Roots

1. 3/21/2010
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ROOTS
Functions
•absorption of 
water and 
minerals 
•transport of 
water and 
minerals
h fh•anchorage of the 
plant to the soil
•holds soil 
particles in place
•storage of food
Types of root systems Origin of ROOTS
1. taproot/ primary root‐from the radicle
•e.g.  gymnosperms and dicots, 
Origin of ROOTS
2. lateral roots/branch roots –
from the pericycle
•secondary root –from 
pericycle of 
//main/tap/primary root
•tertiary root‐from pericycle
of secondary root
•quaternary root‐from 
pericycle of tertiary root  
•Ultimate lateral branches 
Æ1
0
state of growth 
Æabsorption of water 
Æfeeder roots‐‐remain short 
and fragile and short‐lived
3. adventitious roots‐roots that 
arise from unusual places

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•Root cap
•Epidermis
•Exodermis
•Cortex
Primary State
•Endodermis
•Pericycle
•Vascular 
Cylinder
PRIMARY STATE
1. ROOT CAP
•Protects the root meristem
•assists the root in the 
penetration of soil during its 
growth
•With mucilage
•Consists of living parenchyma 
cells containing starch and 
are believed to be involved in 
gravity perception
PRIMARY STATE
2. EPIDERMIS
•closely packed elongated cells with thin walls, 
uncutinized
•If it persists, may become cutinized or suberized, 
orlignifiedor lignified
•typically uniseriate
•with root hairs which are typically short‐lived
Velamen
•multiseriate (in Orchids); 
•during dry weather, the cells are filled with air; 
during rain, they become filled with water; 
fi hil i d•functions: mechanical protection and 
prevention of excessive loss of water from the 
cortex
3. Cortex
•Degree of differentiation is 
related to the longevity of 
the cortex
•With schizogenous
intercellular spaces
a. Exodermis
•Differentiated as a 
protective tissue 
•May have casparian strip   
suberin lamella   cellulose 
layers and be lignified

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b. Endodermis
•Universally present in roots
•With casparian strip
•Casparian strip is part of the primary wall; 
composed of lignin or suberin or both;
•In the 2
nd 
stage 
Æsuberin lamella covers the entire wall on the 
inside of the cell 
Æcasparian strip is separated from the 
cytoplasm
•In the third stage,
Æa thick cellulose layer is 
deposited over the 
suberin lamella
•The thick wall+ original 
wall (with casparian
strip)
Æmay become lignified
•ThewallmodificationsThe wall modifications 
Æappear first on the face of the phloem 
strand and then spread toward the xylem
•Passage cells 
Æopposite the xylem allow a limited transfer of 
material between the cortex and the vascular 
cylinder
4. Pericycle
•Consists of thin‐walled parenchyma
•Concerned with meristematic activities
•Origin of lateral roots and phellogen
•Origin of part of the vascular cambium

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•In monocots may undergo sclerification in 
older roots
•In gymnosperms typically multiseriate
5. Vascular cylinder—(+assoc. parenchyma)
•Moreclearlydelimitedfromcortexthanthe•More clearly delimited from cortex than the 
shoot:
a. Not interrupted by leaf gaps
b. This tissue is surrounded by the pericycle
c. Endodermis surrounds the pericycle
Vascular System
•Typically has an exarch
xylem
•Typically differentiation of 
phloem is centripetal 
(protophloempole near (pp p
the periphery of pericycle)
Pith consists of parenchyma, 
may become sclerified
Development Roots without 2
0
growth
MONOCOTS– completion of 1
0
growth 
•Sclerification of parenchyma cells associated 
with the vascular elements
•Development of thick 2
0
walls in the 
dd iendodermis
•Differentiation of exodermis
•Cortex is retained and no periderm develops
•The protective tissues are the epidermis and 
the exodermis(replaces epidermis if former is 
destroyed)
Roots with 2
0
growth
•Vascular cambium develops partly between 1
0
xylem and 1
0
phloem
•Partl
y, vascular cambium develops from the y, p
pericycle
•Pericycle divides periclinally and the 
outermost gives rise to the phellogen

