固定液中，材料必須抽氣，抽氣時間一般為30分鐘。抽氣完成后，加適量的固定液使材料完全浸沒24小時后再轉入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，必須通過脫水、透蠟、浸蠟過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，所以必須經過酒精脫水以除去材料中的水分才能包埋。脫水透明過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分割修整，固定在Leica CM2235石蠟切片機上切成蠟帶，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，用有機溶劑二甲苯去除石蠟。為了更清楚地顯示出細胞或組織差別，要對載玻片上的材料進行染色處理。水稻根尖縱切采用愛氏蘇木精整染法，幼根老根與側根切片，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膠封藏并烘干后，可長期保存。用在Olympus BX61正置顯微鏡，Olympus PD74 CCD觀察并顯微攝影[6]。

2.結果與分析

2.1水稻幼根結構

水稻是單子葉植物，它的根沒有次生結構，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構分為表皮、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胞，無氣孔分布，大部分表皮細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，中柱以外，皮層在根中占較大比例。皮層又可分為外皮層、皮層薄壁組織和內皮層。外皮層細胞常排列緊密，細胞壁增厚可行保護作用。皮層薄壁細胞一般較大，排列疏松，含大液泡，是皮層的主要部分。內皮層只有一層細胞，細胞壁大部分五面加厚，橫切片看呈馬蹄形加厚，內皮層未加厚的細胞稱為通道細胞。

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

2.2水稻老根結構

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

2.3水稻側根結構

水稻側根一般都起源于根中柱鞘。中柱鞘細胞經過平周分裂，形成了向外排列的幾層細胞，稱為側根原基，由此分化成為側根的根尖。隨著側根伸長區(qū)的生長和輸導組織的分化，側根根冠和生長點穿過根的皮層而生長為側根。水稻能產生多級側根。各級側根的維管束級級相連，其基本結構也相同，如圖3所示。

3討論與總結

水稻根生長的好壞，直接影響到水稻的產量。除對根進行形態(tài)解剖觀察外，生產上還可以根據(jù)根的外部顏色進行判別。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，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]”

當前對水稻根系的研究仍在不斷深入，不僅運用在水稻高產高效栽培上，在育種上通過根系育種來改良水稻品種成為未來研究的趨勢之一，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系。因此一張好的水稻根石蠟制片，能及時確認水稻根的內部形態(tài)，獲得滿意的科研成果[10]。

[參考文獻]

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

[2]馮燕妮.植物顯微技術課程教學改革與實踐[J].生物學雜志，2008（12）：76-78.

[3]封克.不同水分條件下水稻根解剖結構的比較分析.植物營養(yǎng)與肥料學報2006，12（3）：346-351.

[4]李和平.植物顯微技術[M].北京：科學出版社，2009：9-39.

[5]王灶安.植物顯微技術.北京：農業(yè)出版社，1990.

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

[7]強勝.植物學[M].北京：高等教育出版社，2003.

[8]姚家玲.煙草植物學[M].北京：科學出版社，2017，42-53.

[9]李益峰.水稻根的生長.種子生產與經營專業(yè)教學資源庫，7-10.

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

（作者單位：華中農業(yè)大學生命科學技術學院，湖北 武漢430070）