البنية التركيبية لجذر النباتات المزهرة

تعتبر جذور النبات المزهر مهمة للغاية فهم يحافظون على النبات ثابتًا في الأرض ويحصلون على العناصر الغذائية والمياه من التربة، والجذور مفيدة أيضًا لتخزين الطعام فيتم امتصاص العناصر الغذائية والماء من خلال الشعيرات الجذرية الدقيقة التي تمتد من نظام الجذر.

هيكل الجذر الأساسي في النباتات المزهرة

يصبح جذع الشتلات في النهاية الجذر الأساسي (الجذر الأولي للنبات) للنباتات المزهرة والذي غالبًا ما ينمو فروعًا جانبية (جذور جانبية)، وفي النباتات أحادية الفلقة تموت جذر الشتلات عادة في مرحلة مبكرة وتنشأ جذور النبات الناضج (العرضية) المنقولة عن طريق الجذع من خلايا متمايزة، ويمكن أن تكون الجذور العرضية متفرعة أو غير متفرعة، وعلى الرغم من أنّ الجذور يمكن أن تنشأ من أعضاء مختلفة إلّا أنّ هيكلها الأساسي الأساسي يحتفظ بمخطط جذري مميز يختلف عن الجذع، ويمتلك كل جذر مناطق نسيجية متحدة المركز محددة بوضوح وهم:

1- نسيج جلدي (البشرة).

2- أنسجة أساسية (قشرة بما في ذلك بطانة الأدمة).

3- أنسجة وعائية مركزية محاطة طبقة محيطة.

قمة الجذر في النباتات المزهرة

تمتلك القمم الجذرية غطاء جذرًا وقائيًا طرفيًا ونهاية جذر قمي جذر قريب، والمركز الهادئ عبارة عن مجموعة من الخلايا غير النشطة نسبيًا في مركز وطرف النسيج الإنشائي القمي الجذري، كما تنقسم خلايا المركز الهادئ بشكل غير منتظم ودورها غامض ولكنها تحافظ على الخلايا الأولية في حالة غير متمايزة، وهذه الخلايا مع الكامبيوم الأولي لغطاء الجذر مشتقة من الخلية العلوية للمعلق (النخامة) في الجنين، ويحدث نشاط الانقسام الخلوي في الخلايا المحيطة بالمركز الهادئ.

في نبات رشاد ثال تقع الخلايا الأولية في مناطق محددة بوضوح بالنسبة إلى المركز الهادئ، حيث تقع في الطبقة أو الأدمة المحيطية والكامبيوم الأولي من الأوعية الدموية القريبة منه (على جانب النبتة)، وكذلك غطاء الجذر والكامبيوم الأولي من البشرة البعيدة عنها (على جانب غطاء الجذر) وفي الكامبيوم الأولي القشرية والأديم الشعاعية لها، ومع ذلك في الأنواع الأخرى مثل نبات الفول توجد منطقة بدء غير متمايزة مشتركة بين جميع أنسجة الجذر، والمنطقة النشطة تسمى نسيج إنشائي أولي.

يتم تحديد التقاطع بين غطاء الجذر والنسيج القمي للجذر بشكل واضح من خلال حدود خلوية مميزة (يُطلق عليها اسم منظمة مغلقة كما هو الحال في ذرة صفراء ونبات رشاد ثال، أو قد يكون غير محدد ويُسمى الهيكل المفتوح كما هو الحال في نبات الفول، وعلى الرغم من وجود وسيطة كما هو الحال في نبات الجزر الشائع، وفي الأجزاء الإنشائية المفتوحة تكون الحدود بين الغطاء وبقية الجذر غير مستقرة.

غطاء الجذر في النباتات المزهرة

يتكون غطاء الجذر أو القلنسوة في النباتات المزهرة من عدة طبقات من الخلايا المتنيّة، ويتم اشتقاق خلايا غطاء الجذر مبدئيًا من النسيج الإنشائي القمي، ومع ذلك فقد أظهرت الدراسات الجينية للذرة الصفراء وهي نوع له بنية جذرية مغلقة أنّ الكامبيوم الأولي من الغطاء أصبحت ثابتة ومستقلة عن النسيج الإنشائي القمي في مرحلة مبكرة من تطور الشتلات.

