Plantenmeristemen en -groei

Planten groeien vanuit meristemen – zelfvernieuwende populaties van stamcellen aan hun toppen en flanken – waardoor een plant gedurende zijn hele leven nieuwe organen kan aanmaken en zich kan uitbreiden, een onbeperkte groeistrategie die verschilt van die van dieren.

Definition

Meristemen zijn gebieden van ongedifferentieerde, delende cellen die nieuwe weefsels en organen genereren, en plantengroei is de toename in grootte en aantal cellen geproduceerd door hun voortdurende activiteit.

Scope

Dit onderwerp behandelt de apicale meristemen van scheuten en wortels en laterale meristemen, de organisatie en het onderhoud van niches van plantenstencellen, de patroonvorming van orgaaninitiatie inclusief fyllotaxis, en hoe celdeling en -expansie de plantengroei aandrijven.

Core questions

• Hoe zijn de apicale meristemen van scheuten en wortels georganiseerd?
• Hoe wordt een stabiele populatie stamcellen gehandhaafd terwijl cellen ook worden gebruikt voor groei?
• Hoe bepalen meristemen de regelmatige rangschikking van bladeren en andere organen?

Key theories

Onderhoud van stamcelniche

Een feedbacklus tussen een organiserend centrum en de erboven liggende stamcellen houdt het meristeem in evenwicht, waarbij cellen die verloren gaan door differentiatie worden vervangen, zodat het meristeem onbeperkt blijft bestaan.

Onbepaalde, open groei

Omdat meristemen behouden blijven, groeien planten onbepaald en modulair, waarbij ze herhaalde eenheden toevoegen en hun architectuur aanpassen als reactie op de omgeving.

Mechanisms

Het scheutapicale meristeem is georganiseerd in een centrale zone van langzaam delende stamcellen, een perifere zone waar organen worden geïnitieerd, en een onderliggend organiserend centrum; signalering tussen het organiserende centrum en de stamcellen stabiliseert hun aantal. Directioneel auxinetransport en inhiberende velden positioneren opeenvolgende orgaanprimordia, wat de regelmatige spiralen en kransen van fyllotaxis genereert. Groei zelf combineert georiënteerde celdeling met anisotrope celuitzetting, aangedreven door turgor tegen de gecontroleerde rek van de celwand. Mutante collecties in modelplanten zijn instrumenteel geweest bij het identificeren van de regulatoren van de meristeemfunctie.

Clinical relevance

De meristeembiologie ligt ten grondslag aan de tuinbouwmatige vermeerdering en weefselkweek: meristeemtopkweek produceert ziektevrije planten, en de beheersing van vertakking en architectuur door meristeemactiviteit is een doelwit voor het verbeteren van de gewasopbrengst en -vorm.

History

De klassieke anatomie beschreef de apicale meristemen en hun zonering; latere microchirurgische experimenten en, doorslaggevend, moleculaire genetica in modelplanten onthulden de signalering die de stamcelniche in stand houdt en de orgaaninitiatie patroneert.

Key figures

• Katherine Esau
• Ian Sussex

Seminal works

• taiz2015
• raven2013

Frequently asked questions

Wat is een meristeem?

Een meristeem is een gebied van ongedifferentieerde, continu delende cellen; apicale meristemen aan scheut- en worteltoppen drijven de verlenging aan, terwijl laterale meristemen de dikte vergroten, waardoor planten gedurende hun hele leven kunnen groeien.

Waarom groeien bladeren in regelmatige patronen?

Nieuwe bladprimordia vormen zich op posities die worden bepaald door inhiberende velden, grotendeels met betrokkenheid van het hormoon auxine, rond de scheutapex, wat de regelmatige spiralen en andere arrangementen produceert die bekend staan als fyllotaxis.