โครงสร้างและหน้าที่ของราก

โครงสร้างและหน้าที่ของราก

โครงสร้าง หน้าที่และชนิดของราก

รากของพืชมีหน้าที่สำคัญ คือ ยึดลำต้นให้ติดอยู่กับพื้นดิน ทำหน้าที่ดูดซึมน้ำและแร่ธาตุ ๆ จากดิน ส่งไปยังส่วนต่าง ๆ ของลำต้น รากของพืชบางชนิดทำหน้าที่สะสมอาหาร รากเช่นนี้จะมีลักษณะเป็นหัว เช่น หัวไชเท้า แครอท มันเทศ มันแกว ต้อยติ่ง กระชาย ถั่วพู เป็นต้น รากพืชบางชนิดมีสีเขียว จึงสังเคราะห์ด้วยแสงได้ เช่น รากกล้วยไม้ รากบางชนิดทำหน้าที่ค้ำจุน (Prop root) เช่นไทรย้อย เตย ลำเจียก โกงกาง รากบางชนิดทำหน้าที่เกาะ (Climbing root) เช่นรากพลู พลูด่าง พริกไทย กล้วยไม้ เป็นต้น

1. การแบ่งบริเวณของราก

เนื่องจากรากถือได้ว่าเป็นอวัยวะหนึ่งของพืชจึงประกอบด้วยเนื้อเยื่อชนิดต่าง ๆ ดังภาพที่ 2-1

ภาพที่ 2-1 แสดงบริเวณต่าง ๆ ของปลายรากพืชใบเลี้ยงเดี่ยวตัดตามยาว

(สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, 2548 หน้า 7)

โครงสร้างภายในของรากนับจากปลายสุดของรากขึ้นไป แบ่งเป็นบริเวณต่าง ๆ ได้ดังต่อไปนี้

1.1 บริเวณหมวกราก (Root cap) ประกอบด้วยเซลล์ พาเรงคิมา หลายชั้นที่ปกคลุมเนื้อเยื่อเจริญที่ปลายรากที่อ่อนแอไว้ เซลล์ในบริเวณนี้มีอายุสั้น เนื่องจากเป็นบริเวณที่มีการฉีกขาดอยู่เสมอ เพราะส่วนนี้จะยาวออกไปและชอนไชลึกลงไปในดินเซลล์เรียงตัวกันอย่างหลวม ๆ

ส่วนใหญ่รากพืชจะมีหมวกราก ซึ่งเป็นโครงสร้างที่สำคัญในการเบิกนำส่วนอื่น ๆ ของรากลงไปในดิน เป็นการป้องกันส่วนอื่น ๆ ของรากไม่ให้เป็นอันตรายในการไชลงดิน เซลล์บริเวณหมวกรากจะหลั่งเมือกลื่น (Mucilage) ออกมา สำหรับให้ปลายรากแทงลงไปในดินได้ง่ายขึ้น

1.2 บริเวณเซลล์แบ่งตัว (Region of cell division) อยู่ถัดจากบริเวณหมวกรากขึ้นไป ประกอบด้วยเซลล์ของเนื้อเยื่อเจริญบริเวณปลายราก (Apical meristem) ที่ได้กล่าวไว้ในเรื่องเนื้อเยื่อเจริญ เซลล์มีขนาดเล็ก มีผนังเซลล์บาง ในแต่ละเซลล์มี โพรโทพลาซึม เข้มข้นและมีปริมาณมากเป็นบริเวณที่มีการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส (Mitosis) บางเซลล์ที่แบ่งได้จะทำหน้าที่แทนเซลล์หมวกรากที่ตายไปก่อนบางส่วนจะยืดตัวยาวขึ้นแล้วอยู่ในบริเวณเซลล์ยืดตัวที่เป็นส่วนที่อยู่สูงขึ้นไป

