30.3: Radici

Crescita e anatomia delle radici

La crescita delle radici inizia con la germinazione dei semi. Quando l’embrione della pianta emerge dal seme, la radichetta dell’embrione forma il sistema radicale. La punta della radice è protetta dal cappello radicale, una struttura esclusiva delle radici e diversa da qualsiasi altra struttura vegetale. L’apice radicale viene continuamente sostituito perché si danneggia facilmente quando la radice spinge attraverso il terreno. La punta della radice può essere divisa in tre zone: una zona di divisione cellulare, una zona di allungamento e una zona di maturazione e differenziazione (Figura \(\PageIndex{2})). La zona di divisione cellulare è più vicina alla punta della radice; è costituita dalle cellule che si dividono attivamente del meristema radicale. La zona di allungamento è dove le cellule appena formate aumentano di lunghezza, allungando così la radice. A partire dal primo pelo della radice si trova la zona di maturazione cellulare dove le cellule della radice iniziano a differenziarsi in tipi di cellule speciali. Tutte e tre le zone si trovano nel primo centimetro circa della punta della radice.

Questa sezione laterale della punta della radice è divisa in tre zone: una zona superiore di maturazione, una zona centrale di allungamento e una zona inferiore di divisione cellulare sulla punta della radice. Nella zona di maturazione, i peli della radice si estendono dalla radice principale e le cellule sono grandi e rettangolari. L'area di allungamento non ha peli radicali e le cellule sono ancora rettangolari, ma un po' più piccole. Un cilindro vascolare attraversa il centro della radice nella zona di maturazione e nella zona di allungamento. Nell'area della divisione cellulare le cellule sono molto più piccole. Le cellule in quest'area sono chiamate meristema apicale. Uno strato di cellule chiamato cappello radicale circonda il meristema apicale.
Figura \(\PageIndex{2}): Una vista longitudinale della radice rivela le zone di divisione cellulare, allungamento e maturazione. La divisione cellulare avviene nel meristema apicale.

La radice ha uno strato esterno di cellule chiamato epidermide, che circonda aree di tessuto terrestre e tessuto vascolare. L’epidermide fornisce protezione e aiuta nell’assorbimento. I peli della radice, che sono estensioni delle cellule epidermiche, aumentano la superficie della radice, contribuendo notevolmente all’assorbimento di acqua e minerali.

All’interno della radice, il tessuto di terra forma due regioni: la corteccia e il midollo (Figura \(\PageIndex{3}). Rispetto ai fusti, le radici hanno molta corteccia e poco midollo. Entrambe le regioni includono cellule che immagazzinano prodotti fotosintetici. La corteccia si trova tra l’epidermide e il tessuto vascolare, mentre il midollo si trova tra il tessuto vascolare e il centro della radice.

La micrografia mostra una sezione trasversale di radice. Le cellule dello xilema, le cui pareti cellulari si colorano di rosso, sono al centro della radice. Le macchie di cellule floemiche, colorate di blu, si trovano sul bordo dell'anello di cellule xilematiche. Il periciclo è un anello di cellule sul bordo esterno dello xilema e del floema. Un altro anello di cellule, chiamato endoderma, circonda il periciclo. Tutto ciò che si trova all'interno dell'endoderma è la sclera, o tessuto vascolare. All'esterno dell'endoderma c'è la corteccia. Le cellule del parenchima che compongono la corteccia sono le più grandi della radice. All'esterno della corteccia c'è l'esoderma. L'esoderma è spesso circa due cellule ed è composto da cellule dello sclerenchima che si colorano di rosso. Intorno all'esoderma c'è l'epidermide, che è uno strato di una sola cellula. Un paio di peli radicali si proiettano verso l'esterno della radice.
Figura \(\PageIndex{3}): La colorazione rivela diversi tipi di cellule in questa micrografia di una sezione trasversale di una radice di grano (Triticum). Le cellule dello sclerenchima dell’esoderma e le cellule dello xilema si colorano di rosso, e le cellule del floema si colorano di blu. Altri tipi di cellule si colorano di nero. La stele, o tessuto vascolare, è l’area all’interno dell’endoderma (indicata da un anello verde). I peli della radice sono visibili all’esterno dell’epidermide. (credit: scale-bar data da Matt Russell)

Il tessuto vascolare della radice è disposto nella porzione interna della radice, che è chiamata stele (Figura \(\PageIndex{4})). Uno strato di cellule noto come endoderma separa la stele dal tessuto di terra nella porzione esterna della radice. L’endoderma è esclusivo delle radici e serve come punto di controllo per i materiali che entrano nel sistema vascolare della radice. Una sostanza cerosa chiamata suberina è presente sulle pareti delle cellule endodermiche. Questa regione cerosa, nota come striscia di Casparian, costringe l’acqua e i soluti ad attraversare le membrane plasmatiche delle cellule endodermiche invece di scivolare tra le cellule. Questo assicura che solo i materiali necessari alla radice passino attraverso l’endoderma, mentre le sostanze tossiche e gli agenti patogeni sono generalmente esclusi. Lo strato cellulare più esterno del tessuto vascolare della radice è il periciclo, un’area che può dare origine a radici laterali. Nelle radici dicot, lo xilema e il floema della stele sono disposti alternativamente a forma di X, mentre nelle radici monocot, il tessuto vascolare è disposto ad anello intorno al midollo.

La sezione trasversale di una radice dicotiledone ha una struttura a forma di X al suo centro. La X è composta da molte cellule dello xilema. Le cellule del floema riempiono lo spazio tra le X. Un anello di cellule chiamato periciclo circonda lo xilema e il floema. Il bordo esterno del periciclo è chiamato endoderma. Uno spesso strato di tessuto della corteccia circonda il periciclo. La corteccia è racchiusa in uno strato di cellule chiamato epidermide. La radice monocotiledone è simile alla radice dicotiledone, ma il centro della radice è pieno di midollo. Le cellule del floema formano un anello intorno al midollo. Ammassi rotondi di cellule xilematiche sono incorporati nel floema, disposti simmetricamente intorno al midollo centrale. Il periciclo esterno, l'endoderma, la corteccia e l'epidermide sono gli stessi nella radice delle dicotiledoni.
Figura \(\PageIndex{4}): Nelle dicotiledoni tipiche (a sinistra), il tessuto vascolare forma una X al centro della radice. Nelle monocotiledoni tipiche (a destra), le cellule del floema e le cellule xilematiche più grandi formano un anello caratteristico intorno al midollo centrale.

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