Метаморфозы корня, связанные с запасом питательных веществ: корневые клубни (корневые шишки) и корнеплоды / Контрактильные (втягивающие) корни

У многих растений корни способны менять свой обычный вид в связи с выполнением определённых функций. Наследственно закреплённое видоизменение корня, вызванное сменой функций, называют метаморфозом. Среди метаморфозов корня наиболее распространены следующие.

Запасающие корни.

Отложение в корнях запасных веществ вызывает значительное изменение их формы — они становятся очень толстыми, иногда даже шаровидными из-за мощного развития основной ткани — запасающей паренхимы. Чаще всего утолщается нижняя (базальная) часть корня, а на остальном протяжении он имеет обычное строение. В качестве запасных веществ в корнях могут откладываться: крахмал (у батата, кислицы клубненосной), инулин (у георгины, цикория), сахара (глюкоза у батата, сахароза у моркови, репы, свёклы).

Различают два типа запасающих корней — корневые клубни и корнеплоды.

Корневые клубни (иногда их называют корневыми шишками) - видоизменения придаточных, реже - боковых корней (рисунок 1).

Рисунок 1

Корневые клубни: а - лилейник рыжий; б - георгина культурная; в – батат

Клубень представляет собой утолщённую часть корня, в которой откладываются запасные вещества.

 

Растения, образующие корневые клубни, часто выращивают как ценные пищевые культуры. Например, батат, или сладкий картофель, - представитель семейства Вьюнковые - настолько широко распространён в тропических странах, что входит в пятерку наиболее важных пищевых растений мира. Родина батата - тропическая Америка. На его ползучих побегах длиной до 5 м образуются узловые придаточные корни, в нижней зоне которых и откладываются запасные вещества - крахмал и глюкоза (последняя придаёт клубням сладковатый вкус). Корневые клубни батата могут достигать массы 1 кг. На клубнях образуются придаточные почки, что позволяет использовать их для вегетативного размножения растения.

Широко распространено в тропиках ещё одно клубненосное растение - маниок, из семейства Молочайные. Родина маниока - Южная Америка, но его широко выращивают в Азии и Африке. Прежде чем изготовлять из клубней маниока (длиной до 1,5 м!) крахмалистую «муку» - топиоку, их вымачивают с целью удаления содержащихся в них ядовитых веществ. 

В тропических странах культивируют и ямс (растения нескольких видов рода Диоскорея из семейства Диоскорейные). Корневые клубни этих лиан содержат очень много крахмала (до 30%) и сахаров (до 17%), достигают 1 м в длину. Есть в них и ядовитые вещества, но они разрушаются при термической обработке.

Среди растений, образующих корневые клубни и культивируемых в условиях умеренного климата, наиболее известны георгина и лилейник. Клубни у них формируются в результате утолщения придаточных корней. Так как на клубнях этих растений не образуются придаточные почки, вегетативное размножение их клубнями невозможно. При искусственном вегетативном размножении у отделённой части растения должна обязательно сохраняться нижняя часть прошлогоднего побега с пазушными почками возобновления.

Корнеплод - метаморфоз смешанного происхождения, в формировании которого в большей или меньшей степени принимает участие утолщённая базальная часть главного корня (рисунок 2).

Рисунок 2

Корнеплоды: а - моркови (Daucus); б - репы (Brassica rapa); в - свёклы (Beta)

Пунктирной линией обозначена граница корня

В формировании корнеплода, наряду с корнем, принимает участие стебель, причём доля участия этих органов у разных растений варьирует. Например, у репы или свёклы корнеплод, в основном, образован стеблем, на корень приходится лишь его самая нижняя часть. Напротив, у моркови, за исключением верхней части, корнеплод состоит из корня (рисунок 2). 

Корневая часть корнеплода определяется по наличию на ней боковых корней.

В корнеплодах в качестве запасных веществ обычно откладываются сахара.

Особенно велико их содержание у созданных селекционерами современных сортов сахарной свёклы - более 20%. Жёлтую и оранжевую окраску корнеплодам моркови и репы придают жирорастворимые пигменты - каротиноиды. Корнеплод свёклы окрашен пигментом бетаином из группы водорастворимых пигментов-антоцианов. 

Следует отметить, что термин «корнеплод» нельзя признать удачным - ведь никакого отношения к плоду он не имеет. Правильнее этот метаморфоз называть клубнем смешанного происхождения. Однако этот термин так прижился и в агрономии, и в ботанике, что исключение его из употребления в ближайшее время представляется маловероятным.

Контрактильные (втягивающие) корни.

Особую группу корней, близкую к запасающим, составляют втягивающие, или контрактильные корни (рисунок 3). Так называют корни, способные, сокращаясь по длине, втягивать побеги растения в почву на оптимальную глубину. Это необходимо для создания оптимальных условий развития растений, защищает их почки возобновления от вымерзания в зимний период. Они развиваются у луковичных (лука, пролески), клубнелуковичных (шафрана, безвременника) однодольных и некоторых корневищных двудольных, например у водосбора и пиона.

Рисунок 3

Контрактильные корни: а – гладиолус гибридный;

б - лилия тигровая

Такие корни находятся среди обычных, они способны, сокращая свою длину, тянуть за собой луковицу или корневище и тем самым погружают её глубже в почву. После этого на поверхности втягивающихся корней становятся заметны поперечные морщины, из-за чего они заметно выделяются среди обыкновенных корней.

За счёт деятельности контрактильных корней розеточные побеги одуванчика и подорожника всегда плотно прижаты к почве, а луковицы луков, лилий, тюльпанов, клубнелуковицы шафранов и гладиолусов, корневища ириса и купены всегда расположены на нужной глубине. 

Иногда слишком интенсивное заглубление приводит к негативным последствиям. Например, у растущих на хорошо окультуренной рыхлой почве тюльпанов луковицы заглубляются так сильно, что развивающиеся из них побеги не цветут. Именно поэтому луковицы этих растений рекомендуется ежегодно выкапывать и высаживать заново на оптимальную глубину.