30.3: Raízes

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Habilidades para desenvolver

Identifique os dois tipos de sistemas radiculares
Descreva as três zonas da ponta da raiz e resuma o papel de cada zona no crescimento da raiz
Descreva a estrutura da raiz
Listar e descrever exemplos de raízes modificadas

As raízes das plantas com sementes têm três funções principais: ancorar a planta ao solo, absorver água e minerais e transportá-los para cima e armazenar os produtos da fotossíntese. Algumas raízes são modificadas para absorver umidade e trocar gases. A maioria das raízes está no subsolo. Algumas plantas, no entanto, também têm raízes adventícias, que emergem acima do solo a partir da parte aérea.

Tipos de sistemas radiculares

Os sistemas radiculares são principalmente de dois tipos (Figura\(\PageIndex{1}\)). As dicotiledôneas têm um sistema radicular, enquanto as monocotiledôneas têm um sistema radicular fibroso. Um sistema radicular de torneira tem uma raiz principal que cresce verticalmente e da qual surgem muitas raízes laterais menores. Os dentes-de-leão são um bom exemplo; suas raízes de torneira geralmente se quebram ao tentar arrancar essas ervas daninhas e podem regenerar outro broto a partir da raiz restante). Um sistema radicular de torneira penetra profundamente no solo. Em contraste, um sistema radicular fibroso está localizado mais próximo da superfície do solo e forma uma densa rede de raízes que também ajuda a evitar a erosão do solo (gramíneas são um bom exemplo, assim como trigo, arroz e milho). Algumas plantas têm uma combinação de raízes de torneira e raízes fibrosas. As plantas que crescem em áreas secas geralmente têm sistemas radiculares profundos, enquanto as plantas que crescem em áreas com água abundante provavelmente têm sistemas radiculares mais rasos.

A foto superior mostra cenouras, que são raízes grossas da torneira que têm raízes laterais finas que se estendem a partir delas. A foto inferior mostra gramíneas com um sistema radicular fibroso abaixo do solo. — Figura\(\PageIndex{1}\): (a) Os sistemas radiculares de torneira têm uma raiz principal que cresce para baixo, enquanto (b) os sistemas radiculares fibrosos consistem em muitas raízes pequenas. (crédito b: modificação da obra de “Austen Squarepants” /Flickr)

Crescimento radicular e anatomia

O crescimento da raiz começa com a germinação das sementes. Quando o embrião da planta emerge da semente, a radícula do embrião forma o sistema radicular. A ponta da raiz é protegida pela capa radicular, uma estrutura exclusiva das raízes e diferente de qualquer outra estrutura vegetal. A tampa da raiz é substituída continuamente porque é danificada facilmente à medida que a raiz atravessa o solo. A ponta da raiz pode ser dividida em três zonas: uma zona de divisão celular, uma zona de alongamento e uma zona de maturação e diferenciação (Figura\(\PageIndex{2}\)). A zona de divisão celular está mais próxima da ponta da raiz; é composta pelas células que se dividem ativamente do meristema radicular. A zona de alongamento é onde as células recém-formadas aumentam de comprimento, alongando assim a raiz. Começando pela primeira raiz, o cabelo está a zona de maturação celular, onde as células radiculares começam a se diferenciar em tipos celulares especiais. Todas as três zonas estão no primeiro centímetro ou mais da ponta da raiz.

Essa seção lateral da ponta da raiz é dividida em três áreas: uma área superior de maturação, uma área média de alongamento e uma área inferior de divisão celular na ponta da raiz. Na área de maturação, os pêlos das raízes se estendem da raiz principal e as células são grandes e retangulares. A área de alongamento não tem pêlos radiculares e as células ainda são retangulares, mas um pouco menores. Um cilindro vascular atravessa o centro da raiz na área de maturação e na área de alongamento. Na área de divisão celular, as células são muito menores. As células dentro dessa área são chamadas de meristema apical. Uma camada de células chamada capa radicular envolve o meristema apical. — Figura\(\PageIndex{2}\): Uma visão longitudinal da raiz revela as zonas de divisão, alongamento e maturação celular. A divisão celular ocorre no meristema apical.