1.3 บริเวณเซลล์ยืดตัวตามยาว (Region of cell elongation) ประกอบด้วยเซลล์ที่มีรูปร่างยาว ซึ่งเกิดมาจากเซลล์ของเนื้อเยื่อเจริญที่แบ่งตัวแล้ว อยู่ในบริเวณที่สูงกว่าบริเวณเนื้อเยื่อเจริญ การที่เซลล์ขยายตัวตามยาวทำให้รากยาวเพิ่มขึ้น

1.4 บริเวณเซลล์เจริญเติบโตเต็มที่ (Region of maturation) อยู่สูงถัดจากบริเวณเซลล์ยืดตัวขึ้นมา เซลล์ในบริเวณนี้เจริญเติบโตเต็มที่แล้วมีการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเนื้อเยื่อถาวรชนิดต่าง ๆ

ในบริเวณนี้มีเซลล์ขนราก (Root hair cell) เป็นเซลล์เดี่ยวที่มีขนรากเป็นส่วนหนึ่งของผนังเซลล์ยื่นออกไปเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวในการดูดซึมน้ำและแร่ธาตุ เซลล์ขนรากเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ เอพิเดอร์มิส บางเซลล์ เซลล์ขนรากจะมีอยู่เฉพาะบริเวณนี้เท่านั้นเซลล์ขนรากมีอายุประมาณไม่เกิน 7-8 วัน แล้วจะเหี่ยวแห้งตายไป แต่ขนรากในบริเวณเดิมจะมีเซลล์ใหม่สร้างเซลล์ขนรากขึ้นมาแทนที่ เนื้อเยื่อที่อยู่บริเวณนี้เริ่มมีการเปลี่ยนแปลงเพื่อเจริญไปเป็นเนื้อเยื่อถาวรชนิดต่าง ๆ ต่อไป

เซลล์บริเวณขนราก เป็นเซลล์ที่เริ่มแก่ตัวแล้วเจริญไปเป็นเนื้อเยื่อถาวรชนิดเนื้อเยื่อถาวรขั้นต้น (Primary permanent tissue) บริเวณขนรากประกอบด้วยเนื้อเยื่อ 3 ชนิดคือ เอพิเดอร์มิส (Epidermis) คอร์เทกซ์ (Cortex) และสตีล (Stele)

2. โครงสร้างภายในของราก

เนื้อเยื่อของรากพืชใบเลี้ยงคู่และใบเลี้ยงเดี่ยว เมื่อตัดตามขวางแล้วนำไปส่องดูด้วยกล้องจุลทรรศน์ พบว่ามีการเรียงตัวของเนื้อเยื่อเป็นชั้น ๆ เรียงจากด้านนอกเข้าสู่ด้านใน ดังนี้

ภาพที่ 2-2 แสดงรากตัดตามขวางแสดงการเจริญเติบโตขั้นแรก

ก. รากพืชใบเลี้ยงคู่ (ถั่วเขียว) ข. รากพืชใบเลี้ยงเดี่ยว (ข้าวโพด)

ค. รากพืชใบเลี้ยงคู่ขยาย (ถั่วเขียว) ง. รากพืชใบเลี้ยงเดี่ยวขยาย (ข้าวโพด)

(สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, 2548, หน้า 10)

2.1. เอพิเดอร์มิส (Epidermis) เป็นเนื้อเยื่อที่อยู่ชั้นนอกสุดมีการเรียงตัวของเซลล์เพียงชั้นเดียว แต่เรียงชิดกัน เซลล์มีผนังบางไม่มีคลอโรพลาสต์ มีแวคิวโอลขนาดใหญ่ บางเซลล์เปลี่ยนไปเป็นเซลล์ขนราก เอพิเดอร์มิส มีหน้าที่ป้องกันอันตรายให้แก่เนื้อเยื่อที่อยู่ภายในขนรากของเอพิเดอร์มิส ช่วยดูดน้ำและแร่ธาตุ และป้องกันไม่ให้น้ำเข้ารากมากเกินไป

