Растителни меристеми и растеж

Растенията растат от меристеми – самообновяващи се резервоари от стволови клетки по техните върхове и страни – които позволяват на растението да добавя нови органи и да се разширява през целия си живот, стратегия за неограничен растеж, за разлика от тази при животните.

Definition

Меристемите са области от недиференцирани, делящи се клетки, които генерират нови тъкани и органи, а растителният растеж е увеличаването на размера и броя на клетките, произведени чрез тяхната продължителна активност.

Scope

Тази тема обхваща връхните меристеми на стъблото и корена и страничните меристеми, организацията и поддържането на нишите на растителните стволови клетки, моделирането на инициирането на органи, включително филотаксиса, и как клетъчното делене и разширяване стимулират растежа на растенията.

Core questions

• Как са организирани връхните меристеми на стъблото и корена?
• Как се поддържа стабилен резервоар от стволови клетки, докато клетките се използват и за растеж?
• Как меристемите моделират правилното подреждане на листата и другите органи?

Key theories

Поддържане на нишата на стволовите клетки

Обратна връзка между организиращ център и надлежащите стволови клетки поддържа меристемата в равновесие, замествайки клетките, загубени при диференциация, така че меристемата да персистира неограничено.

Неопределен, отворен растеж

Тъй като меристемите се запазват, растенията растат неопределено и модулно, добавяйки повтарящи се единици и коригирайки своята архитектура в отговор на околната среда.

Mechanisms

Връхната меристема на стъблото е организирана в централна зона от бавно делящи се стволови клетки, периферна зона, където се инициират органи, и подлежащ организиращ център; сигнализацията между организиращия център и стволовите клетки стабилизира техния брой. Насоченият транспорт на ауксин и инхибиторните полета позиционират последователни зародиши на органи, генерирайки правилните спирали и прешлени на филотаксиса. Самият растеж съчетава ориентирано клетъчно делене с анизотропно клетъчно разширяване, задвижвано от тургор срещу контролираното отстъпване на клетъчната стена. Колекциите от мутанти в моделни растения са били от съществено значение за идентифицирането на регулаторите на функцията на меристемата.

Clinical relevance

Биологията на меристемите е в основата на хортикултурното размножаване и тъканните култури: културата на меристемни върхове произвежда растения без болести, а контролът на разклоняването и архитектурата чрез активността на меристемите е цел за подобряване на добива и формата на културите.

History

Класическата анатомия описва връхните меристеми и тяхното зониране; по-късни микрохирургични експерименти и, решително, молекулярната генетика в моделни растения разкриват сигнализацията, която поддържа нишата на стволовите клетки и моделира инициирането на органи.

Key figures

• Katherine Esau
• Ian Sussex

Seminal works

• taiz2015
• raven2013

Frequently asked questions

Какво е меристема?

Меристемата е област от недиференцирани, непрекъснато делящи се клетки; връхните меристеми по върховете на стъблото и корена стимулират удължаването, докато страничните меристеми добавят дебелина, позволявайки на растенията да растат през целия си живот.

Защо листата растат в правилни модели?

Нови листни зародиши се образуват на позиции, определени от инхибиторни полета, до голяма степен включващи хормона ауксин, около върха на стъблото, произвеждайки правилните спирали и други подредби, известни като филотаксис.