Meristeme și creștere la plante

Plantele cresc din meristeme — rezervoare de celule stem cu auto-reînnoire, situate la vârfurile și flancurile lor — care permit unei plante să adauge organe noi și să se extindă pe tot parcursul vieții sale, o strategie de creștere deschisă, spre deosebire de cea a animalelor.

Definition

Meristemele sunt regiuni de celule nediferențiate, în diviziune, care generează țesuturi și organe noi, iar creșterea plantelor reprezintă creșterea în dimensiune și număr de celule produse prin activitatea lor continuă.

Scope

Acest subiect acoperă meristemele apicale ale lăstarului și rădăcinii și meristemele laterale, organizarea și menținerea nișelor de celule stem vegetale, modelarea inițierii organelor, inclusiv filotaxia, și modul în care diviziunea și expansiunea celulară determină creșterea plantelor.

Core questions

• Cum sunt organizate meristemele apicale ale lăstarului și rădăcinii?
• Cum este menținut un rezervor stabil de celule stem în timp ce celulele sunt utilizate și pentru creștere?
• Cum modelează meristemele aranjamentul regulat al frunzelor și al altor organe?

Key theories

Menținerea nișei de celule stem

O buclă de feedback între un centru organizator și celulele stem supraiacente menține meristemul în echilibru, înlocuind celulele pierdute prin diferențiere, astfel încât meristemul persistă indefinit.

Creștere nedeterminată, deschisă

Deoarece meristemele sunt reținute, plantele cresc nedeterminat și modular, adăugând unități repetate și ajustându-și arhitectura ca răspuns la mediu.

Mechanisms

Meristemul apical al lăstarului este organizat într-o zonă centrală de celule stem cu diviziune lentă, o zonă periferică unde sunt inițiate organele și un centru organizator subiacent; semnalizarea între centrul organizator și celulele stem stabilizează numărul acestora. Transportul direcțional al auxinei și câmpurile inhibitoare poziționează primordiile organelor succesive, generând spiralele și verticilele regulate ale filotaxiei. Creșterea însăși combină diviziunea celulară orientată cu expansiunea celulară anizotropă, determinată de turgor împotriva cedării controlate a peretelui celular. Colecțiile de mutanți la plantele model au fost esențiale în identificarea regulatorilor funcției meristemului.

Clinical relevance

Biologia meristemelor stă la baza propagării horticole și a culturilor de țesuturi: cultura de vârfuri de meristem produce plante fără boli, iar controlul ramificării și al arhitecturii prin activitatea meristemelor este o țintă pentru îmbunătățirea randamentului și formei culturilor.

History

Anatomia clasică a descris meristemele apicale și zonarea lor; ulterior, experimentele microchirurgicale și, decisiv, genetica moleculară la plantele model au relevat semnalizarea care menține nișa de celule stem și modelează inițierea organelor.

Key figures

• Katherine Esau
• Ian Sussex

Seminal works

• taiz2015
• raven2013

Frequently asked questions

Ce este un meristem?

Un meristem este o regiune de celule nediferențiate, în diviziune continuă; meristemele apicale de la vârfurile lăstarilor și rădăcinilor determină alungirea, în timp ce meristemele laterale adaugă grosime, permițând plantelor să crească pe tot parcursul vieții lor.

De ce cresc frunzele în modele regulate?

Noile primordii foliare se formează în poziții stabilite de câmpurile inhibitoare, implicând în mare parte hormonul auxin, în jurul apexului lăstarului, producând spiralele regulate și alte aranjamente cunoscute sub numele de filotaxie.