植物の細胞と組織の種類

植物は、それぞれが特徴的な細胞壁と運命を持つ少数の細胞型から構築されており、それらが集合して表皮組織、基本組織、維管束組織を形成し、植物体全体を組織化している。

Definition

植物の細胞と組織の種類とは、主に細胞壁の構造と機能によって定義される細胞の分類であり、それらが表皮組織系、基本組織系、維管束組織系内で形成する組織のことである。

Scope

このトピックでは、主要な植物細胞型（柔細胞、厚角細胞、厚壁細胞、仮道管要素、篩要素）と、それらがどのように組み合わさって、表皮、基本組織、木部、師部を含む単純組織および複合組織を形成するかについて説明する。

Core questions

• 柔細胞、厚角細胞、厚壁細胞は、細胞壁の構造と機能においてどのように異なるか？
• 水と糖を輸送する特殊な細胞はどれか、またそれらは輸送のためにどのように適応しているか？
• 単純組織と複合組織はどのように組み合わさって植物体の組織系を形成するのか？

Key theories

細胞壁が細胞型を決定する

細胞壁の厚さ、組成、リグニン化は、植物細胞の型と機械的または導管的役割を大きく定義し、薄壁の柔細胞を硬い厚壁細胞や木部の穿孔された仮道管要素と区別する。

三つの組織系

表皮、基本、維管束の各組織系は、細胞型を連続した体として組織化し、維管束系は水輸送を行う木部と糖輸送を行う師部を結合させている。

Mechanisms

成熟した仮道管要素（仮道管と道管要素）は、リグニン化した二次細胞壁を沈着させて死滅し、水輸送のための空洞な管を残す。篩管要素は生きたままだが核を失い、隣接する伴細胞に依存して師部における糖の輸送を維持する。厚壁細胞は細胞壁を厚くしてリグニン化することで支持を提供し、柔細胞は薄い一次細胞壁と代謝的多様性を保持する。

Clinical relevance

植物組織の特性は、繊維作物、食物繊維、木材の基盤となっている。厚壁細胞繊維は亜麻や麻に強度を与え、リグニン化した木部は木材を形成し、柔細胞は作物から収穫されるデンプンと水を貯蔵する。

History

植物組織を表皮、基本、維管束の各組織系に分類する考え方は、19世紀から20世紀にかけての解剖学で確立され、キャサリン・エサウによって何世代にもわたる植物学者に体系化された。

Key figures

• Katherine Esau
• Nehemiah Grew

Seminal works

• evert2006
• raven2013

Frequently asked questions

木部と師部の違いは何ですか？

木部は、死んだリグニン化した仮道管要素を通じて水と溶解したミネラルを上向きに輸送する一方、師部は、伴細胞に支えられた生きた篩要素を通じて糖を両方向に輸送します。

なぜ一部の植物細胞は成熟すると死んでしまうのですか？

水輸送を行う仮道管要素や多くの支持細胞は、空洞で硬い管や繊維として最もよく機能するため、プログラムされた細胞死を経て、強化された細胞壁のみを残します。