ภาพที่ 2-3 แสดง ขนรากเป็นเซลล์ ที่เปลี่ยนมาจากเอพิเดอร์มิส (Koning, R.E., 1994)

ที่มา : http://plantphys.info/Plant_Biology/roots.html

2.2 คอร์เทกซ์ (Cortex) อยู่ระหว่างชั้น เอพิเดอร์มิส และสตีล เนื้อเยื่อส่วนนี้ประกอบด้วยเซลล์ พาเรงคิมา เป็นส่วนใหญ่ เซลล์เหล่านี้มีผนังบางอ่อนนุ่ม อมน้ำได้ดี เซลล์พาเรงคิมา ทำหน้าที่สะสมน้ำและอาหารประเภทคาร์โบไฮเดรต ชั้นในสุดของคอร์เทกซ์ คือ เอนโดเดอร์มิส

2.3 เอนโดเดอร์มิส (Endodermis) เป็นเซลล์แถวเดียวกันเหมือนกับเอพิเดอร์มิส เอนโดเดอร์มิสจะเห็นได้ชัดเจนในรากของพืชใบเลี้ยงเดี่ยว เซลล์ชั้นนี้เมื่อมีอายุมากขึ้นจะมีสารซูเบอลิน (Suberin) หรือ ลิกนิน (Lignin) มาเคลือบทำให้ผนังหนาขึ้น ทำให้เป็นแถบหรือปลอกอยู่ เซลล์แถบหนาดังกล่าว เรียกว่า แคสพาเรียนสตริป (Casparian strip)

ภาพที่ 2-4 แสดงแคสพาเรียนสตริป (Casparian strip) ที่เซลล์ของเอนโดเดอร์มิส (Cocks, M., No Date)

ที่มา : http://www.bcb.uwc.ac.za/ecotree/root/rootA.htm

สำหรับแคสพาเรียนสตริปนี้ น้ำและอาหารไม่สามารถผ่านเข้าออกได้โดยสะดวก ช่วงนี้จะอยู่ในบริเวณที่มีขนราก บางทฤษฎีอธิบายว่า การลำเลียงน้ำและแร่ธาตุสามารถผ่านเซลล์บางเซลล์ที่อยู่ในชั้น เอนโดเดอร์มิสได้ เซลล์เหล่านี้มีผนังบาง เรียกว่า พาสเซจเซลล์ (Passage cell) และพาสเซจเซลล์นี้จะอยู่ตรงกับแนวของท่อไซเลม

2.4 สตีล (Stele) เป็นชั้นที่อยู่ถัดจากชั้น เอนโดเดอร์มิส เข้าไปในราก สตีลจะแคบกว่า

คอร์เทกซ์ สตีล ประกอบด้วยชั้นต่าง ๆ คือ

2.4.1 เพริไซเคิล (Pericycle) ประกอบด้วยเซลล์ พาเรงคิมา เป็นส่วนใหญ่เซลล์เรียงตัแถวเดียว แต่อาจมีมากกว่าแถวเดียวก็ได้ ชั้นนี้อยู่ด้านนอกสุดของสตีล เพริไซเคิล พบเฉพาะในรากเท่านั้น และเห็นชัดเจนในรากพืชใบเลี้ยงคู่ เพริไซเคิล เป็นส่วนที่ให้กำเนิดรากแขนง (Secondary root) ที่แตกออกทางด้านข้าง (Lateral root)

ภาพที่ 2-5 แสดงสตีล (Stele) และ เพริไซเคิล (Pericycle)

(Botanical Sciences Plant Reproduction and Development, No Date)

