Меристемы растений и рост

Растения растут из меристем — самообновляющихся пулов стволовых клеток на их верхушках и боковых сторонах, — которые позволяют растению добавлять новые органы и расширяться на протяжении всей его жизни, что является стратегией неограниченного роста, в отличие от животных.

Definition

Меристемы — это области недифференцированных, делящихся клеток, которые генерируют новые ткани и органы, а рост растений — это увеличение размера и числа клеток, производимых в результате их непрерывной активности.

Scope

Эта тема охватывает апикальные меристемы побегов и корней, а также латеральные меристемы, организацию и поддержание ниш растительных стволовых клеток, формирование инициации органов, включая филлотаксис, и то, как деление и расширение клеток стимулируют рост растений.

Core questions

• Как организованы апикальные меристемы побега и корня?
• Как поддерживается стабильный пул стволовых клеток, в то время как клетки также используются для роста?
• Как меристемы формируют регулярное расположение листьев и других органов?

Key theories

Поддержание ниши стволовых клеток

Петля обратной связи между организующим центром и вышележащими стволовыми клетками поддерживает баланс меристемы, заменяя клетки, утраченные в результате дифференцировки, так что меристема сохраняется неопределенно долго.

Неопределенный, открытый рост

Поскольку меристемы сохраняются, растения растут неопределенно и модульно, добавляя повторяющиеся единицы и приспосабливая свою архитектуру к окружающей среде.

Mechanisms

Апикальная меристема побега организована в центральную зону медленно делящихся стволовых клеток, периферическую зону, где инициируются органы, и нижележащий организующий центр; сигнализация между организующим центром и стволовыми клетками стабилизирует их число. Направленный транспорт ауксина и ингибирующие поля позиционируют последовательные примордии органов, генерируя регулярные спирали и мутовки филлотаксиса. Сам рост сочетает ориентированное деление клеток с анизотропным расширением клеток, обусловленным тургором против контролируемой податливости клеточной стенки. Коллекции мутантов у модельных растений сыграли важную роль в идентификации регуляторов функции меристем.

Clinical relevance

Биология меристем лежит в основе садоводческого размножения и тканевых культур: культура верхушечных меристем производит безвирусные растения, а контроль ветвления и архитектуры посредством активности меристем является целью для улучшения урожайности и формы сельскохозяйственных культур.

History

Классическая анатомия описала апикальные меристемы и их зональность; позднее микрохирургические эксперименты и, что решающе, молекулярная генетика на модельных растениях выявили сигнализацию, которая поддерживает нишу стволовых клеток и формирует инициацию органов.

Key figures

• Katherine Esau
• Ian Sussex

Seminal works

• taiz2015
• raven2013

Frequently asked questions

Что такое меристема?

Меристема — это область недифференцированных, непрерывно делящихся клеток; апикальные меристемы на верхушках побегов и корней стимулируют удлинение, в то время как латеральные меристемы увеличивают толщину, позволяя растениям расти на протяжении всей их жизни.

Почему листья растут по регулярным схемам?

Новые листовые примордии образуются в положениях, заданных ингибирующими полями, в основном с участием гормона ауксина, вокруг верхушки побега, создавая регулярные спирали и другие расположения, известные как филлотаксис.