Введение

Корневые волоски — это выросты эпидермальных клеток, специализированных клеток на кончике корня растения. Они представляют собой боковые выросты одной клетки и лишь изредка ветвятся. Они расположены в зоне созревания корня. Корневые волоски улучшают поглощение воды растением, увеличивая отношение площади поверхности к объему, что позволяет клеткам корневых волосков поглощать больше воды. Большая вакуоль внутри клеток корневых волосков делает этот процесс гораздо более эффективным. Корневые волоски также важны для поглощения питательных веществ, поскольку они являются основным местом контакта между растениями и микоризными грибами.

Функция

Функция всех корневых волосков заключается в сборе воды и минеральных питательных веществ из почвы для транспортировки по всему растению. В корнях основное поглощение воды происходит через корневые волоски. Длина корневых волосков позволяет им проникать между частицами почвы и препятствует проникновению вредных бактериальных организмов в растение через сосуды ксилемы. Увеличение площади поверхности этих волосков повышает эффективность поглощения питательных веществ растениями и их взаимодействие с микроорганизмами. Поскольку клетки корневых волосков не осуществляют фотосинтез, они не содержат хлоропластов.

Важность

Корневые волоски образуют важную поверхность, поскольку они необходимы для поглощения большей части воды и питательных веществ, требуемых растению. Они также непосредственно участвуют в формировании корневых клубеньков у бобовых растений. Корневые волоски обвиваются вокруг бактерий, что обеспечивает образование инфекционной нити в делящихся клетках коры для формирования клубенька. Благодаря большой площади поверхности, активное поглощение воды и минеральных веществ через корневые волоски происходит очень эффективно. Корневые волоски также выделяют кислоты (например, яблочную и лимонную), которые растворяют минералы, изменяя их степень окисления и облегчая поглощение ионов.

Формирование

Диаметр волосковых клеток корня варьируется от 15 до 17 микрометров, а длина – от 80 до 1500 микрометров. Корневые волоски встречаются только в зоне созревания, также называемой зоной дифференциации. Они отсутствуют в зоне удлинения, вероятно, потому что старые корневые волоски обрываются, когда корень удлиняется и продвигается сквозь почву. Корневые волоски растут быстро, по крайней мере 1 мкм/мин, что делает их особенно полезными для изучения расширения клеток. Непосредственно перед и во время развития волосковых клеток корня наблюдается повышенная активность фосфорилазы.

Взаимодействие с грибками

Корневые волоски необходимы для здорового питания растений, особенно благодаря их взаимодействию с симбиотическими грибами. Симбиотические грибы и корневые волоски формируют микоризные симбиозы, такие как арбускулярная микориза, образуемая грибами AM, и эктомикориза, образуемая грибами EM. Они широко распространены, встречаются у 90% видов наземных растений, благодаря выгоде, которую они приносят обоим организмам – грибу и растению. Формирование этой связи для грибов EM начинается с колонизации корневых волосков. Этот процесс начинается, когда гриб EM прикрепляется к корневому волоску из почвы. Затем гриб выделяет диффузные факторы, к которым корневые волоски очень чувствительны, что позволяет гифам проникать в клетки эпидермиса и формировать сеть Хартига в первых слоях корневой коры. Этот процесс аналогичен колонизации корневых волосков грибами AM, но вместо диффузных факторов они выделяют гидролазы для размягчения клеточной стенки, что позволяет гифам проникать внутрь, и сеть Хартига при этом не образуется. Различные эффекты колонизации грибами корневых волосков показывают, что эта связь выгодна как растениям, так и грибам, но основное влияние оказывает на рост корневых волосков. Грибы фактически влияют на рост корневых волосков при недостатке воды или питательных веществ. Поскольку оба организма нуждаются в питательных веществах и воде, их сотрудничество необходимо для их взаимного выживания. При обнаружении дефицита запускается реакция растения на стресс, вызывающая рост корневых волосков. Затем микориза гриба использует свою разветвленную систему, чтобы помочь растению найти область с достаточным питанием, сигнализируя направление роста корней. Это делает рост корней более эффективным, экономя энергию для других метаболических процессов, что, в свою очередь, приносит пользу грибу, питающемуся этими метаболическими продуктами.

Выживание

Когда растет новая клетка корневого волоска, она выделяет гормон, который подавляет рост корневых волосков в соседних клетках. Это обеспечивает равномерное и эффективное распределение самих волосков на этих клетках. Пересадка или пересадка растения может привести к отрыву корневых волосков, возможно, в значительной степени, что может вызвать увядание.