2.4.2 มัดท่อลำเลียงหรือวาสคิวลาร์บันเดิล (Vascular bundle) ประกอบด้วยไซเลม และโฟลเอ็ม ในรากพืชใบเลี้ยงคู่จะเห็นการเรียงตัวของไซเลมที่อยู่ใจกลางราก เรียงเป็นแฉก (Arch) ชัดเจนและมีโฟลเอ็มอยู่ระหว่างแฉกนั้น แฉกที่เห็นมีจำนวน 1-6 แฉก แต่โดยทั่วไปพบเพียง 4 แฉก สำหรับรากพืชใบเลี้ยงเดี่ยวไซเลมมิได้เข้าไปอยู่ใจกลางราก แต่ยังเรียงตัวเป็นแฉกและมีโฟลเอ็มแทรกอยู่ระหว่างแฉกเช่นเดียวกัน จำนวนแฉกของไซเลมในรากพืชใบเลี้ยงเดี่ยวมีมากกว่าในรากพืชใบเลี้ยงคู่

รากพืชใบเลี้ยงคู่ยังมี วาสคิวลาร์ แคมเบียม (Vascular cambium) หรือ แคมเบียม (Cambium) ซึ่งเป็นเนื้อเยื่อเจริญเกิดขึ้นระหว่าง โฟลเอ็มขั้นแรกและไซเลม ขั้นแรก รายละเอียดของเนื้อเยื่อลำเลียงกล่าวไว้แล้วในหัวข้อเนื้อเยื่อถาวรเชิงซ้อน

วาสคิวลาร์ แคมเบียม ทำให้เกิดการเจริญเติบโตขั้นที่สอง (Secondary growth) โดยแบ่งตัวให้ไซเลมขั้นที่สอง (Secondary xylem) อยู่ทางด้านในและโฟลเอ็ม ขั้นที่สอง (Secondary phloem) อยู่ทางด้านนอก เมื่อมีการเจริญเติบโตขั้นที่สองเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ทำให้โฟลเอ็มขั้นแรก คอร์เทกซ์และเอพิเดอร์มิสถูกดันออกและถอยร่นออกไป

มัดท่อลำเลียงของรากพืชใบเลี้ยงคู่ มัดท่อลำเลียงของรากพืชใบเลี้ยงเดี่ยว

ภาพที่ 2-6 แสดงมัดท่อลำเลียงหรือวาสคิวลาร์บันเดิล (Vascular bundle) ของรากพืช

(Campbell, N. A., 1990, p. 694)

2.4.3 พิธ (Pith) เป็นส่วนใจกลางของราก หรืออาจเรียกว่า ไส้ในของราก ประกอบด้วยเซลล์ พาเรงคิมาในพืชใบเลี้ยงเดี่ยวจะเห็นส่วนนี้ได้อย่างชัดเจน ส่วนในรากพืชใบเลี้ยงคู่ ใจกลางของรากจะเป็นไซเลม

ภาพที่ 2-7 แสดง Pith ในรากพืชใบเลี้ยงเดี่ยว

(โครงการตำราวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ มูลนิธิ สอวน., 2547, หน้า 223)

3. หน้าที่ของราก

รากมีหน้าที่หลักที่สำคัญ คือ

3.1 ดูด (Absorption) น้ำและแร่ธาตุที่ละลายน้ำจากดินเข้าไปในลำต้น

3.2 ลำเลียง (Conduction) น้ำและแร่ธาตุรวมทั้งอาหารซึ่งพืชสะสมไว้ในรากขึ้นสู่ส่วน

ต่าง ๆ ของลำต้น

3.3 ยึด (Anchorage) ลำต้นให้ติดกับพื้นดิน

3.4 แหล่งสร้างฮอร์โมน (Producing hormones) รากเป็นแหล่งสำคัญในการผลิตฮอร์โมนพืชหลายชนิด เช่น ไซโทไคนิน จิบเบอเรลลิน ซึ่งจะถูกลำเลียงไปใช้เพื่อการเจริญพัฒนาส่วนของลำต้น ส่วนยอด และส่วนอื่น ๆ ของพืช นอกจากนี้ยังมีรากของพืชอีกหลายชนิดที่ทำหน้าที่พิเศษ

