MERISTEMS: JELLEMZŐK ÉS TÍPUSOK - BIOLÓGIA - 2026

A merisztemák (vagy merisztemák) embrionális sejtpopulációk, amelyek az érrendszeri növények növekedési régióiban helyezkednek el. A növény test felnőtt és fiatalkori szövetek kombinációja.

A zigóta kialakulása után az érrendszeri növények megkezdik a sejtosztódási folyamatot, amely életük hátralévő részében tart, és meghatározza a szervek növekedését és kialakulását.

Forrás: pixabay.com

A sejtek szaporodása kezdetben az egész embrióban megtörténik. Az embrionális fejlődés vége felé ez a szaporodás bizonyos régiókban, a merisztémákban kezd koncentrálódni, amelyek még nem veszítették el, vagy helyreállították eredeti embrió jellegüket.

Legalábbis elméletileg a legtöbb növényi sejt totipotens. Szükség esetén a merisztatikus aktivitás szinte bármilyen érett sejtből újra felmerülhet, amely továbbra is rosszul differenciált. Az új merisztéma kialakulásának megindításához azonban a sejtnek vissza kell térnie az eredeti embrióállapotba.

Meristem osztályozás

Besorolás fejlődésük alapján: elsődleges és másodlagos

A felnőtt növény meriszisztémáit akkor tekintjük elsődlegesnek, ha közvetlenül az embriógenezis során képződött sejtekből származnak, és amelyek soha nem hagyták le meristematikus aktivitást. Másodlagosnak tekintik őket, amikor olyan sejtekből származnak, amelyek differenciálódtak, és utána visszanyerték a meristematikus aktivitást.

Például a fascularis cambium (amely procambiumból és a proambiumból származó vaszkuláris cambiumból áll) elsődleges merisztema, mivel az apikális meristeméből származik, amely elsődleges.

Az interfascicularis cambium másodlagos merisztema, mivel a parenhimális szövetből származik, amely a meristematikus aktivitást helyrehozta.

Besorolás helyzetük alapján: apikális, oldalsó és interkalarális

A növény testében elfoglalt helyzetük alapján csúcsos, oldalirányú és intercalaris osztályba sorolhatók. Az apikális merisztema elsődleges. A laterális merisztémák lehetnek primer (cambium fascicularis) vagy másodlagos (cambium interfascularis; phellogen). A kaparák közötti merisztémák másodlagosak.

Az apikális merisztémák amellett, hogy növényekből származó szövetek, domináns koordinációs központok a morfogenezisben. A szár, az ág és a gyökér hegyén találhatók. Meghosszabbítják a növény testét, meghatározva annak magasságát és átmérőjét.

Az oldalsó merisztémák párhuzamosan (vagy koncentrikusan) helyezkednek el a szár és a gyökér központi tengelyével. Növelik a vízben, ásványi oldott anyagokban és az állatokban az egész növényben hordozó szövetek mennyiségét. Megvastagítják a szárot, az ágakat és a gyökereket. Támogató szövetet képeznek.

A füvekre jellemző kaparák közötti merisztémák nem meristematikus szövetekbe beillesztett szövetek. Ezek az internódok aljára korlátozódnak (a csomópontok azok a helyek, ahol a levelek a szárhoz kapcsolódnak). Interodális meghosszabbodást okoznak, növelve a levelek hosszirányú elválasztását. Kompenzálják a növényevők legeltetését.

Más típusú másodlagos merisztema felismerhető, nevezetesen bazális (levelek, virágok és gyümölcsök) és traumatikus (regeneráló szövetek).

Apikális szár merisztema

A növény fejlődésének azon szakaszát, amely alapformáját állítja elő és új szervek származik, elsődleges növekedésnek nevezzük. Ez az apikális merisztémák tevékenységének eredménye. Az egyik a gyökér. A másik a szár. Ez utóbbi generálja a szárot és az oldalsó szerveket (leveleket és rügyeket).

A csúcsteljes merisztéma helyzetében disztális, éretlen levelekkel körülvéve vagy borítva. Ez egy dinamikus szerkezet, amely folyamatosan változik a szár és a levél kialakulásának ciklusa alatt. Ez a ciklus általában az évszakos éghajlati változásoktól függ.

Az apikális gyökérmerisztémával ellentétben a törzsmerisztem nem mutat jól meghatározott régiókat. A funkcionális zónákat a sejtek mérete, tájolása és aktivitása, a sejtosztódási síkok és a vákuumok jelenléte / hiánya alapján felismerjük.

