34.9: Morfogeneza

Morfogeneza roślin – rozwój formy i struktury rośliny – obejmuje kilka nakładających się na siebie procesów rozwojowych, w tym wzrost i różnicowanie komórek. Komórki prekursorowe różnicują się w określone typy komórek, które są zorganizowane w tkanki i układy narządów tworzące funkcjonalną roślinę.

Wzrost roślin i różnicowanie komórek są pod złożoną kontrolą hormonalną. Hormony roślinne regulują ekspresję genów, często w odpowiedzi na bodźce środowiskowe. Na przykład wiele roślin tworzy kwiaty. W przeciwieństwie do łodyg i korzeni, kwiaty nie rosną przez całe życie rośliny. Kwitnienie wiąże się ze zmianą tożsamości merystemów – regionów rośliny zawierających aktywnie dzielące się komórki, które tworzą nowe tkanki.

Oprócz sygnałów wewnętrznych, sygnały środowiskowe – takie jak temperatura i długość dnia – wyzwalają ekspresję genów tożsamości merystemów. Geny tożsamości merystemów umożliwiają przekształcenie merystemu wierzchołkowego pędu w merystem kwiatostanowy, umożliwiając merystemowi wytwarzanie struktur kwiatowych, a nie wegetatywnych.

Merystem kwiatostanowy wytwarza merystem kwiatowy. Komórki w merystemie kwiatowym różnicują się w jeden z organów kwiatowych – działki, płatki, pręciki lub owocolistki – zgodnie z ich promienistym położeniem, które dyktuje ekspresję genów tożsamości narządów.

Hipoteza ABC zakłada, że cztery narządy kwiatowe tworzą się pod kierunkiem trzech klas genów tożsamości narządów: A, B i C. Jeśli ekspresji ulegają tylko geny A, tworzą się działki kielicha. Jeśli ekspresji ulegają tylko geny C, wytwarzane są owocolistki. Jednoczesna ekspresja genów B i C powoduje powstanie pręcików, podczas gdy koekspresja genów A i B wytwarza płatki.

Podsumowując, kwitnienie – i inne aspekty morfogenezy roślin – są zależne od wielu, nakładających się na siebie procesów rozwojowych.