4. ชนิดของราก

ถ้าพิจารณาตามการเกิดของราก แบ่งรากได้เป็นชนิดใหญ่ ๆ ได้ 3 ชนิด ตามจุดกำเนิด

ของราก ดังนี้

4.1 รากแก้ว (Primary root หรือ Tap root) เป็นรากที่เจริญมาจาก แรดิเคิล (Radicle) ของเอ็มบริโอ แล้วพุ่งลงสู่ดิน ตอนโคนรากจะใหญ่แล้วค่อย ๆ เรียวไปจนถึงปลายราก พืชหลายชนิดมีรากแก้วเป็นรากสำคัญตลอดชีวิต

ภาพที่ 2-8 แสดงรากแก้ว และรากแขนง

(DK Images, the image encyclopaedia, 2006)

4.2 รากแขนง (Secondary root หรือ Lateral root) เป็นรากที่เจริญมาจากเพริไซเคิล ของรากแก้ว การเจริญเติบโตของรากชนิดนี้จะขนานไปกับพื้นดินและสามารถแตกแขนงได้เรื่อยไป

ภาพที่ 2-9 แสดงรากแขนงของ Arabidopsis (A)

และภาพตัดขวางแสดงการเกิดรากแขนงของข้าวโพด (B)

(โครงการตำราวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ มูลนิธิ สอวน., 2549, หน้า 220)

4.3 รากพิเศษ (Adventitious root) เป็นรากที่งอกจากส่วนต่าง ๆ ของพืช เช่น ลำต้นหรือใบ อาจจำแนกตามรูปร่างและหน้าที่ได้เป็น 8 ประเภท ดังนี้

4.3.1 รากฝอย (Fibrous root) เป็นรากที่งอกออกจากโคนลำต้น เพื่อแทนรากแก้วที่ฝ่อไป พบมากในพืชใบเลี้ยงเดี่ยวเช่น รากข้าว ข้าวโพด หญ้า หมาก มะพร้าว เป็นต้น

ภาพที่ 2-10 แสดงรากฝอย (Britannica Online Encyclopedia, No Date)

4.3.2 รากค้ำจุน (Prop root หรือ Buttress root) เป็นรากที่งอกจากโคนต้นหรือกิ่งบนดินแล้วหยั่งลงดินเพื่อพยุงลำต้น เช่น รากข้าวโพดที่งอกออกจากโคนต้น รากเตย ลำเจียกไทรย้อย แสม โกงกาง ดังภาพที่ 2-11 เป็นภาพถ่ายจากพิพิธภัณฑ์นิเวศป่าชายเลนโรงเรียนบางปะกง

บวรวิทยายนอำเภอบางปะกง จังหวัดฉะเชิงเทรา

ภาพที่ 2-11 แสดงรากค้ำจุนของโกงกาง

4.3.3 รากเกาะ (Climbing root) เป็นรากที่แตกออกจากข้อของลำต้นมาเกาะตามหลัก เพื่อชูลำต้นขึ้นสูง เช่น รากพลู พริกไทย กล้วยไม้ พลูด่าง เป็นต้น ภาพที่ 2-12 เป็นภาพถ่ายจากสวนสมเด็จพระศรีนครินทร์ จังหวัดฉะเชิงเทรา

ภาพที่ 2-12 แสดงรากเกาะของต้นพลูด่าง

4.3.4 รากหายใจ (Pneumatophore หรือ Aerating root) เป็นรากที่ยื่นขึ้นมาจากดินหรือน้ำเพื่อรับออกซิเจน เช่น รากลำพู แสม โกงกาง และรากส่วนที่อยู่ในนวมคล้ายฟองน้ำของผักกระเฉดก็เป็นรากหายใจโดยนวมจะเป็นที่เก็บอากาศและเป็นทุ่นลอยน้ำด้วย ภาพที่ 2-13 ภาพถ่ายจากริมฝั่งแม่น้ำบางปะกง อำเภอเมือง จังหวัดฉะเชิงเทรา

