Zentralzylinder und Querschnitt der primären Wurzel
Bau von Zentralzylinder, Perizykel und radialem Leitbündel der primären Wurzel und wie man dikotyle und monokotyle Wurzeln im Querschnitt unterscheidet.
Das Wichtigste in Kürze
- Der Zentralzylinder ist der innere Leitgewebestrang der Wurzel, seine äußerste Schicht ist der Perizykel direkt innerhalb der Endodermis, die selbst zur Rinde gehört.
- Der Perizykel stammt aus dem Prokambium und ist ein Bildungsgewebe, kein Abschlussgewebe.
- Seitenwurzeln entstehen endogen aus dem Perizykel und durchbrechen Endodermis, Rinde und Rhizodermis.
- Die primäre Wurzel besitzt nur ein zentrales radiales Leitbündel mit Xylemstern und Phloemgruppen zwischen den Strahlen, keine kollateralen Bündel.
- In der dikotylen Wurzel reicht das Xylem bis ins Zentrum, ein Mark fehlt.
- Die monokotyle Wurzel hat ein polyarches Bündel um ein Markparenchym, kein Kambium und kein sekundäres Dickenwachstum.
Worum es geht
Im Inneren jeder jungen Wurzel liegt der Zentralzylinder mit Perizykel und einem einzigen radialen Leitbündel. Sein Bau zeigt im Querschnitt, ob eine Wurzel vorliegt und ob sie von einer dikotylen oder monokotylen Pflanze stammt. Das braucht man beim Mikroskopieren von Wurzeldrogen und beim Deuten von Querschnittsschemata.
Perizykel und Seitenwurzeln
Der Zentralzylinder ist der innere Strang der Wurzel, der das gesamte Leitgewebe enthält. Nach außen grenzt er an die Endodermis, die innerste Schicht der Rinde. Seine äußerste eigene Schicht ist der Perizykel. Er umgibt den Zentralzylinder als geschlossener Zellring direkt innerhalb der Endodermis.
Die Endodermis mit dem Caspary-Streifen gehört noch zur Rinde und nicht zum Zentralzylinder. Erst die Zellschicht unmittelbar innerhalb dieser Grenze ist der Perizykel.
Der Perizykel geht wie Xylem und Phloem aus dem Prokambium hervor. Seine Zellen bleiben teilungsfähig. Er ist deshalb ein Bildungsgewebe und kein Abschlussgewebe, obwohl er wie eine Hülle wirkt. In der Monokotylenwurzel ist er einschichtig. Auch in sekundär verdickten Wurzeln bleibt er erhalten und beteiligt sich am Dickenwachstum der Wurzel.
Endogene Seitenwurzeln
Die wichtigste Leistung des Perizykels sind die Seitenwurzeln. Sie entstehen tief im Inneren der Mutterwurzel, also endogen.
Endogen heißt, ein Organ wird in inneren Geweben angelegt und muss die äußeren Schichten durchbrechen. Exogen heißt, es entsteht aus oberflächennahen Schichten, so wie Blätter und Seitensprosse am Vegetationskegel des Sprosses.
Die Seitenwurzel bildet sich in drei Schritten:
- Teilung: Einige Perizykelzellen nehmen ihre Teilungen wieder auf.
- Primordium: Es entsteht ein Höcker mit eigenem Apikalmeristem.
- Durchbruch: Die Anlage wächst nach außen und durchstößt Endodermis, Rinde und Rhizodermis.
Die junge Seitenwurzel schiebt sich wie ein Keil durch die äußeren Gewebe. Die Endodermis liefert dabei keine Zellen, sie wird nur durchbrochen. Auch die Rhizodermis mit ihren Wurzelhaaren ist bloß Hindernis. Eine exogene Bildung an der Oberfläche kommt bei den Seitenwurzeln der Rosopsida nicht vor.
Wird im Examen gerne gefragt: Seitenwurzeln entstehen endogen aus dem Perizykel. Achte darauf, dass Endodermis, Rhizodermis und Wurzelhaare nur durchbrochen werden und keine Zellen beisteuern.
Radiales Leitbündel
Im primären Bau enthält der Zentralzylinder nur ein zentrales Leitbündel. Es ist ein radiales Leitbündel. Das Xylem bildet im Querschnitt einen Stern, dessen Strahlen bis an den Perizykel reichen. Die Phloemgruppen liegen in den Buchten zwischen den Strahlen. Xylem und Phloem wechseln also auf verschiedenen Radien ab.
Einen Leitbündelring wie in der Sprossachse hat die Wurzel nicht. Kollaterale Bündel, bei denen Phloem und Xylem auf einem Radius hintereinanderliegen, fehlen ebenfalls. Besonders prüfungsrelevant ist genau dieser Punkt: Die primäre Wurzel besitzt nur ein zentrales radiales Bündel und nie kollaterale Bündel.
Die Zahl der Xylemstrahlen ist ein Bestimmungsmerkmal. Bei wenigen Strahlen heißt das Bündel oligarch, etwa diarch mit zwei oder tetrarch mit vier Strahlen. Bei vielen Strahlen heißt es polyarch. In Wurzeln der Angiospermen kommen beide Typen vor. Die Wurzel von Primula veris zeigt zum Beispiel im Zentrum ein radial oligarches Bündel.
Xylem und Phloem dieses Bündels gehen aus dem Prokambium hervor. Sie sind primäre Leitgewebe. Sekundäres Xylem und Phloem fehlen in der Primärwurzel noch. Sie entstehen erst, wenn ein Kambium das Dickenwachstum beginnt.