تنتج الخلايا الإنشائية للغطاء المتاخمة (البعيدة) للمركز الهادئ مشتقات يتم إزاحتها في النهاية نحو الجزء الخارجي من غطاء الجذر، ثم تنفصل بعد ذلك مما يساهم في الوحل الخارجي الذي يسمح للجذر بالدفع عبر التربة، ويتم إنشاء الخلايا وفقدها في غطاء الجذر بنفس المعدل تقريبًا.

بشرة الجذر وتحت الجلد في النباتات المزهرة

في القمم الجذرية ذات التنظيم المغلق للنباتات المزهرة ترتبط البشرة الجذرية إما بالخلايا القشرية (في معظم النباتات أحادية الفلقة) أو بالكامبيوم الأولي للغطاء (في معظم كاسيات البذور الأخرى)، أمّا في القمم الجذرية ذات التنظيم المفتوح يصعب تحديد الأصل الدقيق لبشرة الجذر نسبيًا، وفي النباتات ثنائية الفلقة للنباتات المزهرة تكون بشرة الجذر (جذمور الجلد) عادةً غير سائلة كما هو الحال في أجزاء أخرى من النبات، في حين في النباتات أحادية الفلقة للنباتات المزهرة تكون بشرة الجذر عادة ثابتة وتبقى كالطبقة الخارجية للجذر.

يعتبر الفيلامين من السمات المميزة للجذور الهوائية للأوركيدا ونبات اللوفية، وتموت خلايا الغشاء الجذري من جذر ناضج وغالبًا ما تصبح مشبعة بالماء لأغراض التخزين بينما تتكون جذور الجلد الدائمة من خلايا حية، وعادة ما يكون الفيلامين متعدد الطبقات ولكن يمكن أن يكون أيضًا من طبقة واحدة، وغالبًا ما تكون جدران الخلايا سميكة جزئيًا وأحيانًا تكون خشنة، وفي الفصيلة السحلبية غالبًا ما تمتلك خلايا الفيلامين شقوقًا في الجدار.

تمتلك معظم كاسيات البذور شعيرات جذرية ممتصة في الجذور تحت الأرض وعادة ما تكون محصورة في منطقة تبعد حوالي سنتيمتر واحد عن قمة الجذر خارج المنطقة الانسجة الإنشائية، ولكن في منطقة لا تزال الخلايا فيها تتضخم، بوشكل عام يستمر الشعر الجذري لفترة محدودة فقط قبل أن يذبل، وهذه المنطقة من الجذر هي الأكثر نشاطًا في امتصاص الماء وتعمل شعيرات الجذر على توفير مساحة سطح أكبر لهذا الغرض، ويتشكل الشعر الجذري من خلايا البشرة عن طريق النمو التداخلي القمي، وفي بعض النباتات فقط خلايا البشرة الجذرية المتخصصة وهي القادرة على إنتاج شعر الجذور.

تتشكل الخلايا الثلاثية في خلايا البشرة الباطنية التي تعلو الوصلة بين خليتين قشريتين، وهكذا في العديد من الأنواع تكون بشرة الجذر ثنائية الشكل ومتباينة بشكل واضح إلى خلايا قصيرة وخلايا طويلة -تسمى أحيانًا أرومات الأرومة أو اتريكوبلاست كما هو الحال في نبات رشال ثال.

بعض الأنواع الأخرى -بما في ذلك العديد من النباتات أحادية الفلقة مثل أنواع الهليونيات ونبات اللوفية- تمتلك بدلاً من ذلك طبقة تحت الجلد ثنائية الشكل مباشرة أسفل البشرة الجذرية، ويتم تفسير هذا عادةً على أنّه الطبقة القشرية الخارجية، ولكنه قد يمثل الطبقة الأعمق من الجلد الجذري المستمر متعدد الطبقات، وتشبه الخلايا القصيرة تحت الجلد أرومات التريكوبلاست وربما تكون خلايا نقل.

