Växtmeristem och tillväxt

Växter växer från meristem – självförnyande populationer av stamceller i deras spetsar och flanker – som gör att en växt kan bilda nya organ och utöka sig under hela sin livstid, en obegränsad tillväxtstrategi till skillnad från djurs.

Definition

Meristem är regioner av odifferentierade, delande celler som genererar nya vävnader och organ, och växttillväxt är ökningen i storlek och antal celler som produceras genom deras kontinuerliga aktivitet.

Scope

Detta ämne omfattar skott- och rotapikala meristem samt laterala meristem, organisationen och underhållet av växtstamcellsnischer, mönsterbildningen vid organinitiering inklusive fyllotaxis, samt hur celldelning och celltillväxt driver växttillväxt.

Core questions

• Hur är skott- och rotapikala meristem organiserade?
• Hur upprätthålls en stabil population av stamceller samtidigt som celler också används för tillväxt?
• Hur mönstrar meristem den regelbundna arrangemanget av blad och andra organ?

Key theories

Underhåll av stamcellsnisch

En återkopplingsslinga mellan ett organiserande centrum och de överliggande stamcellerna håller meristemet i balans och ersätter celler som förlorats genom differentiering så att meristemet består på obestämd tid.

Obestämd, öppen tillväxt

Eftersom meristem bibehålls växer växter obestämt och modulärt, lägger till upprepade enheter och anpassar sin arkitektur som svar på miljön.

Mechanisms

Skottapikalmeristemet är organiserat i en central zon av långsamt delande stamceller, en perifer zon där organ initieras, och ett underliggande organiserande centrum; signalering mellan det organiserande centrumet och stamcellerna stabiliserar deras antal. Riktad auxintransport och inhiberande fält positionerar successiva organprimordier, vilket genererar de regelbundna spiralerna och kransarna av fyllotaxis. Tillväxten i sig kombinerar orienterad celldelning med anisotrop celltillväxt driven av turgor mot cellväggens kontrollerade eftergivlighet. Mutantkollektioner i modellväxter har varit avgörande för att identifiera regulatorerna av meristemfunktion.

Clinical relevance

Meristembio ligger till grund för hortikulturell förökning och vävnadsodling: meristemspetsodling producerar sjukdomsfria växter, och kontrollen av förgrening och arkitektur genom meristemaktivitet är ett mål för att förbättra skördeutbytet och formen.

History

Klassisk anatomi beskrev de apikala meristemen och deras zonering; senare mikrokirurgiska experiment och, avgörande, molekylärgenetik i modellväxter avslöjade signaleringen som upprätthåller stamcellsnischen och mönstrar organinitieringen.

Key figures

• Katherine Esau
• Ian Sussex

Seminal works

• taiz2015
• raven2013

Frequently asked questions

Vad är ett meristem?

Ett meristem är en region av odifferentierade, kontinuerligt delande celler; apikala meristem vid skott- och rotspetsar driver längdtillväxt, medan laterala meristem ökar omfånget, vilket gör att växter kan växa under hela sin livstid.

Varför växer blad i regelbundna mönster?

Nya bladprimordier bildas vid positioner som bestäms av inhiberande fält, till stor del involverande hormonet auxin, runt skottspetsen, vilket producerar de regelbundna spiralerna och andra arrangemang som kallas fyllotaxis.