A raiz tem uma camada externa de células chamada epiderme, que envolve áreas do tecido do solo e do tecido vascular. A epiderme fornece proteção e ajuda na absorção. Os pêlos radiculares, que são extensões das células epidérmicas radiculares, aumentam a área superficial da raiz, contribuindo muito para a absorção de água e minerais.

Dentro da raiz, o tecido do solo forma duas regiões: o córtex e a medula (Figura\(\PageIndex{3}\)). Em comparação com os caules, as raízes têm muito córtex e pouca medula. Ambas as regiões incluem células que armazenam produtos fotossintéticos. O córtex está entre a epiderme e o tecido vascular, enquanto a medula fica entre o tecido vascular e o centro da raiz.

A micrografia mostra uma seção transversal da raiz. As células do xilema, cujas paredes celulares estão vermelhas, estão no meio da raiz. Manchas de células do floema, manchadas de azul, estão localizadas na borda do anel das células do xilema. O periciclo é um anel de células na borda externa do xilema e do floema. Outro anel de células, chamado endoderme, envolve o periciclo. Tudo dentro da endoderme é a esclera, ou tecido vascular. Fora da enderme está o córtex. As células do parênquima que compõem o córtex são as maiores da raiz. Fora do córtex está a exoderme. A exoderme tem cerca de duas células de espessura e é composta por células esclerênquimas com coloração vermelha. Ao redor da exoderme está a epiderme, que é uma única camada celular de espessura. Alguns pelos da raiz se projetam para fora da raiz. — Figura\(\PageIndex{3}\): A coloração revela diferentes tipos de células nesta micrografia de luz da seção transversal da raiz de trigo (*Triticum*). As células do esclerênquima da exoderme e as células do xilema mancham de vermelho e as células do floema de azul. Outros tipos de células mancham de preto. A estela, ou tecido vascular, é a área dentro da endoderme (indicada por um anel verde). Os pelos das raízes são visíveis fora da epiderme. (crédito: dados da barra de escala de Matt Russell)

O tecido vascular na raiz está disposto na porção interna da raiz, que é chamada de estela (Figura\(\PageIndex{4}\)). Uma camada de células conhecida como endoderme separa a estela do tecido do solo na porção externa da raiz. A endoderme é exclusiva das raízes e serve como um ponto de verificação para materiais que entram no sistema vascular da raiz. Uma substância cerosa chamada suberina está presente nas paredes das células endodérmicas. Essa região cerosa, conhecida como faixa caspariana, força a água e os solutos a atravessar as membranas plasmáticas das células endodérmicas em vez de deslizar entre as células. Isso garante que apenas os materiais exigidos pela raiz passem pela endoderme, enquanto substâncias tóxicas e patógenos geralmente são excluídos. A camada celular mais externa do tecido vascular da raiz é o periciclo, uma área que pode dar origem às raízes laterais. Nas raízes das dicotiledôneas, o xilema e o floema da estela estão dispostos alternadamente em forma de X, enquanto nas raízes monocotiledôneas, o tecido vascular é organizado em um anel ao redor da medula.

A seção transversal de uma raiz de dicotiledônea tem uma estrutura em forma de X em seu centro. O X é composto por muitas células do xilema. As células do floema preenchem o espaço entre o X. Um anel de células chamado periciclo envolve o xilema e o floema. A borda externa do periciclo é chamada de endoderme. Uma espessa camada de tecido do córtex envolve o periciclo. O córtex está envolto em uma camada de células chamada epiderme. A raiz monocotiledônea é semelhante a uma raiz de dicotiledônea, mas o centro da raiz está cheio de medula. As células do floema formam um anel ao redor da medula. Aglomerados redondos de células do xilema estão embutidos no floema, dispostos simetricamente em torno da medula central. O periciclo externo, a endoderme, o córtex e a epiderme são os mesmos na raiz da dicotiledônea. — Figura\(\PageIndex{4}\): Nas dicotiledôneas típicas (à esquerda), o tecido vascular forma um X no centro da raiz. Nas monocotiledôneas típicas (à direita), as células do floema e as células maiores do xilema formam um anel característico ao redor da medula central.

