MERISTEMY: VLASTNOSTI A TYPY - BIOLÓGIE

Tieto meristémy (alebo meristémy) sú populácie embryonálnych buniek sa nachádza v oblastiach rastu cievnatých rastlín. Telo rastlín je kombináciou dospelých a nedospelých tkanív.

Po vytvorení zygotu začnú vaskulárne rastliny proces bunkového delenia, ktorý vydrží po zvyšok ich života a ktorý určí rast a tvorbu orgánov.

Zdroj: pixabay.com

Spočiatku dochádza k množeniu buniek v celom embryu. Ku koncu embryonálneho vývoja sa toto množenie začína sústreďovať v určitých regiónoch, meristémoch, ktoré nestratili ani nezískali pôvodný embryonálny charakter.

Teoreticky je väčšina rastlinných buniek totipotentná. Ak je to potrebné, meristematická aktivita sa môže znovu objaviť od takmer akejkoľvek zrelej bunky, ktorá zostala zle diferencovaná. Aby sa však začala tvorba nového meristému, musí sa bunka vrátiť do svojho pôvodného embryonálneho stavu.

Meristemova klasifikácia

Klasifikácia na základe ich vývoja: primárna a sekundárna

Meristémy dospelej rastliny sa považujú za primárne, ak zostupujú priamo z buniek vytvorených počas embryogenézy a ktoré nikdy neprestali mať meristematickú aktivitu. Považujú sa za sekundárne, ak pochádzajú z buniek, ktoré sa diferencovali a následne získali meristematickú aktivitu.

Napríklad, fascikulárne kambium (zložené z prokámbia a vaskulárneho kambia pochádzajúceho z prokábia) je primárnym meristémom, pretože pochádza z apikálneho meristému, ktorý je primárny.

Interfascikulárne kambium je sekundárny meristém, pretože pochádza z parenchymálneho tkaniva, ktoré získalo meristematickú aktivitu.

Klasifikácia na základe ich postavenia: apikálna, bočná a medzikusová

Na základe svojej polohy v tele rastliny sú klasifikované ako apikálne, laterálne a interkalačné. Apikálne meristémy sú primárne. Bočné meristémy môžu byť primárne (kambiové fascikulárne) alebo sekundárne (kambiové medzifázové; phlogény). Medzistupňové meristémy sú sekundárne.

Apikálne meristémy sú popri tkanivách, ktoré pochádzajú z rastlín, dominantnými koordinačnými centrami v morfogenéze. Sú umiestnené na špičkách stoniek, vetiev a koreňov. Rozširujú telo rastlín a určujú jeho výšku a priemer.

Bočné meristémy sú umiestnené rovnobežne (alebo koncentricky) so stredovou osou stonky a koreňov. Zvyšujú objem tkanív, ktoré prenášajú vodu, minerálne látky a miazgy v celej rastline. Zahusťujú stonku, konáre a korene. Tvoria podporné tkanivo.

Medzistupňové meristémy, typické pre trávy, sú tkanivá vložené do nemetistematických tkanív. Sú obmedzené na spodnú časť internód (uzly sú miesta pripojenia listov k stonke). Spôsobujú pretiahnutie do vnútra, čím sa zväčšuje pozdĺžne oddelenie listov. Kompenzujú pasenie bylinožravcov.

Rozoznávajú sa aj iné druhy sekundárneho meristému, a to bazálny (listy, kvety a ovocie) a traumatický (regenerujúce sa tkanivá).

Merický apikálny kmeň

Fáza vývoja rastlín, ktorá vytvára svoju základnú formu a vytvára nové orgány, sa nazýva primárny rast. Je to výsledok činnosti apikálnych meristémov. Jedným z nich je root. Druhým je kmeň. Ten generuje kmeň a jeho bočné orgány (listy a puky).

Merikém apikálnej stonky je vzdialený v polohe a je obklopený alebo pokrytý nezrelými listami. Je to dynamická štruktúra, ktorá sa počas cyklu tvorby stoniek a listov neustále mení. Tento cyklus zvyčajne závisí od sezónnych klimatických zmien.

Na rozdiel od merického apikálneho koreňového meristému kmeňový meristém nevykazuje dobre definované oblasti. Funkčné zóny sa rozpoznávajú na základe veľkosti, orientácie a aktivity buniek, rovín delenia buniek a prítomnosti / neprítomnosti vakuol.

