البنية التركيبية لخلايا الجذور لدى النباتات

الوظيفة الرئيسية للجذور هي امتصاص الماء والمغذيات المذابة، ولفهم كيفية انتقال الماء من التربة إلى الجذر ومن هناك إلى السيقان والأوراق نحتاج إلى إلقاء نظرة على الطبقات الداخلية المختلفة (الأنسجة والخلايا) الموجودة داخل الجذر، حيث يُعرَّف النسيج بأنّه مجموعة من الخلايا المتخصصة التي لها وظيفة مشتركة.

خلايا الهيكل الأساسي للجذور

تستخرج الجذور المياه والمعادن من التربة كما تخترق الجذور التربة وتنمو عن طريق الاستطالة بالقرب من الحافة، ونظرًا لأنّ التربة هي وسيط مقاوم فإنّ الطرف المتنامي له غطاء جذر واقٍ مخروطي قريب ويعمل على تليين سطح الجذر حيث يتم دفعه عن طريق تمدد الخلية بين جزيئات التربة، ويحدث النمو عندما تستطيل الخلايا الجديدة المتكونة في منطقة الانقسام الخلوي في منطقة الاستطالة.

هذه الاستطالة ناتج عن الضغط الهيدروستاتيكي داخل الخلية الذي يدفع طرف الجذر إلى عمق التربة ومنطقة الاستطالة أسطوانية بشكل فعال مما يسمح بالنمو في التربة، وخلفه في منطقة النضج ينمو شعر الجذور مما يوفر مساحات كبيرة من التلامس مع الماء والأغشية المغذية المحيطة بجزيئات التربة وترسيخ الأجزاء القديمة من الجذر.

داخليًا النسيج الأساسي للجذر هو القشرة المكونة من خلايا كبيرة مفرغة تملأ الفراغ بين البشرة والأسطوانة الوعائية (عمود وعائي)، بينما يمكن إرجاع جميع الخلايا الموجودة في الجذر إلى أصولها في جذر نسيج إنشائي، ولا يمكن ملاحظة العديد من الأنسجة الرئيسية للجذر حتى تتشكل في منطقة النضج.

كما تحتوي الحزمة الوعائية (stele) على اللحاء (الذي يتطور أولاً) والخشب الخشبي المحاط بأسطوانة من الخلايا ذات جدران الخلايا المقاومة للماء والأديم الباطن، وتمتلك خلايا الأديم الباطن سماكة مميزة لجدران الخلايا المضادة للخلايا (الجدران الشعاعية والعرضية والتي تكون عمودية على سطح الجذر)، وسماكة الجدار هذا شريط كسبري (Casparian strip) حيث أنّه مشبع بمادة غير منفذة للماء وهي سوبرين (suberin).

يمكن ملاحظة النسيج الخشبي والأديم الباطن غير الناضجين أسفل المنطقة التي يتشكل فيها شعر الجذر، وفي وقت لاحق قد تتشكل الجذور الجانبية فوق منطقة الشعر الجذرية، وتنشأ في الخلايا القريبة من الأنسجة الوعائية وتدفع للخروج من خلال القشرة والبشرة، ويحتوي كل جذر جانبي على نسيج مرستيم -نسيج إنشائي- وتتصل أنسجته الوعائية بنسيج الجذر الأساسي.

خلايا الجذر الإنشائي القمي

يقع النسيج الإنشائي خلف غطاء الجذر ويتألف من خلايا صغيرة رقيقة الجدران ذات نوى بارزة ولا توجد فجوة كبيرة، وتم اقتراح نوعين من الجذر وهما:

1- النوع الأول في الجذور المغلقة (على سبيل المثال في الذرة)، بحيث يمكن تحديد ثلاث طبقات من الخلايا (الأحرف الأولى) في منطقة واحدة في النسيج الإنشائي القمي والتي تشكل جميع أنسجة الجذر.

2- في النوع الثاني الجذور المفتوحة (على سبيل المثال البصل)، ويبدو أنّ هناك ثلاثة أقواس تشكل بشكل منفصل أنسجة الجذر.

خلايا قلنسوة الجذر

القلنسوة أو غطاء الجذر عبارة عن مجموعة مخروطية من خلايا البرانشيما والتي تكون كبيرة وواضحة في بعض النباتات وفي حالات أخرى صغيرة، كما إنّه يحمي طرف الجذر حيث يتم دفعه عبر التربة ويفرز الصمغ كمادة تشحيم مصنوعة في جهاز جولجي لخلايا إفراز المادة الغروية، وتتمتع خلايا غطاء الجذر بعمر قصير (يصل إلى أسبوع واحد اعتمادًا على الأنواع) ويتم التخلص منها باستمرار وقد تظل حية في الصمغ لبعض الوقت، ويوفر الصمغ بيئة للبكتيريا والفطريات التي تعيش في الجذور والبيئة المباشرة للجذر.

خلايا جذور الشعر

الشعيرات الجذرية عبارة عن تراكيب أحادية الخلية تكونت على شكل نواتج لخلايا البشرة، كما إنّها تشكل منطقة شعر جذرية تعطي مساحة سطحية عالية جدًا تلامس التربة، بينما يبلغ طول شعيرات الجذور عادة 0.1-1.0 سم فقط، إلّا أنّها يمكن أن تكون عديدة للغاية مع أكثر من 20000 شعرة 2سم من الجذور والمليارات لكل نبات مما يوفر مساحة سطحية شاسعة للامتصاص، كما أنّ الشعر الجذري قصير العمر كما أنّ المناطق الناضجة من الجذر خالية من الشعر، ولذلك تعتبر منطقة شعر الجذر مهمة للغاية لامتصاص الماء والمغذيات المعدنية على الرغم من أنّه في النباتات المصابة بفطريات الجذور الفطرية المرتبطة بالجذر فقد يكون شعر الجذر أقل أهمية أو غائبًا.

بنية الجذر

تشكل جميع النباتات أولاً جذرًا أساسيًا وفي معظم النباتات بما في ذلك عاريات البذور وثنائيات الفلقة البدائية وثنائيات الفلقة الحقيقية، ويستمر هذا كجذر رئيسي، وتنشأ الجذور الجانبية منه عند نقاط مختلفة، وفي أحادي الفلقة يموت الجذر الأساسي وتتشكل الجذور العرضية التي تنمو من الساق، وهذه تؤدي إلى كتلة من الجذور الليفية الدقيقة وكلها ذات حجم وبروز متشابهين، وتتبع بنية الجذر دائمًا إحدى هذه الخطط الأساسية ولكنها تستجيب أيضًا لعمق التربة وتوافر المياه والمغذيات.