凱氏帶

根的初生結構由外至內可分為表皮、皮層和維管柱3個部分。皮層最內一層細胞為內皮層，細胞排列整齊而緊密，是在細胞的上，下壁和徑向壁上，常有木質化和栓質化的加厚，呈帶狀環繞細胞一周，稱凱氏帶（casparian strip）。在橫切面上，凱氏帶在相鄰的徑向壁上呈點狀，稱凱氏點。這是德國植物學家R. Caspary於1865年發現的。由於它的存在使得水分和無機鹽只有經過內皮層的原生質體才能進入維管柱。

基本介紹

• 中文學名：凱氏帶
• 拉丁學名：Casparian strip

簡述

凱氏帶（Casparian strip)

木質素和栓質沉積在初生壁中,並橫過胞間層。凱氏帶區質膜厚且平直，緊貼細胞壁，非凱氏帶區質膜薄而彎曲。當發生質壁分離時，凱氏帶區與質膜仍緊緊地融合在一起不分離，這並不是胞間連絲作用的結果。

當水分和礦質元素被根的表皮吸收後，沿著兩條途徑向維管柱橫向輸導：一條是通過細胞壁和細胞間隙的質外體途徑；另一條是通過質膜和原生質的共質體途徑。當進入兩條途徑的水分和溶質到達內皮層時，由於內皮層細胞排列緊密和凱氏帶的存在，水和溶質不能從質外體通過內皮層，必須通過內皮層細胞具選擇透性的質膜，進入到原生質中，經共質體路線，再進入到維管柱中，因此內皮層的凱氏帶阻斷了皮層與維管柱之間的質外體運輸途徑，猶如生理柵欄和閥門一樣，控制著營養物質和水分進入維管柱。如果沒有凱氏帶，任何有害和有益的礦物質都可以從內皮層的細胞壁和細胞間隙進入根的木質部，並初輸送到植物體的各個部分，顯然對植物是不利的。此外，內皮層還有防止維管柱內的溶質倒流至皮層的作用，從而維持微觀組織中的流體靜壓力，使水和溶質源源不斷地進入導管。

水進入植物的途徑

木栓化的凱氏帶形成了水和溶質難以逾越的屏障，因此根的質外體在此是不連續的，可分為內皮層以外和內皮層以內兩部分，而把內皮層假設為是一層“膜”，當“膜”的兩側有水勢差時就會發生水的運動。由於水徑向從根毛到木質部假設為只經過一層“膜”，因而只具有一個根水導（root hydraulic conductance）Lroot,可以下式表示：

Lroot=Jv/ΔΨw　其中Jv為水的跨根運動速率，ΔΨw為徑向的跨根水勢梯度。

凱氏帶的寬度隨不同種植物而有較大的差異。凱氏帶見於初生根的內皮層，而在莖、葉等氣生器官中是否存在則仍有爭議。

大多數單子葉植物及少數雙子葉植物（如茶）的內皮層在早期凱氏帶加厚的基礎上，大部分細胞進一步發展成五面增厚即內皮層細胞的上、下壁，徑向壁和內切向壁全面加厚，僅外切向壁仍保持薄壁狀態，其橫切面加厚部分呈現U形或馬蹄形，如玉米、蔥屬、菖蒲屬；少數植物（百合屬）的大部分內皮層細胞甚至發展成六面加厚如毛茛，僅有少數對著木質部的內皮層仍停留在凱氏帶加厚狀態，成為水分和無機鹽進入維管柱的必經之道，成為通道細胞。內皮層細胞五面或六面增厚，加強了對維管柱的保護作用。