Modificações de raiz

As estruturas radiculares podem ser modificadas para fins específicos. Por exemplo, algumas raízes são bulbosas e armazenam amido. Raízes aéreas e raízes de suporte são duas formas de raízes acima do solo que fornecem suporte adicional para ancorar a planta. Raízes de torneira, como cenoura, nabo e beterraba, são exemplos de raízes que são modificadas para armazenamento de alimentos (Figura\(\PageIndex{5}\)).

As fotos mostram uma variedade de vegetais frescos em uma mercearia. — Figura\(\PageIndex{5}\): Muitos vegetais são raízes modificadas.

As raízes epífitas permitem que uma planta cresça em outra planta. Por exemplo, as raízes epífitas das orquídeas desenvolvem um tecido esponjoso para absorver a umidade. A figueira (Ficus sp.) começa como uma epífita, germinando nos galhos de uma árvore hospedeira; as raízes aéreas se desenvolvem a partir dos galhos e eventualmente chegam ao solo, fornecendo suporte adicional (Figura\(\PageIndex{6}\)). No espinheiro-bravo (Pandanus sp.), uma árvore semelhante a uma palmeira que cresce em solos tropicais arenosos, as raízes acima do solo se desenvolvem a partir dos nós para fornecer suporte adicional.

A foto (a) mostra uma árvore grande com troncos menores crescendo de seus galhos e (b) uma árvore com raízes aéreas delgadas espiralando para baixo a partir do tronco. — Figura\(\PageIndex{6}\): A (a) figueira, também conhecida como figueira estranguladora, começa a vida como epífita em uma árvore hospedeira. As raízes aéreas se estendem até o solo e sustentam a planta em crescimento, o que eventualmente estrangula a árvore hospedeira. O (b) espinheiro desenvolve raízes acima do solo que ajudam a sustentar a planta em solos arenosos. (crédito a: modificação da obra de “psyberartist” /Flickr; crédito b: modificação da obra de David Eikhoff)

Resumo

As raízes ajudam a ancorar uma planta, absorvem água e minerais e servem como locais de armazenamento de alimentos. As raízes principais e as raízes fibrosas são os dois principais tipos de sistemas radiculares. Em um sistema radicular principal, a raiz principal cresce verticalmente para baixo com algumas raízes laterais. Os sistemas radiculares fibrosos surgem na base do caule, onde um conjunto de raízes forma uma rede densa que é mais rasa do que uma raiz principal. A ponta da raiz em crescimento é protegida por uma capa radicular. A ponta da raiz tem três zonas principais: uma zona de divisão celular (as células estão se dividindo ativamente), uma zona de alongamento (as células aumentam de comprimento) e uma zona de maturação (as células se diferenciam para formar diferentes tipos de células). O tecido vascular radicular conduz água, minerais e açúcares. Em alguns habitats, as raízes de certas plantas podem ser modificadas para formar raízes aéreas ou epífitas.

Glossário

raiz adventícia: raiz acima do solo que surge de uma parte da planta que não seja a radícula do embrião vegetal

Faixa caspariana: revestimento ceroso que força a água a atravessar as membranas plasmáticas endodérmicas antes de entrar no cilindro vascular, em vez de se mover entre as células endodérmicas

endoderme: camada de células na raiz que forma uma barreira seletiva entre o tecido do solo e o tecido vascular, permitindo que água e minerais entrem na raiz, excluindo toxinas e patógenos

sistema radicular fibroso: tipo de sistema radicular em que as raízes surgem da base do caule em um cacho, formando uma densa rede de raízes; encontrado em monocotiledôneas

periciclo: limite externo da estela a partir do qual as raízes laterais podem surgir

tampa raiz: células protetoras cobrindo a ponta da raiz em crescimento

cabelo radicular: estrutura semelhante a um cabelo que é uma extensão das células epidérmicas; aumenta a área da superfície da raiz e auxilia na absorção de água e minerais

estela: porção interna da raiz contendo o tecido vascular; cercada pela endoderme

toque no sistema radicular: tipo de sistema radicular com uma raiz principal que cresce verticalmente com poucas raízes laterais; encontrado em dicotiledôneas