MERYSTEMY: CECHY I TYPY - BIOLOGIA - 2026

W merystemy (lub merystemy) są populacje komórek zarodkowych znajduje się w obszarach wzrostu roślin naczyniowych. Ciało rośliny jest połączeniem dojrzałych i młodocianych tkanek.

Po uformowaniu się zygoty rośliny naczyniowe rozpoczynają proces podziału komórek, który potrwa do końca ich życia i będzie determinował wzrost i tworzenie narządów.

Źródło: pixabay.com

Początkowo namnażanie komórek zachodzi w całym zarodku. Pod koniec rozwoju embrionalnego rozmnażanie to zaczyna się koncentrować w pewnych regionach, merystemach, które nie utraciły ani nie odzyskały swojej pierwotnej natury embrionalnej.

Przynajmniej w teorii większość komórek roślinnych jest totipotencjalna. W razie potrzeby aktywność merystematyczna może wypłynąć z prawie każdej dojrzałej komórki, która pozostała słabo zróżnicowana. Jednak aby zainicjować tworzenie nowego merystemu, komórka musi powrócić do swojego pierwotnego stanu embrionalnego.

Klasyfikacja merystemów

Klasyfikacja na podstawie ich rozwoju: pierwotne i wtórne

Merystemy dorosłej rośliny są uważane za pierwotne, gdy pochodzą bezpośrednio z komórek utworzonych podczas embriogenezy i które nigdy nie przestały wykazywać aktywności merystematycznej. Uważa się je za drugorzędne, gdy pochodzą z komórek, które się zróżnicowały, a następnie odzyskały aktywność merystematyczną.

Na przykład kambium powięziowe (złożone z prokambium i kambium naczyniowe pochodzące z prokambium) jest merystemem pierwotnym, ponieważ pochodzi z merystemu wierzchołkowego, który jest pierwotny.

Kambium międzypęcherzykowe jest merystemem wtórnym, ponieważ powstaje z tkanki miąższowej, która odzyskała aktywność merystematyczną.

Klasyfikacja na podstawie ich położenia: wierzchołkowe, boczne i międzykalowe

Na podstawie ich pozycji w ciele rośliny klasyfikuje się je jako wierzchołkowe, boczne i międzykalowe. Merystemy wierzchołkowe są pierwotne. Merystemy boczne mogą być pierwotne (kambium fascicular) lub wtórne (kambium interfascicular; phellogen). Merystemy międzykalowe są wtórne.

Merystemy wierzchołkowe, oprócz tego, że są tkankami, z których pochodzą rośliny, są dominującymi centrami koordynacyjnymi w morfogenezie. Znajdują się na końcach łodyg, gałęzi i korzeni. Rozszerzają korpus rośliny, określając jego wysokość i średnicę.

Merystemy boczne znajdują się równolegle (lub koncentrycznie) do centralnej osi łodygi i korzeni. Zwiększają objętość tkanek przenoszących wodę, rozpuszczone substancje mineralne i soki w całej roślinie. Zagęszczają łodygę, gałęzie i korzenie. Tworzą tkankę podporową.

Merystemy międzykalowe, typowe dla traw, to tkanki wstawione do tkanek niemerystematycznych. Są ograniczone do podstawy międzywęźli (węzły to miejsca przyczepienia liści do łodygi). Powodują wydłużenie międzywęzłowe, zwiększając separację podłużną liści. Rekompensują wypas zwierząt roślinożernych.

Można wyróżnić inne typy merystemów wtórnych, a mianowicie podstawową (liści, kwiatów i owoców) i traumatyczną (regenerujących się tkanek).

Merystem łodygi wierzchołkowej

Etap rozwoju rośliny, który wytwarza swoją podstawową formę i daje początek nowym organom, nazywany jest wzrostem pierwotnym. Jest to wynikiem działania merystemów wierzchołkowych. Jeden z nich jest głównym. Drugi to łodyga. Ta ostatnia generuje łodygę i jej boczne organy (liście i pąki).

Wierzchołkowy merystem łodygi jest dystalny i otoczony lub pokryty niedojrzałymi liśćmi. Jest to struktura dynamiczna, która zmienia się w sposób ciągły podczas cyklu formowania łodygi i liści. Cykl ten zwykle zależy od sezonowych zmian klimatycznych.

