1. Hấp thụ nước và các ion khoáng ở rễ
Nước là dung môi hòa tan nhiều muối khoáng vì vậy quá trình hấp thụ nước và muối khoáng luôn gắn với quá trình hấp thụ nước.
1.1. Rễ là cơ quan hấp thụ nước và ion khoáng
– Rễ cây là cơ quan dinh dưỡng dưới đất của cây, có nhiệm vụ chủ yếu là hút nước và muối khoáng hòa tan trong nước để chuyển lên các cơ quan trên mặt đất (thân và lá). Rễ còn có chức năng cơ học: Giữ chặt cây vào đất, bám vào giá thể, một số rễ cây còn là cơ quan dự trữ chất dinh dưỡng, ở một số loài rễ cây còn có khả năng tham gia vào việc sinh sản dinh dưỡng, tham gia vào quá trình hô hấp và quang hợp của cây.
– Hình thái ngoài của rễ cây : Khi quan sát hình thái ngoài của một rễ chính, người ta phân biệt các phần chính sau đây:
+ Chóp rễ: là bộ phận tận cùng bao bọc bên ngoài đầu rễ, có tác dụng che chở cho mô phân sinh đầu rễ khỏi bị tổn thương khi đâm sâu vào đất.
+ Miền sinh trưởng: là phần nằm ngay trong chóp rễ – đó chính là mô phân sinh đầu rễ, cấu tạo bởi những tế bào phân chia mãnh liệt làm cho rễ dài ra, trong miền này người ta phân biệt thành các phần:
+ Miền vận chuyển (miền trưởng thành): miền này có nhiệm vụ chính là vận chuyển nước và muối khoáng hòa tan từ rễ lên thân, có tác dụng nâng đỡ thân, ở miền này đã bắt đầu hình thành các rễ bên, bao phủ mặt ngoài của miền vận chuyển thường có một lớp bần. Miền vận chuyển đã có cấu tạo thứ cấp.
+ Miền phân hóa: nằm ngay ở phía trên miền sinh trưởng, những tế bào của miền này đã bắt đầu phân hóa để hình thành các mô.
+ Miền hấp thu (miền lông hút): mặt ngoài của miền này có rất nhiều lông hút bao phủ, có tác dụng hút nước và muối khoáng hòa tan từ đất vào trong cây.
+ Nốt sần: là kiểu rễ thường gặp ở cây họ Đậu (Fabaceae) và một số đại diện của các họ khác, trên các rễ xuất hiện các nốt nhỏ sần sùi như là các biến dạng của rễ – đó là những nốt sần. Hiện tượng này do vi khuẩn Rhizobium thâm nhập từ trong đất qua lông rễ hoặc qua các khe nứt nhỏ của rễ vào các tế bào mô mềm của rễ, trong mô này các tế bào vi khuẩn đó sống và sinh sản, các tế bào vỏ trụ của rễ bắt đầu có sự phân chia để tạo thành nốt sần ở trên rễ, bên trong chứa nhiều vi khuẩn nốt sần. Các vi khuẩn này có khả năng cố định nitơ tự do của khí quyển ở trong đất vào các nốt sần đó. Đây là hiện tượng chung sống giữa cây xanh và vi khuẩn, mỗi loài cây họ đậu có 1 loài Rhizobium nhất định.
+ Rễ nấm: đó là sự chung sống giữa rễ các cây thực vật bậc cao với nhiều loài nấm ở trong đất, có các kiểu rễ nấm chính sau đây: Rễ nấm ngoài: sợi nấm tạo thành một mô bao xung quanh rễ non của cây và chỉ thâm nhập vào các khoảng gian bào của những lớp ngoài cùng của vỏ rễ. Rễ nấm trong: các sợi nấm thâm nhập sâu vào các tế bào của vỏ rễ và tạo nên những chỗ lồi nhỏ. Rễ nấm trong và ngoài: là trường hợp sợi nấm nằm cả ở bên trong lẫn bên ngoài của rễ, loại rễ nấm này thường gặp hơn cả (rễ của một số cây họ Lan (Orchidaceae) và họ Đỗ quyên (Ericaceae)
Các dạng biến thái của rễ:
+ Rễ củ: là dạng biến thái không phải chỉ riêng của rễ, mà có sự tham gia của trụ trên và trụ dưới của lá mầm, ở những cây sống 2 năm, rễ củ phát triển như một cơ quan dự trữ mà ở năm thứ 2 thì từ rễ đó phát triển thân, hoa, quả… (Cà rốt, Củ cải).
