هيكل الجذور المعدلة في النباتات

تنتج معظم النباتات نظامًا جذريًا ليفيًا أو نظامًا جذريًا أو مزيجًا شائعًا من الاثنين معًا، ومع ذلك فإنّ بعض النباتات لها جذور مع تعديلات تسمح بوظائف محددة بالإضافة إلى امتصاص الماء والمعادن في المحلول.

هيكل جذور تخزين الطعام

في بعض النباتات يتم تكبير الجذور أو جزء من نظام الجذر لتخزين كميات كبيرة من النشا والكربوهيدرات الأخرى، فعلى سبيل المثال تحتوي نباتات البطاطا الحلوة ونبات اليام على خلايا حبيبية إضافية تتطور في جزء نسيج الخشب من الجذور الفرعية، وتنتج الخلايا القشرية العديد من خلايا النسيج التي تسبب تضخم الأعضاء، ثم يتم تخزين النشويات في المناطق المنتفخة من الجذر.

يحتوي كل من نبات الجزر والبنجر واللفت على أعضاء تخزين هي في الواقع مزيج من الجذر والساق، وتقريبًا السنتيمتران العلويتان من الجزرة مشتق من الساق، وعلى الرغم من أنّ المرء لن يتمكن على الأرجح من رؤية أصل الخلايا بمجرد النظر إلى الجزرة.

هيكل جذور تخزين المياه

النباتات التي تنمو في المناطق القاحلة بشكل خاص معروفة بتركيباتها المتنامية المستخدمة للاحتفاظ بالمياه، وتنتج بعض النباتات في عائلة القرع جذورًا ضخمة لتخزين المياه، وسيستخدم النبات بعد ذلك المياه المخزنة في أوقات أو مواسم انخفاض هطول الأمطار، وتقوم بعض الثقافات بحصاد جذر تخزين المياه واستخدامها لمياه الشرب، وتم العثور على نباتات تخزن ما يصل إلى 159 رطلاً (72 كيلوغرامًا) من الماء في جذر رئيسي واحد وتوثيقها.

هيكل الجذور التكاثرية

التكاثر يعني إنتاج المزيد من نفس النوع، وتعد الهياكل الجذرية التكاثرية إحدى الطرق التي ينتج بها النبات المزيد من نفسه، والبراعم العرضية هي براعم تظهر في أماكن غير عادية، وتنتج العديد من النباتات هذه البراعم على طول الجذور التي تنمو بالقرب من سطح الأرض، وسوف يتطور المصاصون أو السيقان الهوائية ذات الجذور الصغيرة من هذه البراعم العرضية.

يمكن فصل النبات الجديد عن النبات الأصلي ويمكن أن ينمو بشكل مستقل، وتنتج بعض النباتات جذورًا تكاثرية تصل إلى 30 قدمًا أو أكثر بعيدًا عن النبات الأم، وقد يكون هذا مصدر إزعاج لبعض الناس بينما قد يستمتع البعض الآخر بالصفات التكاثرية لشجرة الكرز أو الفراولة أو نباتات الفجل الحار.

هيكل الجذور الهوائية

الجذور الهوائية (Pneumatophores) هي جذور إسفنجية تتطور في معظم النباتات التي تنمو في الماء، وتعد المستنقعات والسبخات والمناطق الساحلية أماكن جيدة للعثور على النباتات الجذور المائية، وتفسر هذه الجذور المتخصصة حقيقة أنّ الماء حتى بعد مرور الهواء من خلاله يحتوي على أقل من واحد على ثلاثين من كمية الأكسجين الحر الموجودة في الهواء، وقد تتطلب النباتات التي تنمو في الماء طرقًا إضافية للحصول على الأكسجين للتنفس، وتملأ الجذور المائية تلك الحاجة بالارتفاع فوق سطح الماء وتسهيل تبادل الغازات.

هناك العديد من الأنواع المختلفة للجذور الهوائية التي تنتجها مجموعة متنوعة من النباتات، وتنتج بساتين الفاكهة جذور فيلامين ونباتات الذرة لها جذور دعامة واللبلاب لها جذور عرضية وحتى بساتين الفاكهة الفانيليا لها جذور ضوئية يمكنها تصنيع الطعام، وتمتلك أشجار بانيان جذورًا هوائية تنمو من فروع الشجرة حتى تصل إلى التربة، وباختصار الجذور الهوائية هي جذور لا تغطيها التربة وبالتالي في الهواء، كما يمكن لهذه الجذور تسهيل التسلق وأنواع مختلفة من الدعم كما يتضح من نباتات اللبلاب والنباتات الزاحفة.