قشرة الجذر في النباتات المزهرة

القشرة هي المنطقة الواقعة بين الطبقة المحيطة والبشرة بما في ذلك الطبقة الأعمق وهي الطبقة الداخلية، وفي الجذور تحت الأرض تتآكل جذور الجلد ويتم استبدالها كطبقة خارجية إما عن طريق الأدمة المحيطية التي تتشكل في القشرة (في معظم النباتات ثنائية الفلقة الخشبية والماغنوليات) أو عن طريق الجلد الخارجي ذو الطبقة السطحية أو الخشنة (في بعض النباتات أحادية الفلقة) والذي يكون أحيانًا متعدد الطبقات.

بصرف النظر عن هذه الطبقات المتخصصة فإنّ معظم الخلايا القشرية متني وغالباً ما تؤدي وظيفة تخزين مهمة، وفي بعض النباتات مثل الجزر الشائع يكون الجذر الأولي للنبات عبارة عن عضو تخزين منتفخ معدل له قشرة واسعة، وفي معظم الجذور ، يتشكل الجزء الأكبر من الخلايا القشرية عن طريق الانقسامات المتسلسلة حول الحبل الشوكي وتكون الخلايا الأعمق (فيما بعد الأدمة الداخلية) هي آخر تكوين.

العديد من النباتات ذات السيقان الجوفية (القرم أو البراعم أو الجذور) خاصةً أحادية البصلية أو القرمزية مثل الزعفران وفريزة والياقوتيّة تنتج بشكل دوري جذورًا مقلصة تسحب الجذع إلى عمق التربة، وتنمو هذه الجذور للأسفل ثم تقصر عموديًا وتتوسع شعاعيًا، ويمكن التعرف عليها من خلال سطحها المتجعد وتمتلك بشكل مميز منطقتين أو ثلاث مناطق متحدة المركز واضحة من الحمة القشرية، ويمكن تمييزها بحجم الخلية بما في ذلك منطقة من الخلايا القشرية الخارجية المنهارة التي تتخللها خلايا ذات جدار سميك.

بعض الأنواع تبدأ عملية تقلص الجذر عن طريق تضخم الخلايا النشط في القشرة الداخلية يليه انهيار الخلايا القشرية الخارجية ثم طي السطح اللاحق، وفي الأنواع الأخرى ينتج انهيار الخلايا القشرية الخارجية عن الاختلاف بين الضغط الجوي وضغط النسيج الخشبي المنخفض نسبيًا (بسبب النتح) مما يتسبب في فقدان الجاذبية من التقلص.

الأديم الباطن في النباتات المزهرة

الأديم الباطن أو الأدمة الداخلية هي أسطوانة أحادية الخلية من الخلايا القشرية المحيطة بالمنطقة الوعائية المركزية المجاورة للطبقة المحيطة، وتتميز خلايا الأديم الباطن عادةً بترسيب شريط من السوبرين أو اللجنين في جدرانها الأولية والذي يُطلق عليه اسم شريط الكسباري والذي يشكل حاجزًا ضد المرور غير الانتقائي للماء عبر الجلد الباطن.

غالبًا ما تمتلك خلايا الأديم الباطن الأقدم جدرانًا ثانوية سميكة مغلفة وفي معظم الحالات على الجدار المحيطي الداخلي بحيث لا يظهر شريط كاسباريان، وغالبًا ما يكون الجدار الثانوي مبهرجًا وبالتالي فهو بمثابة حاجز ثانٍ فعال لفقدان المياه، ويمكن أن تظل خلايا الأديم الباطن العرضية رقيقة الجدران وربما من أجل المرور الانتقائي للماء بين القشرة ومنطقة الأوعية الدموية.