根、道管、師管
成長する根の先端にある3つの活動領域は、すべて先端からおよそ1 cm以内に収まります。
根の働き
根は植物を固定し、水と無機養分を吸収し、光合成で作られた栄養を蓄えます。多くは地中にありますが、地上の茎葉部から根を伸ばす植物もあります。根系には大きく分けて2種類あります。双子葉類では通常、1本の主根がまっすぐ下へ伸び、そこから細い側根が枝分かれします。タンポポを引き抜くと根が途中で切れ、残った部分から再び育つのはこのためです。芝草、コムギ、イネ、トウモロコシなどの単子葉類はひげ根型で、地表近くに細い根が密な網を作り、土をその場に保つ働きもあります。
成長する根の先端は根冠に守られています。根が土を押し進むにつれ、根冠は絶えずすり減り、新しく補われます。その後ろには3つの領域があります。細胞が分裂する分裂帯、新しい細胞が長くなって根を前へ押し出す伸長帯、細胞が最終的な役割をもつ成熟帯です。OpenStaxによると、この3つはすべて先端から約1 cm以内に収まります。成熟帯では、表皮細胞から根毛という細い突起が伸び、水と無機養分を吸収する表面積を大幅に増やします。
根に入った水は、道管に届く前に検問を通らなければなりません。内皮は中央の維管束組織を囲む環状の細胞層で、その細胞壁にはカスパリー線というろう状の帯があります。水と溶けた無機養分は細胞の間をすり抜けられず、必ず細胞膜を通ります。これによって、根は取り込む物質を調節し、多くの有害物質を排除できます。
2つの輸送路
植物には、並んで走る2つの輸送系があります。道管は、水と無機養分を一方向にだけ運びます。前の単元で見たように、蒸散に引かれて土壌から根、葉を経て空気中へ向かいます。師管は糖を運び、上下どちらにも流れます。糖を作ったり放出したりする部分をソースと呼び、通常は成熟した葉が当たります。糖を使ったり蓄えたりする部分はシンクで、根、若い芽、発達中の種子や果実、塊茎などです。上部の葉は成長する茎の先端へ糖を送り、下部の葉は根へ送り、中ほどの葉は両方向へ送ります。
葉はエネルギーを使い、スクロースを師管要素へ積み込みます。師管液の糖の濃度は最大30%になることがあります。この多量の糖によって、近くの道管から浸透で水が引き込まれ、圧力が高まります。その圧力で師管液がシンクへ押され、糖が使われたり蓄えられたりして、水は再び外へ出ます。各師管の隣にある生きた伴細胞が、必要なエネルギーを供給します。
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土の中の協力相手
根が単独で働くことはほとんどありません。多くの陸上植物は菌根を作り、菌類と共生します。菌類の細い菌糸は根よりはるか先まで伸び、土の細かな隙間に入り込みます。植物は主にリン酸などの無機養分を得ます。一方、菌類は植物が固定した炭素の最大20%を受け取ることがあります。OpenStaxによると、陸上植物の80%を超える種類の根に内生菌根が見られます。エンドウ、インゲンマメ、ラッカセイ、ダイズなどのマメ科植物には、もう1つ協力相手がいます。根粒菌という土壌細菌で、根粒の中にすみ、空気中の窒素を植物が利用できるアンモニアに変えます。農業で使われる窒素の65%は、生物学的な過程によって供給されます。
| 根毛 | 根の表皮細胞の突起で、吸収のための表面積を増やします。 |
| カスパリー線 | 内皮にあるろう状の帯で、水が必ず細胞膜を通るようにします。 |
| ソース | 成熟した葉など、糖を作ったり放出したりする部分です。 |
| シンク | 根、果実、種子など、糖を使ったり蓄えたりする部分です。 |
| 菌根 | 菌類と植物の根の共生関係です。 |
| 根粒菌 | マメ科植物の根粒にすみ、窒素を固定する細菌です。 |
- 双子葉類は主根と側根、単子葉類はひげ根をもちます。
- 根冠の後ろに分裂帯、伸長帯、成熟帯が続きます。根毛が吸収を行います。
- 道管の水は土壌から空気中へ一方向に流れます。師管の糖はソースからシンクへ流れます。
- 菌根菌と、窒素を固定する根粒菌が根を助けます。
- ひげ根をもつ植物はどれですか？
- コムギ
- タンポポ
- ニンジン
- ビート
- 根毛の働きは何ですか？
- 水と無機養分を吸収する表面積を増やす
- 糖を運ぶ
- 根の先端を守る
- クロロフィルを作る
- 根の先端から後ろへ向かって、各部を順に並べましょう。
- カスパリー線の働きは何ですか？
- 水と無機養分が必ず細胞膜を通るようにする
- 糖を葉へ運ぶ
- 根毛を作る
- デンプンを蓄える
- 内容物を上下どちらにも運べる組織はどれですか？
- 師管
- 道管
- 表皮
- クチクラ
- 次のうち、シンクはどれですか？
- 発達中の果実
- 日光の当たる成熟した葉
- クチクラ
- 気孔
- 師管液の糖の濃度は、最大何%になりますか？
- 根粒菌はマメの植物に何を与えますか？
- 空気中の窒素から作ったアンモニア
- 糖
- 水
- 二酸化炭素
- OpenStaxによると、陸上植物の何%を超える種類の根に内生菌根が見られますか？
- 水の通り道を順に並べましょう。
このコースの出典 (16)
- -fix5: gravity calculation corrected using rho*g*h = 1000*9.8*h Pa
- the cited textbook has a tenfold coefficient error. Sources (checked 2026-10-17): OpenStax Biology 2e 8.1 Overview of Photosynthesis (photoautotrophs, mesophyll, stomata on the underside, guard cells, chloroplast, thylakoid, granum, stroma, two stages; openstax.org/books/biology-2e/pages/8-1-overview-of-photosynthesis)
- 8.2 The Light-Dependent Reactions (400 to 700 nm, chlorophyll a absorbs blue and red, carotenoids, 300 to 400 chlorophylls per antenna, water split at PSII, about 10 percent of the oxygen used by the leaf's mitochondria; .../8-2-the-light-dependent-reactions-of-photosynthesis)