W przeciwieństwie do wierzchołkowego merystemu korzenia, merystem łodygi nie wykazuje dobrze zdefiniowanych obszarów. Strefy funkcjonalne są rozpoznawane na podstawie wielkości, orientacji i aktywności komórek, płaszczyzn podziału komórek oraz obecności / braku wakuoli.

Środek wierzchołkowego merystemu macierzystego zawiera grupę stosunkowo dużych wakuolowanych komórek. Ten centralny obszar otoczony jest mniejszymi komórkami peryferyjnymi.

Pod tą środkową strefą znajdują się „żebra” komórek, z których pochodzą wewnętrzne tkanki łodygi. Komórki w środku to te, które pochodzą z komórek obwodowych i komórek „żeber”.

Merystem wierzchołkowy korzenia

Korzeń jest organem rośliny rosnącym w glebie, pełniącym funkcje wiązania i wchłaniania wody oraz składników mineralnych. Korzeń rośnie i rozwija się od dystalnego końca.

Dalszy koniec korzenia lub wierzchołek jest podzielony na cztery obszary rozwoju: 1) caliptra (lub kapelusz); 2) obszar merystematyczny korzenia; 3) strefa wydłużenia; 4) strefa dojrzewania.

Calyptra chroni merystem wierzchołkowy korzenia przed zużyciem mechanicznym, gdy korzeń porusza się w glebie. Caliptra ma stałą długość: komórki, które traci w wyniku tarcia, są stale wymieniane.

Region merystematyczny korzenia lub merystem wierzchołkowy korzenia jest miejscem podziału komórki, który powoduje wzrost korzenia pierwotnego. Nie wytwarza bocznych przydatków.

Strefa wydłużenia to obszar korzenia, w którym komórki nie dzielą się, ale mnożą swoją długość wielokrotnie, intensywnie i szybko.

Strefa dojrzewania to region, w którym komórki przestają się wydłużać i uzyskują swoje zróżnicowane cechy.

Wzrost komórek

U wielu paproci komórka początkowa powoduje regularne rozmieszczenie komórek merystemu wierzchołkowego. W spermatofitach podział komórek jest mniej dokładny. Ich prędkość i kierunek determinują regionalne zróżnicowanie merystemów.

W merystemach, jeśli podział komórki jest szybki, pojawiają się regiony z małymi komórkami. Jeśli jest powolny, pojawiają się regiony z dużymi komórkami. Jeśli dzieje się to w wielu płaszczyznach lub stycznie, następuje wzrost objętości. Jeśli dzieje się antyklina, następuje wzrost powierzchni.

Faza embrionalna wzrostu komórek rozpoczyna się od przygotowania do podziału. Wzrost liczby ogniw nie powoduje wyraźnego wzrostu ich objętości. Pojawia się merystem pierwotny. Powstają protoplastydy charakterystyczne dla komórek merystematycznych, z których powstają chloroplasty i inne organelle komórkowe.

W fazie ekspansji wzrostu komórek pojawia się centralna wakuola, gromadzi się woda, a tempo metabolizmu wzrasta. Komórki rosną w objętości. Rozwija się intensywna biosynteza białek charakterystyczna dla aktywnych tkanek merystematycznych.

W fazie różnicowania wzrostu komórek pojawiają się wtórne merystemy. Dzięki działaniu merystemów rozwijają się różne typy tkanek i struktury morfologiczne.

Merystemy i tkanki

Merystemy wytwarzają tkanki proste (miąższ, kolenchyma, sklerenchyma) i złożone (ksylem, łyko, naskórek, tkanki wydzielnicze).

W miąższu obecnym w całej roślinie komórki są zaokrąglone, z żywą cytoplazmą i cienkimi, nielignifikowanymi błonami komórkowymi. Gdy nie mają chloroplastów, komórki te przechowują wodę i żywność. Kiedy to robią, tworzą chlorenchymę.

W kolenchymie komórki są wydłużone, z żywą cytoplazmą i grubymi, nieregularnymi ścianami. Zwykle znajdują się tuż pod naskórkiem. Zapewniają elastyczne wsparcie.

W sklerenchymie komórki dzielą się na sklereidy i włókna. Komórki te mają grube ściany zaimpregnowane ligniną, która po osiągnięciu dojrzałości obumiera i zapewnia mniej lub bardziej sztywne podparcie.