ภาพที่ 2-13 แสดงรากหายใจของต้นลำพู

4.3.5 รากปรสิต (Parasitic root) เป็นรากของพืชพวกปรสิตที่สร้าง Haustoria แทงเข้าไปในลำต้นของพืชที่เป็นโฮสต์ เพื่อแย่งน้ำและอาหารจากโฮสต์ เช่น รากกาฝาก ฝอยทอง เป็นต้น ดังภาพที่ 2-14

ภาพที่ 2-14 แสดงรากกาฝาก (Faculty of Pharmaceutical Sciences, Chulalongkorn University, No Date)

4.3.6 รากสังเคราะห์ด้วยแสง (Photosynthetic root) เป็นรากที่แตกจากข้อของลำต้นหรือกิ่งและอยู่ในอากาศจะมีสีเขียวของคลอโรฟิลล์จึงช่วยสังเคราะห์ด้วยแสงได้ เช่น รากกล้วยไม้ นอกจากนี้รากกล้วยไม้ยังมีนวม (Velamen) หุ้มตามขอบนอกของรากไว้เพื่อดูดความชื้นและเก็บน้ำ

ภาพที่ 2-15 แสดงรากสังเคราะห์ด้วยแสงของต้นกล้วยไม้

4.3.7 รากสะสมอาหาร (Food storage root) เป็นรากที่สะสมอาหารพวกแป้งโปรตีน หรือน้ำตาลไว้ จนรากเปลี่ยนแปลงรูปร่างมีขนาดใหญ่ซึ่งมักจะเรียกกันว่า หัวเช่น หัวแครอท

หัวผักกาด หรือหัวไชเท้า หัวผักกาดแดงหรือแรดิช (Radish) หัวบีท (Beet root) และหัวมันแกว

เป็นรากสะสมอาหารที่เปลี่ยนแปลงมาจากรากแก้ว ส่วนรากสะสมอาหารของมันเทศ รักเร่ กระชาย เปลี่ยนแปลงมาจากรากแขนง


ภาพที่ 2-16 แสดงรากสะสมอาหาร

(โครงการตำราวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ มูลนิธิ สอวน., 2547, หน้า 224)

4.3.8 รากหนาม (Thorn Root) เป็นรากที่มีลักษณะเป็นหนามงอกมาจากบริเวณโคนต้น ตอนงอกใหม่ ๆ เป็นรากปกติแต่ต่อมาเกิดเปลือกแข็งทำให้มีลักษณะคล้ายหนามแข็ง ช่วยป้องกันโคนต้นได้ ปกติพบในพืชที่เจริญในที่น้ำท่วมถึง เช่น โกงกาง ส่วนในปาล์มบางชนิดจะปรากฏรากหนามกรณีที่มีรากลอยหรือรากค้ำจุน ดังภาพที่ 2-17 ภาพถ่ายจากพิพิธภัณฑ์นิเวศป่าชายเลนโรงเรียนบางปะกง บวรวิทยายน อำเภอบางปะกง จังหวัดฉะเชิงเทรา

ภาพที่ 2-17 แสดงรากหนามของต้นโกงกาง


โดย ครู วัชวัลย์ ครุฑไชยันต์
ครู คศ.3 โรงเรียนสวนกุหลาบวิทยาลัย รังสิต

4 ความคิดเห็น:

  1. ขอบคุณสำหรับข้อมูลดีๆน่ะครับ

    ตอบลบ
  2. ไม่ระบุชื่อ4 มกราคม 2557 23:11

    ขอบคุณมากๆค่ะ

    ตอบลบ
  3. ไม่ระบุชื่อ29 ตุลาคม 2557 03:59

    ขอบคุณค่ะที่ให้ความรู้ดีๆ

    ตอบลบ
  4. ไม่ระบุชื่อ6 พฤศจิกายน 2557 18:44

    ขอบคุณครับ.. ^^

    ตอบลบ