根
維管束植物のほとんどは根において菌類 (菌根菌、mycorrhizal fungus) と共生し、菌根を形成している。ただし水生植物やウラボシ科、アブラナ科、ヒユ科、ナデシコ科、タデ科などでは菌根をもたない種が比較的多く知られている。菌根の形態や菌根菌のグループにはさまざまなタイプが知られており、それに応じて外生菌根 (外菌根; 図9a, 9c-c)、アーバスキュラー菌根 (図9b, 9c-b)、ツツジ型菌根 (エリコイド菌根)、イチヤクソウ型菌根 (アルブトイド菌根)、シャクジョウソウ型菌根 (モノトロポイド菌根)、ラン型菌根 (図9c-a) などに類別されている。この中ではアーバスキュラー菌根が最も普遍的であり、進化的にも最も祖先的な菌根であると考えられている。根が合成する植物ホルモンであるストリゴラクトンは、アーバスキュラー菌根菌を根に誘引する。菌根菌が根の表層や細胞間隙に菌糸を張り巡らせるものや、植物細胞内 (正確には細胞壁と細胞膜の間) に侵入して栄養交換用の構造を形成するものがいる (図9c)。菌根菌の菌糸は根毛よりも細く、遥かに長く土壌中に張巡らされており、より効率的に無機養分や水を吸収し、これを植物に供給している。また菌根菌は、植物に病害や乾燥ストレスに対する耐性を付与することも知られている。一方、植物は菌根菌に有機物を与えており、菌根菌との間に相利共生関係が築かれている。ただし植物の中には、自らは光合成せずに有機物も菌根菌から得ている例がある (腐生植物 = 菌従属栄養植物、菌寄生植物)。また菌根菌は、異種間を含むさまざまな植物の根をつなぎ (菌根菌ネットワーク)、その間で糖などの物質転送が起こっていることが知られている。
根粒 (根瘤、root nodule) (→詳細は「根粒」を参照)
マメ科の植物では、根に根粒菌と総称される窒素固定能をもつ細菌が共生し、根粒とよばれる粒状の構造を形成する (図9d, e)。根粒菌は窒素化合物を供給し、植物は有機物を供給する相利共生関係が築かれている。マメ科植物と共生する根粒菌はプロテオバクテリア門に属するが、マメ目に比較的近縁なバラ目 (グミ)、ブナ目 (ヤマモモ、ハンノキ、モクマオウ)、ウリ目 (ドクウツギ、ナギナタソウ) の中には、窒素固定能をもつ放線菌のフランキア属と共生して根粒を形成するものが知られている。このような植物はアクチノリザル植物 (actinorhizal plant)、形成される根粒は放線菌根 (actinorhiza) やハンノキ型根粒ともよばれる (図9f)。マメ目、バラ目、ブナ目、ウリ目は単系統群を形成しており、この系統群は窒素固定クレードとよばれる。根粒形成の機構は、アーバスキュラー菌根形成の機構をもとにしたものであることが示されている。
サンゴ状根 (coralloid root) (図9g)
ソテツ類 (裸子植物) は、根の一部が負の重力屈性 (背地性; 上方に生長する性質) を示し、サンゴ状根とよばれる特殊な根を形成する。この根にはネンジュモ属 () のシアノバクテリア (藍藻) が共生している。ネンジュモ属は窒素固定能をもち、窒素化合物をソテツ類に供給する。ソテツ類はさまざまな毒素をもつことが知られているが、そのうち BMAA (β-methylamino-L-alanine) はソテツ類自身が生成したものではなく、共生藍藻が生成したものであると考えられている。
共生の1形態として、寄生がある。他の植物に寄生し養分を奪う植物は寄生植物とよばれ、自ら光合成を行いながら宿主からも栄養分を奪う半寄生植物 (ヤドリギなど) と、光合成能を欠き、有機物も含めた栄養分を宿主から奪う全寄生植物 (ネナシカズラなど) がある。寄生植物は栄養分を吸収するために宿主に吸器 (haustorium, pl. haustoria) を付着させているが、寄生植物における吸器は特殊化した根であり、この根は寄生根 (parasitic root) ともよばれる。寄生根では、しばしば寄生植物と宿主の維管束 (木部) がつながっている (木部架橋、xylem bridge) (図10b)。寄生根は、以下のようにいくつかのタイプに類別されることがある。