Ksylem i łyko zawierają wodę, sole mineralne i cukry. Kanały przewodzące tych tkanek zbudowane są z martwych komórek (cewniki, elementy naczyń przewodzących) lub komórek żywych (komórki sitowe, komórki albuminy, elementy rur sitowych, komórki towarzyszące).

W naskórku, który pokrywa i chroni narządy, przeważają komórki miąższowe, którym towarzyszą komórki wyspecjalizowane w przemieszczaniu wody i gazów do i z rośliny. U roślin drzewiastych naskórek zamienia się w perydermę lub korę. Tkanki wydzielnicze wytwarzają nektar, oleje, śluz, lateks i żywice.

Naprawa uszkodzeń pourazowych

Merystemy pozwalają roślinom przetrwać uraz fizyczny lub chemiczny, który powoduje uszkodzenie ich tkanek.

Uśpione merystemy (uśpione pąki) są aktywowane po zniszczeniu merystemów wierzchołkowych. Niejednorodność populacji komórek merystematycznych spowodowana asynchronicznym podziałem mitotycznym i innymi czynnikami sprawia, że ​​dostępne są odpowiednie komórki dla różnych typów urazów.

Merystemy i fitohormony

Wzrost roślin zależy bezpośrednio od działania fitohormonów i czynników środowiskowych. Do tych ostatnich należą temperatura i dostępność światła, wody, dwutlenku węgla i mineralnych składników odżywczych.

Fitohormony to wielowartościowe i wielofunkcyjne naturalne związki organiczne, występujące w niskich stężeniach w roślinach, które uczestniczą we współzależnej aktywacji ich komórek, tkanek i narządów. W merystemach zachodzi biosynteza fitohormonów.

Fitohormony dzieli się na pięć grup: 1) auksyny; 2) cytokininy; 3) gibereliny; 4) odcięte; 5) etylen.

Poprzez fitohormony merystemy inicjują i kontrolują zaprogramowane mechanizmy fizjologiczne oraz stymulują lub hamują procesy ontogenetyczne u roślin.

Merystemy i poliploidia

Poliploidia to mutacja, która powoduje, że nowe pokolenie ma dwa lub więcej razy więcej chromosomów niż poprzednie pokolenie.

U roślin poliploidia jest ważnym mechanizmem specjacji i ewolucji. Większość linii roślin doświadczyła w pewnym momencie swojej historii poliploidii.

Poliploidia może wynikać z dwóch różnych mechanizmów. Po pierwsze, poprzez produkcję gamet, które mają więcej niż jeden zestaw chromosomów w wyniku niepowodzenia w segregacji homologicznych chromosomów. Po drugie, podwojenie liczby chromosomów u osobnika po rozmnażaniu płciowym.

Rzadki wariant drugiego mechanizmu obejmuje duplikację chromosomów w merystemie wierzchołkowym łodygi, tak że trzpień ten staje się tetraploidalny.

Kwiaty na tej łodydze mogą następnie wytwarzać diploidalne gamety (zamiast haploidalnych), które mogą generować zdolne do życia potomstwo, łącząc inne diploidalne gamety.

Bibliografia

1. Beck, CB 2010. Wprowadzenie do budowy i rozwoju roślin - anatomia roślin w XXI wieku. Cambridge University Press, Cambridge.
2. Duca, M. 2015. Fizjologia roślin. Springer, Cham.
3. Evert, RF 2006. Anatomia roślin Ezawa: merystemy, komórki i tkanki ciała rośliny: ich budowa, funkcja i rozwój. Wiley, Hoboken.
4. Evert, RF, Eichhorn, SE 2013. Biologia roślin. WH Freeman, Nowy Jork.
5. Lambers, H., Chapin, FS, III, Pons, TL 2008. Plant physiological ecology. Springer, Nowy Jork.
6. Mauseth, JD 2017. Botanika: wprowadzenie do biologii roślin. Jones & Bartlett Learning, Burlington.
7. Rudall, PJ 2007. Anatomia roślin kwitnących - wprowadzenie do budowy i rozwoju. Cambridge University Press, Cambridge.
8. Schooley, J. 1997. Wprowadzenie do botaniki. Wydawnictwo Delmar, Albany.
9. Stern, RR, Bidlack, JE, Jansky, SH 2008. Wprowadzenie do biologii roślin. McGraw-Hill, Nowy Jork.
10. Taiz, L., Zeiger, E., Moller, IM, Murphy, A. 2014. Fizjologia i rozwój roślin. Sinauer, Sunderland.