Növényi merisztémák és növekedés

A növények merisztémákból – a csúcsukon és oldalukon található, önmegújuló őssejt-állományokból – növekednek, amelyek lehetővé teszik a növény számára, hogy élete során új szerveket hozzon létre és kiterjessze magát, ami az állatokétól eltérő, nyílt végű növekedési stratégia.

Definition

A merisztémák differenciálatlan, osztódó sejtek régiói, amelyek új szöveteket és szerveket hoznak létre, és a növényi növekedés a sejtméret és sejtszám növekedése, amelyet folyamatos aktivitásuk révén termelnek.

Scope

Ez a téma a hajtás- és gyökércsúcs-merisztémákat, valamint az oldalmerisztémákat, a növényi őssejt-niche-ek szerveződését és fenntartását, a szervképződés mintázatát, beleértve a fillotaxist, valamint azt tárgyalja, hogy a sejtosztódás és -növekedés hogyan hajtja a növényi növekedést.

Core questions

• Hogyan szerveződnek a hajtás- és gyökércsúcs-merisztémák?
• Hogyan tartható fenn az őssejtek stabil állománya, miközben a sejtek a növekedéshez is felhasználódnak?
• Hogyan mintázzák a merisztémák a levelek és más szervek szabályos elrendeződését?

Key theories

Őssejt-niche fenntartása

Az organizációs centrum és a felette elhelyezkedő őssejtek közötti visszacsatolási hurok egyensúlyban tartja a merisztémát, pótolva a differenciálódás során elvesztett sejteket, így a merisztéma korlátlan ideig fennmarad.

Határozatlan, nyílt növekedés

Mivel a merisztémák megmaradnak, a növények határozatlanul és modulárisan növekednek, ismétlődő egységeket adnak hozzá, és a környezetre reagálva alakítják ki architektúrájukat.

Mechanisms

A hajtáscsúcs-merisztéma egy lassan osztódó őssejtekből álló központi zónára, egy perifériás zónára, ahol a szervek képződnek, és egy alatta elhelyezkedő szervező centrumra tagolódik; a szervező centrum és az őssejtek közötti jelátvitel stabilizálja azok számát. Az irányított auxin transzport és az inhibitoros mezők pozicionálják az egymást követő szervprimordiumokat, létrehozva a fillotaxis szabályos spiráljait és örvjeit. Maga a növekedés az orientált sejtosztódást az anizotróp sejtnövekedéssel ötvözi, amelyet a turgor hajt a sejtfal kontrollált engedékenységével szemben. A modellnövényekben gyűjtött mutáns kollekciók kulcsfontosságúak voltak a merisztéma funkciójának szabályozóinak azonosításában.

Clinical relevance

A merisztéma biológia képezi a kertészeti szaporítás és a szövettenyésztés alapját: a merisztémacsúcs-kultúra betegségmentes növényeket eredményez, és az elágazás és az architektúra szabályozása a merisztéma aktivitásán keresztül a terméshozam és a forma javításának célja.

History

A klasszikus anatómia leírta az apikális merisztémákat és zónázásukat; később a mikrosebészeti kísérletek és, döntő módon, a molekuláris genetika modellnövényekben feltárta az őssejt-niche-t fenntartó és a szervképződést mintázó jelátvitelt.

Key figures

• Katherine Esau
• Ian Sussex

Seminal works

• taiz2015
• raven2013

Frequently asked questions

Mi az a merisztéma?

A merisztéma differenciálatlan, folyamatosan osztódó sejtek régiója; a hajtás- és gyökércsúcsokon található apikális merisztémák a hossznövekedést hajtják, míg az oldalmerisztémák a vastagságot növelik, lehetővé téve a növények számára, hogy életük során növekedjenek.

Miért nőnek a levelek szabályos mintázatban?

Az új levélprimordiumok az auxin hormon által nagyrészt befolyásolt inhibitoros mezők által meghatározott pozíciókban alakulnak ki a hajtáscsúcs körül, létrehozva a fillotaxis néven ismert szabályos spirálokat és egyéb elrendezéseket.