- 8.3 Using Light Energy to Make Organic Molecules (RuBisCO, 3-PGA, G3P, three turns per G3P and six per glucose, "dark reaction" outdated, cacti fix CO2 at night; .../8-3-using-light-energy-to-make-organic-molecules)
- 30.3 Roots (tap and fibrous roots, root cap, three zones in the first centimetre, root hairs, endodermis and Casparian strip; .../30-3-roots)
- 30.4 Leaves (lamina, petiole, midrib, parallel and reticulate venation, Ginkgo, cuticle, trichomes, palisade in one to three layers, spongy mesophyll, guard cells the only epidermal cells with chloroplasts, xylem and phloem, needles and spines; .../30-4-leaves)
- 30.5 Transport of Water and Solutes (redwoods near 116 m, turgor 0.6 to 0.8 MPa and up to 1.5 MPa = 210 psi vs tyres 30 to 34 psi, gravity -0.1 MPa per metre, -2 MPa at the leaf surface, cohesion-tension, up to 90 percent of the water lost, sources and sinks, phloem sap up to 30 percent sugar; .../30-5-transport-of-water-and-solutes-in-plants)
- 31.3 Nutritional Adaptations (rhizobia, nodules, nitrogenase, biological fixation 65 percent of nitrogen used in agriculture, mycorrhizae in more than 80 percent of land plants, up to 20 percent of the carbon; .../31-3-nutritional-adaptations-of-plants)
- 32.2 Pollination and Fertilization (self and cross pollination, bees cannot see red, nectar guides, bats, birds, wind, water, at least 25,000 orchid species, double fertilization 2n zygote and 3n endosperm, seed parts, scutellum, fruit types, dispersal, dormancy; .../32-2-pollination-and-fertilization)
- Britannica, Photosynthesis: history (Priestley 1771, Ingenhousz 1779, 1782: oxygen formed at the expense of fixed air, identified the year before as carbon dioxide) (britannica.com/science/photosynthesis/History-of-the-study-of-photosynthesis)
- Smithsonian Libraries, Ingenhousz, Experiments upon Vegetables, 1779 (library.si.edu/digital-library/book/experimentsuponv00inge)
- van Helmont's account (200 pounds of earth, 5 pound willow, 169 pounds and about 3 ounces after five years, soil short by about 2 ounces)
- quoted from Howe 1965 by S. G. Saupe, College of St. Benedict and St. John's University (employees.csbsju.edu/ssaupe/biol115/van_helmont.htm)
- F. F. Blackman, Optima and Limiting Factors, Annals of Botany 19:281-296, April 1905 (doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a089000)
- NOAA Global Monitoring Laboratory, Trends in CO2 (gml.noaa.gov/ccgg/trends/: Mauna Loa September 2026 monthly mean 426.07 ppm)
- NOAA Climate.gov, Climate change: atmospheric carbon dioxide (280 ppm or less before the Industrial Revolution of the mid-1700s, from ice cores; climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-atmospheric-carbon-dioxide).
確認日: 2026-10-17