シオガマギク型 (Pedicularis type)
根が発達するが、その一部が寄生根として宿主の地中根に侵入するものであり、半寄生植物であるコゴメグサ属、シオガマギク属 (ハマウツボ科)、カナビキソウ、ツクバネ (ビャクダン科) などに見られる。
ハマウツボ型 (Orobanche type)
種子が発芽すると幼根が宿主の根に侵入し、分枝する。成長につれて最初の寄生根は退化し、代わりに根茎が発達して宿主の根を取り込むものもある。ツチトリモチ科やヤッコソウ科、ハマウツボ科 (全寄生植物種) に見られる。
ヤドリギ型 (Viscum type) (図10a)
種子が発芽すると胚軸下部が吸盤状になり宿主の茎に固着し、そこから不定根を出して樹皮内に侵入、分枝する。分枝した根が宿主木部に侵入して吸器になる。幼根は伸張しない。半寄生植物であるヤドリギなど (ビャクダン科) に見られる。
ネナシカズラ型 (Cuscuta type) (図10b)
種子発芽後、主根はまもなく退化し、宿主に巻き付いた枝の随所から不定根である寄生根を出して宿主に侵入する。つる性の全寄生植物であるスナヅル (クスノキ科) やネナシカズラ (ヒルガオ科) に見られる。
根菜とよばれる野菜の中には、サトイモ (サトイモ科)、タマネギ (ヒガンバナ科)、レンコン (ハス科)、ジャガイモ (ナス科) など実際には根ではなく茎 (根茎、塊茎など) に由来するものも多い。根 (ときにそれに続く胚軸も含めて) を食用として利用するものとしては、ダイコンやカブ、ハツカダイコン、ホースラディッシュ、ルタバガ、マカ (アブラナ科)、キャッサバ (トウダイグサ科)、クズ、ホドイモ (マメ科)、ビート、テンサイ (図11a) (ヒユ科)、サツマイモ (図11b) (ヒルガオ科)、ニンジン、パースニップ (セリ科)、ゴボウ、モリアザミ、サルシファイ、ヤーコン (キク科) などがある。
一方、薬用とされる根もあり (地下茎と区別せずに共に用いられる例もある)、テンダイウヤク (クスノキ科)、ジャノヒゲ (キジカクシ科)、トリカブト、サキシマボタンヅル (キンポウゲ科)、シャクヤク、ボタン (ボタン科)、キバナオウギ、カンゾウ、クララ (マメ科)、イトヒメハギ、セネガ (ヒメハギ科)、オオカラスウリ (ウリ科)、ヒナタイノコヅチ (ヒユ科)、ツルドクダミ (タデ科)、トコン (アカネ科)、ゲンチアナ (図11c)、トウリンドウ (リンドウ科)、インドジャボク (キョウチクトウ科)、ムラサキ (ムラサキ科)、コガネバナ (シソ科)、ベラドンナ、ハシリドコロ (ナス科)、オタネニンジン (高麗人蔘; 図11d) (ウコギ科)、ミシマサイコ、ノダケ、トウキ、トウスケボウフウ、ヨロイグサ (セリ科)、キキョウ (キキョウ科)、カノコソウ、オミナエシ (スイカズラ科)、モッコウ (キク科) の根が利用される。
またアカネ (アカネ科) や ムラサキ (ムラサキ科) の根は、古くから染料として用いられてきた。
上記のように、マメ科植物の多くは根において窒素固定細菌と共生して根粒を形成している。そのため、耕作地にマメ科植物 (シロツメクサ、ミヤコグサなど) を栽培し、窒素栄養分などを土地に供給する緑肥として利用することがある (図11e)。マメ科植物の利用は、18世紀の農業革命において重要な役割を演じた。
根は地中を伸長し、また肥大成長することで母岩などを破壊し、このような働きは土壌形成に重要な役割を果たしている。このような働きにより、舗装道路など人工構造が破壊されることもある。また根の成長によって、アンコール遺跡などの遺跡が被害を受けることもある (一方でこのような景観が観光スポットにもなっている) (図11f)。