Stred meristému apikálneho kmeňa obsahuje skupinu relatívne veľkých vákuovaných buniek. Táto centrálna oblasť je obklopená menšími periférnymi bunkami.

V tejto centrálnej zóne sú niektoré „rebrá“ buniek, ktoré pochádzajú z vnútorných tkanív kmeňa. Bunky v strede sú tie, ktoré pochádzajú z periférnych buniek a buniek „rebier“.

Root apical meristem

Koreň je orgán rastliny, ktorý rastie vo vnútri pôdy a má funkciu fixácie a absorpcie vody a minerálnych živín. Koreň rastie a vyvíja sa od jeho distálneho konca.

Vzdialený koniec koreňa alebo vrcholu je rozdelený do štyroch vývojových oblastí: 1) caliptra (alebo cap); 2) koreňová meristematická oblasť; 3) oblasť predĺženia; 4) dozrievacia zóna.

Kalich chráni koreňový apikálny meristém pred mechanickým opotrebovaním, keď sa koreň pohybuje po pôde. Kaliper má konštantnú dĺžku: bunky, ktoré stráca trením, sa neustále vymieňajú.

Meristematická oblasť koreňa alebo meristém apikálneho koreňa je miestom delenia buniek, ktoré spôsobuje rast primárneho koreňa. Nevytvára bočné prídavky.

Zóna predĺženia je oblasťou koreňa, v ktorej sa bunky nedelia, ale mnohonásobne a rýchlo sa násobia ich dĺžka.

Zóna dozrievania je oblasť, v ktorej bunky zastavujú predlžovanie a získavajú svoje rozdielne vlastnosti.

Rast buniek

V mnohých papraďoch spôsobuje počiatočná bunka pravidelnú distribúciu buniek apikálneho meristému. V spermatofytoch je delenie buniek menej presné. Ich rýchlosť a smer určuje regionálnu diferenciáciu meristémov.

V meristémoch, ak je bunkové delenie rýchle, objavia sa oblasti s malými bunkami. Ak je pomalý, objavia sa oblasti s veľkými bunkami. Ak sa to stane vo viacerých rovinách alebo tangenciálne, dôjde k nárastu objemu. Ak dôjde k antikline, dôjde k rastu povrchu.

Embryonálna fáza bunkového rastu začína prípravou na rozdelenie. Zvýšenie počtu buniek nespôsobuje výrazné zvýšenie ich objemu. Objaví sa primárny meristém. Vznikajú protoplastidy, charakteristické pre meristematické bunky, ktoré vedú k chloroplastom a iným bunkovým organelám.

V expanznej fáze rastu buniek sa objaví centrálna vakuola, voda sa hromadí a rýchlosť metabolizmu sa zvyšuje. Objem buniek rastie. Vyvíja sa intenzívna biosyntéza proteínov aktívnych meristematických tkanív.

Vo fáze diferenciácie bunkového rastu sa objavujú sekundárne meristémy. Vďaka aktivite meristémov sa vyvíjajú rôzne typy tkanív a morfologické štruktúry.

Meristémy a tkanivá

Meristemy produkujú jednoduché tkanivá (parenchým, kollenchyma, sklerenchým) a komplex (xylém, faloém, epiderma, sekrečné tkanivá).

V parenchýme, ktorý je prítomný v celej rastline, sú bunky zaoblené, so živou cytoplazmou a tenkými nelignifikovanými bunkovými membránami. Ak neobsahujú chloroplasty, tieto bunky ukladajú vodu a jedlo. Keď tak urobia, tvoria chlorenchým.

Pri kollenchyme sú bunky predĺžené, so živou cytoplazmou a hrubými nepravidelnými stenami. Zvyčajne sa nachádzajú tesne pod epidermou. Poskytujú flexibilnú podporu.

V sklerenchýme sa bunky delia na skleridy a vlákna. Tieto bunky majú hrubé steny impregnované lignínom, ktoré, keď dozrievajú, odumierajú a poskytujú viac alebo menej tuhú podporu.

V xyleme a kvete sa nachádza voda, minerálne soli a cukry. Vodivé kanály týchto tkanív sú tvorené mŕtvymi bunkami (tracheidy, vodivé cievne prvky) alebo živými bunkami (sitové bunky, albumínové bunky, elementy sitových trubíc, sprievodné bunky).

