Mô phân sinh và sự sinh trưởng của thực vật

Thực vật sinh trưởng từ các mô phân sinh — các nhóm tế bào gốc tự tái tạo ở đỉnh và hai bên thân — cho phép thực vật tạo ra các cơ quan mới và phát triển trong suốt vòng đời của chúng, một chiến lược sinh trưởng không giới hạn không giống như ở động vật.

Definition

Mô phân sinh là các vùng tế bào không biệt hóa, đang phân chia, tạo ra các mô và cơ quan mới, và sự sinh trưởng của thực vật là sự tăng kích thước và số lượng tế bào được tạo ra thông qua hoạt động liên tục của chúng.

Scope

Chủ đề này bao gồm các mô phân sinh đỉnh chồi và đỉnh rễ, mô phân sinh bên, sự tổ chức và duy trì các ổ tế bào gốc thực vật, sự hình thành mẫu của các cơ quan bao gồm phát triển lá (phyllotaxis), và cách phân chia và mở rộng tế bào thúc đẩy sự sinh trưởng của thực vật.

Core questions

• Mô phân sinh đỉnh chồi và đỉnh rễ được tổ chức như thế nào?
• Làm thế nào để duy trì một nhóm tế bào gốc ổn định trong khi các tế bào cũng được sử dụng cho sự sinh trưởng?
• Mô phân sinh tạo mẫu sự sắp xếp đều đặn của lá và các cơ quan khác như thế nào?

Key theories

Duy trì ổ tế bào gốc

Một vòng lặp phản hồi giữa trung tâm tổ chức và các tế bào gốc phía trên giữ cho mô phân sinh cân bằng, thay thế các tế bào bị mất do biệt hóa để mô phân sinh tồn tại vô thời hạn.

Sinh trưởng không xác định, mở

Vì các mô phân sinh được giữ lại, thực vật sinh trưởng không xác định và theo mô-đun, thêm các đơn vị lặp lại và điều chỉnh kiến trúc của chúng để phản ứng với môi trường.

Mechanisms

Mô phân sinh đỉnh chồi được tổ chức thành một vùng trung tâm gồm các tế bào gốc phân chia chậm, một vùng ngoại vi nơi các cơ quan được khởi tạo, và một trung tâm tổ chức bên dưới; tín hiệu giữa trung tâm tổ chức và các tế bào gốc ổn định số lượng của chúng. Sự vận chuyển auxin có hướng và các trường ức chế định vị các mầm cơ quan kế tiếp, tạo ra các xoắn ốc và vòng xoắn đều đặn của phát triển lá. Bản thân sự sinh trưởng kết hợp sự phân chia tế bào có định hướng với sự mở rộng tế bào dị hướng được thúc đẩy bởi áp suất trương nước chống lại sự biến dạng có kiểm soát của thành tế bào. Các bộ sưu tập đột biến ở thực vật mô hình đã đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các yếu tố điều hòa chức năng mô phân sinh.

Clinical relevance

Sinh học mô phân sinh là nền tảng của nhân giống cây trồng và nuôi cấy mô: nuôi cấy đỉnh mô phân sinh tạo ra cây không bệnh, và việc kiểm soát sự phân nhánh và kiến trúc thông qua hoạt động của mô phân sinh là mục tiêu để cải thiện năng suất và hình thái cây trồng.

History

Giải phẫu học cổ điển đã mô tả các mô phân sinh đỉnh và sự phân vùng của chúng; sau đó các thí nghiệm vi phẫu và, một cách quyết định, di truyền học phân tử ở thực vật mô hình đã tiết lộ tín hiệu duy trì ổ tế bào gốc và hình thành mẫu khởi tạo cơ quan.

Key figures

• Katherine Esau
• Ian Sussex

Seminal works

• taiz2015
• raven2013

Frequently asked questions

Mô phân sinh là gì?

Mô phân sinh là một vùng tế bào không biệt hóa, phân chia liên tục; mô phân sinh đỉnh ở đỉnh chồi và rễ thúc đẩy sự kéo dài, trong khi mô phân sinh bên làm tăng chu vi, cho phép thực vật sinh trưởng trong suốt vòng đời của chúng.

Tại sao lá mọc theo những kiểu đều đặn?

Các mầm lá mới hình thành ở các vị trí được thiết lập bởi các trường ức chế, chủ yếu liên quan đến hormone auxin, xung quanh đỉnh chồi, tạo ra các xoắn ốc đều đặn và các sắp xếp khác được gọi là phát triển lá.