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氣生根
來源:互聯網

氣生根(英文:Aerial root),是生長在地表以上的空氣中,行使特殊功能的變態根,常見于蘭科、???/a>、天南星科百合科石蒜科的一些植物,多分布在熱帶亞熱帶地區。

氣生根的形成與植物的生長環境、植物激素和基因相關。氣生根分為不同的種類,其作用也不相同。支柱根是從莖桿上或近地表的莖節上長出,由不定根形成,能夠支持植物直立生長。這些根向下伸入土壤中,并繼續產生正常的側根,不但能從土壤中吸收水分和無機鹽,還顯著增強了根系對植物體的支持作用;一些藤本植物會從莖的一側產生許多頂端扁平的攀援根;有些植物,由于長期生活在缺氧的環境中,逐步形成了露出地表或水面的呼吸根。氣生根對植物有支持生長、幫助攀援、協助呼吸空氣、吸收水分等作用。植物的氣生根和地生根在一定的條件下可以互相轉化,它們具有相似的內部結構。氣生根從生出到老化的過程中,外觀也是不斷變化,其新生部分,俗稱嫩根;太陽照射、空氣干燥和自身老化會使得氣生根慢慢地成熟,稱為老根。

除了幫助自身生長,植物的氣生根還有其它用途。生長于墨西哥Sierra Mixe的當地玉米品種的氣生根有生物固氮作用雅榕氣生根水提液作為一種天然培養基成分可誘導或提高蘭花原球莖增殖率;榕樹的氣生根可制成中藥,具有散風熱,祛類風濕性關節炎,活血止痛的功效。

相關概念

氣生根

氣生根是生長在地表以上的空氣中,能吸收氣體或支撐植物體向上生長的根。?氣生根是植物在漫長的生存過程中,為適應濕熱環境而形成的、行使特殊功能的器官,常見于蘭科、???/a>、天南星科、百合科、石蒜科的一些植物中。

根的變態

有些植物的根由于環境等原因會產生一些特殊功能,同時形態結構上發生變異,這種現象稱為根的變態。氣生根就是一種生長在空氣里的變態根。

形成原因

環境影響?

氣生根的出現與生長環境密切相關。當環境溫度高,植物的蒸騰作用大,僅僅依靠地生根不足以維持植物自身利用,植物就可以利用地上部分的莖葉或氣生根吸收水分。例如榕樹為了適應雨量多、高溫高濕的環境,樹干上長出許多條像繩子一樣的氣生根,起到輔助呼吸的作用?;蛘?,當地下根系營養不足或者呼吸狀態不理想時,植物也需要借助氣生根吸收空氣中的水分。

激素影響?

植物激素在氣生根的形成過程中扮演著復雜而重要的角色,既可以通過影響細胞的分裂和生長直接調控氣生根的發育,又可以通過與其它分子互相作用來間接調控氣生根的發育。研究發現,提高外源或者內源的生長素濃度均能夠使植物生長出更多的氣生根。例如,乙烯利會促進氣生根的發生速度,而且乙烯利濃度增加,氣生根的層數、條數和總重也會隨之增加,但根卻逐漸變細。?

基因影響?

除了外界因素之外,氣生根的形成也受基因控制??茖W家通過對玉蜀黍屬氣生根發育過程的研究,發現生長素相關基因占據重要的比例。例如,最先發現的突變體rt1是影響氣生根發育的關鍵基因,具有這種突變體的植株地下根數量基本沒有變化,而氣生根全部缺失。此外,組織學研究發現,RTCS 基因的突變也會影響到氣生根的發育過程,從而使得突變體中只保留主根和側根,而 RTCS 的同源基因 RTCL(RTCS-LIKE)也是生長素響應基因。?

分類

根據氣生根的形態和作用不同,可以將其分為以下幾類。

支柱根

支柱根是生長在地面以上空氣中的根,從莖桿上或近地表的莖節上長出,向下伸入土壤中,能夠支持植物直立生長。比如玉米,它的莖桿基部生出許多根,可以支持植株直立,減少倒伏。生長在海邊的紅刺露兜樹,為了抵御海風,長有很多支柱根。中國南方的榕樹,也常見有巨大的支柱根。

攀援根

攀援根通常從藤本植物的莖藤上長出,這類根頂端扁平,有的成為吸盤狀,能夠分泌粘液,以固著在其他樹干、石山或墻壁表面,幫助細長柔弱的莖稈向上生長。如中華常春藤凌霄等都具有攀援根。?

呼吸根

有些植物,由于長期生活在缺氧的環境中,逐步形成了一種向上生長,露出地表或水面的根。這些根外有呼吸孔,內有發達的通氣組織,可把空氣輸送到地下,供給地下根呼吸,適應土壤中缺氣的情況,維持植物的正常生活。中國科學院武漢植物園池杉的周圍,常常可見一個個的呼吸根,它們破土而出,暴露在地上。

板根?

板根是在特定的環境下,植物主根發育不良,側根向上側隆起生長,與樹干基部相接部位形成發達的木質板狀隆脊。熱帶樹種中,蝶型花亞科、杜英科、茜草科衛矛科等植物種類都是常見的板根植物。有的植物板根可達數米,增強了對巨大樹冠的支持力量。

附生根

附生植物,即不在地面生長,而是在樹木的樹枝或樹干上生長的一類植物,也會產生氣生根。其根具有肥厚的根被,適宜于吸收和儲存空氣中的水分,如熱帶雨林中的附生蘭。

分布區域

有氣生根的植物喜好溫暖濕潤的環境,多分布在熱帶和亞熱帶地區,以熱帶雨林地區的種類最多。在中國,氣生根多分布在長江以南地區。?

