МЕРИСТЕМЫ: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ВИДЫ - БИОЛОГИЯ - 2024

В меристемы (или меристемы) являются популяции клеток эмбриональных , расположенные в регионах роста сосудистых растений. Организм растения представляет собой сочетание взрослых и молодых тканей.

После формирования зиготы сосудистые растения начинают процесс деления клеток, который продлится всю оставшуюся жизнь и будет определять рост и формирование органов.

Источник: pixabay.com

Первоначально размножение клеток происходит во всем эмбрионе. К концу эмбрионального развития это размножение начинает концентрироваться в определенных областях, меристемах, которые не утратили и не восстановили свою первоначальную эмбриональную природу.

По крайней мере теоретически большинство растительных клеток тотипотентны. При необходимости меристематическая активность может появиться практически из любой зрелой клетки, которая осталась плохо дифференцированной. Однако, чтобы инициировать формирование новой меристемы, клетка должна вернуться в исходное эмбриональное состояние.

Классификация меристем

Классификация по их развитию: начальная и средняя

Меристемы взрослого растения считаются первичными, если они происходят непосредственно от клеток, образовавшихся во время эмбриогенеза, и которые никогда не прекращали свою меристематическую активность. Они считаются вторичными, если происходят от клеток, которые дифференцировались и впоследствии восстановили меристематическую активность.

Например, фасцикулярный камбий (состоящий из прокамбия и сосудистого камбия, полученного из прокамбия) является первичной меристемой, потому что он происходит из апикальной меристемы, которая является первичной.

Межпучковый камбий является вторичной меристемой, потому что он возникает из паренхиматозной ткани, восстановившей меристематическую активность.

Классификация по положению: верхушечная, латеральная и вставочная.

В зависимости от положения в теле растения они делятся на верхушечные, боковые и вставочные. Апикальные меристемы первичны. Боковые меристемы могут быть первичными (фасцикулярный камбий) или вторичными (межпучковый камбий; феллоген). Вставочные меристемы вторичны.

Апикальные меристемы, помимо того, что являются тканями, из которых состоят растения, являются доминирующими координационными центрами в морфогенезе. Они расположены на кончиках стеблей, веток и корней. Они расширяют тело растения, определяя его высоту и диаметр.

Боковые меристемы расположены параллельно (или концентрически) центральной оси стебля и корней. Они увеличивают объем тканей, переносящих воду, минеральные вещества и сок по всему растению. Они утолщают стебель, ветви и корни. Они образуют опорную ткань.

Вставочные меристемы, типичные для трав, представляют собой ткани, вставленные в немеристематические ткани. Они ограничены основанием междоузлий (узлы - это места прикрепления листьев к стеблю). Они вызывают удлинение междоузлий, увеличивая продольное разделение листьев. Они компенсируют выпас травоядных животных.

Различают другие типы вторичной меристемы, а именно базальную (листьев, цветов и плодов) и травматическую (регенерирующих тканей).

Апикальная меристема стебля

Стадия развития растения, на которой формируется его основная форма и образуются новые органы, называется первичным ростом. Это результат деятельности апикальных меристем. Один из них - корневой. Другой - стебель. Последний формирует стебель и его боковые органы (листья и почки).

Апикальная меристема стебля расположена дистально и окружена незрелыми листьями или покрыта ими. Это динамическая структура, которая постоянно меняется в течение цикла формирования стебля и листа. Этот цикл обычно зависит от сезонных климатических изменений.

В отличие от апикальной корневой меристемы, меристема стебля не имеет четко определенных участков. Функциональные зоны распознаются на основе размера, ориентации и активности клеток, плоскостей деления клеток и наличия / отсутствия вакуолей.

В центре апикальной стволовой меристемы находится группа относительно крупных вакуолизированных клеток. Эта центральная область окружена более мелкими периферическими клетками.

Под этой центральной зоной находятся некоторые «ребра» клеток, которые образуют внутренние ткани ствола. Клетки в центре - это клетки, которые образуют периферические клетки и клетки «ребер».

Корневая апикальная меристема

Корень - это орган растения, который растет в почве и выполняет функции фиксации и поглощения воды и минеральных питательных веществ. Корень растет и развивается от дистального конца.

Дистальный конец корня, или верхушка, делится на четыре области развития: 1) калиптра (или шляпка); 2) корневая меристематическая область; 3) зона растяжения; 4) зона созревания.

Калиптра защищает апикальную меристему корня от механического износа при движении корня в почве. Калиптра имеет постоянную длину: ячейки, которые она теряет из-за трения, постоянно заменяются.

Область корневой меристемы, или апикальная меристема корня, является местом деления клеток, которое вызывает рост первичного корня. Боковых придатков не образует.

Зона удлинения - это область корня, в которой клетки не делятся, а многократно и быстро увеличивают свою длину.

Зона созревания - это область, в которой клетки прекращают удлинение и приобретают свои отличительные характеристики.

Рост клеток

У многих папоротников исходная клетка вызывает регулярное распределение клеток апикальной меристемы. У сперматофитов деление клеток менее точное. Их скорость и направление определяют региональную дифференциацию меристем.

В меристемах при быстром делении клеток появляются участки с мелкими клетками. Если он медленный, появляются области с большими ячейками. Если это происходит в нескольких плоскостях или по касательной, объем увеличивается. Если случается антиклиналь, есть поверхностный рост.

