34.8: Pierwotny i wtórny wzrost korzeni i pędów

Primary and Secondary Growth in Roots and Shoots
JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Primary and Secondary Growth in Roots and Shoots
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

52,497 Views

03:02 min
February 27, 2020

Rośliny naczyniowe, które stanowią ponad 90% roślinności na Ziemi, przechodzą pierwotny wzrost, który wydłuża korzenie i pędy. Wiele roślin lądowych, zwłaszcza drzewiastych, również przechodzi wtórny wzrost, który pogrubia korzenie i pędy.

Wzrost pierwotny i wtórny może zachodzić jednocześnie w roślinie. Podczas gdy wzrost pierwotny występuje w nowszych regionach roślinnych, wzrost wtórny następuje w regionach, które zakończyły wzrost pierwotny. Istnieją nakładanie się i rozróżnienia między wzrostem korzeni a wzrostem pędów.

Merystemy wierzchołkowe umożliwiają pierwotny wzrost zarówno korzeni, jak i pędów – przy czym pierwotny wzrost pędów rozpoczyna się w merystemie wierzchołkowym pędu, a pierwotny wzrost korzeni zaczyna się w merystemie wierzchołkowym korzenia.

Dzielące się komórki w merystemach wierzchołkowych korzenia i pędu różnicują się w te same merystemy pierwotne – protodermę, merystem mielony i prokambium. Zarówno w korzeniach, jak i pędach te pierwotne merystemy rozwijają się w te same typy tkanek; Protoderma, merystem naziemny i prokambium rozwijają się odpowiednio w tkanki skórne, naziemne i naczyniowe.

Istnieją jednak różnice między konkretnymi tkankami wytwarzanymi w korzeniach i pędach. W korzeniach naskórek zawiera włośniki, które stanowią większość powierzchni korzenia. Dodatkowo, w przeciwieństwie do zmielonej tkanki pędów eudicots – najpospolitszych roślin kwitnących – tkanka korzeniowa nie jest podzielona na rdzeń i korę. Ponadto merystem wierzchołkowy pędu zawiera zawiązki liści, które tworzą liście.

W porównaniu ze wzrostem pierwotnym, wzrost wtórny jest bardziej podobny między korzeniami i pędami. Wzrost wtórny umożliwiają dwa rodzaje merystemów bocznych, które biegną wzdłuż korzeni i pędów.

Kambium naczyniowe, między pierwotnym ksylemem a łykiem pierwotnym, każdego roku tworzy warstwę wtórnego ksylemu (drewna) i łyka wtórnego w korzeniach i pędach.

Kambium korkowe, składnik kory, znajduje się poza tkankami naczyniowymi. Zarówno w korzeniach, jak i pędach wytwarza korek i phellodermę, tworząc perydermę, która zastępuje naskórek.

Transcript

W miarę wzrostu rośliny pędy i korzenie wydłużają się w procesie wzrostu pierwotnego, a w przypadku roślin drzewiastych gęstnieją w wyniku wzrostu wtórnego.

W łodygach wzrost pierwotny rozpoczyna się, gdy dzielą się niezróżnicowane komórki merystemu wierzchołkowego pędu. Niektóre komórki potomne różnicują się w merystemy pierwotne – protodermę, merystem mielony i prokambium.

Ostatecznie te pierwotne merystemy generują dojrzałe tkanki roślinne: tkanki skórne, naziemne i naczyniowe. W szczególności protoderma wytwarza naskórek, tkankę skórną. Mielony merystem tworzy zmielone tkanki, w tym rdzeń i korę. Prokambium wytwarza tkankę naczyniową: łyko pierwotne i ksylem pierwotny.

Z drugiej strony w korzeniach wzrost pierwotny zachodzi w trzech nakładających się na siebie strefach komórek zwanych strefami podziału, wydłużenia i różnicowania. 

Strefa podziału komórki zawiera merystem wierzchołkowy korzenia. W strefie wydłużenia nowe komórki wydłużają i wydłużają końcówki korzeni. W strefie różnicowania komórki różnicują się w różne typy.

Merystemy wierzchołkowe korzenia i pędu wytwarzają te same merystemy pierwotne, które generują te same typy tkanek. Jednak niektóre tkanki pierwotne różnią się między korzeniami a pędami. Na przykład tkanka korzeniowa składa się głównie z kory i nie ma rdzenia. 

Rozgałęzianie jest również częścią wzrostu pierwotnego. Pędy boczne – lub gałęzie – wyrastają z merystemów pąków pachowych na powierzchni rośliny.

Sygnały hormonalne hamują zawiązki pachowe znajdujące się w pobliżu aktywnych merystemów wierzchołkowych; nazywa się to dominacją wierzchołkową. Uszkodzenie lub usunięcie merystemu wierzchołkowego – na przykład przez karmiące zwierzę – zakłóca dominację wierzchołkową. W ten sposób przycinanie sprzyja wzrostowi.

W przeciwieństwie do pędów bocznych, korzenie boczne pochodzą z perycyklu, znajdują się w pobliżu środka korzenia i rozrywają tkanki zewnętrzne, gdy się pojawiają.

Wzrost wtórny jest podobny w korzeniach i pędach. Podczas wzrostu wtórnego kambium naczyniowe i kambium korkowe wytwarzają dojrzałe tkanki. Kambium naczyniowe tworzy wtórny ksylem – lub drewno – i łyko wtórne. Kambium korkowe pochodzi z perycyklu w korzeniach i w korze w pędach i wytwarza komórki korkowe i phelloderm. 

Wzrost pierwotny i wtórny przyczynia się do niezwykłych zdolności adaptacyjnych roślin, pozwalając im rozwijać się w zmieniającym się środowisku pomimo ich bezruchu.