Меристеми рослин і ріст

Рослини ростуть з меристем — самовідновлюваних пулів стовбурових клітин на їхніх верхівках і боках, — що дозволяє рослині додавати нові органи та розширюватися протягом усього її життя, що є відкритою стратегією росту, на відміну від тварин.

Definition

Меристеми — це ділянки недиференційованих клітин, що діляться, які генерують нові тканини та органи, а ріст рослин — це збільшення розміру та кількості клітин, що утворюються внаслідок їхньої безперервної активності.

Scope

Ця тема охоплює верхівкові меристеми пагона та кореня, а також бічні меристеми, організацію та підтримку ніш стовбурових клітин рослин, формування ініціації органів, включаючи філотаксис, і те, як поділ та розширення клітин стимулюють ріст рослин.

Core questions

• Як організовані верхівкові меристеми пагона та кореня?
• Як підтримується стабільний пул стовбурових клітин, тоді як клітини також використовуються для росту?
• Як меристеми формують регулярне розташування листя та інших органів?

Key theories

Підтримка ніші стовбурових клітин

Зворотний зв'язок між організуючим центром і вищерозташованими стовбуровими клітинами підтримує меристему в рівновазі, замінюючи клітини, втрачені внаслідок диференціації, так що меристема зберігається невизначено довго.

Невизначений, відкритий ріст

Оскільки меристеми зберігаються, рослини ростуть невизначено та модульно, додаючи повторювані одиниці та пристосовуючи свою архітектуру у відповідь на навколишнє середовище.

Mechanisms

Верхівкова меристема пагона організована на центральну зону повільно ділячих стовбурових клітин, периферичну зону, де ініціюються органи, та нижній організуючий центр; сигналізація між організуючим центром та стовбуровими клітинами стабілізує їхню кількість. Спрямований транспорт ауксину та інгібуючі поля позиціонують послідовні примордії органів, генеруючи регулярні спіралі та мутовки філотаксису. Сам ріст поєднує орієнтований поділ клітин з анізотропним розширенням клітин, що зумовлене тургором проти контрольованої податливості клітинної стінки. Колекції мутантів у модельних рослинах були інструментальними у виявленні регуляторів функції меристеми.

Clinical relevance

Біологія меристем лежить в основі садівничого розмноження та культури тканин: культура верхівок меристем продукує рослини, вільні від хвороб, а контроль розгалуження та архітектури через активність меристем є метою для покращення врожайності та форми сільськогосподарських культур.

History

Класична анатомія описала верхівкові меристеми та їхню зональність; пізніші мікрохірургічні експерименти та, вирішально, молекулярна генетика в модельних рослинах виявили сигналізацію, яка підтримує нішу стовбурових клітин та формує ініціацію органів.

Key figures

• Katherine Esau
• Ian Sussex

Seminal works

• taiz2015
• raven2013

Frequently asked questions

Що таке меристема?

Меристема — це ділянка недиференційованих, безперервно ділячих клітин; верхівкові меристеми на верхівках пагонів і коренів забезпечують подовження, тоді як бічні меристеми додають товщину, дозволяючи рослинам рости протягом усього їхнього життя.

Чому листя росте за регулярними схемами?

Нові примордії листя формуються в положеннях, визначених інгібуючими полями, що значною мірою включають гормон ауксин, навколо верхівки пагона, створюючи регулярні спіралі та інші розташування, відомі як філотаксис.