中柱

中柱（Central Cylinder） 是植物根和茎的中央部分，由 维管组织（木质部、韧皮部） 及周边 支持组织（中柱鞘、髓等） 构成，负责物质运输、机械支撑和次生生长。其结构随植物类群与进化程度显著变化，以下是系统解析：

一、核心结构与功能

🌱 注：根的中柱无髓，由木质部占据中心（如单子叶植物）或形成实心中柱（如双子叶植物初生根）。

二、中柱类型与演化（从简单→复杂）

1. 原生中柱（Protostele）

• 结构：实心柱状，木质部在内，韧皮部在外（无髓）

• 分布：蕨类（如 石松）、裸子植物幼根

• 亚型：

  • 单中柱：木质部星形（蕨类 Lycopodium）

  • 编织中柱：木质部片层交织（卷柏 Selaginella）

2. 管状中柱（Siphonostele）

• 结构：中央具髓，维管组织成管状

• 分布：真蕨类（如 水龙骨）

• 亚型：

  • 双韧管状中柱：韧皮部内外双层（蕨 Pteridium）

  • 网状中柱：维管束分裂成网状（多数真蕨）

3. 真中柱（Eustele）

• 结构：维管束分离成环状排列，束间由髓射线分隔

• 分布：绝大多数双子叶植物和裸子植物的茎

• 特点：开放维管束（含形成层），支持次生增粗

4. 散生中柱（Atactostele）

• 结构：维管束不规则分散在薄壁组织中

• 分布：单子叶植物（如玉米、水稻）的茎

• 特点：闭合维管束（无形成层），无次生生长

5. 多环中柱（Polycyclic stele）

• 结构：多个同心维管柱套叠

• 分布：部分蕨类（如 莲座蕨）、苏铁科植物

三、根与茎的中柱差异

四、关键功能与调控机制

1. 物质运输路径

• 根→茎：
  土壤水分→根毛→皮层→内皮层→中柱木质部→茎叶

• 叶→根：
  光合产物→茎韧皮部筛管→根韧皮部→储藏组织

2. 次生生长调控

• 双子叶植物：
  中柱鞘细胞 → 维管形成层（向外生韧皮部，向内生木质部） → 年轮形成

• 单子叶植物：
  无维管形成层 → 依靠初生增厚分生组织（PTM）有限增粗（如棕榈）

3. 损伤修复

• 愈伤组织形成：
  髓射线薄壁细胞脱分化 → 分裂形成愈伤组织 → 再生维管束

五、进化意义与适应性

六、农业与生态应用

1. 作物育种

• 抗倒伏品种：
  筛选 散生中柱发达 的水稻品系（维管束数量↑30%） → 茎秆强度提升。

• 耐旱根系：
  双子叶作物 中柱木质部发达 → 水分运输效率高（如大豆深根系）。

2. 生态修复

• 湿地植物（如红树）：
  茎具 通气组织（aerenchyma） → 中柱周边形成氧气扩散通道。

七、显微技术与研究

总结：
中柱是植物 “物质高速路”与“结构脊梁” 的融合体——

• 结构上：从蕨类实心柱到单子叶分散束，反映对陆地生境的适应性演化；

• 功能上：整合运输（维管）、支撑（机械组织）、再生（中柱鞘）三大核心能力；

• 应用上：指导抗倒伏育种、林木增材栽培、湿地植被修复。
  理解其中柱类型，便是解码植物 “生长蓝图” 的关键密钥。