هيكل الجذور الشاذة

الجذور الشاذة هي جذور تسحب النبات إلى عمق التربة، وتعتبر بصيلات الزنبق مثالًا جيدًا عليها حيث يتم سحب كل بصيلة أبعد قليلاً في التربة حيث يتم تطوير جذور شاذة إضافية كل عام، وعندما يتم الوصول إلى منطقة درجة حرارة ثابتة تتوقف الجذور الشاذة عن الشد.

كما تمتلك نباتات الهندباء أيضًا جذورًا شاذة ووجودها ملحوظ لأنّ الأوراق السفلية قد تبدو وكأنها تخرج من الأرض مباشرة، وفي الواقع تقوم الجذور بسحب الجذع إلى أسفل، وتتضمن الآلية الفعلية للانكماش سماكة وانقباض خلايا الحمة، ويؤدي هذا إلى تحول مكونات نسيج الخشب إلى شكل حلزوني، وقد يفقد جزء الجذر الذي تتعاقد معه ما يصل إلى ثلثي طوله في غضون أسابيع.

هيكل الجذور المساعدة

قد يكون للأشجار الاستوائية جذور مساعدة كبيرة عند قاعدة الجذع، وتضيف هذه الجذور ثباتًا للشجرة وتعطي مظهرًا زاويًا للجزء السفلي المرئي من الجذع.

هيكل الجذور الامتصاصية

بعض النباتات مثل نبات الحامول ونبات الهالوك ونبات مخلب التنين لا تحتوي على الكلوروفيل، حيث سوف يتطفلون على النباتات الأخرى ويستخدمون الكلوروفيل وقدراتهم في صنع الطعام، وتتضمن الآلية الطفيلية نتوءات تشبه الجذور تسمى الجذور الامتصاصية، وتتطور هذه الإسقاطات على طول السيقان التي تتلامس مع المضيف.

سوف تخترق الأنسجة الخارجية للنبات المضيف وسوف تستفيد من الماء والأنسجة الموصلة للغذاء (نسيج الخشب واللحاء)، والنباتات الأخرى التي تحتوي على الكلوروفيل مثل الهدال ستشكل أيضًا الجذور الامتصاصية من أجل الحصول على الماء والمعادن الذائبة من النباتات المضيفة، كما إنّهم قادرون على إنتاج طعامهم وبالتالي يعتبرون طفيليين جزئيًا.

هيكل فصيلة الجذريات الفطرية

الجذريات الفطرية هي جذور فطرية توجد في العديد من النباتات، وهذه الروابط الفطرية مهمة لكل من النبات والفطريات وبالتالي فهي تعتبر متبادلة، وبشكل أساسي سيكون للفطر قدرة أكبر على امتصاص الفوسفور من الشعر الجذري وحده، كما تنمو الفطريات أيضًا وتزيد من امتصاص الماء والمواد المغذية الأخرى، وفي المقابل يوفر النبات السكريات والأحماض الأمينية الحيوية لبقاء الفطريات.

كما تحتوي النباتات المصابة بالجذريات الفطرية عمومًا على شعر جذر أقل من تلك التي لا تمتلكها، وتحتوي جميع الأشجار والشجيرات الخشبية الموجودة في الغابات تقريبًا على ارتباطات فطرية في أنظمة جذورها، ومع ذلك فقد ثبت أنّ الجذريات الفطرية معرضة بشكل خاص للأمطار الحمضية، وقد يكون لهذا تأثير مباشر على صحة الغابات وصيانتها.

هيكل العقيدات الجذرية

من المهم ملاحظة أنّ العقيدات الجذرية ليست عقدة جذرية بل هي عبارة عن تورمات جذرية استجابة لغزو الديدان، والعقيدات الجذرية هي مستعمرات بكتيرية مفيدة تظهر على شكل انتفاخات صغيرة في نظام الجذر، وتساعد البكتيريا النبات في تثبيت أو تحويل النيتروجين في الغلاف الجوي إلى شكل يمكن للنبات استخدامه، وتم العثور على العقيدات الجذرية على نطاق واسع في جميع أنحاء عائلة البقوليات.

كما تتطور العقدة عندما تحفز مادة متسربة إلى التربة عن طريق جذور النباتات بكتيريا ريزوبيوم (Rhizobium bacteria) لإنتاج مادة أخرى تسببت في ثني شعر الجذر بشكل حاد، وقد تلتصق البكتيريا في ثنية الانحناء ثم تغزو الخلية بخيط عدوى أنبوبي، وهذا الخيط لا يخترق جدار الخلية وغشاء البلازما، ومع ذلك فإنّ الخيط ينمو من خلال القشرة التي يتم تحفيزها لإنتاج خلايا جديدة ستصبح جزءًا من السكن للبكتيريا، ومع تكاثر البكتيريا ونمو المستعمرة سوف تنتفخ العقدة، ويتم تثبيت النيتروجين في رأس الشعيرات الجذرية.