Эмбриональная фаза роста клеток начинается с подготовки к делению. Увеличение количества клеток не вызывает заметного увеличения их объема. Появляется первичная меристема. Образуются протопластиды, характерные для меристематических клеток, которые дают начало хлоропластам и другим клеточным органеллам.

В фазе разрастания роста клеток появляется центральная вакуоль, накапливается вода и увеличивается скорость метаболизма. Клетки увеличиваются в объеме. Развивается интенсивный биосинтез белков, характерный для активных меристематических тканей.

В фазе дифференцировки роста клеток появляются вторичные меристемы. Благодаря активности меристем развиваются разные типы тканей и морфологические структуры.

Меристемы и ткани

Меристемы образуют простые ткани (паренхима, колленхима, склеренхима) и сложные (ксилема, флоэма, эпидермис, секреторные ткани).

В паренхиме, присутствующей по всему растению, клетки имеют округлую форму, с живой цитоплазмой и тонкими, нелигнифицированными клеточными мембранами. Когда у них нет хлоропластов, эти клетки хранят воду и пищу. Когда они это делают, они образуют хлоренхиму.

В колленхиме клетки имеют удлиненную форму, с живой цитоплазмой и толстыми неправильными стенками. Обычно они находятся прямо под эпидермисом. Они обеспечивают гибкую поддержку.

В склеренхиме клетки делятся на склереиды и волокна. Эти клетки имеют толстые стенки, пропитанные лигнином, которые при созревании погибают и обеспечивают более или менее жесткую поддержку.

Ксилема и флоэма несут воду, минеральные соли и сахара. Проводящие каналы этих тканей состоят из мертвых клеток (трахеиды, элементы проводящих сосудов) или живых клеток (ситовидные клетки, белковые клетки, элементы ситовых трубок, сопутствующие клетки).

В эпидермисе, который покрывает и защищает органы, преобладают паренхимные клетки, сопровождаемые клетками, специализирующимися на перемещении воды и газов в растение и из него. У древесных растений эпидермис превращается в перидерму, или кору. Секреторные ткани производят нектар, масла, слизь, латекс и смолы.

Ремонт травматических повреждений

Меристемы позволяют растениям пережить физические или химические травмы, которые вызывают повреждение их тканей.

Спящие меристемы (спящие почки) активируются при разрушении апикальных меристем. Гетерогенность популяций меристематических клеток, вызванная асинхронным митотическим делением и другими факторами, делает подходящие клетки доступными для различных типов повреждений.

Меристемы и фитогормоны

Рост растений напрямую зависит от действия фитогормонов и факторов окружающей среды. К последним относятся температура и доступность света, воды, углекислого газа и минеральных веществ.

Фитогормоны - это поливалентные и полифункциональные природные органические соединения, в низких концентрациях присутствующие в растениях, которые участвуют во взаимозависимой активации их клеток, тканей и органов. Биосинтез фитогормонов происходит в меристемах.

Фитогормоны делятся на пять групп: 1) ауксины; 2) цитокинины; 3) гиббереллины; 4) абсциссины; 5) этилен.

Посредством фитогормонов меристемы запускают запрограммированные физиологические механизмы и контролируют их, а также стимулируют или подавляют онтогенетические процессы в растениях.

Меристемы и полиплоидия

Полиплоидия - это мутация, из-за которой у нового поколения хромосом в два или более раз больше, чем у предыдущего поколения.

У растений полиплоидия - важный механизм видообразования и эволюции. Большинство линий растений в какой-то момент своей истории испытали полиплоидию.

Полиплоидия может возникать по двум разным причинам. Во-первых, за счет образования гамет, которые имеют более одного набора хромосом, в результате нарушения сегрегации гомологичных хромосом. Во-вторых, удвоением количества хромосом у человека после полового размножения.

Редкий вариант второго механизма включает дупликацию хромосом в апикальной меристеме стебля, так что стебель становится тетраплоидным.

Затем цветы на этом стебле могут производить диплоидные гаметы (а не гаплоидные), которые могут дать жизнеспособное потомство, присоединившись к другим диплоидным гаметам.

Ссылки

1. Бек, CB 2010. Введение в строение и развитие растений - анатомия растений в двадцать первом веке. Издательство Кембриджского университета, Кембридж.
2. Дука, М. 2015. Физиология растений. Спрингер, Чам.
3. Эверт, РФ 2006. Анатомия растения Исава: меристемы, клетки и ткани растительного тела: их структура, функции и развитие. Уайли, Хобокен.
4. Эверт, Р.Ф., Эйххорн, С.Е. 2013. Биология растений. WH Freeman, Нью-Йорк.
5. Lambers, H., Chapin, FS, III, Pons, TL 2008. Физиологическая экология растений. Спрингер, Нью-Йорк.
6. Mauseth, JD 2017. Ботаника: введение в биологию растений. Jones & Bartlett Learning, Берлингтон.
7. Рудалл, П.Дж. 2007. Анатомия цветковых растений - введение в структуру и развитие. Издательство Кембриджского университета, Кембридж.
8. Скули, Дж. 1997. Введение в ботанику. Издательство Delmar, Олбани.
9. Стерн, Р. Р., Бидлак, Дж. Э., Янски, Ш. 2008. Вводная биология растений. Макгроу-Хилл, Нью-Йорк.
10. Таиз, Л., Зейгер, Э., Моллер, И.М., Мерфи, А. 2014. Физиология растений и развитие. Синауэр, Сандерленд.