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Protective tissue:
•Persisting thick‐walled epidermis (Ranunculus)
•Exodermis (Compositae)
•Dead and collapsed but persisting cortex 
(Linaria, Polygonum)
•Subdividedandsuberizedendodermis•Subdivided and suberizedendodermis 
(Gentiana)
•Polyderm (Potentilla)
•Periderm of deep seated origin (Saxifragaceae)
Development of lateral roots
•In gymnosperms and angiosperms, originate 
from the pericycle
•Endodermis may participate in the initial 
growth of the branch root
•Thederivativesoftheendodermiscombined•The derivatives of the endodermis combined 
with those of the cortex may form a rootcap‐
like structure called pocket 
•In lower vascular plants
Æthe branch roots originate from the 
endodermis
•If parent plant has more than 2 xylem poles, 
lateral roots emerge opposite the xylem or 
phloemp
•if diarch, 
in between X and P
Development of Adventitious roots
•Most of them arise endogenously
•Plants with adventitious roots:
Ælower vascular –main root system
Æmonocots
Ædicots –propagated by means of rhizomes 
or runners; water plants
•Most of them arise endogenously
•In young stems, adventitious roots derived 
from interfascicular parenchyma, phloem, in 
perivascularpositionperivascularposition 
•In older stems from the vascular ray; 
sometimes from the cambial zone
•parenchyma Ævascular elements

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yLittle water enters the rootcap and the apical meristem
yMaximum rates of absorption of water 
Æ1
0
xylem is mature and endodermis has casparianstripstrip
yMaximum accumulation of salts 
Æclose to the apical meristem
yRoot hairs
y1
0 
roots or roots with limited 2
0
growth 
Æcortex
ywith 2
0
growth Æparenchymatic and some sclerenchymatic cells of X 
and P
yThe hypocotyls and base of the taproot is fleshy 
(Daucus, Beta)   
yFormation of many branches in the branched type of 
root system
yMany adventitious roots in fibrous root system (tt  th il l dl bt bi d th il  (penetrate the soil less deeply but binds the soil more 
tightly)
yRoot hairs play a part in binding the soil
yApical meristem of the root is 
subterminal because it is covered 
by the root cap
yApical meristem of the shoot is 
ilterminal
yThe epidermis of the root has 
more varied ontogenetic origin 
than that of the shoot 
(dermatogen; 
dermatocalyptrogen; protoderm)
y
yThe leaf primordia arise directly from the apical 
meristem of the shoot and the branches more or less 
directly; and both are exogenous

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yThe lateral roots arise independently of the apical 
meristem and are endogenous
yVascular system of the shoot differentiates largely or 
entirely in relation to the leaves
yThe vascular system of the root develops as an axial 
structure independent of the lateral organs
yLeaf gaps and pith are characteristic of the vascular 
system of stems except in certain lower vascular plants
yThere are no leaf gaps in the root and frequently no 
pith
yThe relation between the regions of the primary body 
and the apical initials is often more precise in the root 
than in the shoot;
yThe 1
0
vascular tissues of the shoot Æmore or less 
discrete bundles (units combining xylem and phloem) 
while in the 
yRoot Æthe xylem alternates with the phloem
ySHOOTÆ1
0
xylem differentiation is centrifugal in the 
shoot (endarch xylem) 
yROOT Æcentripetal in the root (exarch xylem) 
ylower vascular Æthe 1
0
xylem is exarch in both root 
and stem, 
yin ferns Æcommonly mesarch in the stem

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yThe boundaries between the tissue systems are quite 
precise in the root.
yEndodermis and pericycle are universally present in 
roots
yThe root has shorter elongation region than the shoot 
and frequently develops no extensible types of 
tl lt  (ith l d hli l 
0
protoxylem elements (with annular and helical 2
0
walls)
yDifferences are quantitative rather than qualitative
yThe 2
0
vascular tissues of the rootÆhigher proportion 
of living to non living cells 
yRoots have higher bark to wood ratio
yRoots have a lower percentage of the area of the bark 
occupied by fibers
yRoots have smaller number of fibers in the xylem
yLarger vessels of more uniform size although 
sometimes fewer in number
yA poor differentiation of growth increments

9. 3/21/2010
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yFirst periderm arises in the pericycle while in the stem 
in the peripheral layers of the axis
yA larger ratio of area of living cells to area of nonliving 
cells in both the phloem and the xylem
yMore starch and less tannic substances
yregion of the plant axis where some features are 
intermediate or transitional between those of the 
shoot and the root