特點

植物的氣生根和地生根在一定的條件下可以互相轉化。例如,當榕樹的氣生根扎入地下以后,就會變得和地生根完全相同,可以從地下吸取水分,對榕樹地上部分起支撐作用;而其地生根長久暴露在空氣中,特性也會和氣生根完全相同。

植物的氣生根和地生根具有相似的內部結構。從石斛氣生根的電鏡掃描中可以看到,氣生根的頂端沒有根毛,而是進行幾次平周分裂,形成根被。根被是一種海綿狀組織,它由多層死細胞組成,細胞成多角形,排列緊密,細胞壁局部木栓化加厚成帶狀或網狀花紋,有細微的小孔,適宜吸收水分,并能轉運到細胞的內部。

氣生根從生出到老化的過程中,外觀也是不斷變化的。以雅榕為例,在下雨或潮濕天氣會長出氣生根,氣生根尖端開始0-4cm處、呈白色或淡黃色的為新生部分,俗稱嫩根;太陽照射、空氣干燥和自身老化會使得氣生根慢慢地成熟,外觀變為黃色,此時稱為成熟態;之后,氣生根繼續老化,當其表面變成褐色、類似樹皮的木質層便稱為老化態,后兩種形態都叫老根。老根部分根被較厚,外表粗糙,表面有微孔。

作用

支持

一些屬于淺根系而植株又較高大的草本植物,如玉米、高粱等,在拔節后抽穗前,近地面的幾個節上可環生幾層氣生的支持根,做向地性生長,入土后在土內產生側根,有支持植株的特殊作用。當支持根發育不良時,植株遇到大風易倒伏。支持根也兼有吸收、輸導等作用。

攀援

一些藤本植物,如中國地錦、絡石薜荔等,會從莖的一側產生許多頂端扁平的攀援根,幫助它們攀援于物體表面。

呼吸

有些生長在沿?;蛘訚傻貛У闹参铮?a href="/hebeideji/8172155480164246566.html">紅樹、蛟龍等,可以產生向上生長伸出地面的呼吸根。其表面有呼吸孔,內有發達的通氣組織,有利于通氣和儲存空氣。

吸收

科學家通過實驗得出,不同狀態的氣生根,吸水方式有所不同。

?氣生根的老根有兩種方式吸收水分:一種是通過吸附作用使濕空氣中的水蒸氣轉變成液態水,輸送至根內,叫根被的吸附。另一種是通過微孔直接吸收凝結在空氣灰粒上的水分,或儲存并吸收下雨天時落在根表面的水分,將其輸送至根內,叫做根被的吸收。?

氣生根的嫩根也有兩種吸水方式:當氣生根在流動的飽和空氣中生長了一天后,表面會有密集的白色絨毛長出,絨毛起到凝結核的作用,使得空氣中的水蒸氣在其表面凝結,進而被輸送到根內。這與地生根吸水原理相同,主要通過根毛來吸收空氣中的水分。?另一種情況是,當氣生根在接近飽和的空氣中生長,表面沒有白色絨毛長出時,氣生根表面凝結水分主要通過浸潤相變實現。浸潤相變通常指液體在固體表面上發生的,從部分浸潤狀態到完全浸潤狀態的轉化。發生浸潤相變時,氣生根周圍空氣接近飽和,且在氣生根表面可以形成氣-水分界面,且氣生根表面溫度略低于周圍環境溫度。因此,空氣中的水蒸氣會凝結在氣生根表面,進而被輸送至植物體內,稱為根被的凝結機理。

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用途

生物固氮?

2018年,科學家發現一種生長于墨西哥Sierra Mixe的當地玉米品種,擁有數量眾多且分泌大量粘液的氣生根,粘液富集了大量固氮菌,表現出很強的固氮活性。?經多種方法計算,該品種在大氣固氮的過程中,對氮素的貢獻率達到29%—82%。

天然培養基

雅榕氣生根中含有內源激素和激素的前體物質,其水提液作為一種天然培養基成分可誘導或提高蘭花原球莖增殖率。研究表明,用小葉榕氣生根水提液臨時替代激素的辦法,對大花蕙蘭的生根有較大貢獻,為大花蕙蘭組織培養開辟了一條新途徑,同時也為研究者、企業生產者提供了方便。?

用作中藥

榕須,中藥名,為???/a>榕樹的氣生根,分布于浙江省江西省福建省、臺灣、廣東省海南省廣西壯族自治區、貴州省、云南省等地,具有散風熱,祛風濕,活血止痛的功效,常用于治療流感,百日咳扁桃體炎,結膜炎,風濕骨痛,胃痛濕疹,跌打損傷等病癥。

參考資料 >

前 19 名有氣生根的植物(附圖).askgardening.2025-06-08

長在空氣中的根——植物的氣生根.中國科學院.2024-03-23

第583期:有的植物連根也想喝西北風?.中國科學院武漢植物園.2025-06-07

榕樹氣生根.西湖大學神農對話.2025-06-07

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