מריסטמות וגדילה בצמחים

צמחים גדלים ממריסטמות – מאגרים מתחדשים של תאי גזע בקצותיהם ובצדדיהם – המאפשרים לצמח להוסיף איברים חדשים ולהתארך לאורך כל חייו, אסטרטגיית גדילה פתוחה בניגוד לזו של בעלי חיים.

Definition

מריסטמות הן אזורים של תאים בלתי ממוינים ומתחלקים, המייצרים רקמות ואיברים חדשים, וגדילת הצמח היא העלייה בגודל ובמספר התאים המיוצרים באמצעות פעילותם המתמשכת.

Scope

נושא זה מכסה את המריסטמות הקודקודיות של הנצר והשורש ואת המריסטמות הצדדיות, את הארגון והתחזוקה של נישות תאי גזע בצמחים, את יצירת התבניות של התפתחות איברים כולל פילוטקסיס, וכיצד חלוקת תאים והתרחבותם מניעות את גדילת הצמח.

Core questions

• כיצד מאורגנות המריסטמות הקודקודיות של הנצר והשורש?
• כיצד נשמר מאגר יציב של תאי גזע בעוד שתאים משמשים גם לגדילה?
• כיצד מריסטמות יוצרות את התבנית הקבועה של סידור עלים ואיברים אחרים?

Key theories

תחזוקת נישת תאי הגזע

לולאת משוב בין מרכז מארגן לבין תאי הגזע שמעליו שומרת על איזון המריסטמה, ומחליפה תאים שאבדו עקב התמיינות, כך שהמריסטמה נשמרת ללא הגבלה.

גדילה בלתי מוגבלת ופתוחה

מכיוון שמריסטמות נשמרות, צמחים גדלים באופן בלתי מוגבל ומודולרי, מוסיפים יחידות חוזרות ומתאימים את הארכיטקטורה שלהם בתגובה לסביבה.

Mechanisms

המריסטמה הקודקודית של הנצר מאורגנת לאזור מרכזי של תאי גזע המתחלקים לאט, אזור היקפי שבו נוצרים איברים, ומרכז מארגן תת-קרקעי; איתות בין המרכז המארגן לתאי הגזע מייצב את מספרם. הובלת אוקסין מכוונת ושדות מעכבים ממקמים פרימורדיות איברים עוקבות, ויוצרים את הספירלות והדורים הקבועים של הפילוטקסיס. הגדילה עצמה משלבת חלוקת תאים מכוונת עם התרחבות תאים אניזוטרופית המונעת על ידי לחץ טורגור כנגד כניעה מבוקרת של דופן התא. אוספי מוטנטים בצמחי מודל היו מכריעים בזיהוי הרגולטורים של תפקוד המריסטמה.

Clinical relevance

ביולוגיה של מריסטמות עומדת בבסיס ריבוי צמחים תרבותי ותרבית רקמה: תרבית קצות מריסטמה מייצרת צמחים נקיים ממחלות, ושליטה בהסתעפות ובארכיטקטורה באמצעות פעילות מריסטמה היא יעד לשיפור יבול וצורת גידולים.

History

אנטומיה קלאסית תיארה את המריסטמות הקודקודיות ואת אזוריהן; מאוחר יותר, ניסויים מיקרוכירורגיים, ובאופן מכריע, גנטיקה מולקולרית בצמחי מודל חשפו את האיתות המקיים את נישת תאי הגזע ואת תבנית התפתחות האיברים.

Key figures

• Katherine Esau
• Ian Sussex

Seminal works

• taiz2015
• raven2013

Frequently asked questions

מהי מריסטמה?

מריסטמה היא אזור של תאים בלתי ממוינים המתחלקים ברציפות; מריסטמות קודקודיות בקצות הנצר והשורש מניעות התארכות, בעוד שמריסטמות צדדיות מוסיפות עובי, ומאפשרות לצמחים לגדול לאורך כל חייהם.

מדוע עלים גדלים בתבניות קבועות?

פרימורדיות עלים חדשות נוצרות במיקומים שנקבעו על ידי שדות מעכבים, הכוללים בעיקר את ההורמון אוקסין, סביב קודקוד הנצר, ויוצרות את הספירלות הקבועות וסידורים אחרים הידועים כפילוטקסיס.