Az apikális szár merisztéma középpontjában viszonylag nagy vákuumolt sejtek egy csoportja található. Ezt a központi területet kisebb perifériás sejtek veszik körül.

Ebben a központi zónában vannak olyan sejtek "bordái", amelyek a szár belső szöveteiből származnak. A központ sejtjei azok, amelyek a perifériás és a "bordák" sejtjeiből származnak.

Gyökér apikális merisztema

A gyökér a növény azon szerve, amely a talajban növekszik, és amelynek feladata a víz és ásványi tápanyagok rögzítése és felszívása. A gyökér távoli végétől növekszik és fejlődik.

A gyökér vagy csúcs disztális vége négy fejlõdési régióra van osztva: 1) kaliptra (vagy kupak); 2) gyökér merisztatikus régió; 3) meghosszabbítási zóna; 4) érési zóna.

A calyptra megóvja a gyökér apikális merisztémáját a mechanikai kopástól, mivel a gyökér a talajon mozog. A kaliptra állandó hosszúságú: a súrlódás miatt veszteséges cellákat folyamatosan cseréljük.

A gyökér merisztatikus régió, vagy apikális gyökér merisztemma a sejtosztás helye, amely az elsődleges gyökér növekedését idézi elő. Nem termel oldalsó függelékeket.

A meghosszabbítási zóna a gyökér azon része, amelyben a sejtek nem osztódnak, hanem hosszukat sokszorosan kiterjesztik és gyorsan megsokszorozják.

Az érési zóna az a régió, amelyben a sejtek megállítják a megnyúlást és megszerezik differenciális tulajdonságaikat.

Sejtek növekedése

Sok páfrányban a kezdeti sejt szabályos eloszlást okoz az apikális merisztema sejtjeiben. Spermatofitákban a sejtosztódás kevésbé pontos. Sebességük és irányuk meghatározza a merisztémák regionális differenciálódását.

Ha merisztemokban gyors a sejtosztódás, akkor kis sejtekkel rendelkező régiók jelennek meg. Ha lassú, akkor nagy sejtekkel rendelkező régiók jelennek meg. Ha több síkban vagy érintőlegesen történik, akkor növekszik a térfogat. Ha anticline történik, akkor felszíni növekedés alakul ki.

A sejtnövekedés embrionális fázisa az osztódásra való felkészüléssel kezdődik. A sejtek számának növekedése nem okoz számottevő növekedést a sejtek térfogatában. Megjelenik az elsődleges merisztéma. Protoplasztikumok képződnek, amelyek jellemzőek a merisztatikus sejtekre, amelyek kloroplasztokat és más sejtes organellákat eredményeznek.

A sejtnövekedés tágulási fázisában megjelenik a központi vákuum, a víz felhalmozódik, és az anyagcseréje növekszik. A sejtek térfogata növekszik. Az aktív merisztematikus szövetekre jellemző intenzív protein-bioszintézis alakul ki.

A sejtnövekedés differenciálódási szakaszában másodlagos merisztémák jelennek meg. Különböző típusú szövetek és morfológiai struktúrák alakulnak ki a merisztémák aktivitásának köszönhetően.

Merisztémák és szövetek

A merisztemák egyszerű szöveteket (parenchyma, collenchyma, sclerenchyma) és komplexeket (xylem, phloem, epidermis, szekréciós szövetek) termelnek.

A növény egész területén jelen lévő parenhimában a sejtek kerek, élő citoplazmával és vékony, nem érett sejtmembránokkal. Ha nincsenek kloroplasztok, ezek a sejtek vizet és ételt tárolnak. Amikor megteszik, chlorenchymát képeznek.

A kollenchyma során a sejtek meghosszabbodtak, élő citoplazmával és vastag, szabálytalan falakkal. Általában az epidermisz alatt találhatók. Rugalmas támogatást nyújtanak.

A szklerinéma során a sejtek szklereidekké és rostokké oszlanak meg. Ezeknek a sejteknek vastag, ligninnel impregnált falai vannak, amelyek érett állapotban meghalnak és többé-kevésbé merev támaszt nyújtanak.

A xylem és a phloem vizet, ásványi sókat és cukrokat hordoz. Ezeknek a szöveteknek a vezető csatornái elhalt sejtekből (tracheidák, vezetőképes edény elemek) vagy élő sejtekből (szita sejtek, albuminos sejtek, szita cső elemek, társ sejtek) állnak.