+ Rễ chống (rễ cà kheo): là kiểu rễ đặc trưng cho những cây sống ở vùng ngập mặn ven biển, những cây này có rễ phụ phát triển mạnh thành hình cung rồi cắm xuống đất làm thành hệ thống chống đỡ cho cây chịu được những tác động của sóng, gió thủy triều… (rễ cây Đước, Sú, Ráy và Dứa dại…).
+ Rễ bạnh: là rễ nằm ở vị trí chuyển tiếp với thân, nằm nổi trên mặt đất và phát triển thành những phiến lớn, thường gặp ở những cây gỗ vùng nhiệt đới (Đa, Sấu).
+ Rễ không khí: là những rễ phụ phát triển từ thân, buông lơ lửng trong không khí, thường có màu lục (do tế bào chứa diệp lục) ở trên bề mặt của những rễ này thường có một lớp vêlamen dày, đó là những tế bào chết, có màng dày hóa bần có khả năng hấp thụ nước trong không khí, rễ không khí thường gặp ở cây họ Ráy (Araceae) và cây họ Lan (Orchidaceae).
+ Rễ biểu sinh: thường gặp ở những cây biểu sinh, là những cây sống trên những cây khác nhưng không phải ký sinh hay hoại sinh. Cây biểu sinh thường bám vào phần vỏ của những cây gỗ lớn nhờ những rễ dẹp, những rễ này có khả năng hấp thụ nước chảy dọc theo thân của cây chủ, rễ cây thường có màu lục (rễ cây của một số loài Lan)
+ Rễ bám: là đặc điểm của một số dây leo, các rễ này giúp cho cây bám chắc vào giá thể (Trầu không, Tiêu…). + Rễ hô hấp: thường gặp ở những cây ngập mặn hoặc các cây sống ở vùng đầm lầy, ở những nơi rễ khó hấp thụ không khí, ở những cây này có các rễ chuyên hóa, ngoi lên khỏi mặt nước để hô hấp , trên bề mặt của rễ có rất nhiều lỗ vỏ: cây Bụt mọc (Taxodium distichum); Bần (Soneratia); Vẹt (Bruguiera).
+ Rễ giác mút: là rễ của các cây ký sinh hoặc bán ký sinh những cây này có hệ rễ đâm sâu vào nhu mô vỏ và các bó mạch của những cây khác để hút nước và các chất hữu cơ (cây Tầm gửi – cây nửa ký sinh vì có khả năng quang hợp).
+ Rễ thắt nghẹt (rễ bóp cổ): là kiểu rễ thường gặp ở những cây thuộc chi Ficus (Si, Đa, Bồ đề) có hệ rễ phụ phát triển mạnh bóp chết cây chủ.
1.2. Cơ chế hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ cây
1.2.1. Hấp thụ nước và ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút
a) Hấp thụ nước
– Nước được hấp thụ liên tục từ đất vào tế bào lông hút theo cơ chế thụ động (cơ chế thẩm thấu): đi từ môi trường nhược trương vào dung dịch ưu trương của tế bào rễ cây nhờ sự chênh lệch áp suất thẩm thấu.
– Dịch của tế bào lông hút ưu trương là do:
+ Quá trình thoát hơi nước đóng vai trò như bơm hút.
+ Nồng độ các chất tan trong tế bào lông hút cao.
b) Hấp thụ muối khoáng
– Các ion khoáng xâm nhập vào tế bào rễ cây một cách chọn lọc theo 2 cơ chế:
+ Thụ động: Cơ chế khuếch tán từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp.
+ Chủ động: Di chuyển ngược chiều gradien nồng độ và cần năng lượng.
1.2.2. Dòng nước và các ion khoáng đi từ đất vào mạch gỗ của rễ
Dòng nước và các ion khoáng đi từ đất vào mạch gỗ của rễ theo 2 con đường:
.png)
– Con đường gian bào: Từ lông hút → khoảng gian bào → đai Caspari → mạch gỗ.
– Con đường tế bào chất: Từ lông hút → tế bào chất của các tế bào sống → mạch gỗ.