เนื้อเยื่อเจริญของพืชและการเจริญเติบโต

พืชเจริญเติบโตจากเนื้อเยื่อเจริญ ซึ่งเป็นแหล่งรวมเซลล์ต้นกำเนิดที่สามารถสร้างตัวเองขึ้นใหม่ได้ที่ปลายยอดและด้านข้าง ทำให้พืชสามารถสร้างอวัยวะใหม่และขยายขนาดได้ตลอดชีวิต ซึ่งเป็นกลยุทธ์การเจริญเติบโตแบบไม่จำกัด ต่างจากสัตว์

Definition

เนื้อเยื่อเจริญคือบริเวณของเซลล์ที่ยังไม่พัฒนาและกำลังแบ่งตัว ซึ่งสร้างเนื้อเยื่อและอวัยวะใหม่ๆ และการเจริญเติบโตของพืชคือการเพิ่มขนาดและจำนวนเซลล์ที่ผลิตขึ้นจากการทำงานอย่างต่อเนื่องของเนื้อเยื่อเหล่านี้

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมเนื้อเยื่อเจริญปลายยอดและปลายราก รวมถึงเนื้อเยื่อเจริญด้านข้าง การจัดระเบียบและการบำรุงรักษาสภาพแวดล้อมเฉพาะของเซลล์ต้นกำเนิดพืช รูปแบบการกำเนิดอวัยวะ รวมถึงการจัดเรียงใบ (phyllotaxis) และวิธีการแบ่งเซลล์และการขยายขนาดเซลล์ขับเคลื่อนการเจริญเติบโตของพืช

Core questions

• เนื้อเยื่อเจริญปลายยอดและปลายรากมีการจัดระเบียบอย่างไร?
• แหล่งรวมเซลล์ต้นกำเนิดที่คงที่ถูกรักษาไว้อย่างไรในขณะที่เซลล์ก็ถูกใช้เพื่อการเจริญเติบโตด้วย?
• เนื้อเยื่อเจริญสร้างรูปแบบการจัดเรียงใบและอวัยวะอื่นๆ ที่สม่ำเสมอได้อย่างไร?

Key theories

การรักษาสภาพแวดล้อมเฉพาะของเซลล์ต้นกำเนิด

วงจรป้อนกลับระหว่างศูนย์กลางการจัดระเบียบและเซลล์ต้นกำเนิดที่อยู่เหนือขึ้นไปช่วยรักษาสมดุลของเนื้อเยื่อเจริญ โดยการแทนที่เซลล์ที่สูญเสียไปจากการเปลี่ยนแปลงสภาพ ทำให้เนื้อเยื่อเจริญคงอยู่ได้อย่างไม่มีกำหนด

การเจริญเติบโตแบบไม่จำกัดและเปิดกว้าง

เนื่องจากเนื้อเยื่อเจริญยังคงอยู่ พืชจึงเจริญเติบโตแบบไม่จำกัดและเป็นหน่วยย่อย โดยการเพิ่มหน่วยซ้ำๆ และปรับโครงสร้างของมันเพื่อตอบสนองต่อสภาพแวดล้อม

Mechanisms

เนื้อเยื่อเจริญปลายยอดมีการจัดระเบียบเป็นโซนกลางซึ่งมีเซลล์ต้นกำเนิดที่แบ่งตัวช้า โซนรอบนอกซึ่งเป็นที่กำเนิดของอวัยวะ และศูนย์กลางการจัดระเบียบที่อยู่ด้านล่าง การส่งสัญญาณระหว่างศูนย์กลางการจัดระเบียบและเซลล์ต้นกำเนิดช่วยรักษาสมดุลของจำนวนเซลล์ การขนส่งออกซินแบบมีทิศทางและสนามยับยั้งจะกำหนดตำแหน่งของปุ่มกำเนิดอวัยวะที่เกิดขึ้นต่อเนื่องกัน ทำให้เกิดการจัดเรียงแบบเกลียวและแบบวงกลมที่สม่ำเสมอของการจัดเรียงใบ การเจริญเติบโตเองเป็นการรวมกันของการแบ่งเซลล์แบบมีทิศทางกับการขยายขนาดเซลล์แบบไม่เท่ากัน ซึ่งขับเคลื่อนโดยแรงดันเต่งที่ต้านทานการยืดหยุ่นของผนังเซลล์ที่ถูกควบคุม การรวบรวมพืชกลายพันธุ์ในพืชต้นแบบมีบทบาทสำคัญในการระบุตัวควบคุมการทำงานของเนื้อเยื่อเจริญ

Clinical relevance

ชีววิทยาของเนื้อเยื่อเจริญเป็นพื้นฐานของการขยายพันธุ์พืชสวนและการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ: การเพาะเลี้ยงปลายเนื้อเยื่อเจริญช่วยให้ได้พืชที่ปราศจากโรค และการควบคุมการแตกกิ่งและโครงสร้างผ่านกิจกรรมของเนื้อเยื่อเจริญเป็นเป้าหมายในการปรับปรุงผลผลิตและรูปร่างของพืชผล

History

กายวิภาคศาสตร์แบบดั้งเดิมได้อธิบายเนื้อเยื่อเจริญปลายยอดและการแบ่งโซนของมัน; ต่อมาการทดลองทางจุลศัลยกรรม และที่สำคัญคือพันธุศาสตร์โมเลกุลในพืชต้นแบบ ได้เปิดเผยการส่งสัญญาณที่รักษาสภาพแวดล้อมเฉพาะของเซลล์ต้นกำเนิดและรูปแบบการกำเนิดอวัยวะ

Key figures

• Katherine Esau
• Ian Sussex

Seminal works

• taiz2015
• raven2013

Frequently asked questions

เนื้อเยื่อเจริญคืออะไร?

เนื้อเยื่อเจริญคือบริเวณของเซลล์ที่ยังไม่พัฒนาและแบ่งตัวอย่างต่อเนื่อง; เนื้อเยื่อเจริญปลายยอดและปลายรากขับเคลื่อนการยืดตัว ในขณะที่เนื้อเยื่อเจริญด้านข้างเพิ่มความกว้าง ทำให้พืชสามารถเจริญเติบโตได้ตลอดชีวิต

ทำไมใบจึงเจริญเติบโตเป็นรูปแบบที่สม่ำเสมอ?

ปุ่มกำเนิดใบใหม่จะก่อตัวขึ้นในตำแหน่งที่กำหนดโดยสนามยับยั้ง ซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับฮอร์โมนออกซิน รอบปลายยอด ทำให้เกิดการจัดเรียงแบบเกลียวที่สม่ำเสมอและการจัดเรียงอื่นๆ ที่เรียกว่าการจัดเรียงใบ (phyllotaxis)