Dikotyle Wurzel
In der primären Wurzel der Dikotylen reicht das Xylem bis ins Zentrum. Die Strahlen treffen sich in der Mitte zu einem massiven Stern. Ein Mark fehlt deshalb. Das ist der wichtigste Unterschied zur monokotylen Wurzel. Meist ist das Bündel oligarch mit zwei bis fünf Strahlen.
Von außen nach innen findet man im Querschnitt:
- Rhizodermis, oft mit Wurzelhaaren
- Rindenparenchym mit Interzellularen zwischen den rundlichen Zellen
- Endodermis mit Caspary-Streifen
- Perizykel direkt innerhalb der Endodermis
- Xylemstern mit Phloemgruppen in den Buchten
Zwischen Phloem und Xylem bleibt ein schmaler Streifen teilungsfähiger Zellen. In Schemata ist er als Kambium beschriftet. Aus ihm und aus Perizykelzellen vor den Xylemstrahlen geht später das Wurzelkambium hervor.
Diesen Querschnitt solltest du sicher erkennen können: Xylemstern bis zur Mitte ohne Mark, umgeben von Perizykel und Endodermis mit Caspary-Streifen. Zur Abgrenzung von Sprossachse und Rhizom hilft die Frage, wie viele Bündel es gibt und was in der Mitte liegt.
| Querschnitt | Leitgewebe | Zentrum |
|---|---|---|
| Eudikotyle Wurzel (primär) | ein radiales Bündel, Xylemstern | Xylem, kein Mark |
| Eudikotyle Sprossachse oder Rhizom | offen-kollaterale Bündel im Ring | Mark |
| Monokotyle Sprossachse oder Rhizom | viele zerstreute, meist geschlossen-kollaterale Bündel | Grundgewebe ohne abgegrenztes Mark |
Monokotyle Wurzel
Die Wurzel der Monokotylen (Liliopsida) besitzt ebenfalls nur ein radiales Bündel. Es ist aber polyarch: Viele Xylemgruppen wechseln mit vielen Phloemgruppen ab. Sie bilden einen Kranz um ein zentrales Markparenchym. Ein oligarcher Stern eignet sich deshalb nicht, um eine Monokotyle zu erkennen.
Geschlossen-kollaterale Bündel kennt man von monokotylen Sprossachsen. In der Wurzel kommen sie nicht vor. Beim Ingwer etwa enthält das Rhizom von Zingiber officinale zahlreiche zerstreute Bündel. Seine Wurzeln zeigen dagegen nur das eine polyarche Zentralbündel.
- Bündel meist oligarch
- Xylem reicht bis in die Mitte
- kein Mark
- Kambium vorhanden, Dickenwachstum möglich
- Bündel polyarch
- Xylem und Phloem im Kranz
- zentrales Markparenchym
- kein Kambium, kein sekundäres Dickenwachstum
Monokotyle Wurzeln besitzen kein Kambium. Das Prokambium differenziert sich vollständig zu Xylem und Phloem. Deshalb zeigen Wurzeln der Liliopsida kein sekundäres Dickenwachstum und bleiben dünn. Die Pflanze bildet stattdessen laufend neue sprossbürtige Wurzeln, typisch für ein homorrhizes Wurzelsystem.
Im Querschnitt ordnest du von außen nach innen zu: Rindenparenchym, Endodermis, einschichtiger Perizykel, der Kranz aus Xylem und Phloem und in der Mitte das Markparenchym. Mark und Rindenparenchym unterscheidet man vor allem an ihrer Lage innerhalb oder außerhalb des Leitgewebekranzes.
Quiz
Aussage 1
Ein zentrales Mark im Querschnitt einer primären Wurzel spricht für eine eudikotyle Pflanze.
In der dikotylen Wurzel reicht das Xylem bis ins Zentrum, ein Mark fehlt. Ein zentrales Markparenchym ist typisch für die monokotyle Wurzel.
Aussage 2
Die Endodermis bildet die äußerste Zellschicht des Zentralzylinders.
Die Endodermis gehört zur Rinde. Die äußerste Schicht des Zentralzylinders ist der Perizykel direkt innerhalb der Endodermis.
Aussage 3
Wurzeln der Liliopsida besitzen kein Kambium und zeigen deshalb kein sekundäres Dickenwachstum.
Das Prokambium differenziert sich in monokotylen Wurzeln vollständig, ein Kambium für das Dickenwachstum fehlt.
Aussage 4
Der Perizykel ist ein Abschlussgewebe, das den Zentralzylinder nach außen abdichtet.
Der Perizykel ist ein teilungsfähiges Bildungsgewebe aus dem Prokambium. Er bildet unter anderem die Seitenwurzeln.
Aussage 5
Im radialen Leitbündel der primären Wurzel liegen die Phloemgruppen zwischen den Strahlen des Xylemsterns.
Xylem und Phloem wechseln auf verschiedenen Radien ab, das Phloem liegt in den Buchten des Xylemsterns.
Aussage 6
Seitenwurzeln werden im Inneren der Mutterwurzel aus dem Perizykel angelegt.
Seitenwurzeln entstehen endogen aus dem Perizykel und durchbrechen anschließend die äußeren Gewebe.
Aussage 7
Die Wurzel von Primula veris besitzt im Zentrum ein radial oligarches Leitbündel.
Primula veris ist ein Beispiel für ein radial oligarches Wurzelbündel mit wenigen Xylemstrahlen.
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