Az epidermiszben, amely a szerveket takarja és védi, a parenhimális sejtek dominálnak, melyeket a víz és a gázoknak a növénybe történő be- és kivezetésére szakosodott sejtek kísérnek. A fás szárú növényekben az epidermisz rágcsálássá vagy kéregré válik. A szekréciós szövetek nektárt, olajokat, nyálkahártyát, latexet és gyantákat termelnek.

Sérülések kijavítása

A merisztemák lehetővé teszik a növények számára a fizikai vagy kémiai traumák túlélését, amelyek szöveteket károsítják.

A nyugvó merisztémák (alvó rügyek) akkor aktiválódnak, amikor a csúcsos merisztemák megsemmisülnek. A merisztatikus sejtpopulációk heterogenitása, amelyet aszinkron mitotikus megosztás és más tényezők okoznak, megfelelő sejteket tesz lehetővé a különféle sérülésekhez.

Merisztémák és fitohormonok

A növény növekedése közvetlenül függ a fitohormonok hatásától és a környezeti tényezőktől. Az utóbbiak között szerepel a hőmérséklet, valamint a fény, víz, szén-dioxid és ásványi tápanyagok elérhetősége.

A fitohormonok többértékű és többfunkciós természetes szerves vegyületek, alacsony koncentrációban vannak jelen a növényekben, amelyek részt vesznek sejtjeik, szöveteik és szerveik kölcsönös függőségű aktiválásában. A fitohormonok bioszintézise a merisztémákban zajlik.

A fitohormonok öt csoportba sorolhatók: 1) auxinok; 2) citokininek; 3) gibberellinek; 4) abszcisszinek; 5) etilén.

A fitohormonok révén a merisztémák kezdeményezik és ellenőrzik a programozott élettani mechanizmusokat, és stimulálják vagy gátolják a növények ontogenetikai folyamatait.

Merisztémák és poliploidia

A poliploidia olyan mutáció, amely miatt az új generáció kromoszómáinak száma kétszeres vagy többszörös, mint az előző generációnál.

A növényekben a poliploidia a specifikáció és evolúció fontos mechanizmusa. A legtöbb növény vonalának történelemének valamilyen pontján tapasztalható poliploidia.

A poliploidia két különböző mechanizmuson keresztül fordulhat elő. Először az olyan ivarsejtek előállítása révén, amelyek egynél több kromoszómakészlettel rendelkeznek a homológ kromoszómák szétválasztásának kudarcának eredményeként. Másodszor: az egyénben a szexuális szaporodás után a kromoszómák számának megduplázásával.

A második mechanizmus ritka változata magában foglalja a kromoszómák duplikációját egy szár apikális merisztémájában, oly módon, hogy a szár tetraploidossá váljon.

Az ezen a száron található virágok ezután diploid ivarsejteket termelhetnek (nem pedig haploidok), amelyek életképes utódokat generálhatnak más diploid ivarsejtekkel való összekapcsolódással.

Irodalom

1. Beck, CB 2010. Bevezetés a növények szerkezetéhez és fejlődéséhez - a növény anatómiája a huszonegyedik században. Cambridge University Press, Cambridge.
2. Duca, M. 2015. Növényi fiziológia. Springer, Cham.
3. Evert, RF 2006. Ésau növényi anatómiája: a növény testének merisztémái, sejtjei és szövetei: szerkezete, funkciója és fejlődése. Wiley, Hoboken.
4. Evert, RF, Eichhorn, SE 2013. Növények biológiája. WH Freeman, New York.
5. Lambers, H., Chapin, FS, III, Pons, TL 2008. Növényi élettani ökológia. Springer, New York.
6. Mauseth, JD 2017. Botanika: Bevezetés a növénybiológiába. Jones és Bartlett Learning, Burlington.
7. Rudall, PJ 2007. A virágos növények anatómiája - bevezetés a szerkezetbe és a fejlődésbe. Cambridge University Press, Cambridge.
8. Schooley, J. 1997. Bevezetés a botanikába. Delmar Publishers, Albany.
9. Stern, RR, Bidlack, JE, Jansky, SH 2008. Bevezető növénybiológia. McGraw-Hill, New York.
10. Taiz, L., Zeiger, E., Moller, IM, Murphy, A. 2014. Növényi fiziológia és fejlődés. Sinauer, Sunderland.