V epiderme, ktorá pokrýva a chráni orgány, dominujú parenchymálne bunky sprevádzané bunkami špecializovanými na pohyb vody a plynov do a von z rastliny. V drevinách sa epiderma zmení na periderm alebo kôru. Sekrečné tkanivá produkujú nektár, oleje, sliz, latex a živice.

Oprava traumatického poškodenia

Meristemy umožňujú rastlinám prežiť fyzikálne alebo chemické traumy, ktoré spôsobujú poškodenie ich tkanív.

Keď sa zničia apikálne meristémy, aktivujú sa obrovské meristémy (spiace púčiky). Heterogenita meristematických bunkových populácií spôsobená asynchrónnym mitotickým delením a inými faktormi poskytuje vhodné bunky pre rôzne typy poranení.

Meristémy a fytohormóny

Rast rastlín závisí priamo od pôsobenia fytohormónov a faktorov prostredia. Medzi tie patria teplota a dostupnosť svetla, vody, oxidu uhličitého a minerálnych živín.

Fytohormóny sú viacmocné a viacfunkčné prírodné organické zlúčeniny prítomné v rastlinách v nízkych koncentráciách, ktoré sa podieľajú na vzájomne závislej aktivácii svojich buniek, tkanív a orgánov. Biosyntéza fytohormónov prebieha v meristémoch.

Fytohormóny sa delia do piatich skupín: 1) auxíny; 2) cytokiníny; 3) giberelíny; 4) súradnice; 5) etylén.

Meristémy prostredníctvom fytohormónov iniciujú a kontrolujú naprogramované fyziologické mechanizmy a stimulujú alebo inhibujú ontogenetické procesy v rastlinách.

Meristémy a polyploidia

Polyploidia je mutácia, ktorá spôsobuje, že nová generácia má dvojnásobne alebo viacnásobný počet chromozómov ako predchádzajúca generácia.

V rastlinách je polyploidia dôležitým mechanizmom špekulácie a vývoja. Väčšina rastlinných línií v určitom období svojej histórie zaznamenala polyploidiu.

Polyploidia môže vzniknúť dvoma rôznymi mechanizmami. Po prvé, produkciou gamét, ktoré majú viac ako jednu sadu chromozómov v dôsledku zlyhania segregácie homológnych chromozómov. Po druhé, zdvojnásobením počtu chromozómov u jednotlivca po sexuálnej reprodukcii.

Zriedkavý variant druhého mechanizmu spočíva v duplikácii chromozómov v apikálnom meristeme kmeňa tak, že sa tento kmeň stáva tetraploidným.

Kvety na tejto stonke potom môžu produkovať diploidné gaméty (skôr ako haploidné), ktoré by mohli vytvárať životaschopné potomstvo pripojením sa k iným diploidným gamétom.

Referencie

Beck, CB 2010. Úvod do štruktúry a vývoja rastlín - anatómia rastlín pre dvadsiate prvé storočie. Cambridge University Press, Cambridge.
Duca, M. 2015. Fyziológia rastlín. Springer, Cham.
Evert, RF 2006. Esauova anatómia rastlín: meristémy, bunky a tkanivá tela rastliny: ich štruktúra, funkcia a vývoj. Wiley, Hoboken.
Evert, RF, Eichhorn, SE 2013. Biológia rastlín. WH Freeman, New York.
Lambers, H., Chapin, FS, III, Pons, TL 2008. Fyziologická ekológia rastlín. Springer, New York.
Mauseth, JD 2017. Botanika: úvod do rastlinnej biológie. Jones & Bartlett Learning, Burlington.
Rudall, PJ 2007. Anatómia kvitnúcich rastlín - úvod do štruktúry a vývoja. Cambridge University Press, Cambridge.
Schooley, J. 1997. Úvod do botaniky. Delmar Publishers, Albany.
Stern, RR, Bidlack, JE, Jansky, SH 2008. Úvodná biológia rastlín. McGraw-Hill, New York.
Taiz, L., Zeiger, E., Moller, IM, Murphy, A. 2014. Fyziológia a vývoj rastlín. Sinauer, Sunderland.

MERISTEMY: VLASTNOSTI A TYPY - BIOLÓGIE - 2026